Tan épuisé et carbonisé

5. Résidus charbonneux pulvérulents des usines à gaz et des magasins de coke.

Les substances charbonneuses employées isolément, ou mélangées en certaines proportions, donnent certaines qualités de charbons plus ou moins économiques applicables à des usages spéciaux. Les produits de la carbonisation des jeunes pousses et branchages ainsi que les poussiers de charbon des fonds de magasins ou de bateaux et du tan carbonisé renferment généralement des proportions assez considérables de substances minérales ou terreuses qui diminuent d* autant le pouvoir calorifique; il est facile de s'en rendre compte par un simple essai d'incinératioù; on pouirait baser le prix, relatif à des fournitures importantes, sur les proportions de carbone pur que les charbons moulés contiennent.

Ainû les matières premières de la fabrication des. charbons agglomérés par moulage et carbonisation se composent en définitive de goudrons ou de brai résidu de distillation et de charbons pulvérulents ; les proportions de ces matières varient suivant la nature des charbons employés et des produits à obtenir. Nous les indiquerons après avoir décrit les opérations communes aax différentes sortes de charbons moulés ainsi obtenus.

Broyage. — Ijcs matières charbonneuses humectées avec 10 à 12 centièmes d*eau sont réduites en poudre grossière en les faisant passer entre deux cylindres en fonte cannelés ou hérissés de pointes taillées en diamant tournant en sens contraire et dont Tun a une vitesse double de celle de Tautre; le broyage se termine entre deux autres cylindres à surface unie : une force de 4 chevaux suffit au broyage de 300 hectolitres en 24 heures.

Mélange. — La substance pulvérulente est alors versée dans Tauge circulaire HH d'un moulin (fig. 350 et 351), à doubles meules coniques cannelées A, Â' (vue de face en A', fig. 352)

CHARBON VEGETAL MOULE.

Fi g. 350.

également en fonte ; un axe vertical B recevant le mouvement par la roue d^engrenage C qui commande le pignon D, fait tourner

les deux meules; une charrue O suit la trace de ces meules, laboure et renouvelle les surfaces du charbon. On ajoute 33 à 40 litres de goudron pour 1 00 kilogrammes de charbon (ou 8 litres pour 1 hectolitre de poussier) {*), la trituration effectuée par les meules mélange et pétrit à la fois les matières, de façon à produire une pâte trèsépaisse et bien homogène.

Lorsque la trituration est à son terme, on lève une porte en tôle fel l'on abaisse la racloire M qui, par la force centrifuge, fait tomber le^mélange dans un récipient E. Ce moulin n*emploie guère plus que la force d^un cheval pour mélanger 300 hectolitres en 24 Vieures.

Moulage. — Une ingénieuse machine à mouler, inventée et perfectionnée par le même auteur de cette industrie, comprime et moule en cylindre la pâte charbonneuse préparée comme nous venons de le dire.

Voici comment est disposée et fonctionne cette machine : Un fort sommier en bois AB (fig. 353) se lève et s'abaisse alternativement à l'aide des tiges (brisées) U et l'J', qui reçoivent le mouvement de va-et-vient d'un excentrique au-dessous (non indiqué dans la figure). Le sonunier ÂB est guidé par deux anneaux qui glissent sur des montants en fer cylindriques et verticaux HG et H'G.

Sur la ligne médiane de ce sommier sont solidement fixés des

Fis. 951.

(*) En humectant le poussier de charbon avec 10 ou 12 centièmes d^eau avant de mélanger le goudron, on peut diminuer d'autant, à peu près, la dose de ce dernier. '

pistons verticaux en fer, les uns b, dy fouleurs, les autres clébourreurs, a, c^e.

Deux femmes sont constamment occupées à verser la paie

Fig. 353.

charbonneuse dans des entonnoirs; la douille traverse une plateforme fixe en fonte MM.

Les pistons fouleurs b^ d refoulent la pâte dans ces entonnoirs et la compriment dans les cavités cylindriques ouvertes , pratiquées dans une deuxième pièce en fonte mobile EE; cette pièce, animée d'un mouvement horizontal de va-et-vient qu elle reçoit d'un excentrique mù par la roue d'engrenage K et le pignon L, glisse aussitôt que les pilons fouleurs se relèvent, présentant ainsi sous Tentonnoir une deuxième cavité vide semblable à la première et que Ton remplit de même.

Dans une plaque en fonte fixe H, sont pratiqués des trous correspondants aux pistons débourreurs a, c, e, de sorte que, pendant que de nouveaux tubes se remplissent, ces pistons poussent les premiers cylindres de pâte comprimée et les font sortir au-dessous.

Deux femmes en reçoivent chacune deux (un de chaque main) et les posent horizontalement dans un panier rectangulaire portatif; chaque battement de va-et-vient dure 2 secondes, comprime 4 cylindres et en démoule 4 autres (la machine vue dans la figure étant double et offrant double rangée de cylindres et de cavités dans les pièces AB, CD, EE, MM).

Un homme et quatre femmes servant une de ces machines confectionnent en un jour 150 hectolitres de ces cylindres de pâle charbonneuse moulée; la force mécanique totale représente 6 chevaux-vapeur.

Séchage, — Les paniers remplis de cylindres en pâte moulée sont mis dans un endroit aéré pendant 36 ou 48 hetires, afin que

ces cylindres prennent plus de consistance par une première dessiccation .

Carbonisation. — Cette opération s'exécute dans des fours à doubles moufles (pi. LV, fig. 1, 2 et 3) : les moufles AA, épaisses de 1 1 centimètres, construites en briques réfractaires bien cimentées, sont chauffées par un foyer B; les produits de la combustion enveloppent les moufles en circulant entre elles et derrière elles dans les carneaux G, D, reviennent en avant dans les carneaux E, puis se rendent par des ouvreaux /*, /*, et des conduits inférieurs g^ g, g, dans une cheminée traînante commune, derrière le four, qui les dirige vers un générateur, afin d'utiliser encore la chaleur qu'ils emportent.

Les cylindres de charbon moulés et séchés, ayant 12 centimètres de long et 4 centimètres de diamètre (D, E, fig. 6), sont rangés verticalement sur 2 de hauteur dans des caisses en tôle H, H (fig. 1, 2, 3 et 4), ou dans des vases cylindriques en fonte I, I (fig. 1, 3, et A, G, fig. 6). Ges caisses, ou vases, au nombre de 24, sont placées sur des chariots jj\ on en superpose trois rangées, et l'on enfourne toute la charge des yases à l'aide d'un petit chemin de fer, dont les derniers rails mobiles viennent aboutir aux rails fixés sur la sole de chaque moufle.

Une porte en fonte K, doublée de briques, ferme toute la devanture de chaque moufle; on lute les joints avec de l'argile, et Ton allume le feu (entre la porte et les vases, on peut construire en larges briques sèches un mur /, qui garde la chaleur, et qu'on démolit en quelques minutes au moment de vider les moufles).

Bientôt ce qui reste d'eau dans les cylindres moulés se dégage en vapeur par les petits ouvreaux w, w, puis une partie des carbures d'hydrogène du goudron, décomposés par la haute température, déposent une certaine quantité de leur carbone dans les interstices des cylindres de charbon; les vapeurs et gaa exhalés de ces carbures se dégagent à leur tour par les ouvi*eaux /i; les parois extérieures des moufles étant échauffées au rouge, on comprend que ces produits, en soilant des moufles par les petits carneaux, s'enflamment; des prises d'air extérieur m, m' (fig. 2), modérées par un fragment de brique, amènent l'air qui s échauffe en passant dans la maçonnerie, et alimente cette combustion. La flamme enveloppe ainsi les moufles, et se rend par les carneaux G, D, E dans les conduits gg de la fumée. La combustion des produits volatils suffit dans les opérations suivantes pour

934 CHARBON VÉGÉTAL MOITLÉ.

opérer la carbonisation, et Texcédant de chaleur donne la vapeur qui développe la force mécanicpie.

Afin de maintenir la température assez élevée et régulière pour enflammer les vapeurs et les gaz, on a le soin de charger à 6 heures de distance les moufles de chaque four; on a ainsi one moufle à vider toutes les 6 heures, puisque la carbonisation dure 12 heures.

Étouffage. — On constate que la carbonisation est terminée en s^assurant par un regard ni^ momentanément ouvert, qu'il ne se dégage plus de flamme par les petits carneaux n^ n dont sont percées les parois de chacune des moufles.

Alors on délute et Ton ouvre une des portes K; on pose des rails mobile devant, puis on tire avec un crochet (fig. 5) le chariot pour le faire passer dans un des magasins voisins, situés à portée des voies de fer; on lute les joints entre -les vases, afin d'éviter une incinération partielle, ainsi que les joints des couvercles B (fig« 6).

On enfourne un ou deux autres chariots préparés d'avance avec leur charge dé vases remplis de cylindres à carboniser (fig. 4). Les mêmes manœuvres se répètent au bout de 6 henres pour la deuxième moufle et pour chacune des autres moufles des jours suivants.

6 ou 8 heures après les avoir retirés des moufles, on ouvre les vases, on les vide dans le magasin, et les chariots, dirigés par un chemin de fer, reviennent aux ateliers, où ils sont chargés de nouveau.

Il est facile d'opérer ainsi deux carbonisations en 24 heures dans chacune des moufles [*).

Le procédé de fabrication que nous venons de décrire n'est pas restreint aux matières premières : résidus qu'il utilise si bien ; il donne lieu à une carbonisation spéciale de menus bois ou brindilles provenant des coupes, élagage ou éclaircies qui souvent encombrent sans profit les exploitations forestières, et des bruyères, genêts, etc., dont l'extraction rendait les défriché-

es^) L'inventeur a rendu plus économique la main-d^œuvre pour opérer le chargement et le déchargement, eu supprimant les caisses ou rases cylindriques en fonte ainsi que les chariots : il fait tout simplement enfourner sur chaque sole des moufles les boudins (cylindres moulés) préalablement chargés sur une pelle en tôle encaissée ; le défoumement se pratique de même à la pelle encaissée, on Tcrsetout ce que porte cette pelle chaque fois dans un étouffoir entôle.

meDts très-dispendieux. M. Popelin-Ducarre est parvenu à les carboniser, puis à les transformer en charbon moulé usuel.

Les figures 354 et 355 ci-contre indiquent la construction du four propre à cette carbonisation : ce four en briques, enveloppé par une épaisse maçonnerie en moellons E, a 2"*, 50 de long in-

Fig. 354.

Fi g. 355.

térieurement, 1",50 de large et 2°, 50 de hauteur sous la voûte; à la partie supérieure une ouverture C, de 1 mètre de long sur 50 centimètres de large, est maintenue par un cadre en fonte et se clôt à volonté par un couvercle D, en tôle ou en fonte; à la partie inférieure de ce four une baie «, d'environ 1 mètre de largeur sur 40 centimètres de hauteur, est également maintenue par un cadre de fonte sur lequel s'appuie une porte de semblable matière.

Ce four est simple ou adossé à d'autres, comme l'indique le plan horizontal (fig. 356).

Voici comment la carbonisation s'effectue : d'abord on laisse sécher, puis on échauffe graduellement la maçonnerie en brûlant à Fintérieur les plus mauvais débris ligneux, et l'on nettoie la sole.

Des bourrées ou faguettes^ de 10 kilogr. chaque, sont alors chargées dans le four A par l'ouverture supérieure C (6g. 354), au nombre de 25; pour la première fois seulement, on jette sur

Fig. 356.

ces bourrées une pelletée de braise incandescente : une épaisse fumée s exhale; on lute exactement la porte du bas, et au bout de 3 heures, la fumée ayant diminué d'intensité, on ajoute 5 faguettes d'heure en heure et jusqu a ce que Ton ait complété le nombre de 60, qui équivaut à un poids de 500 kilogranmies. Dès que la fumée cesse ou qu'elle est remplacée par un léger jet de flamme bleuâtre, on ferme et on lute avec de la terre l'ouverture du haut; on ouvre la porte du bas et Ton extrait avec une ratissoire le charbon, que l'on fait tomber dans un étoufibir ou que Ton étend et que Ton arrose avec de l'eau.

On recommence une opération semblable, mais sans employer de braise allumée et en chargeant le four par 5 faguettes à la fois, de façon à en jeter 50 en 7 heures ^, pour compléter une fournée que Ton tire comme la première.

On fait ainsi en 24 heures trois fournées qui emploient 1 500 kilogrammes de brindilles sèches et produisent 450 kilogrammes ou 30 pour 100 de charbon menu : quatre fours adosses comme l'indique le plan horizontal (fig. 356) produiraient donc 1800 kilogrammes de charbon par jour (*).

En certaines circonstances, la matière première de cette sorte de carbonisation pourrait être fournie par de jeunes taillis, le produit d'éclaircies des nouvelles plantations, peut-être même par la culture déplantes annuelles à tiges demi-ligneuses, conmie les topinambours. Ce serait une nouvelle face de la question de la reproduction des combustibles, problème bien digne de fixer lattention des économistes en vue d'un avenir éloigné sans doute, mais qui semble ne pas devoir dépasser beaucoup 5 ou 6 siècles alors que les progrès de l'industrie auront fait épuiser les mines de houille. On pourrait encore y faire servir les écoroes de pin, qui s'accumulent dans les exploitations des forêts de rOrléanais et de la Sologne, depuis que le bois des pins écorcés s'applique au chauffage des fours dans les boulangeries de Paris, d'Orléans et d'autres villes; cette dernière sorte de charbon laisserait en brûlant 6 pour 100 de cendres environ.

Le charbon de Paris diffère du charbon de bois ordinaire par sa structure^ puisqu'il est composé de très-menus firagments et

{*) On a obtenu également de bons résultats en carbonisant dans des fours cylindriques, en briques ou en fonte, garnis de terre extérieurement, ayant 2«,50 de diamètre, S'^ de baut, munis d'une ouTerture de 70« dans la route, ei d*une porte inférieure de 60<^ en carré.

d'un ciiarbon interposé, celui-ci gardant la forme de la matière fondue et boursouflée au moment même de la carbonisation et ayant alors une certaine cohésion .

La différence la plus notable consiste dans une densité plus grande d'environ 30 pour 100, et plus régulière.

Les produits qui représentent la première qualité de ces charbons sont obtenus en employant : 1^ des poussiers de charbons provenant de bois durs et contenant le minimum de cendres^ et 2° une forte dose de gojudron (jusqu'à 50 kilogr. pour 100 kilogr. de poussier sec), car le goudron pur, ne laissant pas de matière incombustible, augmente d'environ le quart de son poids la quantité de carbone pur interposé dans le charbon moulé. La deuxième qualité résulte de l'emploi du poussier des différents magasins, aggloméré avec 36 pour 100 de goudron de houille; souvent ce charbon recèle de plus fortes proportions de cendres : cela tient à ce que les débris pulvérulents recueillis dans les fonds des magasins proviennent en grande partie des écorces carbonisées qui étaient adhérentes au charbon et qui se désagrègent plus facilement ; or les substances minérales sont plus abondantes dans les écorces que dans le corps ligneux cylindroïde des bois ; les très -menus branchages donnent également des charbons renfermant plus de cendres que ceux qui résultent de la carbonisation des grosses branches dites bois à charbonnette.

Nous avons vu plus haut qu'on peut, exceptionnellement il est vrai, préparer des charbons moulés plus purs ou moins chargés de cendres que le charbon ordinaire ; on y parviendrait également en carbonisant le bois pelard (chêne privé de son écorce dans la préparation du tan).

Lorsqu'on emploie les débris de charbon de tourbe comme matière première, les proportions de cendres deviennent plus abondantes et plus variables ; le minimum des cendres se rencontre dans les tourbes épurées par un procédé de délayage dans Tcau et décantation qui laisse précipiter les matières terreuses plus denses, les séparant ainsi des substances organiques décantées avec l'eau, déposées ensuite, égouttées, pressées, puis soumises à la dessiccation.

Le tan épuisé, ou tannée, que l'on carbonise, peut aussi fournir la matière première du charbon moulé ; dans ce cas encore la proportion de cendres est plus forte que dans le charbon de bois ordinaire; la carbonisation économique de la tannée n'est pas d'ailleurs un problème résolu.