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Coxipa FR

Fig. 8. — Four pour le séchage des bois.

A, porlc de chargement. — B, porte de déchargement. — C, porte séparant les deux derniers compartiments. -- D, chambre et registre pour le mélange des gaz chauds avec Tair venant du compartiment lïL — E, ouverture de sortie des gaz communiquant avec un ventilateur ou une cheminée d'aspiration. — r, rigoles d'évacuation de l'eau. — m, arrivée des gaz chauds- venant d'un foyer spécial ou d'un foyer quelconque.

bord traversé une chambre pour le dépôt des étincelles. Vers le haut, un autre carneau laissera sortir les gaz et les conduira à une cheminée d'appel. L*eau vaporisée dans la partie la plus chaude se condensera dans la partie supérieure ; on la recevra dans des rigoles creusées de chaque côté de la sole, qui la conduiront à des orifices d'écoulement latéraux.

Si on veut refroidir le bois avant de le défourner, on prolongera la galerie au-delà du point d^entrée des gaz. Le bois, après avoir passé par la région la plus chaude, traversera alors un espace non chauffé : on ménagera près de la porte une entrée d'air réglée par un registre. L'air froid appelé par la cheminée traversera cette partie de la galerie et refroidira le bois : il ira ensuite se mêler au courant général, dont il modérera la* température maxima, tout en lui restituant la chaleur que le bois aurait emportée en pure perte.

Ainsi complétée, la galerie réalisera un chauffage entièrement méthodique. Le bois et les gaz en sortiront froids, il n'y aura donc aucune perte de chaleur que celle qui se fait par le rayonnement des parois et qu'on ne peut éviter. La longueur de

ÔO

la portion de galerie parcourue par les gaz se calculera de manière qu'elle contienne à peu près la quantité de bois qu'on doit dessécher en 36 ou 48 heures : la longueur consacrée au refroidissement pourra ôlre moitié moindre, car il ne faut pas trop refroidir le bois de crainte de lui voir reprendre de Thumidité.

Ce système n'a pas été employé dans toute sa perfection. En Carinthie, on s'est servi de galeries analogues, mais le courant gazeux circulait à travers des tuyaux placés sous la sole. Malgré les inconvénients de ce chauffage indirect, la consommation de bois pour Talimeiitation du foyer se réduisait à t5 ou 16 0/0 : les résultats étaient donc meilleurs que dans les fours ordinaires, même chauffés directement. Avec le chauffage direct, on arriverait sans doute à brûler au plus 10 0/0.

En Suède, on a employé des galeries inclinées, chauffées par les gaz perdus d'un bas foyer. Les gaz passaient d'abord dans des chaudières et n'étaient envoyés dans les appareils de dessication qu*après s'être dépouillés de la plus grande partie de leur chaleur. Le bois séjournait trente heures dans la galerie.

ei. De««loatioa en las. — Dans les Ardennes, on a pratiqué la dessication en tas, qui se faisait sur place dans les forêts. On empile le boié en tas de forme rectangulaire, d'une capacité de 30 stères environ, que Ton recouvre d'un rèvêtenient de gazon et

' .- ^a tJ ^ ^tt.-v^'jm^^ m .jm^tjm^v -in <■ "^n^i^jpjm i w ^ jBawa"^i*y[^

Fig. 9, 40 et il. — Dessication des bois en forêL

de terre ; à la base on réserve un conduit suivant l'axe du tas, et à l'une des extrémités de ce conduit on établit un petit foyer, couvert par une espèce de hotte en tôle cl activé par un ventilateur. Il faut à peu près 30 heures pour dessécher un las, et ou

COMBUSTIBLES AHTlFICIELS - 51

consomme 10 0/0 de bois. Le même procédé a été employé pour la fabrication du charbon roux.

I. Résultats. — Le bois desséché a un pouvoir calorifique de 3.600 calories environ : il brûle avec une longue flamme comme le bois ordinaire. 11 présente l'inconvénient d'être très hygrométrique, de sorte qu'il faut remployer presque immédiatement, sous peine de perdre le bénéfice de la dessicâtion.

L'opération coûte de 1 à 2 fr. par tonne (comprenant de fr. 50 à 1 fr. de main-d'œuvre), et on arriverait sans doute à la réaliser à des prix encore plus bas.

Le charbon roux contient de 70 à 75 0/0 de carbone et 25 0/0 de matières volatile]^ ; il peut avoir un pouvoir calorifique variant de 5.000 à 7.000 calories suivant le degré de torréfaction. Il est peu employé, car si on recherche la qualité du combustible, o"n préfère le charbon tout à fait cuit ; si au contraire on veut utiliser tous les éléments combustibles du bois, il vaudra mieux se contenter de le dessécher. Le bois torréfié sera intermédiaire, par ses propriétés, entre le charbon roux et le bois desséché. On le désigne parfois sous le nom de ligneux.

Les essais de dessicâtion et de torréfaction ont été poursuivis dans biens des régions au moment où les anciennes forges au bois essayaient de lutter avec les nouvelles forges à la houille : on cherchait à économiser le bois en-rutilisant àcet état au lieu de le transformer en charbon. Mais la lutte n'a pas pu être soutenue, les forges au bois ont à peu près disparu, et les essais ont été abandonnés.

es. Dessicâtion de la tourbe. — La tourbe peut être ramenée à 15 ou 20 0/0 d'eau par une dessicâtion à l'air libre.

En Bavière, on fait cette opération sur place. On draine les marais tourbeux, puis on retourne avec la charrue une couche d'un centimètre d'épaisseur et on la divise à la herse. Au bout de quelques jours, cette couche ne contient plus que 20 0/0 d'eau : on peut l'enlever et herser la suivante.

A Essonnes, on entasse la tourbe sur une hauteur de 60 à 80 centimètres dans des cuves dont le fond est fermé par des voûtes à jour supportant une couche de galets que recouvre une natte de jonc ; l'eau filtre à travers ce fond et tombe dans des rigoles placées sous les voûtes. Puis on divise le gâteau de tourbe

à la bêche, et on en forme des pains qu'on expose à l'air : on la ramène ainsi à 15 ou 17 0/0 d'eau.

6 à 7 mètres cubes de tourbe brute donnent une tonne de tourbe préparée, qui revient à 12 ou 13 francs.

Elle a une densité de 1,10 à 1,20, et il en faut 250 à 300 kil. pour remplacer 100 kil. de houille dans le chauiSage des chaudières.

04. Trémie IVelkner. — Pour pousser plus loin ladessicca-> tion, il faut recourir au chauffage artificiel : on peut employer les mêmes procédés que pour le bois. Parmi les divers appareils usités nous citerons le séchoir Welkner (fig. 12). C'est une trémie dont la section rectangulaire a environ \ m. sur 3. Les gaz y

Fig. 12. — Séchoir Welkner.

arrivent par une conduite qui entoure la base de la trémie et qui est disposée de manière à ne pouvoir s'obstruer. Au-dessus de la trémie on place des cadres en bois pour en augmenter la hauteur à volonté. La hauteur de la trémie et des cadres est de 3 m. environ. Une trappe permet de retirer par le bas la tourbe desséchée.

En 24 heures, on peut dessécher 10 tonne de tourbe et lui enlever 20 0/0 d'eau, en lançant par minutes 60 mètres cubes d'air à 120o.

Dans cet appareil, les gaz doivent sortir à plus de lOO'* afin que l'eau ne retombe pas sur le combustible : on ne peut donc utiliser toute leur chaleur. Cependant la consommation de tourbe, pour le chauffage de l'air, n'est estimée qu'à 10 0/0.

COMBUSTIBLES ARTIFICIELS

es. Four l^aédois. — Il est plus rationnel de faire circuler les gaz de hduten bas. Dans beaucoup d'usines, on entasse la tourbe dans des chambres en maçonnerie où elle repose sur des planchers à jour, permettant à Teau de -s'écouler. Les gaz pro-

^ i3 a, registre d'entrée des gaz chauds, ô, chambre d'extinction, c, registre de refroidissement.

►^ , rf, portes de chargement.

^ I e, portes de décharge- ^ ment.

/*, sortie des gaz.

Fig. 13, — Desslcalion en fours.

venant des fours arrivent par le haut et sortent par le bas. Ils traversent d'abord une chambre où se déposent les étincelles, et où on les mélange d'air en proportion convenable pour les refroidir à 140^ au plus. On règle la quantité d'air au moyen d'un registre. Pendant tout le début de l'opération, les gaz peuvent sortir froids, et toute leur chaleur est utilisée. Ce n'est qu'à

la fin, pour achever la dessiccation des couches de tourbe inférieures, qu'ils doivent sortir à tOO».

Le four représenté (fig. 13) a été employé en Suède, à Lesjofors : il peut contenir 50 à 60 me. de tourbe. On la charge par la partie supérieure, et elle tombe, sur un plancber à claire voie. Elles*y échauffe pendant 4 ou 5 jours, puis, après une demijournée de refroidissement, on ouvre des trappes qui la laissent tomber dans, le compafrtiment inférieur, d'où on la retire. Les gaz proviennent d'un bas foyer et sont aspirés par un ventilateur.

On a encore employé d'autres systèmes, où la tourbe s'échauffe au contact de caisses ou de tuyaux métalliques parcourus intérieurement par les gaz. Ils ne sont pas à recommander, car le chauffage direct sera toujours plus économique, et n'exigera que des installations relativement simples.

ee. Ctiaulffasre méthodique. — Pour utiliser complètement la chaleur, il faudrait, comme nous l'avons dit à propos du bois, des appareils où la tourbe circulerait en sens inverse du courant de gaz chauds. Pour réaliser ce déplacement relatif, condition du chauffage méthodique^ on peut employer trois procédés.

ei. Oaleries. — Le premier, et le plus parfait en théorie, consisterait à faire passer la tourbe, contenue dans des wagons à claire voie, a travers des galeries chauffées comme celles que nous avons décrites pour le bois.

es. Four* annulaire». — Le second procédé consisterait à imiter les fours annulaires employés à la cuisson des tuiles. L'appareil consisterait en une série de fours de dessiccation ordinaires, groupés ensemble et disposés de manière que les gaz perdus de chacun d'eux puissent être utilisés dans les autres. La tourbe serait chargée dans une série de chambres communiquantes, et on lancerait l'air chaud successivement dans chacune d'elles, de manière h le faire passer d'abord sur celles où la dessiccation serait presque complète, puis k l'envoyer à mesure qu'il se refroidirait sur des masses de tourbes de plus en plus fraîches. La tourbe resterait donc immobile ; mais ce seraient Tentrée et la sortie de Tair chaud qui se déplaceraient de manière que la même charge se trouverait successivement amenée, sans changer de place, dans toutes les parties du courant. Il n'y aurait pas mou-

COMBUSTIBLES ARTIFICIELS

vement absolu de la matière à dessécher, mais mouvement relatif réalisant exactement les mômes conditions. Nous donnerons" dans d'autres chapitres des détails sur ce genre d'appareils, qui permettent d'utiliser très bien la chaleur, mais qui exigent beaucoup de main-d'œuvre.

H9. Faurs eoolanto. — Le troisième procédé consistfsrait à employer des fours coulants à chute contrariée (fig. 14). On le fait déjà pour là dessiccation de certains produits chimiques. Uair est

Fig. 14. — Four à chute contrariée.

lancé au bas d'une tour, au sommet de laquelle on jette la matière à dessécher. Celle-ci tombç en glissant successivement sur une série de plans inclinés ; on la retire par des portes situées au pied de la tour. Ces appareils sont ceux qui exigent le moins de main-d'œuvre, mais comme Teau ne peut s'échapper qu'à l'état de vapeur avec les gaz, il faut que ceux-ci sortent à 100° au moins. Or comme leur température initiale ne peut pas dépasser beaucoup 130*^, si Ton ne veut pas enlever au combustible une partie de ses éléments utiles, et même s'exposer à des incendies lorsque les gaz sont mélangés d'air, on voit qu'on utilisera à peine le cinquième de la chaleur qu'ils contiennent. Ainsi^ pour la dessiccation de la tourbe^ le résultat sera médiocre. En revanche, ces appareils sont ceux qui exigent le moins de maind'ôeuvre. Le chargement réclame peu de soin, et le défournement peut être automatique. La trémie Welkner présente les mêmes avantages et constitue une sorte de four coulant à mar-

che continué, si on l'ouvre à des intervalles rapprochés, en ne soutirant chaque fois qu'une quantité de tourbe faible par rapport à la masse totale.

On pourrait encore employer les fours à cylindres tournants dont nous parlerons plus loin, et qui servent souvent à la dessiccation des minerais.

Une matière solidç, en s'échauffant à 120°, absorbe à peu près ,30 calories par kilogramme. Le bois et la tourbe ont un pouvoir calorifique d'environ 3.000. Il stifBrait donc d'en brûler 10 kilogrammes pour produire la chaleur nécessaire à la dessiccation d'une tonne. En pratique, lorsqu'on opère la dessiccation en brûlant une partie du combustible, la consommation varie de 10 à 20 0/0, alors que théoriquement elle ne devrait pas dépasser 1 0/0. Ainsi on n'utilise que 5 à 10 0/0 de la chaleur produite. 11 faut noter toutefois que la température à laquelle on doit chauffer Tair étant faible, on peut alimenter le foyer avec des combustibles médiocres : des déchets qui ne seraient pas susceptibles d'autre emploi, telles que sciure de bois, menus branchages, tourbe impure, etc Cette considération explique pourquoi, en pratique, . on n'a jamais employé pour la dessiccation des appareils trèsperfectionnés. Car, si on opère en forêt ou près des tourbières, on ne manquera pas de semblables déchets à utiliser : si au contraire le four est installé près de l'usine, on peut le chauffer avec des flammes perdues. Dans les deux cas, la chaleur ne coûte presque rien, et ou recherche les appareils les plus simples et les plus commodes. Il semblerait rationnel de faire la dessiccation près des tourbières pour Téduire le poids à transporter : mais la tourbe, comme le bois,est sujette à reprendre de Thuraidité, de sorte que, si l'on veut retirer tous les bénéfices de l'opération, il faut placer les séchoirs près des fours qu'il s'agit d'alimenter.

90. Carbonisation en forêt. — Le bois n'est guère employé en métallurgie qu'à l'état de charbon. La carbonisation, en éliminant toutes les matières volatiles, donne un combustible oomposè de carbone pur, ayant un pouvoir calorifique et une température de combustion très élevés. Elle se fait en général dans les forêts mêmes : le poids du charbon étant bien plus fai-

CABBOHISATIO.V DU BOIS S7

I>Ie que celui du bois, on économise ainsi une grande partie des frais de transport.

Les bois employés doivent ôlre 4gês de 13 à 20 ans pour les essences ordinaires, de <:0 à CO ans si ce sont des bois résineux ; on les carbonise pendant l'été qui suit immédiatement la coupe : en attendant doux étés, ils sont plus secs etl'on obtient des résultats meilleurs. Les bois trop verts donnent un rendement faible et un charbon friable. Les bois trop secs brûlent trop facilement, ce qui provoque des pertes.

VI. Meules poude». — La carbonisation se fait presque toujours en meules. Les formes des meules sont très variables. En France, ou emploie les meules rondes (fig. 1&) : les bois sont

Fig. 15. — • Meule circulaire.

entasséstout autour d'une cheminée que l'on réserve au moyen de i pieux fichés en terre. Lorsqu'on a d'^ gros bois, on les place debout : les plus gros au centre, les autres sur les premici-s, les menues branches à la surface. Lorsqu'il n'y a que de petits bois, on les couche en les disposant suivant les rayons, le gros bout vers le centre ; il faut avoir soin de bourrer autant que possible les intervalles avec de petits hois de manière ii avoir une meule compacte : à la surface, on place les fumerons des opérations précédentes, on étend au-dessus une couche de déchets, de feuilles, de gazon, aussi compacte que possible, et enfin on recouvre le tout d'un revêtement d'argile mêlée de poussier de charbon, qui doit être imperméable à l'air, A la hase, on réserve un petit conduit qui servira pour l'allumage.

7*. DlnaeDsIvnK. — Le talus d'une meule ronde est incliné de 30 à 40' environ. Le diamètre est de 6 à 10 m. La hauteur est égale au tiers ou au quart du diamètre : avec ces dimensions,

une meulç contient environ cent stères. En Autriche, on en fait qui ont jusqu'à 20 mètres de diamètre et tiennent 600 stères : elles sont plus difficiles à conduire^ ot on préfère maintenant des dimension» moins fortes, correspondait à 150 ou 200 stères.

98. Elmplacement. — Le choix de remplacement est très important. Il ne doit pas être trop loin des coupes, mais il faut qu'il soit à Tabri des vents, qui rendraient la combustion irrégulière, et cependant sec, c'esl-à-dire assez élevé. Ces différentes conditions sont assez difficiles à réunir. Si Ton est obligé de faire les meules sur un sol humide, on y remédiera en établissant une aire en planches, sur laquelle on étend une couche de terre fortement battue ; il faut que ce sol artificiel soit préparé avec soin et aussi imperméable que possible, car s'il laisse passer Tair, une partie du charbon sera brûlée inutilement. Quand le sol n'est pas trop humide, on prépare seulement une aire élevée de quelques centimètres au-dessus du terrain environnant, avec une couche de terre battue et de poussier de charbon; les aires qui ont déjà servi sont les meilleures.

94. Conduite de l*opéraUoii. — Lorsque la meule eist construite, on met le feu en jetant dans la cheminée des fagots allumés : à ce moment l'air arrive par le canal réservé à la base, et le feu se développe autour du pied de la cheminée. Au bout de24heures,il se dégage des vapeurs épaisses, et Thumidité^chassée du centre, se condense sur le revêtement : c'est la période de suée, pendant laquelle la meule ne fait que se dessécher. Elle peut durer 8 ou 10 jours. Lorsqu'elle prend fin, la fumée devient moins lourde et moins acre. Alors le feu est bien développé et la carbonisation commence : on bouche l'orifice de la cheminée et celui du canal d'allumage avec de la terre, afin de ralentir la combustion.

A partir de ce moment, l'air ne fait plus que filtrer à travers les pores du revêtement ; c'est la période d'étouffée. L'air arrive en très faible quantité, et la combustion ne porte que sur les gaz dégagés par la distillation du bois. Le charbon, moins inflammable, ne brûle pas faute d'air. La chaleur gagne lentement le sommet, et au bout d'un temps plus ou moins long toute la partie centrale est carbonisée. Pendant toute cette période, le charbonnier veille à ce que la combustion se propage d'une façon régu-

lièrc; on reconnaît qu'il n'en est pas ainsi lorsque ta fumée sort en trop grande abondance d'un côté ou de Tautre, ou lorsque le sommet de la meule s'airaiase irrégulièrement. On y remédie en renforçant le rcvôtement du côté où le feu devient trop vif, et en y pratiquant des évenfs pour appeler l'air aux points où la meule serait trop froide.

Il peut aussi se produire des explosions, qui provoquent la formation de vides dans la meule. Alors on l'ouvre et on bourre rapidement ces vides : on agit de même si pour une cause quelconque il se produit en quelque point un affaissement brusque.

Lorsque le centre est carbonisé, pour faire descendre le feu sur les côtés on perce dans le revêtement une série d'orifices disposés en cercle. On détermine ainsi un appel d'air : le conraut, arrivant de la périphérie, vient lécher la surface de la partie carbonisée qui' occupe le centre de la meule (fîg. 16). Les gaz distillés tout autour brûlent, et la fumée sort par les évents ; la

Fig 17 —Marche de la carbonisalion dans une meule longue.

combustion s'étend donc en gagnant peu h peu la ligne d'évents Lorsque ceuï ci commencent à donner une fumée claire et bleue, on les bouche et on ouvre une nouvelle série un peu au-dessous. Lacombustion se propage ainsi par zones successives ayant la forme de troncs de cftne dont la base est au centre de la meule. C'est ce qu'on appelle la période de graml feu. Pour qu'il n'y ait pas de pertes, il ne faut pas que l'air pénè-

tre au contact du charbon déjà formé et encore chaud : il faut qu'il arrive par les parties froides de la meule et rencontre tout d'abord la couche de gaz combustibles auxquels il cède tout son oxygène. Si le sol était perméable, Tair appelé par le centre de la meule rencontrerait d'abord le charbon et le brdlerait : il ne doit entrer que par la surface extérieure, et en quantité assez faible pour ne pas pénétrer jusqu'au centre.

On doit veiller à ce que la meule s'aflfaise toujours régulièrement et que sa surface reste symétrique : on y arrive en ouvrant des évents plus ou moins nombreux de chaque côté, suivant l'activité du feu et la direction du vent. Il est difficile de faire descendre le feu tout à fait jusqu'à la base, il y reste toujours des fumerons mal carbonisés qu'on replace dans d'autres meules ; la proportion en est d'autant plus grande que le sol est plus humide.

Quand l'opération est terminée, on laisse la meule se refroidir avant de défourner. Ce refroidissement est très lent ; pour attendre moins longtemps, on peu enlever le charbon par partie : ou défourne celui qui est à la surface, puis aussitôt que l'on arrive à une partie chaude on refait une couverte de terre et de gazon et on laisse refroidir de nouveau.

Une opération peut durer de 10 à 15 jours avec une petite meule de 100 stères, de 5 à 6 semaines avec une grande meule de 600 stères. Les meilleurs rendements s'obtiennent quand la carbonisation est lente. Pour cela, il faut surtout que la meule soit aussi compacte que possible, et placée sur un sol imperméable, à l'abri des vents régnants. Au cours de l'opération, on modérera la combustion, s'il y a lieu, en renforçant la couverte.

Deux charbonniers et deux aides peuvent conduire trois meules, dont l'une est en construction, une autre en activité, et dont la troisième refroidit.

95. Meules long^aes. — En Autriche, dans les forêts de bois résineux qui donnent peu de branches, on emploie des meules longues (fig. 18, 19), dont la conduite est un peu différente. Leur section est rectangulaire, leur longueur peut être quelconque. Les bois sont placés en travers.

On met le feu à une extrémité parun canal transversal ménagé à la base^ puis on pratique dans la couverte des évents de plus en plus éloignés : la combustion s'avance par zones planes parallèlement à la longueur de la meule (fig. 17). On peut défourner la

Carbonisation du bois

meule par un bout, pendant que la carbonisation continue à s vancer de l'autre cOté.

Fig. 18. — Hcule longue (coupe).

Fig. 19. — Meuie longue (Élévation).

VA. Bendement. — Le bois calciné au laboratoire donne en poids 28 0/0 de charbon, mais en meules on n'obtient en général que 15 k 18 et, dans les meilleures conditions, 22. Cependant des opérations conduites avec un soin tout particulier,à titre d'expérience, ont donné 26 0/0, parfois même plus. Ce résultat prouve que la carbonisation s'opère réellement A l'aide de la chaleur dégagée par la combustion des gaz, et qu'il est possible théoriquement de ne brrtler qu'une très faible partie du charbon.

Le rendemçnten volume est de 33 0/0 avec les bois ordinaires, de 50 0/0 avec les bois résineux, à cause de la différence des densités. Lin stère de bois donne en général 60 kil. de charbon, et 80 avec les bois qui se prêtent le mieux à la carbonisation,

ïï. Fr«l8. — La main-d'œuvre par stère de bois carbonisé varie de fr. 25 à fr. 40. Il faut y ajouter fr. 50 d'abattage, si l'on partdu bois sur pied, et des frais de transport variables suivant les circonstances locales ; l'ensemble des frais varie de (I fr. 80 à 1 fr. 40. Si on les rapporte à la tonne de charbon de

bois, comme il faut 13 ou 15 stères, on arrivera k 15 ou 20 fr. Pour avoir le prix du charbon à l'usine, il faudrait ajouter la valeur du bois sur pied et le transport du charbon.

En^omme, le prix du charbon de bois rendu aux usines descend rarement au-dessous de 60 fr. la tonne et peut monter à' 80 ou 100 fr. Dans les contrées les plus favorisées, il peut s'abaisser à 35 ou 40 francs.

On a essayé de recueillir une partie des produits de la distillation (fig. 20). Pour cela, on place sur les évents des tuyaux

Fig. 20. — Condenseur pour Tacide pyroligneux.

communiquant avec des condenseurs : les gaz se refroidissent en les traversant et y déposent du goudron et de l'acide pyroligneux ; mais l'opération est un peu plus difficile à conduire, et, dans les pays où Ton emploie le charbon de bois en grande quantité, il est rare qu'on trouve à écouler avantageusement les produits secondaires delà distillation.

98. Carbonisation en fours. — On a construit des fours de carbonisation qui se composent engénéral d'une chambre voûtée en naaçonnerie, percée à différentes hauteurs d'évents qu'on peut boucher avec des tampons. L'opération s'y fait comme dans une meule ordinaire. La maçonnerie remplace en quelque sorte la couverte : on obtient un rendement un peu meilleur et une économie de main-d'œuvre. Parfois, on ménage s'ur la sole de ces fours des rigoles offrant une pente vers l'extérieur, où se rassemble une partie du goudron. Pour amortir les frais de construction d'un four, il faudrait pouvoir l'utiliser pendant un certain temps ; mais alors il se trouvera bientôt trop éloigné des coupes, qui se déplacent sans cesse dans la forêt, et l'augmentation des frais de transport fera plus que compenser l'économie réalisée. Aussi l'emploi des meules est resté général : on ne se sert des fours que dans le cas où l'on a un grand intérêt à recueillir du goudron.

99. Carbonisation en Taseelos. — Quand on veut recueillir tous les produits secondaires de la distillation du bois, il faut le calciner en vase clos. On le chauffe alors dans des cornues cylindriques hermétiquement fermées ; les gaz s'échappent par un tuyau et se refroidissent dans un serpentin : ils y laissent déposer de Teau acétique et du goudron, puis ils reviennent se brûler sous les cornues.

On ne peut opérer que sur de petites quantités, et ce procédé n'a pas d'intérêt pour la métallurgie. Les masses de charbon que consomme une usine donneraient une quantité de produits accessoires qu'on ne pourrait pas écouler à bon compte, de sorte qu'ils ne paieraient plus les frais d'un travail perfectionné et l'amortissement d'appareils coûteux. En outre^ le transport du bois à l'usine de distillation serait une cause de dépenses importantes.

80. Propriétés du eharbon de bois. — Le charbon de bois conserve la forme des fragments avec lesquels il a été fabriqué. Sa densité réelle varie de 1,50 à 2, mais comme il est très poreux, sa densité appar<înte est bien plus faible et varie de 0,20 à 0,40 suivant les essences. Le poids du mètre cube varie de 120 à 300 kiJ. (en comptant 6 à 7 0/0 d'eau) ; il est en moyenne de 130 pour les bois résineux, 160 pour les bois tendres, 250 à 300 pouflesbois (^urs. Le charbon est d'autant plus dense et dur que la calcination a été plus lente : le charbon le plus dur sera le meilleur pour la métallurgie.

Le charbon bien préparé est noir, sonore, et ne tache presque pas les doigts. Calciné à basse température, il est brun et moins dur ; on recherche cette variété, appelée charbon roux, pour la fabrication de la poudre. Si la température a été trop forte, le charbon est également friable, c'est ce qu'on appelle la braise.

Il reste dans le charbon de bois un peu d'hydrogène et des traces d'oxygène.

Il contient 3 à 4 0/0 de cendres : elles sont alcalines, et il s'y trouve un peu de phosphates, mais pas de soufre. La faible proportion des cendres, leur fusibilité, l'absence du soufre, la présence des alcalis, qui exercent sur les scories une action fondante et épurante, sont les causes de la supériorité de ce combustible pour certaines opérations métallurgiques.

Le charbon de bois est très hygrométrique et retient toujours

6 à 7 0/0 d'eau. Son pouvoir calorifique est d'environ 8000 calories. Il s'enflamme vers 360° : il est d'autant plus inflammable qu'il a été moins calciné. A cause de sa porosité, il décompose facilement l'acide carbonique, et sa combustion produit toujours une assez grande quantité d'oxyde de carbone.

81. But de Topération. — Toutes les bouilles, calcinées à Fabri de Tair, donnent un résidu composé de carbone à peu près pur, qu'on appelle le coke. Lorsque ce résidu est pulvérulent, il ne peut être employé : la carbonisation ne s'applique donc qu'aux houilles grasses ; celles-ci donnent un coke fortement aggloméré, plus dur et plus solide que la houille crue.

Le coke a un pouvoir calorifique plus faible que la houille, car les matières volatiles éliminées par la calcination se composent en grande partie d'hydrocarbures combustibles. En outre, les cendres, qui restent intactes, se concentrent dans le résidu de la carbonisation, et celui-ci est moins pur que le combustible primitif. 11 n'y asdonc pas avantage à carboniser la houille toutes fois qu'on peut l'employer crue. Mais les houilles grasses ne peuvent servir daasles fours à cuve, parce qu'elles se boursouflent et s'attachent aux parois : au contraire le coke, par sa solidité, convient parfaitement à ce genre de fours. Tel est le but principal de la carbonisation.

On a commencé par fabriquer le coke avec de la houille en gros morceaux ; mais le menu donne du coke aussi bon, parfois même supérieur : il vaut donc mieux réserver le gros, qui a une bien plus grande valeur, pour le brûler comme charbon de forge. Actuellement on ne carbonise que les menus, et la fabrication du coke fournit le meilleur moyen d'utiliser les menus des houilles grasses.

La calcination ofiFre encore l'avantage d'éliminer une partie du soufre qui se trouve dans la houille à l'état de pyrite, et qui peut produire des effets nuisibles, surtout dans la métallurgie du fer.

Mais la désulfuration du coke n'est jamais complète. Le soufre peut se trouver dans la houille sous trois formes différentes ; parfois il existe dans le charbon lui-même sous forme de combinaison mal connue : c'est ce que l'on appelle le soufre organique. Le plus souvent il se trouve dans les cendres à l'état de

GAUB0.NI5ATI0N D!: LA. HOUILLE 65

pyrite ou de sulfate de chaux. Pendant la carbonisation, le soufre organique disparaît en partie par volatilisation ; la moitié à peu près du soufre des pyrites peut s'éliminer, soit par volatilisation, soit à l'état d'hydrogène sulfuré qui se dégage pendant Textinction. Le sulfate de chaux se transforme en sulfure de calcium.

A cet état, le soufre ne parait pas avoir grand inconvénient, au moins dans la métallurgie du fer, où le sulfure de calcium passe dans les laitiers. Le sulfure de fer au contraire passe dans le métal : ce seront donc surtout des houilles pyriteuses qui donneront les plus mauvais cokes. La pyrite, grâce h sa densité, peut être enlpvée en partie par lavage préalable.

89. Carbonisation en stalle». — Le gros peut se carboniser en tas comme les bois. Le menu peut se carboniser en stalles ; on Tentasse entre trois murs, en réservant des carneaux pour la circulation de Tair au moyen de rondins en bois qu'on place à différentes hauteurs et qu'on retire après avoir tassé le charbon autour : puis on allume et on laisse la combustion se propager lentement. Les frais ne montent qu'à 1 fr. 50 ou 2 fr. par tonne de coke, mais une partie du carbone est brûlée : on perd 20 0/0 sur le rendement théorique. Avec la valeur actuelle de la houille, il y a toujours avantage à faire la carbonisation dans des fours. L'accroissement des frais est plus que compensé par l'amélioration du rendement.

SS. Four à boulanger. — Les fours à coke anciennement employés sont connus sous le nom de fours à boulanger (fîg. 21- 22). Ils se composent d'une enceinte de forme ovale, recouverte par une voûte où se trouve une ouverture pour le chargement. Sur un des côtés est une porte pour le défournement ; cette porte est fermée pendant Topération par un cadre en fer garni de briques et luté avec de la terre réfractaire : ce cadre est suspendu à une poulie et équilibré par un contre poids qui permet de le lever facilement.

Pour la mise entrain, le four doit être séché et porté au rouge au moyen d'un feu qu'on allume sur la sole, la porte restant ouverte pour laisser entrer l'air. Quand le four est rouge, on ferme la porte et on charge la houille par la voûte. Pour les opérations suivantes, on fait le chargement aussitôt que le four est vide, sans lui laisser le temps de se refroidir.

eo CHAPITRE PREMIEB. — CO)10USÏH1LP;S SOLIDES

M4. Marche de l'opération. — Le four étant rouge au moment où on charge, la houille commence à distiller dans la couche supéneure sous l'influence de la chaleur qui rayonne de la

Fig. 21 et Î2. — Pour à boulanger.

voûte. Les gaz produits par cette distillation brrtlent grâce à l'air qui s'introduit par les fissures des parois: cet air étant en petite quantité, la combustion ne porte que sur les gaz, et non sur le coke, beaucoup moins inflammable : ainsi la température s'entretient, et la distillation continue sans oonsommatioii de coke. La chaleur se propage peu "à peu de haut en bas, et à mesure que la carbonisation est achevée dans une couche, elle commence dans la couche inférieure. La durée de l'opération est proportionnelle ft la hauteur de la masse de houille. On recou-

Carbonisation de la houille

nait la fia à ce que Tatmosphère du four devient claire, parce qu'il ne se produit plus d'hydrocarbures : alors on ouvre la porte de défournement, et on tire le coke au dehors avec des crochets et des spadelles tranchantes qui servent à le détacher de la sole.

Hi. Durée. — Le tableau suivant indique les rapports qui existent entre la hauteur de la couche de houille, la charge et la production du four. (Nous supposons que le rendement en coke soit de 60 0/0).

Hauteur de la houille

Durée d'une opération

Charge <le houille par opération

Production en coke, par jour.

;'tô centimètres

24 heures

iOOO

6Q eenlimètres

48 heures

80 centimètres

72 heures

L'expérience a moatré que le rendement est en général plus satisfaisant quand la carbonisation est lente : le coke est aussi plus dur et plus solide. Cependant, quand la durée de Topération dépasse quatre jours^ le rendement diminue, parce que le coke reste trop longtemps exposé à Faction comburante de Tair. En général, on considère la durée de 48 heures comme la plus avantageuse. Pour les charbons maigres (1), il faut conduire la calcination plus rapidement, parce qu'un échaufifement lent leur fait perdre leur pouvoir collant.

Pour les mêmes raisons^ on recharge le four aussitôt qu'il est vide, si on traite des houilles maigres : avec les houilles grasses, on laisse un intervalle qui peut aller à un quart d'heure, de manière que le four se refroidisse jusqu'au rouge sombre.

Lorsque la sole est trop chaude au moment où Ton charge des charbons gras, il s'j produit une distillation rapide, avant que toute la masse soit échauffée : les hydrocarbures dégagés vont se condenser dans les couches supérieures, et lorsque celles-ci se

(i) Les charbons qu'on appelle maigres, quand il s'agit de la fabrication du coke, sont en réalité des charbons demi-gras ; les vrais charbons maigres, ceux qui rentrent dans h 3° catégorie de notre classification des houilles^ ne peuvent être employés à cette fabrication.

calcinent à leur tour, elles donnent du coke poreux et friable. D'autre part, quand la sole est froide, la couche inférieure se carbonise mal et forme des pieds noirs,

se. BésullaU. — On ne peut éviter la combustion d'une certaine quantité de coke, soit pendant Topération, soit pendant le défournement, qui est long et pénible. Le rendement est inférieur de 13 unités au rendement théorique : ainsi une houille donnant 78 0/0 de coke au laboratoire, n'en donnera industriellement que 65. La construction du four à boulanger coûte environ 500 fr. Les frais spéciaux de l'opération peuvent se monter à 2 fr. 50 par tonne de coke.

Ce système, peu économique, n'est plus employé qu'assez rarement, et dans des conditions spéciales sur lesquelles nous reviendrons : presque tous les fours récents sont à parois chauffées et à défournement mécanique. Le travail y est moins pénible et le rendement bien supérieur.

89. Fours belgres. — Le type le plus répandu est celui des fours belges (fig. 23, 24, 25). Un four belge est une espèce de couloir voûté, fermé aux deux extrémités par des portes qui ont la même largeur que le four. Le charbon est chargé par la voûte : le défournement se fait au moyen d'un bouclier en tôle porté par une forte tige en fer, que Ton introduit par une des portes et qui pousse toute la masse de coke devant lui de manière à la faire sortir par la porte opposée. Ces fours sont rangés à côté les uns des autres dans de longs massifs ; les ga^ en sortent par des ouvertures pratiquées dans les reins de la voûte, et vont se brûler dans des vides ménagés entre deux fours contigus et au-dessous de la sole : toutes les parois se trouvent ainsi chauffées.

On conçoit facilement que le coke sera moins exposé à brûler dans ces fours que dans le four à boulanger, car l'enveloppe de gaz dont ils sont entourés les protège de tous les côtés, sauf sur les deux faces où se trouvent les portes ; ainsi la surface par laquelle les fissures de la maçonnerie peuvent donner accès à Tair est relativement'très restreinte. En outre, les moyens mécaniques abrègent beaucoup le défournement, pendant lequel le coke rouge est directement exposé à Tair.

Fig. 23. — Coupe longitudinale.

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Fig. 24. - Coupe transversale.

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