CARBONISATION DU BOIS ET DE LA HOUILLE

Notice sur quelques expériences faites sur la ^ distillation du bois.

Tous les essais exécutés au laboratoire de Vesoul ont été

faits à une température fixe, celle de Fébullition du mercure (36o degrés) . Ce métal était placé dans une large capsule en porcelaine. Les matières à essayer étaient introduites, soit dans une fiole à médecine, soit dans une capsule plus petite que Ton recouvrait avec un entonnoir en verre. La grai^de capsule et les appareils placés sur le mercure étaient recouverts par un large entonnoir qui servait à condenser la vapeur mercurielle.

Plusieurs rondelles de chêne (i), du poids de 4*''î5o à 6 grammes , ont été chaufTées successivement sur le mercure bouillant pendant une heure et demie : elles ont toutes donné entre 3i et 33 pour loo d'un charbon dont la couleur éSdi le noir intense, sans le reflet métalloïde qui caractérise le charbon fortement calciné. Au creuset de platine, ces charbons ont perdu, par une calcina tion à la cha-

(i) Les rondelles proTiennent du bois indiqué sous le n^ 4 > àtuns les eipérienccs citées plus loin sur la carbonisation rapide du bois vert.

leur blanche, 0,28 à o,3o de leur poids de matières volatiles, ce qui porte la proportion de charbon qu'elles laissent, rapportée au poids du bois vert, à 3iX 0,72 5= 22,3 ou à 33 X 0,70 == 23,1 de charbon.

Le goudron qui se dégage dans ces expériences ruisselle le long de l'entonnoir jusque près du mercure bouillant, où il se distille de nouveau en laissant un résidu de charbon boursouflé et très-brillant.

J'ai chauffé dans une fiole 5 grammes de fer oxydé hy^ draté presque pur avec i6'',5o de sciure de chêne. Le mercure est resté en ébullition pendant plus d'une heure. La poussière du minerai de fer était devenue rouge, mais elle n'était nullement attirable au barreau aimanté. A 36o de^ grés , l'hydroxyde de fer perd donc son eau , mais il n'est pas encore réductible par les produits de la distillation bois.

L'action de la chaux éteinte sur le bois pendant sa distiU lation offre des circonstances assez remarquables.

Diagrammes de sciure de chêne ont été mêlés avec i o grammes de chaux vive qu'on a réduite en bouillie pour la mêler avec lé^bois. Le mélange, placé dans une fiole à médecine , a été chauffé sur le mercure bouillant pendant une heure et demie. Il ne s'est presque pas formé de goudron , et les vapeurs , qui exhalaient une odeur un peu éthérée , analogue à celle de l'acide pyro-acétique , ne rougissaient pas le tournesol 5 le résidu a été repris par l'eau , qui s'est colorée en jaune. J'ai filtré, puis séparé l'excès de chaux par un courant d'acide carbonique. Ensuite , ïa liqueur filtrée a été évaporée à siccité, et elle a donné 16', 35 de sels bruns bien desséchés. Une partie de ces sels a laissé 0,37 ^ chaux par grillage et calçination , ce qui correspond à la composition de l'acétate de chaux anhydre. Une autre partie des mêmes sels, distillée à une température ménagée avec de l'acide sulfurique concentré, a donné un liquide incolore fortement acide, qui possédait une odeur d'acide acétique

tres-^prononcée. Je Tai saturée avec de Tcau de bai y le, qui a donné un précipité de sulfate de baryte. La liqueur filtrée, traitée par Tacide carbonique et filtrée de nouveau, puis évaporée jusqu'à siccité, m'a donné un sel cristallisé en petites aiguilles , dont la dissolution précipitait abondamment le nitrate d'argent et le protonitrate de mercure. Tous ces caractères prouvent bien que Tacide combiné à la chaux est de Facide acétique.

Si le résidu salin se compose uniquement d'acétate de chaux, ainsi que cela parait probable, on voit qu'on peut obtenir, avec la sciure de chêne et la chaux éteinte, 1 2 pour 100 au moins du poids du bois d'acétate de chaux , lequel correspond à 7,5o pour 100 d'acide acétique anhydre. On pourrait peut*ètre utiliser ce résultat pour fabriquer l'acide aSétiqoe. On se servirait de menus débris de matières ligneuses , comme de la sciure de bois, de la paille hachée, des débris de vannage de blé, etc., avec de la chaux en bouillie , et l'on en formerait des briquettes que l'on chaufferait à la température la plus convenable , etc.

Lorsqu'on mêle 5 grammes de sciure avec a^'jSo de chaux, Tabsorption des vapeurs acides produites par la distillation n'est pas tout à fait aussi complète ] il se dégage un peu de goudron.

Je n'ai pas examiné le résidu de la lixiviation de la sciure traitée par la chaux 5 il y a là des recherches fort intéressantes à faire. Ce résidu est extrêmement combustible. Il s'embrase sans produire de flamme , et il laisse du carbonate de chaux tout à fait blanc. Si la chaux produisait le même effet sur les menues houilles que sur le bois, il serait facile d'obtenir des fours à réverbère complètement fumivores.

J'avais pensé d'abord qu'il y aurait avantage à substituer, dans le haut fourneau, la chaux vive au calcaire employé comme castinc. On a vu que celui-ci absorbait, dans la partie supérieure du fourneau, une quantité notable

d'acide acétique. La cbaux vive placée dans les mêmes circonstances se déliterait sous Faction de la vapeur d'eau et l'absorberait en même temps que T acide acétique et le goudron. L' acétate de chaux formé ne se décomposant qu'au rouge naissant, en dégageant de l'esprit pyro-acétique, les propriétés fortement réductives de celui-ci pourraient être utilisées. Le grand état de division de la chaux, après son extinction dans le fourneau , serait peut-être un obstacle à la réussite de ce procédé.

En employant la chaux vive au lieu de castine dans les foumcaûx au charbon de bois , on éviterait une cause assez active de refroidissement du courant d'air. On sait, en effet, d'après les expériences de M. Bischoff (i4nna/e« des Mines, tome IX, page 3oi) , qu^en décomposant le carbonate de chaux par la chaleur, à une température évaluée à i ,200 <fegrés au moins , le gaz qui se dégage n'a qu^une température de degrés ; la quantité de chaleur rendue latente est donc très-considérable.

Hecherches sur la carbonisation du bois.

Toutes les méthodes au moyen desquelles on opère la transformation du bois en charbon peuvent se diviser en deux classes. Dans lune, le bois reçoit la chaleur nécessaire k sa distillation par l'intermédiaire d'un corps solide qui le renferme , en sorte que le charbon n'est en contact qu'avec les produits de la distillation : c'est la carbonisation en vases clos. Dans la deuxième classe, bo rangent tous les procédés dans lesquels ou introduit, au milieu de la masse du bois à carboniser, une quantité d'air limitée, de manière à brûler une partie du combustible pour distiller l'autre : la

carbonisation s'opère ici sans I^intermédiaire d'un vase , et la chaleur se transmet directement du courant de gaz échauffé au combustible.

La carbonisation «n vases clos est évidemment la mé-* thode la plus simple et celle qui doit donner la plus forte proportion de charbon, lorsqu'elle sera convenablement conduite. Les résuluts en sont en tout comparables à ceux obtenus dans de nombreuses expériences de laboratoire.

La théorie de la carbonisation , dans les diverses méthodes par combustion incomplète « présente , au contraire , un grand nombre de points indécis. Ainsi ^ par exemple, on ne sait pas si Tair se brûle par les produits de la distillation du bois ou par le charbon, si son oxygène passe dans cette combustion à Tétat d'acide carbonique ou à l'état d'oxyde de carbone. On n'a pas non plus de notions positives sur la distribution de l'air dans Tintérieur de la meule, sur la manière dont la carbonisation s'y propage. La solution de ces différentes questions est cependant indispensable pour pouvoir apprécier, en connaissance de cause, la valeur des nombreuses modifications proposées au procédé de la carbonisation en meules dans le but d'obtenir, soit un plus fort rendement en charbon , soit un combustible analogue au charbon roux,

j'ai pensé que l'analyse des gaz qui. se dégagent des évents pratiqués à la surface de la meule permettrait d'éclaircir quelques-uns des points dont je viens de donner l'indication. J'ai exécuté les expériences qui font le sujet de ce Mémoire à l'usine d'Audincourt, où l'on fabrique sur placé une quantité considérable de charbon au moyen du bois flotté sur le Doubs.

Le procédé ordinaire de la carbonisation en meules à subi à Audincourt quelques modifications qui sont maintenant d'un usage régulier et qui ont augmenté très-notablement le rendement en charbon. Voici en quoi elles consistent. On sait que les meules à charbon sont établies

ordiuaircment sur une aire plane, et qu'on ménage au centre et sur toute la hauteur de la meule tme cheminée dans laquelle on verse du charbon allumé , puis du bois menu afin de mettre la meule en feu. Des évent« pour faire entrer Fair sont déjà ménagés à la base et sur tout le pourtour de la meule. La cheminée reste ouverte pendant un certain temps ) afin que tout le centre du tas puisse entrer en ignition. Cette combustion produit un vide que le charb<mnier doit avoir grand soin de combler en faisant tomber le charbon déjà formé au moyen dVne longue perche et en remplissant constamment la cheminée avec du bois. Il est trèsimportant de commencer par produire au c^trede la meule un amas de charbon. Quand la combustion est suffisamment active à l'intérieur, on bouche la cheminée, puis, après quelque temps, on commence à percer dans la couverture, à partir du sommet, des évents qui donnent issue aux produits de la carbonisation. La couleur ét F abondance de la fumée qui s^en dégage permettent de juger de Tavancement de l'opération dans celte partie de la meule. Quand cette fumée est d'un bleu clair, presque transparente et fort peu abondante, l'ouvrier sait que la carbonisation est achevée dans cette zone, et il perce de nouveaux évents dans un plan horizontal à o™, ao ou o'^ , 3o au-dessous du niveau des précédents qui se ferment spontanément. On continue ainsi jusqu*à ce que les évents de dégagement soient arrivés près des évents d^admission de l'air. Ceux-ci restent ouverts à la base de la meule pendant toute la durée de la carbonisation.

Les modifications pratiquées à Audincourt difierent peu de celles indiquées par plusieurs auteurs et notamment par M. Karsten (Traité de métallurgie du fer, 1. 1, p. SgS). Elles consistent à supprimer le vide de la cheminée et à déterminer rinflammatjon du cteur de la meule au moyen d^nne plaque de tôIechaulTée par-dessous. On praticpie au centre de Faire un vide conique qui a i*,3î de diamètre à

sa base supérieure , o™ , 5o sa partie inférieure et o"^ , 5o de hauteur. Les parois en sont formées par des briques. Trois conduits en briques de 0^,12 de côté partent du fond de cette chaudière et vi^nent déboucher à l'air libre , en de^ hors de Tespace réservé pour la meule. La chaudière est remplie de menu bois, de fumerons et recouverte d'une plaque de 01e. On dresse la meule sur une base de 9 mètres de diamètre , avec du bois scié en bouts de 0^,67 de longueur et sur trois étages. Dans toute la partie qui correspond à la projection de la chaudière, on met sur le premier éuge de bois une couche épaisse de terre et de fraisil , puis on dispose la meule comn^e à l'ordinaire, en ayant soin que les vides laissés entre les bûches soient le plus petits possible et que chaque bûche se trouve toujours dans un plan diamétral passant par Taxe de la meule. On met le feu au combustible contenu dans la chaudière. On découvre la partie supérieure de la meule et 011 ouvre les trous du pied, Le fraisil placé sur le premier étage sert à élargir T espace dans lequel la combustion commence, pour se répandre ensuite dans toute la masse du bois. Quand la meule est bien en feu , on ferme les trois ouvreaux communiquant avec la chaudière, on couvre la meule et on conduit l'opération comme à l'ordinaire en perçant les évents à partir du haut.. L'opération dure 4^5 jours et s'exécute sur 28 à 35 stères, de bois. On a reconnu qu'il y a avantage à opérer sur ce volume de bois, au lieu de i5o à 180 stères qui composaient les anciennes meules d' Audincourt et dont là carbonisation durait 12 à i5 jours. Le bois était scié en bou^s de 1"*, 3 3 de longueur.

Voici les résultats obtenus à Audincourt dans la carbonisation faite par trois procédés diiférents du i®*" juillet au 20 octobre 1841. Le bois peut être considéré comme composé de o, 75 d'esserices dures et o , 25 d'essences tendres.

1**. Ancienne méthode. Meules de i5o à 180 stères. Bois de 1 °* , 33 de longueur.

a^. Même méthode. Âire plane. Meules de 28 à 35 sières. Bois scié en bouts de 0^,67 de longueur.

3^. Meules de 28 à 35 stères. Bois scié de 0^,67 de lon^ ^ueur 'y emploi de la chaudière en briques.

INDICATIOII procédés.

IfOMBBB de Stères de chaque meale.