I. Le bois

§.3. Ce combustible est employé, dans son état naturel, pour le chauffage des fourneaux à réverbère, pour les fourneaux d évaporation, le grillage des minérais, etc.; mais il estTemplacé avec économie, dans beaucoup de localités, par la houille et même par la tourbe de bonne qualité.

On fait deux classes des bois, sous le rapport de leurs facultés calorifiques, mais surtout relativement aux propriétés du charbon qu'ils produisent. Les bois durs sont le chàtaignier, le chêne, le charme, le noyer, l'érable, le sycomore , auxquels on joint quelquefois l'orme et le hêtre. Par bois tendres on désigne toutes les autres espèces. Le charbon qu'on en retire est plus léger et moins résistant au feu que celui des précédens; mais, à l'état de bois, ceux qu'on nomme tendres, sont plus faciles à brûler, et produisent plus de flamme que les premiers : plusieurs d'entre eux sont résineux.

La pesanteur spécifique du bois de chêne est de i,5o, celle de l'eau pure étant l'unité ; celle des bois blancs est moindre. La densité des bois dépend surtout de leur état de dessiccation : en se séchant à l'air, le bois perd en quelques mois un cinquième ou un quart, et même jusqu'à près de moitié du poids qu'il avoit au moment où on l'a abattu. On compte assez généralement, dans les usines, que le chêne en gros morceaux pèse de 400 à /<5o et jusqu'à 5oo l'iogrammes le mètre cube, suivant le degré de dessiccation, et surtout suivant la manière dont le bois a été arrangé. Les bois tendres ou blancs, tels que le sapin et autres, ne pèsent guère que

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3oo à 540 kilogrammes par stère. La corde de charbonnage est, dans le centre de la France, de 80 pieds cubes, et elle ne pèse guère que 1,280 livres Anciennes, attendu qVil s'agit de branchages peu susceptibles d'être arrangés sans laisser beaucoup de vide.

La composition chimique des bois paroît être peu différente dans les diverses espèces , et par conséquent la quantité totale de chaleur qu'ils sont capables de produirè doit être à peu près la même lorsqu'ils sont dans un état de dessiccation semblable. Mais leui» pesanteur spécifique étant différente , ainsi que leur propriété de donner de la flamme , il y a des différences assez notables dans la température du foyer où on les brûle , les plus compactes donnant un plus haut degré de chaleur que les autres. Il en est de même à l'égard des charbons qu'ils produisent ; ceux des bois blancs donnent bien moins de chaleur que ceux qui proviennent des bois durs. Suivant MM. Gay-Lussac et Thénard , les bois durs contiennent de 5o à $2 pour 100 de charbon ; mais M. de Rumford n'a jamais pu en obtenir , par une méthode directe, plus de 4 5 centièmes; et, en grand , on n'en retire guère plus de 2 5 à 3o pour 100 du bois soumis à la carbonisation.

Le bois laisse , après sa combustion supposée complète , un

résidu terreux , qu'on appelle cendres, et qui contient quelques sels de potasse et de chaux, avec un peu de silice. La quantité des cendres varie assez sensiblement dans une même espèce de bois , suivant son âge et le terrain où il a cru ; elle est entre un demi et deux centièmes , et n'excède jamais cinq centièmes : sa composition n'est pas non plus toujours iden- * tique. Cette petite quantité de substances fixes , dont quelques-unes , comme le carbonate de potasse et même les autres sels alcalins , sont des fondans très-actifs, n'est point sans influence dans les fourneaux. On a aussi soupçonné que la potasse étoit décomposée dans quelques circonstances , et que

son métal pouvoît entrer en combinaison, particulièrement avec le fer, lorsque l'on fond ses minérais. La chaleur pi«ô-

duite par diverses espèces de bois, en les employant à faire évaporer de l'eau, les a fait classer, par le comte de Rumford , ainsi qu'il suit : le hêtre , le chêne , soit le tronc, soit les branches ; le charme, l'ormeau, le tilleul, le bouleau , l'aune, le tremble, le peuplier noir , le peuplier d'Italie , le mélèze, le sapin , le pin. La même suite d'expériences a fait voir quelle étoit l'influence de la dessiccation des bois sur les effets calorifiques qu'ils sont capables de produire : ainsi des copeaux de bouleau , bien desséchés à l'air libre , ont donné une chaleur capable de porter 34 fois leur poids d'eau de o° à 100 0 ; les mêmes copeaux, desséchés dans une étuvc, pouvoient élever du même nombre de degrés 5o, fois leur poids d'eau. Le tilleul , après avoir été desséché sur une pelle à feu , en échauffait de la même quantité jusqu'à 40 fois son poids ; le sapin de 5o à Zj fois ; le chêne, médiocrement sec,

certaines opérations des arts , comme celles des verreries et pour les fours à porcelaine , on fait sécher dans des étuves le bois refendu qui doit être employé à les chauffer.

Du charbon de bois.

§. 4. Le charbon de bois, ainsi que nous l'avons déjà exposé, donne , à poids égal , beaucoup plus de chaleur que le bois, et on l'emploie toutes les fois que l'on 'veut obtenir une température fort élevée dans un espace très-circonscrit ; on s'en sert surtout dans les fourneaux, où le combustible doit être mêlé avec la substance à échauffer, et où il importe alors de ménager l'espace dans lequel s'opère la combustion. La Conversion du bois en charbon, en séparant les parties volatiles, dont la plupart pourroient produire de la Chaleur, mais qui cependant sont ordinairement perdues dans la carbonisation , occasionne visiblement une perte réelle et considérable sur

la masse des nîatières combustibles qui sont annuellement détruites et consommées pour les besoins des arts. M. de Rum-

ford a cherché à évaluer cette perte, et il a trouvé qu'elle s'élève à environ G/» pour 100 du bois employé , de sorte que la chaleur que i on pourrait obtenir de la quantité de bois convertie annuellement en charbon, est réduite à un tiers par cette seule opération : dans cette évaluation se trouve nécessairement compris le combustible brûlé dans l'opération ellemême. Malheureusement on ne sait pas encore se passer de charbon, c'est-à-dire , se servir, pour toutes les opérations, des combustibles dans leur état naturel avec le même avantage qu'après leur carbonisation.

Dans la carbonisation des bois en grand, on n'obtient guère que le tiers ou le quart en poids du bois employé , et l'on compte sur un cinquième en fumerons.

On convertit en charbon des bois de diverses espèces, et les différentes parties du végétal donnent des charbons de qualités différentes. Pour former le meilleur charbon, on se sert.de bois taillis ou des branches du chêne ou du châtaignier, et, suivant les pays, de hêtre, de pin ou de sapin. La quantité du charbon obtenu varie dans les diverses contrées : dans le centre de la France une corde de bois à charbonner (qui est de 80 pieds cubes), formée avec du chêne rondin sec, pesant 1,425 livres, produit 19 pieds cubes de charbon, dont le poids est de 004 livres. La pesanteur spécifique du charbon de bois de chêne, ou le poids du pied cube, varie entre 10 et.i3 livres, ce qui fait environ 200 kilogrammes le mètre cube. Les charbons de bois tendres, et notamment ceux des bois résineux, qui sont fréquemment employés, dans le Nord de l'Europe et les pays monlueux, ne pèsent que 7 ou 8 livres le pied cube.

Le charbon absorbe promptement l'humidité de l'air ou du sol sur lequel on le dépose; son poids augmente alors, et cela commence aussitôt qu'il est sorti des fosses où on l'a préparé:

il peut prendre jusqu'à un quart ou un tiers de son poids d'eau. ' **

Le charbon qui vient d'être fait passe trop vite dans les fourneaux, surtoutlorsque la combustion y est excitée par le vent de machines soufflantes un peu puissantes : sous ce rapport, il n'y a pas d'économie à l'employer. Dans les usines, et particulièrement pour les hauts-fourneaux à fer, on préfère au charbon récent celui qui est demeuré deux ou trois mois dans les magasins.

IL La houille,

§. 5. Le' combustible minéral connu sous le nom de charlon de terre, charbon de pierre, houille, est d'un usage fréqiï en t et avantageux dans les fabriques, et principalement dans le travail des métaux, à cause de la chaleur considérable et concentrée qu'il produit par sa combustion. Les diverses exploitations présentent des variétés assez nombreuses, parmi lesquelles il faut choisir les plus convenables pour l'emploi qu'on en veut faire. Deux circonstances de composition influent principalement sur les usages de ce combustible , en raison des quantités de chaleur qu'il produit : ce sont, d'une part, la proportion de substances bitumineuses qu'il renferme, et , d'un autre côté , celle des matières terreuses ou incombustibles qui se trouvent unies à la partie combustible. La variété de houille nommée anthracite, qui se trouve dans les terrains de formation intermédiaire , s'allume difficilement et ne donne presque, pas de flamme ; d'ailleurs le charbon y est mêlé de beaucoup de terres et de pyrite de fer, et, par ces raisons, ce combustible est presque tout-à-fait impropre à la fonte des minérais dans les fourneaux. En se bornant à l'examen de celles même des houilles qui sont reconnues pour être de bonne qualité , on y reconnoit encore des différences essentielles : les unes sont très-peu bitumineuses , et on les appelle , à cause de cela, houilles sèches ou maigres; elles

servent à la cuisson de la pierre à chaux , au chauffage domestique, et, faute de mieux, aux fourneaux d'évaporation. Une autre variété, plus bitumineuse , qui brûle avec flamme et donne une grande chaleur, «st employée particulièrement dans les verreries, les fourneaux à réverbère et dans un grand nombre de fabriques. Enfin , une troisième espèce est celle de 'la houille la plus pure, et qui jouit de cette propriété, de se prendre ou de se coller au feu : elle sert particulièrement aux travaux de la forge ; on la nomme houille collante , maréchale. C'est la plus recherchée et par conséquent la plus chère; cependant elle ne produit pas un bon effet dans les fourneaux où elle brûle sur une grille, parce que les morceaux, en se collant entre eux et aux barreaux, forment un obstacle très-nuisible à la circulation de Pair , ce qui rend la combustion lente et incomplète. Cette espèce de houille est d'ailleurs très-friable et se présente presque toujours en poussière.-

En général, les houilles les plus bitumineuses sont les plus inflammables, celles que l'on allume le plus aisément. Dans les fabriques et presque toujours, excepté pour forger les métaux, la combustion de la bouille s'opère sur une grille en fer dont les barreaux sont plus ou moins écartés, suivant la grosseur des fragmens de combustible dont on se sert communément : c'est la grandeur de la grille ou sa surface qui détermine, toutes choses égales d'ailleurs, ïa quantité de houille qui se brûle dans chaque heurç , et par conséquent la quantité de chaleur qui est continuellement produite dans le foy.cr. L'ouvrieij qui est chargé de conduire le feu, est occupé à tenir la grille bien libre ,' c'est-à-dire", à la dégager quand il s'y attache des matières vitrifiées ou du mâche-fer, et il la charge lorsque le combustible y manque. Les pyrites , que là houille contient fort souvent, détruisent assez promptement, par le soufre qu'elles laissent dégager, les barreaux de fer qui forment les grilles, et même souvent

jusqu'aux chaudières en fonte ou en tôlë que l'on chauffe dessus. .. . . . »

La pesanteur spécifique de la houille de bonne qualité varie de 1,20 à 1,60'; celle qui est impure et qui contient beaucoup de matières terreuses ou des pyrilès. est la plus pesante. L'hectolitre de houille, de moyenne grosseur» pèse communément de 80 à^85 kilogrammes; quand il s'agit de houille menue, et que la mesure est êomble, son poids peut s'élever à 90 et même jusqu'à 100 kilogrammes.

Lorsqu'on distille de la houille, on en sépare des substances volatiles dont la plus grande partie est bitumineuse; il reste du charbon qui , dans les houilles de bonne qualité et bien pures, forme de 60 à 70 centièmes de ce combustible , quelquefois jusqu'à 80. On sait que c'est par une sorte de distillation et par une décomposition simultanée des bitumes que l'on prépare les gaz qui servent à Yéclairage. Les bonnes houilles ne fournissent guère que quatre pour cent, en poids, de ce gaz éclairant. Le résidu charbonneux peut servir aux usages domestiques et dans quelques fabriques.

En brûlant la houille complètement, ou bien le charbon resté après sa distillation , on obtient un résidu terreux plus ou moins considérable : dans la meilleure , il n'est que de 1 à 3 pour cent ; mais dans certaines variétés qui sont encore fort employées dans les fabriques, il y a 10, 12 et jusqu'à 20 ou 25 centièmes de cendres.

L'emploi de la houille, dans son état naturel, est, comme nous l'avons dit, fort avantageux dans les fabriques; à poids égal, son effet calorifique est fort supérieur à celui du bois

et à peu près le même que celui du charbon de bois.

Du coke ou charbon de houille,

§. 6. Les mêmes raisons qui font préférer, dans certaines circonstances , l'usage du charbon. à celui du bois, font employer le coke ou charbon de houille de préférence à la

C6 CHAPITRE n.

louille. On carbonise la houille dans le même but et par

un procédé analogue à celui usité pour le bois, et le produit ou résidu de l'opération s'appelle coke, dénomination empruntée à la langue angloise. Presque toujours les parties volatiles ou les bitumes que laisse dégager la houille se dissipent dans l'atmosphère, et il y a ainsi prés de la moitié et quelquefois j lus, de la chaleur que la houille auroit pu produire si elle eût été brûlée dans son état naturel, qui est absolument perdue. Mais le coke produit une chaleur beaucoup plus intense dans le foyer resserré d'un fourneau, et l'on peut obtenir avec lui, toutes les fois que l'on n'a pas besoin de flamme, des effets que la houille, dans son état naturel , ne pToduiroit pas ; souvent même on cherche à rendre le coke le plus compacte qu'il est possible , et l'on préfère, pour certains usages, celui qui a été préparé de manière à le rendre moins poreux. Tout cela résulte de ce que, plus il y a de matière combustible réunie dans un même espace, plus la température du foyer est élevée.

La carbonisation de la houille s'exécute en tas et à l'air libre, quand elle est en morceaux d'une certaine grosseur: quand il s'agit de houille menue ou en poussière, on ne peut y parvenir qu'en la mettant dans un fourneau qui a souvent de l'analogie avec le four du boulanger ; quelquefois on i>'y fait arriver la houille que quand il est rouge. Dans tous les cas, on cherche a produire, par la combustion d'une petite portion de ce combustible, la chaleur suflisante pour dégager les parties volatiles du reste; mais on ne laisse que le moins possible s'enflammer les bitumes, de peur d'avoir «ne combustion trop active, et afin de conserver le plus que l'on peut la partie charbonneuse solide et fixe. Le coke, formé par la distillation de la houille en grand, a été quelquefois employé, en Angleterre, à fondre les minérais de fer ; mais il paroit que celui qui provient de la préparation du gaz éclairant et qui demeure dans les cor-

nues de ces appareils d'éclairage , ne peut servir avantageusement dans les fourneaux, même dans ceux où Ton refond la fonte de fer pouT en former des objets moulés : peut-être cela tient -il à ce qu'il est trop poreux, et il ressemble alors sous ce rapport à la braise de boulanger ou au charbon préparé à feu ouvert, qui ne donne qu'une foible chaleur en brûlant. • «

La houille que l'on choisit pour faire le coke destiné à fondre les minérais de fer, doit toujours contenir fort peu de matières terreuses ; mais \\ n'est pas indispensable d'employer la houille maréchale ou celle de première qualité et qui est la plus bitumineuse : . en Angleterre, on préfère, pour les hauts -fourneaux, celle qui, méritant le nom de houille grasse, ne contient cependant pas trop de bitume, qui présente des feuillets minces, et qui est exempte de pyrite de fer et de pierres. Si Ton emploie quelquefois la houille la plus bitumineuse , c'est qu'en générai elle contient moins de substances nuisibles au fer et de matières terreuses* •

Le coke qui provient de la houille peu bitumineuse, mais pure, est moins poreux, plus dense, que celui qui est préparé avec la houille très-collante, et il offre alors l'avantage de donner une plus haute température dans les fourneaux.

La houille grasse augmente de volume par la carbonisation, et le volume du coke est quelquefois double de celui du combustible employé , surtout s'il n'a éprouvé aucune çqmpression pendant l'opération : certaines variétés changent peu de volume , et quelques houilles maigres diminuent dans cette circonstance; cette diminution peut aller à la moitié du volume primitif. Dans quelques usines d'Angleterre la houille produit, en coke, la moitié seulement de son poids. Aux forges de Merthyrtydwill le produit en coke est des trois cinquièmes du poids de la houille employée. Dans les usines royales de la Silésie la houille produit un volume de coke égal au sien et seulement un tiers en poids.

Le coke de bonne qualité et bien fait est ordinairement fibreux ou lamelleux, quelquefois strié; il est "léger et d'un gris métallique fort remarquable, peu tachant, dur et sonore: sa combustibilité est généralement moindre que celle de la houille,, et celui qui provient des houilles peu bitumineuses l'est moins que celui qui provient des houilles grasses. En général , il exige dans les fourneau x où on l'emploie une plus grande quantité d'air à la fois , et comme il peut supporter sans inconvénient un courant d'air bien plus rapide que le charbon de bois, on en obtient une température beaucoup plus élevée: c'est ce qui fait que les hautsfourneaux chauffés au coke fondent beaucoup plus de minérai dans le même tejnps, que ceux où l'on fait usage du charbon de bois. .' «

Le coke doit être employé le plus tôt possible après sa fabrication; il attire promptement l'humidité de l'air, et peut ainsi en .absorber un poids d'eau égal au sien : dans cet état il donne moins de cnaleiir que quand il est sec , et il n'y a aucun avantage qui compense cet inconvénient. Il faut avoir . soin de le conserver dans des magasins bien secs.