CHARBONS CHAUFFES A BLANC
Excellents conduct.
Excellents conduct.
Difficile.
Charbons applicables aux paratonnerres. . — On sait combien est grande la différence relative à la conductibilité du fluide électrique entre les divers charbons, surtout depuis les belles expériences de Davy. Dans la construction des paratonnerres on doit donc employer exclusivement, pour disséminer l'électricité dans le sol, le charbon préalablement chauffé au rouge vif. D'après les expériences de M. Violette, le charbon (coke de goudron longuement calciné) des cornues de gaz offre les 0,82 du pouvoir conducteur du fer.
Les expériences de Berzélius ont fait voir {Traité du chalumeau) que le pouvoir conducteur pour le calorique est considérablement exalté dans les charbons qui ont subi une température élevée : tels sont ceux qui échappent à la combustion dans les hauts fourneaux et que Ton retrouve parmi les laitiers. Ces charbons sont si bons conducteurs, que des morceaux longs de 15 centimètres, qu'on fait rougir par un bout au chalumeau, ne tardent pas à s'échauffer au point qu'on ne peut plus les tenir par l'autre bout.
Les bois compactes donnent des charbons moins rapidement combustibles que les bois à tissus lâches : les cavités remplies d'air qui se trouvent dans le charbon diminuent sa conductibilité pour la chaleur, et la masse conduit d'autant moins qu'elle est d'une texture moins serrée. Ainsi les bois très-légers et peu carbonisés donneront du charbon très-combustible : tel est celui de chanvre ou de chènevotte ; tels sont encore, à un moindre degré, la braise de boulanger et les charbons de bois blanc.
La carbonisation du bois peut s'effectuer dans un courant de vapeur d'eau surchauffée de 150 à 350*; dans ce cas, on peut obtenir une température plus égale sur toutes les parties que par les procédés usuels; ce moyen indiqué par MM. Thomas et Laurens, appliqué en grand par M. Violette, pour préparer le charbon destiné à la fabrication de la poudre, permit à cet ingénieur de faire une étude approfondie des charbons obtenus à différentes températures du bois de bourdaine, et offrant des propriétés et des compositions très-variées. Voici quelques-uns de ces curieux et utiles résultats :
Le charbon obtenu à la température de 1 50* est en quelque sorte du bois fortement desséché, résistant, appelé fumeron ou brûlot; à 270* il est roux, encore résistant, flambant; il se rapproche du bois, contient pour 100 parties : 70 de carbone, 27 d'oxygène et d'hydrogène, HO, plus 1,6 d'hydrogène en
excès. I^e charbon obtenu à 280* dans la proportion de 40 pour 100, est roux, friable, inflammable à la température de 340°, propre à fabriquer la poudre de chasse ; à 340° on obtient un charbon noir, qui s'enflamme à -f- 370° à F air , contenant 77 de carbone, 20 d'oxygène et d'hydrogène, HO, plus 2 d'hydrogène en excès ; il convient à la fabrication de la poudre de guerre ; obtenu à la température de 4421, le charbon, propre au même usage, contient 85 centièmes de carbone.
Lorsque la carbonisation s'effectue aux températures élevées de 1200 à 1500° dans les fours usuels, on n'obtient du même bois de bourdaine que 15 pour 100 d'un charbon très-noir, à texture serrée, moins friable, exigeant pour prendre feu une température rouge.
Les différents bois tenus trois heures dans la vapeur surchauffée à 300°, donnent des quantités de charbon en rapport avec leur densité depuis 50 pour 100 obtenus de l'ébénier jusqu'à lô seulement que le marronnier a fournis. [Voy. la composition des diverses essences de bois, 2e volume de cet ouvrage, Chimie organique»)
Briquet de charbon très-divisé. — Le charbon qui provient du vieux linge (cellulose presque pure), peu calciné (*), offre une combustibilité telle, que dans beaucoup de pays on s'en sert au lieu d'amadou. On en remplit une petite boîte en fer-blanc au-dessus de laquelle on bat le briquet; les étincelles ou particules d'acier, en ignition, qui résultent du choc du briquet contre le silex, suffisent pour enflammer le charbon ; celui-ci peut servir dès lors à mettre le feu aux allumettes simplement soufrées, pourvu qu'on ait soin d'activer la combustion en soufflant légèrement sur le point enflammé ; on ferme immédiatement après la boîte afin de conserver le reste de cet amadou charbonneux.
Les charbons des matières ligneuses compactes, ou des bois durs, sont, au contraire, peu combustibles, et d'autant moins qu'ils ont éprouvé une température plus haute. Les charbons de buis et d'ébène brûlent plus difficilement que les charbons usuels. Dans l'oxygène, tous ces charbons une fois allumés continuent à brûler vivement.
Exposé à l'air, le charbon absorbe l'humidité atmosphérique
(*) On le prépare très -simplement en allumant chaque morceau de linge, puis étouffant la combustion, en posant dessus la plaque, dès que la flamme atteint toutes les parties.
avec une rapidité telle, que le charbon ordinaire, au bout de quelques jours, contient déjà toute l'eau qu'il peut enlever à l'air. D'après Chevreuse, 100 parties de charbon, placées dans l'air presque saturé d'humidité, éprouvent les augmentations de poids suivantes :
Charbon de peuplier Charbon de peuplier Charbon de gaîac Charbon de gaïac non rougi. rougi. non rougi. rougi.
\*r jour J,76 J,53 0,58 0,2<
3» jour 2,96 2,30 0,82 0,40
80° jour 2,35 2,35 *,J0 0,94
L'absorption est bien plus forte si les charbons sont plongés dans l'eau; dans ce cas ils en prennent pour 100 parties :
Charbon de peuplier non rougi 75,3
» de peuplier rougi 48,2
» de gaïac non rougi 7,7
» de gaïac rougi 4,6
Dans ces deux séries d'expériences, on voit que la texture beaucoup plus serrée, ou la densité apparente plus forte du bois de gaïac et du charbon qui en provient, coïncide, ainsi qu'on devait s'y attendre, avec l'absorption moindre de l'eau.
On vend ordinairement le charbon à la mesure; mais les plus pesants étant les plus estimes, l'acheteur ne doit fixer son choix qu'après avoir vérifié si le charbon est sec. L'eau cause une double déperdition, car une partie de la chaleur produite par le combustible est employée en pure perte à évaporer cette eau. Les charbons du commerce contiennent en général de 8 à 12 pour 100 d'eau de leur poids.
Le charbon de bois conservé pendant longtemps, devient très- friable, et chaque fois qu'on le remue pour le transporter, il se réduit partiellement en poussier. Les charbons provenant de bois légers perdent plus de cette manière que les charbons compactes.
fS. 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 cC 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- après 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 (T Espagne se prépare en carbonisant les rognures du liège : il est doux, comme velouté.
On obtient le noir <£ Allemagne en carbonisant un mélange de rafles de raisin avec de la lie de vin desséchée, des noyaux de pêche 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 roussâlre 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 tartrate de potasse, de la lie de vin) que l'on 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 l'opération 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, en6n 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 l'on 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 famée, et de 400 à 500 kilogr. de coke.
Le noir de fumée commercial n'est pas du charbon pur. Braconnot 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 résinoîde 5,3
Matière bitumineuse 4,7
Ulminc 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
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 un four, et qui s'ouvrent en deux au moyen 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 celte 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 celte opération. On verse l'huile dans le vase A, et on y entrelient un niveau à peu près constant à l'aide d'un ballon B, rempli d'huile et renversé. Le vase inférieur porte un ajutage G, recourbé, dont l'orifice est au même niveau que l'huile dans le vase. Une mèche en coton y est introduite; un coupe-larme G sert à diriger le liquide qui pourrait accidentellement déborder, dans un récipient G" ; 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 d, d, 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 £, m, o7 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
conduit rectangulaire P en tôle, dans lequel se meut s 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 tota té du noir de fumée; de temps à autre on soulève les châssis par aue tige T; puis, les laissant retomber, on détermine une secousse 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 Je tirage par un registre, de
façon que le mouvement soit continu sans 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\ i\ k\ m',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 Ton 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 et . 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 {yoy. cette fabrication plus loin).
