FOURS A ENCEINTE UNIQDE ET A TIRAGE NATUREL

adopte une section allongée : dans ce cas les ouvreaux étant percés tout le long du grand côté, on peut l'allonger impuncm-ent ; toutefois la marche sera toujours plus régulière dans les fours à section circulaire.,

180. Profil. — D*après notre second principe général, ces fours utiliseront la chaleur d'autant mieux qu'ils seront plus grands. Il y a donc intérêt à augmenter leur production et à assurer le service d'une usine avec le plus petit nombre de fours possible. Le diamètre à la base et la hauteur étant limités, on cherche à réaliser le plus grand volume possible en évasant les parois de bas en haut : leur pente ne doit pas être plus faible que 65 à 70** afin que la descente des charges soit régulière. Il ne faui pas non plus élargir outre mesure le gueulard, car le chargement devient trop difficile et le combustible se répartit inégalement dans les difiérents points de la section : aussi on donne souvent aux parois de la cuve une double inclinaison ; elle s'élargit au milieu de façon à fonner un ventre,puis se rétrécit pour réduire le gueulard à des dimensions modérées. Le diamètrfe du ventre peut excéder de 1 à 2 mètres ceux de la base et du gueulard, qui sont généralement à peu près égaux.

Quand le four n'est pas trop large ou trop haut, on peut lui donner la forme d'un tronc de cône, régulièrement évasé de bas en haut : ce profil, qui procure le maximum de volume avec le diamètre donné à la base, sera avantageux quand il ne conduira pas à un diamètre exagéré pour le gueulard. Parfois, au contraire, on adopte la forme tronconique, mais avec Tévasement en sens inverse, de haut en bas : ce profil sera justifié quand les matières auront une tendance à se coller ou à s'accrocher ; il facilitera leur descente.

t8t. Zone de refflroidisseitient. — Si le volume du four est très grand, le combustible pourra se trouver échauflFé à sa température d'inflammation avant d'être arrivé en bas ; dès lors il brûlera non plus en face des ouvreaux, mais à une certaine hauteur. En ce point régnera le maximum de température : ce sera la zone de calcination ; au-dessous les matières calcinées rencontreront l'air frais qui vient par les ouvreaux, et se refroi-

diront en réchauffant ; on réalisera ainsi la seconde partie d'un appareil de chauffage méthodique, et, si le volume est assez grand, les matières sortiront froides par le bas, les gaz froids par le gueulard. Les limites pratiques imposées à la hauteur et à la section empêchent de réaliser complètement ces conditioi^s ; cependant on arrive à litiliser le combustible d'une manière très satisfaisante.

tS9. Béebarf emeiit. — Dans les fours de calcination ordinaires, les orifices de déchargement restent toujours ouverts ; la matière sortant du four s'étale sous les ouvreaux avec son talus naturel. Pour défourner, il faut la reprendre à la pelle : alors de nouveaux fragments glissent sur la sole, dont le centre est bombé en forme de cône, et viennent prendre la place de ceux qu'on a enlevés. On peut faciliter cette opération en exhaussant le four : l'ouvreau se prolonge alors par un couloir incliné sur lequel les matières peuvent glisser ; elles sortiraient d'une manière continue et ne pourraient séjourner dans le four si ce couloir était libre, mais il est fermé par une trappe mobile qui arrête leur chute. Lorsqu'on veut défourner, on soulève cette trappe, et les matières tombent dans les wagonnets qui viennent se placer sous l'extrémité du couloir. Lorsque la sole est fermée par une grille, on ménage sous cette grille une galerie d'accès qui permet d'amener les wagonnets sous le four, et on y fait tomber la charge en enlevant un ou deux barreaux qu'on replace dès qu'il est sorti assez de matières. Parfois aussi la grille ne sert qu'à l'entrée de l'air, et on conserve au-dessus de son niveau des ouvreaux pour le déchargement. Il est bon de ménager dans la région inférieure des parois des orifices par lesquels on puisse introduire des ringards pour détruire les accrochages.

183. Combustibles employés. — Les combustibles employés dans les fours de calcination ne doivent pas être collants ni trop difficiles à brûler, à cause de la faiblesse du tirage ; on y utilise principalement les houilles sèches ou maigres, le charbon de bois, le bois et la tourbe crus ou desséchés.^ Gomme le combustible ne constitue qu'une faible partie de la charge, on peut utiliser des menus et des déchets de peu de valeur.

Le tirage est produit par la colonne de gaz chauds qui remplit la cuve : pour le rendre plus fort, on peut surmonter le four

d'une cheminée à la base de laquelle on ménage une large ouverture pour le chargement.

194. Constroetiou, — Le four se compose en général de deux enveloppes : la chemise réfractaire, qui peut avoir de 20 à 40 cm. d'épaisseur, et le massif extérieur, en maçonnerie ordinaire, soutenu par quatre gros piliers entre lesquels sont les embrasures. Ces deux enveloppes laissent entre elles un vide de quelques centimètres pour faciliter la dilatation : ou le remplit souvent de sable ou de débris de briques. Autrefois, on faisait le massif extérieur très épais, pour éviter les pertes de chaleur ; aujourd'hui, on le diminue beaucoup : parfois même on le supprime, l'enveloppe réfractaire reste seule, consolidée par des cercles en fer ou par un revêtement en tôle et soutenue par des supports isolés en fonte. Cette construction, plus légère et moins dispendieuse, facilite l'accès du four et les réparations.

196. Fours à cbar^^e fixe. — Les fours à charge fixe comprennent les fours intermittents pour la cuisson du calcaire, du plâtre, ou des briques : les stalles, les cases, les tas de grillage ou de calcination, les fours et les meules de carbonisation, etc.

ts«. Ta«. — La calcination en tas est le mode de chauffage le plus élémentaire et le plus primitif. Le four y est réduit à sa plus simple expression : il n'y a plus qu'une aire en terre damée, parfois en maçonnerie ou en béton, sur laquelle on entasse les matières à calciner, en y intercalant quelques couches de combustible et en disposant le tout de manière à former une masse perméable à- l'air. Cette masse est couverte d'un revêtement en terre battue, en poussier ou en gazon, qui remplace l'enceinte en maçonnerie des fours ordinaires. Ace point de vue, lestas peuvent être considérés comme des fours à enceinte temporaire.

Dans ces conditions, le combustible est forcement très mal utilisé. Aussi l'emploi des tas n'est motivé que dans les circonstances où l'économie de combustible n'a aucun intérêt. C'est ce qui arrive quand on calcine des minerais bitumineux ou quand on grille des minerais riches en soufre : la matière à chauITer contient alors par elle-même des éléments combustibles qui suf-

fisent souvent à dégager la chaleur nécessaire, ou auxquels oa n'ajoute que de petits bois ou du charbon menu de peu de valeur. Si les tas utilisent mal la chaleur, ils suppriment les frais de premier établissement : ils conviennent donc pour les opérations où la nature des choses oblige à changer souvent d'emplacement, comme pour la carbonisation. Les fours fixes, au contraire, ne conviennent que lorsqu'on doit s'ea servir assez longtemps pour amortir les frais de construction.

tH'i. Stalles et «ases. — Au lieu d'élever les tas sur une aire libre, on peut les placer dans des stalles formées de trois murs verticaux ; une des faces seulement reste libre. On peut aussi fermer ces stalles par un quatrième mur percé d'ouvreaux pour le passage de Tair ; enfin oh peut les couvrir d'une voûte : eltes prennent alors le nom de cases. Si les cases prennent une cer* taine hauteup, on les charge par un orifice situé près de la voûte» et on défourne par des ouvreaux placés sur la sole. Alors, si au lieu d'enlever à la fois toute la charge on la retire et la renouvelle par petites portions, la marche de Vappareil devient continue et il se transforme en four coulant.

Dans tous ces appareils, la hauteur est limitée par la crainte d*entraver le tirage, et les dimensions transversales le sont par la nécessité de laisser l'air arriver jusqu'au centre : oir peut les augmenter en remplaçant la sole par une grille.

La marche est presque toujours discontinue^ et la chaleur n'est guère mieux utilisée que dans les tas. Cependant l'enveloppe en maçonnerie diminue les pertes pair rayonnement et permet de réaliser une plus haute température : aussi les stalles et les cases sont préférables pour les opérations qui demandent un chauffage énergique, comme le grillage desmattes. Elles exigent aussi des frais de main-d'œuvre un peu moindres que les tas. Leur emploi n'est du reste à recommander que dans les circonstances où l'économie de combustible o£Pre un peu d'intérêt: sinon, on doit préférer les fours coulants, toutes les fois que la nature de Topération ne les exclut pas.

Ce dernier cas se présente quand il faut chaufPer des matières qui ne pourraient supporter des chocs sans se détériorer^ comme les briques. Dans cejs conditions, l'emploi des fours à charge fixe s'impose : mais on peut le rendre économique et le combiner avec les exigences du chaufiage méthodique en adoptant les fours annulaires, dont le type est le four Hoffmann.

î 4. — FOURS A ENCKINTE UNIQUE ET A TIRAGE NATUREL i63

t8S. Poarfl annalaires. — Un four annulaire constitue en quelque sorte une rangée continue et indéfinie de fours pouvant communiquer entre eux. Considérons une série de fours rangés en ligne droite et numérotés en partant de l'extrémité gauche. Supposons qu'on fasse la calcination d'une matière quelconque dans le premier de ces fours : on enverra les flammes perdues dans^ le deuxième et les suivants, qui doivent avoir été préalablement chargés avec des matières fraîches. Supposons qu Câpres avoir parcouru six fours successifs, les» produits de la combustion soient refroidis : on les laissera s'échapper à la cheminée par le rampant du 7« four. Quant au 8^, il ne joue encore aucun r^le : on y charge des matières fraîches qui con^menceront à s'échauffer dans la phase suivante.

Lorsque la calcination est achevée, au bout d'un jour par exemple, on cesse de chauffer le 1^^ four, et on met en feu le second, qui a déjà été porté à une certaine température par les flammes perdues. On ferme le rampant du 7^ four et la porte du 8^ ; on ouvre le rampant de ce dernier, et les produits de la combustion parcourent toujours 6 fours, les numéros 3 à 8^ avant de s'échapper. On charge le four 9, qui entrera dans la circttlatioa le jour suivant.

On voit que, par cette manœuvre, les fours 2 à 9 ont pris chacun le rôle du four qui le précédait. Cette permutation produit le même effet que si les matières s'étaient toutes avancées vers la gauche de Tintervalle de deux fours.

On continuera ainsi en avançant chaque jour vers la droite ; au bout de 8 jours, par exemple^ c'est le 8^ four qui sera en feu, et les matières que nous y avons yu chargier, après s'être échaut* fées progressivement pendant 6 jours aux dépens des flammes perdues des fours précédents, achèveront de se calciner. Chaque jour, elles se seront trouvées un peu plus près du foyer, et auront subi le chauffage méthodique tout en restant immobiles. Le four se sera en quelque sorte déplacé par rapport à elles de gauche à droite, et tout se sera passé comme si elles avaient parcouru ellesmêmes, de droite à gauche, l'espace qui sépare le 8* four du premier.

Au moment que noqs considérons, les gaz brdlés traversent les fours de 9 à 14, et soi*tent par ce dernier, qui seul communique avec la cheminée : ces six fours sont dans la période d'échauffement ou d'enfumage. Le four 13 est en chargement, il commencera à entrer en enfumae-e le jour suivant.

Quant aux fours 1 à 7, ils sont pleins de matières déjà calcinées ; comme il est inutile de sortir ces matières chaudes, on ne les décharge pas immédiatement- Ces fours restent pleins, et on y fait passer l'air nécessaire à la combustion, qui s'y échauffe avant d'arriver dans le 8* four et qui restitue à l'appareil la chaleur absorbée par la charge des premiers fours. S'il faut, par exemple, trois jours pour que la charge d'un four se refroidisse dans ces conditions, on laissera derrière le four en feu trois fours pleins, les n"*' 5 à 7 dans le cas actuel ; l'air entrera par le n** 4 et subira un chaulfage méthodique en traversant les trois fours 5, 6 et 7, qui sont de plus en plus chauds à mesure qu'on avance vers la droite. Quant au n® 4 et aux précédents, où la charge a eu le temps de se refroidir, on peut les défoumer.

Le lendemain, lorsqu'on mettra en feu le four 9^ on pourra décharger le four 5, où les matières seront complètement refroidies et qui servira à son tour à l'entrée du courant d'air.

On continuera ainsi en transportant indéfiniment le feu vers la droite. Il y aura toujours, à la droite du four en feu, six fours en enfumage, et à sa gauche quatre fours en refroidissement : l'air entrera par le quatrième four du côté gauche, et les gaz sortiront par le sixième four du côté droit ; enfin le septième four à droite sera en chargement et le quatrième à gauche en défournement.

Si l'on considère une charge, elle passe douze jours dans le four. Le lendemain du jour où on Ta introduite, elle entre en enfumage et y reste six jours, pendant lesquels elle reçoit des gaz de plus en plus chauds, car le foyer se rapproche chaque jour d'un four; le 8® jour, le four où elle se trouve, déjà très échauffé, sera mis en feu, et la calcina tion s achèvera.

Pendant les quatre jours suivants, cette même charge se refroidira sous l'influence d'un courant d'air de plus en plus frais, car chaque jour cet air entrera par -une porte plus rapprochée et traversera un four de moins avant d'arriver sur elle. Enfin le douzième jour cette charge, complètement refroidie, sera défournée.

De son côté, le courant gazeux traverse toujours onze fours. L'air passe successivement sur trois charges de plus eu plus chaudes avant d'arriver au foyer, et les produits de la combustion traversent six charges de plus çn plus froides avant de se rendre à la cheminée.

s 4. — FOURS A ENCEINTE UNIQUE ET A TIRAGE NATUREL 16^

Les gaz sortent froids, ainsi que les charges, et toutes les con^ ditions du chauffage méthodique sont remplies, bien que [les matières restent immobiles.

On remarquera qu'il n'y a jamais plus de douze fours occupés à la fois. Dès lors il ne sera pas nécessaire d'en avoir un plus grand nombre. On pourra réaliser nos hypothèses avec douze fours rangés le long d'un cercle, entre lesquels on opérera chaque jour une permutation circulaire.

L'appareil se compose en réalité d'une galerie circulaire, divisée en douze compartiments qui communiquent entre eux. Chacun d'eux s'ouvre sur l'extérieur par une porte qui sert au chargement et au défournement ; il communique en outre avec la cheminée par un ranipant muni d'un registre. Une cloison

Wr

Dêchioy

Fig. 70, 71. — Fours-annulaires.

166 CHAPITRE If. — EMPLOI DES COMBUSTIBLES

mobile, placée entre deux compaHiments, barre la galerie à Tendroît ou les fumées doivent s'échapper.

Si nous numérotons les compartiments en partant de la cloison et cheminant vers la droite {6g^ 70), les numéros 1 et 2 ont seuls leurs portes ouvertes : on charge ie premier et on défourne le second. Tou§ les rampants sont fermés, sauf celui du numéro 12, qui se trouve à gauche de la cloison : ainsi Tair entrant par les portes de 1 et de 2 est obligé défaire fout le tour pour sortir par le rampaîit de 12. Les numéros 3 à 5 sont pleins de matières déjà calcinées, qui sont entrées dans la période de refroidissement. L'air qui a passé par ces cinq compartiments arrive chaud au numéro 6; dans celui-ci on projette, par des ouvertures .percées dans la voAte, dn charbon menu ; ce charbon s'enflamme an contact de l'air chaud. Les produits de la combustion traversent ensuite les numéros 7 à 12, où les matières fraîches subissent renfnmage, et ils sortent froids par le rampant du numéro 12.

Pour faire la permutation, on murera la porte du numéro 1, on déplacera la cloison qu'on remettra entre 1 et 2 (fîg. 71), on ouvrira le rampant de 1 et on fermera celui de 12. Ainsr les matières récemment chargées dans 1 entreront dans la période d'enfumage. On cessera de projeter du charbon dans le numéro 6, et on alimentera de la même façon le numéro 7. On chargera des matières fraîches dans le numéro 2, qui est vide, et on ouvrira la porte du numéro 3 pour détourner sa charge, qui a achevé de se refroidir.

• De cette façon le numéro 1 s'est substitué au numéro 12, dont il a pris le rôle, le numéro 2 au numéro 1, et ainsi de suite. Tout se passe comme si le four tout entier avait tourné d'un douzième de circonférence dans le sens du mouvement des gaz, ou comme si les matières s'étaient déplacées de. la même quantité en sens inverse.

La cloison fera tout le tour du four en douze jours, en avançant chaque jour d'un compartiment : chaque jour on introduira une charge à droite de la cloison et on retirera la suivante, qui aura séjourné 12 jours et sera passée par les mêmes phases que si elle avait fait, en sens inverse du courant gazeux, le tour de Tappareil.

On peut faire les permutations à des intervalles plus courts ou plus longs, par exemple toutes les 12 ou toutes les 48 heures.

suivant le temps qu'exige la calcination complète. Le four peut du reste avoir un plus grand nombre de compartiments, si Ton veu,t prolonger la période d*enfumage : ce nombre est souvent porté h 16 et même à 18.

t$9.DiiiiéB»ioii». — Le volume des compartiments est déterminé par la production du four; si on en défourne un toutes les vingt-quatre heures, il faudra que chacun d'eux puisse contenir la quantité de matières qu'on veut calciner chaque jour. La hauteur doit être suffisante pour que le menu charbon ait le temps de brûler en tombant, et assez faible pour que la température ne soit pas inégale. Elle varie entre 2 et 3 mètres; il vaut mieux ne pas dépasser 2 m. 50. La largeur ne doit pas être trop forte pour que le courant gazeux ne se répartisse pas irrégulièrement; elle est en général un peu plus grande que la hauteur, et varie de 2 mètres à 3 m. 50. La longueur sera calculée d'après le volume : il faut compter que les 2/3 seulement de la capacité sont occupés par la charge. Au point de vue de l'utilisation du combustible, il vaut mieux développer la longueur que les autres dimensions.

Le nombre des compartiments sera déterminé par le temps nécessaire pour Tenfumage et le refroidissement. On reconnaîtra qu'il est suffisant si les gaz arrivent h la cheminée assez froids. Ils ne doivent conserver que la température nécessaire au tirage^ qui ne dépasse guère 100* et peut môme s'abaisser jusqu'à 50<>. La cheminée doit être assez haute : on lui donne environ 50 mètres, et une section à la base à peu près égale à celle de la galerie.

1 BO. Détails de coustraetlon. — Au lieu de faire la galerie circulaire, on la compose le plus souvent de deux parties droites raccordées par deux courbes (fig. 72-73). La construction est alors plus simple ; on peut aussi lui donner la forme

d'un rectangle allongé. Les rampants s'ouvrent au bas de chaque compartiment et débouchent dans une galerie unique, placée à l'intérieur du four et communiquant avec la cheminée ; leur orifice est fermé par une cloche qu'on peut manœuvrer de la plateforme qui surmonte le four. Vers Textérieur, il y a deux enceintes séparées par une couche de sable et percées de larges ouvertures, pour qu'on puisse entrer dans le four : ces ouvertures sont

Fig. 72, 73. — Four Hoffmann ovale à 14 compartimenls.

murées après le chargement. Les maçonneries des rampants et de la galerie sont également noyées dans une couche de sable supportant une plate-forme continue.

Les gaz tendent toujours à suivre les parois et surtout la voûte.

s 4. — FOURS A ENCEINTE UNIQUE ET A TIRAGE NATUREL 16^

La communication entre deux compartiments doit se faire par une voûte assez basse et assez étroite pour forcer le courant à s'infléchir et à se rabattre sur la sole. On peut appliquer de distance en distance contre les parois latérales, surtout du côté intérieur, des briques pour contrarier le passage des gaz. Enfin on peut placer les rampants sous la sole, et y amener les gaz par une série d'orifices pratiqués sur toute la largeur.

La cloison est formée par une plaque de tôle, qu'on fait glisser dans une rainure pratiquée dans Tintervalle des comparti» ments. Souvent on fait sortir les gaz un ou deux compartiments avant Tendroit où est la cloison : dans ce cas, elle n'est pas exposée à la chaleur et on peut la remplacer par une toile ou par des feuilles de papier collées, dont le déplacement est plus facile.

tut. Coudvite. — Le chauffeur qui se lient sur le four doit jeter le charbon par petites quantités de 1 kil. à 1 k. 50, en opérant très vite et replaçant immédiatement les tampons qui ferment les orifices de la voûte. Il voit par ces ouvertures si le four est assez chaud et règle la consommation de combustible en conséquence. Il fait varier le tirage en ouvrant plus ou moins la cloche du rampant; on reconnaît que l'appel d'air est suffisant lorsque les fumées ne sont plus noires, ce qui montre que la combustion est à peu près complète.

Le chargement doit être fait avec soin : il faut que les ouvriers entrent dans le four et disposent les matières méthodiquement en ménageant bien le passage des gaiz sur toute la section.

f 99. Bendemeut. — Les fours annulaires, bien conduits, utilisent jusqu'à 80 0/0 de la chaleur. Les gaz étant refroidis à nooins de 100°, en emportent moins de 10 0/0, et les pertes par les parois sont peu importantes à cause de l'épaisseur du massif et de la faible température à laquelle est portée sa surface.

193. Applieatlons diverses. — Ces appareils servent surtout pour la cuisson de la pierre à chaux, des briques, ou des tuiles. On peut les faire fonctionner comme des fours à foyers séparés ; il suffit de construire chaque compartiment sur le modèle d'un four à banquettes ou à alandiers, en plaçant au centre ou bien au-dessous de la sole une grille qu'on allume pendant

170 CUAPITBE IL — EMPLOI DES GOMBXISTIBLES

la période de calcination seulement. Gomme on ne peut pas ramener sons cette grille Tair qui s'est chauffé" dans la partie du parcours, il y a nécessairement excès d'air et les résultats sont moins bons. Le plus souvent, quand on veut traiter dans un four annulaire une matière qui ne peut supporter le contact du charbon, on préfère recourir au chauffage au gaz, dont nous parlerons bientôt.

On pourrait encore appliquer ces appareils à la dessiccation. Il suffirait de faire déboucher dans chaque compartiment des conduits munis de registres communiquant avec un foyer d'où arriverait un courant d'air chaud : cet air serait envoyé à volonté dans un point quelconque de la galerie, puis en ferait le tour avant de s'échapper par les rampants. Au lieu de charger du combustible dans le compartiment qui doit être au maximum de température, on y enverrait l'air chaud en ouvrant le registre qui le mettrait en communication avec le foyer ; le lendemain, il suffirait de fermer ce registre et d'ouvrir le suivant pour déplacer le point d'entrée de l'air dans le sens convenable. Toutes les autres manœuvres resteraient les mêmes que dans le cas ordinaire, et on réaliserait ainsi la dessiccation méthodique.

Les fours annulaires tiennent beaucoup de place et leur construction est coûteuse : ils ne peuvent donc convenir que pour des productions régulières et considérables. Ils donnent lieu à de grands frais de main-d'œuvre, à cause de la difficulté du chargement. Leur emploi est tout indiqué lorsqu'on veut calciner des matières qui, à cause de leur forme ou de leur fragilité, ne peuvent supporter les chocs et veulent être maniées avec soin: dans ce cas, la nature même de l'opération rend inévitable la grande dépense de main-d'œuvre. On ne peut chauffer les matières de cette espèce que dans des fours discontinus, où il y a beaucoup de chaleur perdue : or le four annulaire peut être considéré comme un groupe de fours qui, pris chacun à part^ ont une marche intermittente, mais dont la réunion constitue un appareil continu, où la chaleur perdue par un des fours est toujours recueillie par les autres. Son rôle naturel est donc de remplacer les fours discontinus. Mais toutes les fois qu'on pourra employer les fours à cuve, ils exigeront moins de main-d'œuvre, et, s'ils sont bien conduits, ils ne consommeront pas beaucoup plus de combustible.

Cette classe comprend les fours à cuve et les bas foyers.

194. Fovps à enve. — Les fours à cuTe soufflés sont employés pour produire de forle^ températures-, et les matières qu'on y charge en sortent presque toujours à Tétat de fusion. On peut y distinguer trois parties : 1* Touvrage, qui se trouve en bas, et autour duquel débouchent les tuyères amenant Tair : la partie inférieure de Touvrage où se rassemblent les matières fondues prend le nom de creuset ; 2* les étalages, partie élargie qui surmonte directement Fouvrage ; 3* la cuve, dont Torifice supérieur s'appelle le gueulard.

Le four est traversé d'une manière continue par deux courants -circulant en sens inverse : l'un se compose des matières solides €t du combustible chargés ensemble au gueulard, qui descendent «n s'échauffant ; l'autre. 4es gaz produits par la combustion du •charbon devant les tuyères, qui montent en se refroidissant.

1 US. Courant gazeux. — Le courant galeux se compose à l'origine d'oxyde de carbone et d'azote : en effet le charbon en face des tuyères se transforme d'abord en acide carbonique, et y ■détermine, dans une zone restreinte, une température très élevée ; mais ce gaz ne peut s'échapper sans traverser des couches <ie charbon rouge, et il repasse presqu'immédiatement à l'état -d'oxyde de carbone en subissant un abaissement notable de température. Les gaz au sortir de Touvrage contiendront donc environ 35 0/0 d'oxyde de carbone et 65 0/0 d'azote, avec quelques traces d'hydrogène provenant de la décomposition de la vapeur •d'eau contenue dans l'air. Ils sont à ce moment à une température de 1600 à 1700*. Le carbone brillant dans l'air à l'état d'oxyde <îe carbone ne donnerait que 1500^ ; mais au moment oii il arrive devant les tuyères, le combustible est déjà chauffé à 1000 ou 1200*, ce qui relève la température de combustion de 150 à 200® -environ.

Ces gaz s'élèvent à travers les étages en se refroidissant ; à mesure qu'ils montent, leur composition change.

En général les matières traitées dans les fours à cuve sont des

oxydes réductibles : aussi Toxyde de carbone réagissant sur ces corps se transforme partiellement en acide carbonique. Enfin, dans la partie la plus élevée de la cuve, les gaz rencontrent des matières fraîches qui s'y dessèchent et s'y calcinent : le courant gazeux se charge par suite de vapeur d*eau et d'acide carbonique (si le lit de fusion contient des carbonates). Ainsi la composition des gaz, au gueulard, sera très variable : cependant il est rare qu'ils ne contiennent pas au moins 15 à 20 0/0 d'oxyde de carbone. Le reste a pu se transformer en acide carbonique. Quant à leur température, elle sera d'autant plus basse que leur trajet aura été plus long, c'est-à-dire que le volume du fourneau sera plus fort par rapport à sa production : elle est plus souvent supérieure à 400® ; cependant, dans les fours bien construits et ayant une marche économique, elle s'abaisse à 300, 250 et même 200\ Au-dessous de cette température, l'échange de chaleur entre les gaz et les matières solides devient très lent, et oifn'obtient plus un refroidissement sensible des gaz en augmentant encore le volume du fourneau.

t90. Courant solide. — Le courant solide subit de son côté, à mesure qu'il descend, une série de modifications que nous aurons à étudier dans chaque cas particulier. On peut y distinguer trois phases : l'* la calcination : elle a lieu dans la cuve où les matières, ens'échauffant, abandonnentleurs éléments volatils ; 2® la réaction : elle se passe surtout dans les étalages, et commence dès que les matières sont assez échauffées pour réagir les unes sur les autres ou sur le courant gazeux ; les oxydes se réduisent, et les différents corps se combinent de façon à former des composés nouveaux généralement fusibles ; 3^ la fusion : elle commence dans les étalages et se termine dans l'ouvrage, pour les corps les plus réfractaires ; les matières fondues achèvent de réagir les unes sur les autres et se rassemblent dans le creuset, où elles se classent par ordre de densité, et d'où on les fait écouler séparément.

197. Produetion. — La production d'un four à cuve est réglée par la quantité de vent qu'on insufle dans un temps donné ; en effet le poids de combustible brûlé est proportionnel à celui de l'air lancé parles tuyères, et chaque kilogramme de charbon brûlé produit dans l'ouvrage un vide qui détermine la descente

des couches supérieures. Ainsi on pourra activer ou ralentir la marche du four en modifiant celle de la machine soufflante. Toutefois, si on marchait trop rapidement, les matières ne séjourneraient plus dans le four assez longtemps pour s'échauffer à la température voulue : il faudrait, pour compenser cette cause de refroidissement, brûler plus de charbon. En général, si on augmente la productioUjla température finale des matières diminuera, à moins que Ton n'augmente la proportion de combustible ; inversement, si on diminue la production, la température augmentera, à moins qu'on ne diminue la proportion de combustible. Il y aurait donc économie à marcher lentement, mais cettq économie n*est sensible que jusqu'à une certaine limite et est compensée par l'augmentation des frais de main-d'œuvre, de construction, etc..

En résumé, un four étant donné, la production doit rester comprise entre certaines limites pour que la marche soit économique : ces limites, que l'expérience seule peut déterminer, varient avec l'opération qu'il s'agit de réaliser et la nature des matières traitées.

198. .Volume. — Réciproquement, s'il s'agit de construire un four, on doit lui donner un volume en rapport avec la production qu'on se propose d'obtenir. ^ Nous indiquerons pour chaque cas particulier les règles qui permettent de fixer ce volume.

Ce principe n'est autre que le premier principe général que nous avions déjà établi en étudiant la marche d'un four quelconque.

Conformément au second principe général, il y aura intérêt à employer des fours à grand volume, et par suite à réaliser la production d'une usine avec le plus petit nombre de fours possible. Toutefois, le volume sera limité par la nécessité de ne pas dépasse^ pour chaque dimension le maximum pratique audelà duquel la marche deviendrait irrégulière : ce sont ces conditions que nous allons étudier.

11». Hauteur. — La hauteur doit ctre restreinte de façon que les matières qui remplissent la cuve ne s'écrasent pas et n'opposent pas en se tassant un trop grand obstacle au passage de l'air : le maximum sera donc d'autant plus faible que les mi-

174 CHAPITRE JI. — EUVLOl DES COMBUSTIBLES

nerais et le combustible seront plus friables. Dans les hauts-four* neaux à fer marchant au coke, on a poussé parfois la hauteur jusqu'à 30 mètres, mais il vaut mieux ne pas dépasser 18 ou 20 mètres. Pour les hauts-fourneaux au bois, la hauteur ne dépasse pas en général 12 mètres; cependant on peut aller sans inconvénient jusqu'à 15 m. Quant aux fours à cuve destinés au traitement des autres minerais métalliques, ils ont rarement plus de 7 mètres de haut, et quand le minerai est pulvérulent la hauteur s'abaisse parfois à 5 et mêm.e à 3 mètres.

On réserve en général le nom de hauts-fourneaux aux fours à cuve qui ont plus de 10 mètres de haut^ celui de fours à manche aux fours très peu élevés, et on appelle demi-hauts-fourneaux ceux qui ont des dimensions moyennes.

D*après les remarques déjà faites, les fours à manche sont peu économiques, et leur emploi tend à disparaître.

2tlO. Diamètre de l'oavr«c;e. — Le diamètre de l'ouvrage doit être assez faible pour que la température y soit uniforme et suffisamment élevée. La combustion qui s'opère devant chaque tuyère y détermine la formation de trois zones. La première, qui se trouve à la bouche même de la tuyère, est occupée par Tair que la combustion n'a pas encore absorbé entièrement ; elle est relativement froide et contient de l'azote, de l'oxygène libre et de l'acide carbonique. A^ mesure qu'on s^éloigne de la tuyère» la proportion de ce dernier gaz augmente ainsi que la température, et on arrive à la seconde zone, où il n'y a plus d'oxygène libre et où l'acide carbonique domine ; la température y atteint le rouge blanc. Enfin, dans la troisième zone, l'acide carbonique, se trouvant en présence d*un excès de charbon rouge, se décompose en oxyde de carbone, et la température est moins élevée.Les surfaces de séparation de ces zones ont une forme ovoïde, allongée dans le sens de l'axe de la tuyère ; elles sont d'autant plus longues et étroites que la pression du vent est plus forte : elles sont plus restreintes avec les combustibles poreux, comme le charbon de bois, qu'avec les combustibles compacts, comme le coke, parce que, plus le charbon est poreux, plus la combustion est vive et plus la décomposition de l'acide carbonique est facile.

On a mesuré l'étendue de ces zones dans un haut-fourneau au bois, en introduisant par deux tuyères opposées une barre de fer. Au moment où on la sort, le point qui se trouvait à la bouche de

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la tuyère est encore noir, puis Téclat va en augmentant sur une longueur de 12 à 15 centimètres environ, correspondant à la première zone, ; il atteint ensuite le rouge blanc, qui règne sur une longueur de 15 à 18 centimètres^ correspondant à la zone de combustion, puis il diminue de nouveau dans la partie voisine du centre, où se produit la formation de Toxyde de carbone. Le milieu de la barre n'est qu'au rouge cerise, puis on retrouve un second maximum de température et une région froide près de la tuyère opposée. Ainsi, Touvrage ayant 1 m. 50 de diamètre^ les zones de combustion ne s'étendent de chaque côté qu'à 30 centimètres des tuyères, et il y a au centre une colonne n>oins chaude de m. 90 de diamètre.

Dans les fours à coke, où la pression est plus forte et le charbon plus dur, ces zones s'étendraient plus loin.

Théoriquement, il faudra faire Touvrage assez étroit pour que les zones de combustion se rejoignent et qu'aucune matière ne puisse tomber dans le creuset sans les avoir traversées. Le diamètre devra être d'autant plus faible que la température à réaliser sera plus forte et que les matières traitées seront plus réfractaires : dp reste il augmentera avec la pression du vent.

En général le maximum est de 1 mètre à 1 m. 50 : dans quelques' cas, avec des matières fusibles, on peut aller jusqu'à 2 mètres. Dans les fours à faible pression, on reste au-dessous de 1 mètre.

1901. Biamètre du i:uealaril. — Le diamètre du gueulard est limité par les nécessités du chargement ; il ne doit guère dépasser 2 m. 50, sans quoi l'on ne peut plus répartir la charge d'une façon régulière. Certains hauts-fourneaux ont des gueulards de 3 mètres et même de 3 m. 50, mais ces dimensions exagérées ont presque toujours des inconvénients. Dans les petits fours à cuve, il ne dépasse guère 1 mètre à 1 m. 50.

•ait.Praai. — La cuve a en général la forme d'une surface de révolution : la hauteur étant limitée, ainsi que les deux diamètres extrêmes, on cherche souvent à augmenter le volume en élargissant le milieu.

9«S. Fdarti à étalages. — La région où se trouve le maximum de largeur prend le nom de ventre : elle se raccorde au

gueulard par la cuve, dont la forme se rapproche plus ou moins de celle d'un tronc de cône évasé de bas en haut, et à l'ouvrage par lesét<alages, qui constituent un tronc de cône évasé en sens contraire. Il faut éviter les changements brusques de section : en général les parois devront toujours faire avec un plan horizontal un angle d'au moins 70^, sans quoi la descente des charges ne serait pas régulière ; pour les étalages, cet angle peut être abaissé à 60* lorsqu'on veut réaliser un grand voluipe, cependant il vaut mieux s'en tenir au minimum de 70°. Pour les mêmes raisons, il est bon de raccorder les différentes parties de la cuvé par des surfaces courbes. Le ventre est placé à peu près au" tiers de la hauteur, à partir de la base : cela a peu d'importance pourvu que les règles précédentes soient observées ; son diamètre ne doit pas dépasser une fois et demie celui du gueulard : il est du reste limité par les règles relatives à Tinclinaison des parois. En général, la marche est d'autant plus régulière que la forme du fourneau est plus élancée, c'est-à-dire que le rapport entre la plus grande largeur et la plus petite est plus faible.

904. Fours évasés. — Dans les fours dont la hauteur n'est pas considérable, on donne souvent à la cuve une forme évasée depuis le bas jusqu'en haut. Ce genre de profil a l'avantage d'augmenter le volume total, de diminuer la vitesse des gaz au gueulard, et de modérer par suite l'entraînement des poussières, qui est une cause de pertes sensibles avec les minerais pulvérulents : il est très bon toutes les fois qu'il ne conduit pas à des diamètres exagérés pour le gueulard.

1905. Fours rétréeis. — Les anciens fours à manche présentaient parfois, au contraire, un rétrécissement de bas en haut. Cette forme n'a guère de raison d'être, et on ne l'adopte plus, au moins dans les fours métallurgiques. Elle serait motivée pour des matières qui foisonneraient en s'échauffant et auraient une tendance à s'accrocher aux parois : dans ce cas réva3ement de haut en bas faciliterait la descente.

90e. Seetion horizontale. — La section horizontale des fours à cuve est en général circulaire. Parfois on lui donne la forme d'une ellipse ou d'un rectangle ; les tuyères sont rangées sur les longs côtés, et le creuset a une pente double vers les

petits côtés, par lesquels se fait la coulée. Ce système permet d'agrandir la section sans augmenter la distance entre deux tuyères opposées ; mais la marche est toujours moins régulière que dans les fours à section circulaire.

••7. Foors trapésoldaux. — Dans les anciens fours destinés à la réduction des métaux autres que le fer, la section avait la forme d'un rectangle ou d'un trapèze. Les tuyères étaient rangées sur une seule face appelée rustine ; la face opposée servait à la coulée et s'appelait poitrine, la cuve était formée paf quatre murs verticaux ou inclinés. Dans ce système, la largeur de Touvrage, mesurée parallèlement à Taxe des tuyères, ne doit pas dépasser un maximum de 15 à 70 centimètres, variable avec la pression du vent ; la longueur, comptée parallèlement à la face de rustine, est en rapport avec le nombre des tuyères : l'écartement de deux tuyères peut être de m. 40 environ. Les règles déjà énoncées et relatives aux autres dimensions subsistent. La descente des charges est toujours irrégulière dans les angles, et actuellement on adopte la forme circulaire dans presque tous les fours de construction récente.

90H. Creuset. — Le creuset est la partie du four située audessous des tuyères et où se rassemblent les matières fondues ; son diamètre est le même que celui de l'ouvrage, sa profondeur est déterminée par la quantité de matière qui doit s'y accumuler entre deux coulées.

On distingue les fours à avant-creuset et les fours à poitrine fermée. L'avant-creuset est un bassin extérieur communiquant avec la matière : la plus légère court par dessus le bord de ce bassin lorsqu'elle a atteint un niveau suffisant; la plus lourde est soutirée par un trou de coulée qui débouche au fond du creuset et qu'on ferme en temps ordinaire avec un tampon d'argile. Lorsque la poitrine est fermée, il y a deux trous de coulée : l'un est au fond du creuset comme dans le cas précédent, l'autre un peu au-dessous des tuyères : ce dernier doit rester toujours ouvert de façon que le bain ne puisse monter jusqu'aux tuyères.

Les fours à poitrine fermée ont en général une marche plus régulière que les autres. L'avant- creuset est toujours une cause de refroidissement et par suite d^engorgements.

»O0. Quiealnrd. — Dans les anciens fours, le gueulard était ouvert : on le surmontait souvent d'une cheminée, à la base delaquelle était Touverture de chargement. Dans les fours récents, le gueulard est fermé par un appareil qui permet d'introduire rapidement les charges ; au-dessous de cet appareil se trouvent des conduits par lesquels s'échappent les gaz.

910. Charg^ement. — Le chargement doit se faire de manière à accumuler le charbon dans les parties de la section les plus éloignées des tuyères, c'est-à-dire vers la poitrine, ou au centre, lorsque les tuyères sont disposées régulière ngient tout autour de l'ouvrage. En effet, le courant gazeux tend à s'élever directement le long des parois où sont placées les tuyères, et par suite la chaleur serait plus forte dans cette partie de la section si on ne l'équilibrait pas en accumulant le combustible dans les autres parties. On obtient un chargement assez bon en versant indistinctement toutes les matières près du bord : le minerai, qui est lourdetpulvérulent, reste où il tombe, et le combustible, qui est plus léger et en plus gros fragments, tend à rouler sur le talus qui se forme et à se réunir au centre.

tfl. Chauffage de Tair. — Les gaz qui s'échappent du gueulard retiennent toujours une asser. forte proportion d'oxyde de carbone, et sont combustibles. On peut s'en servir pour chauffer des chaudières ; on peut aussi les brûler dans des appareils spéciaux où se chauffe l'air qui alimente le four même : de cette façon, on peut porter cet air à une température élevée (500 et même 700') sans dépense spéciale de combustible. Nous avons déjà montré tous les avantages de la marche à l'air chaud : la consommation de charbon sera moins forte ; la température du courant gazeux sera plus élevée à l'origine, mais son volume relatif sera plus faible et son refroidissement plus rapide ; aussi observe-t-on souvent que, dans les fours marchant à l'air chaud, les gaz au gueulard sont plus froids que dans les fours où Fair n'est pas chauffé.

Chaque kilogramme de carbone dégage, en se transformant en oxyde de carbone, 2473 calories et exige un peu plus de 5 kil. d'air pour sa combustioa. Ces 5 kil. d'air, chauffés à 100°, apporteront un peu plus de 100 calories : cette chaleur remplacera celle que dégagerait la combustion de 50 grammes de carbone. On.

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pourra donc compter sur une économie de 5 0/0 du combustible chaque fois qu'on augmentera la température de l'air de 100'.

•19. C^onstraotion. — Autrefois on donnait aux parois des fours à cuve une grande épaisseur, et on les entourait de forts massifs de maçonnerie ordinaire, percés seulement de quelques embrasures voûtées qui donnaient accès à Tavant- creuset et aux tuyères. Maintenant on les construit d'une façon bien plus légère : on a reconnu l'inutilité de ces grands massifs. La cuve seule est entourée d'un revêtement en maçonnerie ordinaire ; ce revêtement, peu épais, est soutenu par des colonnes ou des supports isolés qui laissent l'accès de l'ouvrage parfaitement libre : celui-ci a des parois assez minces de façon que l'air extérieur les refroidisse et les empêche de se corroder sous l'action de la chaleur et des scories ; souvent même on active le refroidissement en faisant circuler de Teau autour de l'ouvrage, -et surtout autour des tuyères.

Les combustibles employés dans les fours à cuve sont surtout le charbon de bois et le coke. Le premier a l'avantage d'avoir des cendres peu abondantes, fusibles et exemptes de soufre, mais son prix est élevé ; de plus on en fait toujours une forte consommation parce qu'il est poreux et favorise la production de l'oxyde de carbone. Or Tulilisationdu combustible est d'autant moins complète qu'il s'échappe plus d'oxyde de carbone par le gueulard : ainsi on brûle presque toujours moins de coke que de charbon de bois ; l'emploi du coke devient donc de plus en plus général. — On peut aussi employer les houilles sèches, les houilles maigres et l'anthracite toutes les fois que ces combustibles ne sont pas trop friables.

1913. Allmeutetloii d'air. — La marche du four dépend €ssentiellemen*t de la régularité avec laquelle on lui fournit l'air soufflé. La quantité d'air à lancer est d'environ 5 kiL par kil. de charbon ou, en volume, de 4'"^,50. La pression doit augmenter avec la hauteur du four ; elle est de 2 à 3 centimètres de mercure pour les fours peu élevés, de 10 à 20 pour les hautsfourneaux : elle varie avec la nature du combustible.

Si Tz est la hauteur du four en mètres, la pression de l'air, exprimée en centimètres de mercure, pourra être fixée approxi-

mativement à - si on brûle du charbon de bois, -- si on brûle du

coke, 7w si on brûle de l'anthracite. La pression dépendra aussi de la nature des matières traitées : elle devra être d'autant plus forte que celles-ci seront plus menues, plus sujettes à tasser et à opposer de la résistance au passage des gaz.

21 4. Beudement calorifique. — Le charbon brûlant à l'état d'oxyde de carbone ne produit que 30 0/0 de la chaleur que- dégagerait sa combustion complète : ainsi il y a de ce fait une perte de chaleur de 70 0/0 dans les fours à cuve. Cependant si le four est employé à la réduction d*un oxyde, une partie de Toxyde de carbone repassera à Tétat d'acide carbonique, et produira de nouveau une certaine quantité de chaleur ; cette quantité sera d'autant plus grande qu'il y aura plus d'acide carbonique dans les gaz au gueulard : ainsi la plus ou moins grande abondance de ce corps est un indice de marche plus ou moins économique. Si on emploie les gaz à chauffer Tair, on retrouvera encore une partie de la chaleur perdue par combustion incomplète. Si on suppose Tair à 500®, 6 kil. d'air contiendront 600 calories, soit 7 à 8 0/0 de ce que pourrait dégager la combustion complète du charbon. Dans les cas les plus favorables, la chaleur reçue réellement par le four pourra atteindre 50 0/0 de celle que pourrait donner le combustible ; elle reste bien au-dessous quand on marche à l'air froid et qu'il se produit un peu d'acide carbonique dans la cuve.

Les pertes par les parois sont beaucoup plus faibles que dans les fours à réverbère, parce que la surface extérieure de l'appareil est beaucoup moins considérable par rapport à son volume : elles restent toujours inférieures à 10 0/0. La chaleur emportée par les gaz peut varier de 10 à 20 ou 30 0/0 de la chaleur reçue par le four^ suivant que la marche est plus ou moins satisfaisante. — Ainsi un haut-fourneau convenablement construit et marchant à Tair chaud pourra utiliser 70 à 80 0/0 de la chaleur reçue, c'est-à-dire 33 à 40 0/0 de celle que pourrait produire la combustion complète du charbon. Un four de petites dimensions et marchant à l'air froid n'utilisera que 40 à 50 0/0 de la chaleur reçue, soit 15 à 25 0/0 de la chaleur théoriquement disponible.

On voit qu'en définitive l'utilisation de la chaleur sera toujours

plus complète que dans les fours à réverbère, car ceux-cî utilisent toujours moins de 10 0/0 quand il s'agit d'opérations à haut^e température, comme les fusions.

La marche d'un four à cuve sera d'autant plus satisfaisante que les gaz du gueulard seront plus froids et que la proportion de l'acide carbonique qu'ils contiennent, comparée à celle de Toxyde de carbone, sera plus forte.

•15. Bas foyer». — Les bas foyers sont en quelque sorte des fours à cuve réduits à l'ouvrage. Il est clair que dans ces appareils il n'y a plus trace de chauffage méthodique, et la chaleur est très mal utilisée : aussi sont-ils à peu près abandonnés. Dans les rares cas où on les emploie encore, on cherche à les rendre un peu plus économiques en les recouvrant d'une voûte qui concentre la chaleur, et en utilisant les gaz pour chauffer les chaudières ou d'autres fours.

9141. Fovràirater^Jaeket. — Le four à water-jacket a été créé en Amérique pour le traitement des minerais de cuivre ; il est aussi employé en Italie et en France.

Il se compose (fig. 74-75) d'une enveloppe métallique à double paroi, avec circulation d'eau à l'intérieur, constituant le waterjacket, — d'une partie en briques surmontant l'enveloppe métallique ci-dessus, — et d'un creuset qui peut être extérieur ou intérieur : dans ce dernier cas le creuset est généralement entouré sur toute sa hauteur par l'enveloppe d'eau.

Le water-jacket peut être construit en tôle de fer ou d'acier, en fonte, en bronze, ou encore en cuivre ; la lame d'eau y a une épaisseur très variable (de 5 à 23 centimètres) suivant la quantité d'eau dont on dispose et suivant la quantité plus ou moins grande de sels calcaires qu'elle renferme.

Il est généralement formé de plusieurs tronçons, munis de collerettes qui servent à les assembler au moyen de boulons : quand ces tronçons sont eu tôle de fer ou d'acier, l'épaisseur du métal est voisine de 10 à 12 mm. : cette épaisseur se réduit de 3 à 5 mm. pour le cuivre.

La forme du water-jacket est généralement cylindrique quand son diamètre ne doit pas dépasser 1,30 m ; au-dessus, le vent pénétrerait difficilement au centre de la charge et on emploie de préférence la forme rectangulaire. Deux couronnes métalli-

ques rivées aux extrémités des derniers tronçons forment les^ fonds : de très grandes précautions doivent être prises dans la construction pour éviter qu'il ne se produise de fuites dans le four.

Fig. 74-75. — Four à waler-jacket.

L'eau de circulation pénètre dans le water-jacket vers|sa partie inférieure, tangentiellement aux parois ; elle s'élève au fur et à mesure qu'elle s'échauffe pour s'échapper à la partie supérieure, qui est laissée ouverte quand elle n'est pas surmontée d'une partie en brique, ou bien munie d'un tuyau de sortie dans le cas contraire. La température de Teau à l'échappement doit être de 80 deg7*és C, environ, lorsque le débit en est bien réglé, soit par exemple de 5.000 litres par heure pour un four de 1 m. de diamètre. Cette eau peut être reprise à la sortie, refroidie et récm-

ployée d'une façon continue, avec addition d'une petite quantité d'eau vierge pour remplacer les pertes dues aux fuites et à l'évaporation: elle peut être aussi utilisée pour l'alimentation de la chaudière ou divers autres usages, si Ton dispose d'une quantité suffisante d^eau froide pour la circulation. Diverses précautions doivent être prises pour éviter l'entartrement des parois quand on fait usage d'eau très calcaire ou d'eau de mer ; un robinet doit encore être disposé à la partie inférieure du water-jacket pour opérer la vidange de l'eau à l'arrêt du four, quand on a à craindre des gelées avant la remise en marche.

Le creuset peut être intérieur ou extérieur. Cette dernière disposition est employée avec les minerais sulfurés, ou lorsque la matte à produire doit avoir une teneur inférieure à 50 0/0 de cuivre. Le creuset extérieur convient principalement à la fusion pour cuivre brut ou matte riche : la fig. 74 montre cette disposition.

Le creuset extérieur, ou avant-creuset, est formé d'une enveloppe en t61e garnie intérieurement de brasque et boulonnée sur une plaque de fonte servant de base ; sa contenance doit être au moins de une tonne de matte. On dispose toujours deux creusetsjcôte à côte, de manière qu*il y en ait constamment un en état de servir et que la marche continue du four soit assurée.

La quantité minimum de production, quand on veut faire usage d'avant-creusets, paraît être de 20 tonnes en 24 heures : les avantages qui résultent de leur emploi par rapport aux creusets intérieurs sont : l'obtention d'une marche plus régulière et la production â*une matte plus riche.

»tl. Cubilots. — On appelle spécialement cubilots les fours à cuve employés pour opérer la fusion des métaux ou de certains composés métalliques. Ces fours ne différant pas essentiellement des autres fours à cuve, leur forme et leurs dimensions seront soumises aux mêmes règles. On les fait le plus souvent cylindriques; cependant, lorsqu'on veut leur donner un grand volume pour augmenter la production^ il est bon d'élargir la cuve par rapport à Touvrage. Le diamètre de ce dernier ne doit pas dépasser m. 80 à 1 m. La hauteur varie en général de 2 à 5 m.

La descente des matières est plus facile que dans les fours à. cuve ordinaires, parce qu'elles sont en général chargées en gros morceaux, et que leur fusion s'opère rapidement sans passer par

Tétat pâteux. Aussi on peut,sans inconvéiiieiit,doniier à l'ouvrage un rétrécissement brusque. Le chargement n'exige pas de précautions, comme dans le cas où on traite des matières pulvérulentes.

Les cubilots sont en général construits légèrement, et entourés de revêtements complets en tôle. On donne parfois ce nom à tous les fours à cuve construits sur le même type, quelle que soit leur destination.

Dans les cubilots, il ne se produit aucune réaction chimique ; ainsi Toxyde de carbone ne rencontre dans la cuve aucun corps qui puisse l'oxyder. Gomme la proportion de combustible y est faible et comme les charges, consistant en gros morceaux, offrent de larges passages aux gaz, une partie de Tacide carbonique produit devant Torifice des tuyères échappe à la décomposition. Pour augmenter la proportion d'acide carbonique, on place quelquefois une seconde ligne de tuyères au-dessus de la première : Tair arrivant par ces tuyères est destiné à compléter la combustion en brûlant Toxyde de carbone formé plus bas. Mais cet expédient ne parait pas donner de bien bons résultats ; dans les cas les plus favorables, on n'arrive guère à transformer en acide carbonique plus de la moitié du carbone.

On emploie rarement Tair chaud ; mais, dans beaucoup d'appareils récents, le vent arrive par une conduite annulaire faisant le tour de l'ouvrage et séparée du four par une paroi mince, de sorte qu'il s'échauffe en refroidissant les parois de l'ouvrage.

Les petits cubilots ordinaires utilisent encore 15 à 20 0/0 de la chaleur totale que pourrait produire le combustible. Dans les grands cubilots perfectionnés, le rendement peut s'élever à 50 0/0.

918. Comparaison avec les réirerbères. — Les fours à cuve et les réverbères constituent les deux types d'appareils les plus employés en métallurgie. D'après ce que nous avons vu, les premiers utilisent mieux le combustible. Ils présentent, il est vrai, l'inconvénient d'exiger des combustibles spéciaux, qui reviennent généralement plus cher que ceux qu'on peut brûler dans les réverbères. Cette circonstance diminue parfois la différence qui existe entre les deux appareils au point de vue économique ; cependant l'avantage reste presque toujours au four à cuve. Il donne lieu aussi à moins de frais de main-d'œuvre, et

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peut être desservi par des ouvriers moins habiles : en dehors du fondeur, tous les hommes employés au service des fours à cuve sont de simples manœuvres, tandis que la conduite d'un four à réverbère exige de^ chauffeurs et des ouvriers expérimentés.

Le four à cuve est donc préférable, en général, toutes les fois qu'on peut l'employer. C'est la nature de l'opération qui déter- ' minera le choix de Tappareil. Les fours à cuve à tirage naturel ne développent pas de très hautes températures et ne servent qu'aux calcinations ou aux grillages. Les fours à cuve^ soufflés conviennent dans le cas où les matières doivent être fondues et où le travail doit ou peut se faire dans une atmosphère très réductrice. Le four à réverbère, au contraire, donne plutôt une atmosphère oxydante^ ou tout au plus neutre ; il a l'avantage de s'adapter à toute espèce d'opérations, de se prêter mieux que le four à cuve au chauffage des matières pulvérulentes et de ne pas exposer les produits au contact du combustible, qui peut souvent être nuisible.

Pour les opérations qui par leur nature permettent l'emploi des deux types indifféremment, le four à cuve sera toujours plus économique ; mais le réverbère donnera quelquefois de meilleurs produits : on pourra donc le préférer, surtout s'il s'agit de produits ayant une grande valeur, et dont l'élaboration n'exige pas une grande dépense de combustible. Les conditions locales sont aussi à considérer. Ainsi en Angleterre, où le combustible est à bon marché et où les ouvriers sont en général fort^et habiles, le réverbère est d'un emploi très général,même pour des opérations qi^ sur le continent sont presque toujours faites au four à cuve. Cette préférence peut se justifier dans certains cas, dans d'autres elle est une question d'habitude ; on ne se soucie pas de modifier les conditions de fabrication pour rechercher une économie qui parait négligeable.

Nous discuterons dans chaque cas particulier, en étudiant les opérations métallurgiques, le choix du type de four.