Charbons colorants» noir de famée
Le charbon de bois broyé à l'eau est employé comme couleur. Le noir de vigne, le noir de pêche, le noir d'Allemagne, le noir S Espagne, etc., sont des variétés de charbon végétal. Le noir de fumée peut être obtenu par la combustion incomplète de diverses substances végétales, animales ou minérales (résines, huiles, suifs, houilles) par les procédés ci -a près décrits.
Le noir de fusain est fait avec le bois de fusain calciné dans
un cylindre de fonte, qu'on lute en ménageant par un tube une issue pour les gaz, et qu'on chauffe au rouge. Après le refroidissement, on retire les baguettes de charbon, on les taille comme des crayons, et Ton s'en sert pour dessiner.
Le noir de vigne est obtenu en carbonisant des sarments ; le noir de pêche est le charbon des noyaux de ce fruit; le noir d'Espagne se prépare en carbonisant les rognures du liège : il est doux, comme velouté.
On obtient le noir cC Allemagne en carbonisant un mélange de rafles de raisin avec de la lie de vin desséchée, des noyaux de pèche et des ràpures d'os ou d'ivoire en proportions variées, suivant qu'on désire donner au noir un reflet bleuâtre si les substances végétales dominent, ou roussàtre si la matière osseuse est plus abondante. Ce noir, qu'on emploie dans l'imprimerie en taille-douce, renferme des sels sol ubles (provenant surtout du ta rt rate de potasse, de la lie de vin) que Ton extrait par des lavages.
Le noir de fumée, dont on fait une grande consommation, se prépare avec des débris résineux, des matières grasses, du goudron ou de la houille. On soumet ces matières à une combustion imparfaite ; le charbon se dépose en flocons dans les conduits de la fumée.
L'appareil qu'on emploie pour produire et recueillir ce noir est très-simple quand on se sert de résine ou de goudron : il se compose d'une chambre cylindrique dans laquelle peut se mouvoir un cône en tôle, troué au sommet, et servant de cheminée pendant la combustion, puis de racloire lorsque Topération est terminée. La base de ce cône creux ayant presque le diamètre de la chambre, ses bords, quand on le fait descendre, rasent les murs et détachent le noir de fumée qui s'y trouve déposé et qu'on ramasse ensuite sur le sol. Les murs de la chambre sont tapissés de peaux de mouton ou de toiles grossières, encollées pour garantir le noir de tout mélange avec les débris ou poussières de la maçonnerie. La combustion a lieu dans un fourneau latéral extérieur, dans le foyer duquel se place une marmite en fonte qui contient la résine ou le goudron destiné à fournir le noir de fumée. On chauffe la marmite, on enflamme les vapeurs, et la fumée entraînée dans la chambre y dépose de volumineux flocons de carbone échappés à la combustion.
Dans les environs de Sarrebruck on fabrique le noir de fumée au moyen de la combustion imparfaite de la houille. Ce noir est
employé par la marine, et en général pour toutes les peintures qui n'exigent pas une couleur fine.
L'appareil se compose d'un long canal incliné en briques qui, à sa partie inférieure, sert de foyer, d'une vaste chambre voûtée où se déposent d'abord les premières portions du noir de fumée, d'une chambre plus petite où s'achève le dépôt, et dont les ouvertures règlent le tirage, enfin d'une dernière chambre placée au-dessus de la précédente, et que surmonte une cheminée. On renouvelle, dans le foyer, la houille dès qu'elle ne donne plus de flamme et de fumée, c'est-à-dire dès qu'elle est réduite en coke ; lorsqu'on a fait un nombre d'opérations suffisant pour charger les chambres, on procède à la récolte du noir en fractionnant les produits, dont les plus purs se trouvent dans la chambre la plus éloignée du foyer.
On tamise le noir de fumée ; on en remplit des sacs qui ont à peu près 130 centimètres de hauteur et 28 à 30 centimètres de diamètre. Afin de bien tasser cette substance légère, on n'introduit d'abord que jusqu'à une hauteur de 32 centimètres, du noir que Ton foule en entrant pieds nus dans le sac, puis on ajoute successivement du noir de fumée en foulant toujours jusqu'à ce que le sac soit plein ; alors on coud l'ouverture le plus serré possible.
Pour empêcher le noir de fumée de traverser le tissu du sac, on délaye dans l'eau de la terre argileuse douce, puis on le frotte de cette substance avec une brosse à longs poils.
Un sac rempli de noir de fumée pèse de 44 à 56 kilogrammes,
1000 kilogr. de houille donnent environ 33 kilogr. de noir de ramée, et de 400 à 500 kilogr. de coke.
Le noir de fumée commercial n'est pas du charbon pur. Bracoiraot a fait l'analyse d'un noir de fumée provenant sans doute de la houille et de débris résineux ; il y a trouvé les diverses matières suivantes :
Carbone 79,4
Matière résinoïde 5,3
Matière bitumineuse 4,7
Ulmine 0,5
Sulfate d'ammoniaque 3,3
Sulfate de potasse 0,4
Sulfate de chaux 0,8
Phosphate de chaux très-ferrugineux 0,3
Chlorure de potassium trace.
Sable quartzeux 0,6
Eau 8,0
On épure le noir de fumée de toutes ces matières, sauf le sable et les sels alcalins et terreux, en le calcinant, fortement tassé, dans des cylindres en tôle empilés dans on four, et qui s'ouvrent en deux au moyeu de charnières pour qu'on puisse retirer le noir après la calcination ; lorsqu'il doit être plus complètement épuré, on le lave ensuite à l'acide chlorhydrique étendu et enfin avec de l'eau pure.
Noir de lampe. — On désigne sous cette dénomination un noir de fumée de très-belle qualité, obtenu au moyen d'huiles ou d'hydrocarbures (dits huiles lourdes provenant des goudrons, des pétroles, des schistes distillés en fractionnant les produits) ou de graisses très-communes, résidus de diverses opérations, et brûlées dans des lampes spéciales.
Les figures 9 et 10 représentent un appareil destiné à cette opération. On verse l'huile dans le vase A, et on y entretient un niveau à peu près constant à l'aide d'un ballon B, rempli d'huile et renversé. Le vase inférieur porte un ajutage C, recourbé, dont l'orifice est au même niveau que l'huile dans le vase. Une mèche en coton y est introduite; un coupe-larme C sert à diriger le liquide qui pourrait accidentellement déborder, dans un récipient C" ; celui-ci reçoit en outre les produits liquides condensés dans tout le conduit d, d\ ce conduit s'adapte à un gros tube d\ ainsi que les tuyaux semblables rf, </, d (fig. 10), de huit ou dix lampes placées à des distances de 1 mètre 80 centimètres environ les unes des autres.
Le gros tube et sert à refroidir la fumée, à retenir l'eau et les liquides qui peuvent encore se condenser. La fumée passe dans un premier grand sac e en toile forte et serrée, ayant 3 ou 4 mètres de haut et 90 centimètres de diamètre, fermé en bas par un obturateur e'.
L'ouverture est maintenue circulaire, en bas comme en haut, par les bords d'une sorte d'entonnoir en cuivre ou tôle galvanisée ; l'entonnoir du haut communique par un large ajutage courbe /*, avec un deuxième sac g, en tout semblable et dans lequel arrive la fumée pour le parcourir du haut en bas et passer ensuite dans un troisième sac /.
Six ou huit sacs A, /w, o, disposés de même à la suite les uns des autres, offrent à la fumée un long parcours et des surfaces étendues sur lesquelles les flocons de noir de fumée se déposent.
Au bas du dernier sac o de chacune des séries, on adapte un
CARBONE. iOS
conduit rectangulaire P en tôle, dans lequel se meut sur des tourillons un châssis Q en fer tendu de toile métallique.
Cette toile retient des flocons de noir que la fumée entraîne encore ; on dispose quelquefois trois ou quatre châssis semblables à la suite dans le même conduit P, afin de retenir la totalité du noir de fumée; de temps à autre on soulève les châssis par une tige T ; puis, les laissant retomber, on détermine une se- . coasse qui détache le noir et nettoie la toile métallique ; l'extrémité du conduit P, Q, R, plus ou moins long, s'engage dans une cheminée dont on règle à volonté le tirage par un registre, de
façon que le mouvement soit continu saDS être accéléré et sans jamais laisser la fumée refluer vers les lampes.
La récolte du noir dans cet appareil est très-facile : il suffit de placer un sac ou un récipient quelconque successivement sous chacun des entonnoirs e\ g\ ï \ k ', tri , o' , ouvert un moment, en enveloppant d'une toile les deux orifices en contact (s'ils ne sont convenablement ajustés).
On frappe alors le sac avec une baguette, et le noir tombe dans le récipient.
Cette disposition permet de fractionner les produits, d'isoler le noir du premier sac parfois humide ou huileux, que l'on épure en le calcinant; la fabrication continue sans interruption même pendant la récolte du noir.
On conçoit qu'il serait facile d'adapter le même appareil à la production du noir par les différentes matières premières, en remplaçant les lampes par un fourneau ou par tout autre vase à combustion, substituant, s'il le fallait, une chambre en briques au tuyau intermédiaire d '. Depuis sa description, dans la première édition du Précis de chimie industrielle, des dispositions analogues ont été avec succès appliquées à la fabrication du blanc de zinc {yoj. cette fabrication plus loin).
13. Conductibilité, propriétés ehlmlques et combinaisons do carbone.
Le carbone des charbons denses fortement calcinés est conducteur de l'électricité et du calorique. Cette dernière propriété se constate aisément, comme nous l'avons dit plus haut; une expérience curieuse démontre la seconde. On prend, par exemple, une pile de 20 couples de 15 centimètres de côté ; on adapte aux deux bouts du conducteur deux petits cônes de charbon calciné (*), et au moment où les pointes de ces cônes sont amenées presque au contact, il se produit une si vive incandescence, que son éclat représente une fraction assez forte de celui de la lumière solaire. Si les charbons sont dans l'air, ils brûlent; mais en les rapprochant de temps à autre l'effet reparaît de nouveau. Cette belle expérience fut faite pour la première fois
(*) L'espèce d'incrustation charbonneuse très-dure produite sur les parois intérieures des cornues à gaz est très-propre à la confection des cônes employés dans cette expérience {yoy. p. 85).
par Davy, au moyen d'une pile de 2000 couples. Arago ayant mesuré l'intensité de la lumière produite par une pile de 500 paires de 1 1 centimètres de côté, la trouva égale à celle de 300 bougies.
A la température ordinaire, l'oxygène et l'air paraissent sans action sur le carbone : on comprend ainsi la parfaite conservation de l'encre des anciens, qui consistait en noir de fumée délayé dans de l'eau gélatineuse. Cette encre est restée intacte dans plusieurs des manuscrits découverts à Herculanum.
Nous avons vu dans quelles conditions l'oxygène s'unit au carbone soit pour former de l'acide carbonique, COs, soit de l'oxyde de carbone, CO (*). Une des combinaisons du carbone avec l'oxygène les plus répandues dans l'organisme végétal, est l'acide oxalique C^O'.HO ou 3HO, qu'on rencontre dans les tiges et dans les feuilles des plantes, combiné à la chaux, parfois à la potasse ou à la soude. Cet acide se prépare artificiellement en faisant agir, à chaud, l'acide azotique sur le sucre, Tanfidon ou diverses autres substances organiques.
(*) La production de l'oxyde de carbone par suite d'une insuffisante quantité d'oxygène pendant la combustion , présente de graves dangers si ce gaz vénéneux se répand en partie daus l'air des habitations, outre des inconvénients sérieux relativement à l'économie du combustible : en effet, d'après les pouvoirs calorifiques admis par Péclet,
I kil. de charbon brûlé avec assez d'air pour produire de Pacide carbonique développe une quantité de chaleur qui échauffe de 0* à i 00e un poids d'eau de 7tk,75
I kil. de charbon brûlé avec la quantité d'air seulement capable de former l'oxyde de carbone n'échauffe à I 00* que • • *3 ,86
La perte de chaleur est de 80 pour I 00 ou pour 71 ,75 de. ... 67k,80
Les résultats suivants admis par le même auteur, peuvent servir à calculer les effets de différents combustibles :
* U. hydrogène en brûlant échauffe de 0 à I00# un poids d'eau de. $47k,42
hydrogène protocarboné • I 2© ,32
essence de térébenthine 1 08 ,36
huile d'olive »8»«2
éther hydrique e4 »30
bouille 7B
alcool 70,65
charbon de bois très-sec ?"
coke (à 0,1 6 de cendres) 60
charbons de tourbe (variable suiv. 1» prop. de cendres) 68
bois desséché 3fl
tourbe sèche (l'» qualité) *8
SUbermann et M. Fabre, par des déterminations plus récentes faites avec un très-grand soin, sont parvenus aux résultats suivants, représentant le nombre
Le soufre peut s'unir directement au carbone. L'action a lieu à la température rouge : elle produit le sulfure de carbone (ou acide sulfocarbonique), liquide dont nous indiquerons la fabrication et les applications nouvelles en traitant du soufre, du caoutchouc et de la gutta-percha.
L'eau est décomposée lorsqu'elle passe lentement en vapeur sur un excès de charbon chauffé à la température du rouge vif : il se produit alors un mélange gazeux d'acide carbonique, d'oxyde de carbone, d'hydrogène, et peut-être d'hydrogène demi-carboné en proportions variables.
A froid, le charbon est sans action sur l'eau pure, mais il s'empare des matières colorantes organiques contenues dans l'eau, ainsi que des produits qui s'y développent par suite de la putréfaction des corps organisés. {Voy. l'épuration des eaux potables, p. 51 et 52.) Nous reviendrons sur ce sujet important en parlant de la désinfection des engrais et de la décoloration des sirops.
Les acides chloriquc, bromique et iodique, décomposés par le charbon incandescent, laissent le chlore, le brème ou l'iode à nu, et il se forme de l'acide carbonique.
L'acide sulfureux est décomposé à la température rouge par le charbon : il se produit du soufre, de l'oxyde de carbone et du sulfure de carbone.
L'acide sulfurique, en réagissant sur le charbon à la tempé-
de calories ou d'unité» d'eau, en poids, élevés d'un degré pour l'unité du poids du combustible (1 gramme); en divisant ces nombres de calories par 100 on peut aisément comparer ces résultats avec ceux de la table de Péclet, ci-dessus.
Combustibles. Calories. Température
des flammes.
Hydrogène 4 gr 31462 3250*
Charbon de bois 8080 »
Charbon d'incrustation des cornues à gaz 8047,3 »
Graphite naturel 7706,6 »
Gaz oléfiant (C«H*) 44867 »
Alcool vinique (ou ordinaire) C4H60* 7483 »
Alcool méthylique (esprit de bois) C*fl40*. . . . 6307
Soufre fondu depuis longtemps et cristallisé. . . . 2220,0 2202
Sulfure de carbone (S5) 3400,6 " " "
(Annales de chimie, 3e série, t. XXXIV, p. 367.)
Voyez l'équivalent en carbone des différents bois comme combustibles (2* volume de cet ouvrage) et la valeur calorifique des différentes bouilles d'après leur composition, par M. Regnauld et par M. de Marsilly, résultats publiés dans les Annales de chimie.
rature de 100* à 200% fournit de l'acide sulfureux et de l'acide carbonique.
L'acide azotique est décomposé par le charbon à une températore peu élevée : il se forme du bioxyde d'azote, du protoxyde d'azote; de l'azote même est mis en liberté. La réaction est trèsvive. Au rouge, on aurait de l'acide carbonique ou de l'oxyde de carbone et de l'azote.
Le protoxyde et le bioxyde d'azote sont décomposés par le charbon à la température rouge, le protoxyde bien plus aisément, car le charbon incandescent continue à brûler dans ce gaz, tandis qtrïl s'éteint dans le bioxyde d'azote. Les produits, en tous cas, sont de l 'azote et de l'acide carbonique (ou de l'oxyde de carbone si le charbon se trouve en excès).
110 HYDROGÈNES CARBONES
HYDROGÈNES CARBONES ET GARBURES D'HYDROGÈNE.
1. COMPOSITION.— 2. HYDROOÊNE PROTOCARBONÉ. — 3. LAMPFS DE SÛRETÉ. — 4. LAMPES DE DAVY. — 5. HYDROGÈNE B1CARBONÉ. — 6. CARBURES D'HYDROGÈNE.
