MO

Ces nombres donnent pour la rom|X)sition du gaz :

Vapeur d'eau 0,108

Acide carbonique 0,108

Hydrogène carboné 0,04?-

Oxyde de carbone ^ > ' 79

Azote 0,562

Pression au manomètre o'",o38

Température du vent 210®

Le soir du même jour, la température du vent atteint 22odegrés-, laflammedugueulard devient intenseetbrillante.

Ces deux analyses sont d'accord avec les résultats qu'on ^^tribue à l'emploi du charbon nouveau : on admet que le ^Uarbon sortant des meules porte moins de minerai ci ^OBne plus de chaleur au gueulard que celui qui a séjourné ï^elques mois dans les halles. On peut remarquer aussi r^e la quantité de vapeur d'eau a sensiblement diminué.

charbon nouvellement préparé paraît plus facilement ^Xuble dans l'acide carbonique que le charbon ancien, et ^ fait, bien que très-remarquable, n'est pas sans analogie ^^c beaucoup d'autres réactions chimiques.

On a recommencé à employer du charbon vieux , et la imposition des gaz est redevenue ce qu'elle était aupara- ^Tit, comme le prouvent les analyses (7) et (8).

Expérience w° 7.

L'aspiration a duré i**3o"5 l'analyse a donné les nom-

X* «s suivants :

Eau. 0^209

Acide carbonique 0,667

Produits de la ( £au 0,14^

combustion. | Acide carbonique .. 0,869

lit

Volume de Tcau écoulée i ,610

Gaz azote sec, ramené à zéro et à 0°*, 760 i , 336 II. 16

On tire de là :

Vapeur d'eau 0,112

Acide carbonique o , 1 24

Hydrogène carboné o,o38

Oxyde de carbone " o , 1 52

Azote 0,574

Pression au manomètre o",o36

Température du vent 2o3"

Expérience 8.

L'opération a duré i** i5" , elle a donné ;

Eau o,T99

Acide carbonique o,525

Produits de la J Eau 0,1 32

combustion, j Acide carbonique. . . 0,816

Volume de Teau écoulée i , 5o5

Gaz azote sec, ramené à zéro et à 0^,760 i , 2o3

Ces nombres donnent pour la composition du gaz :

Vapeur d'eau o,ii5

Acide carbonique o , 1 24

Hydrogène carboné 0,0 38

Oxyde de carbone o , 1 56

Azote o ,567

Pression au manomètre o",o34

Température du vent .... 2o5**

La charge qui correspond à ces deux expériences se ca posait de 9 congés \ de minerai. La fonte était déjà trop gr pour la sablerie, et la charge devait être ramenée à congés.

On a essayé, pendant quelqiies jours, de substitue 2 rasses de charbon i rasse de bois vert pesant 4o ki grammes et 20 kilogi*ammes de coke. On a renoncé bien

à cet essai , parce que la fonte devenait blanche et imj)ropic à la fabrication de la sablerie, bien que Von eût diminué progressivement la portée de minerai jusqu'à 8 congés 7.

La nature des produits de la distillation du bois étant fort complexe , il est clair que le procédé que j'ai suivi ne peut pas donner la composition du gaz avec exactitude. Je rapporte toutefois ici, mais à titre de simple renseignement, les résultats de trois analyses.

Expérience n° 9.

La charge se compose de 3 rasses charbon, 1 russe bois vert et 20 kilogrammes coke, 9 congés ^ minerais. On portail la nouvelle charge depuis 18 heures quand rexpériencc a été commencée. La flamme du gueulard est trouble et un

peu rougeâtre. Voici les nombres obtenus :

Eau o , 345

Acide carbonique o » 7 »

Produits de la l Eau 0,1 83

combustion. J Acide carbonique... 1,026

Volume de l'eau écoulée ^ ^1^1

lit

Gaz azote sec, ramené à zéro et à o'",76o ' ? 47^ Ces nombres donnent :

Vapeur d'eau o , 1 54

Acide ca rbonique 0,128

Hydrogène carboné o,o4i

Oxyde de carbone 0,148

Pression au manomètre o",o3o

Température du vent iQÔ®

Expérience n° 10.

La charge est composée de la même manière que dans l'analyse précédente, La coulée du matin avait donné de la ^OQte tniitée. La flamme du giueialard conserve la même ^uleur. L'opération a duré i** So"" et a donné :

Eau o , 290

Acide carbonique 0,598

Produits de la j Eau 0,186

combustion. ( Acide carbonique. . . 0,982

lit

Volume de Teau écoulée i ,559

Gax azote, ramené à zéro et à o"*,76o . . i , 3oi On tire de là :

Vapeur d'eau 0,148

Acide carbonique o , 1 23

Hydrogène carboné u,o4B

Oxyde de carbone .... o, 147

Pression au manomètre . . o™,o36

Température du vent i85°

Expérience w** 11.

La coulée du jour où a été faite l'expérience (10) ayant donné de la fonte blanche , on a diminué i congé de mine. On portait cette charge depuis 27 heures lorsque l'expé-

rience a été faite. Elle a donné :

Eau 0,460

Acide carbonique o,8o3

Produits de la j Eau o , 265

combustion . ( Acide carbonique ... i , 460

Volume de l'eau écoulée 2 , 3o2

Gaz azote sec, ramené à zéro et à o™ , 760 ' 9 9^7 D'où:

Vapeur d*eau o, i55

Acide carbonique 0,111

Hydrogène carboné 0,046

Oxyde de carbone 0,1 58

Azote o,53o

Pression au manomètre o'^yOïS

Température du vent 195®

( a45 ) Conclusions.

Si Ton compare les résultats de ces trois analyses entre eux et avec ceux des analyses précédentes, on voit que la proportion de vapeur d'eau a très-notablement augmenté , de môme que celle des principes hydrogénés combustibles. L'analyse (ii) présente, relativement aux deux autres, un excès notable de principes combustibles. Ce résultat doit être attribué à la diminution dans la portée de minerai qui était réduite à 8 congés 7. En effet , si l'on calcule , pour chaque composition de charge, la quantité de minerai fondue par I de carbone pur, on trouve , en admettant que le charbon de meule renferme 8 pour 100 d'eau et 89 pour 100 de carbone , que le bois soit équivalent à 87 pour 100 de carbone et le coke à 90 pour 100 , les nombres suivants :

1°. Dans le roulement au charbon de bois à 10 congés de minerai par charge , i de carbone fond 3 , 70 de minerai 5

2®. Dans le roulement au coke et au bois à 9 congés \ de ttiinerai par charge , i de carbone fond 3 , 6 1 de minerai j

3°. En ne portant que 8 congés | , i de carbone fond 3 , 20 de minerai.

Dans ce dernier roulement, les gaz doivent donc renfermer moins d'oxygène combiné que dans les deux autres.

Toutes les analyses que je viens de rapporter ont été ^^ites sur les gaz à leur sortie du haut fourneau. Une seule Analyse a été entreprise sur des gaz provenant de la profondeur de 3 mètres au-dessous du gueulard , au moyen d'un ^ubeen cuivre, formé de trois parties vissées les unes aux autres et qui plongeait de cette hauteur dans le fourneau.

Xlle a donné pour résultat :

Vapeur d'eau 0,078

Acide carbonique o,i64

Hydrogène carboné o,o45

Oxyde de carbone o?"9

Azote o , 694

Cette analyse n*a pas été répétée, parce que la partie inférieure du tuyau en cuivre s'est détachée. Elle a été faite au moment où le fourneau roulait au charbon seul. La grande quantité de vapeur d'eau que contiennent les gaz à cette profondeur dans le fourneau tient probablement à ce que les mines en grains criblent à travers les charbons jusqu'à une certaine distance du gueulard. On voit aussi s'accroître beaucoup la proportion d'acide carbonique. Mais ces faits sont trop remarquables pour qu'il ne soit pas nécessaire de les confirmer par de nouvelles expériences.

Avant de déduire des résultats obtenus la valeur calorifique des gaz du haut fourneau de Clerval, je ferai remarquer ([u'ou peut vérifier jusqu'à un certain point l'exactitude de leur composition, à Taide des données que j'ai inscrites plus haut sur le roulement du fourneau. Si nous prenons, en eflet , la composition moyenne des gaz , lorsque le fourneau avait son allure normale au charbon de bois, en la déduisant des analyses (i), (2), (3) et (4) 5 on trouve ([ue I litre renferme :

lit gr

Vapeur d'eau .... 0,117 pesant o ,0944

Acide carbonique . 0,1 25 0,2475

Hydrogène carboné o,o36 0,0260

Oxyde de carbone . o,i56 0,1961

Azote o,566 0,7171

Ainsi I litre de gaz du fourneau, ramené à la température zéro et à la pression 0^,760, pèse i""", 281 1, et sa densité, rapportée à celle de l'air, serait 0,0994* ^-cs i«%28ii renferment, abstraction faite de l'eau :

Carbone o , 1 72'>i

Hy(irogène o,oo65

Oxygène o , 2909

Azote 0,7171

L'a/.oie provient tout entier de l'air injecté dans le four-

neau ; dans la quantité de carbone figure le carbone contenu dans Facide carbonique de la castine. L'oxygène renferme, outre celui qui correspond à Tazotedans Tair atmosphérique, l'oxygène cédé par les minerais et celui que contient l'acide carbonique de la castine. Or, d'après les analyses de charbon données plus haut, on peut admettre que le charbon de meule contient 8 pour loo d'eau en moyenne, et le charbon desséché 89 pour 100 de carbone; en partant de cette donnée et de la composition du lit de fusion indiquée au commencement de ce Mémoire, on trouve que le carbone contenu dans la castine et dans le minerai calcaire forme les 7 pour 100 du carbone total. En faisant celte correction, on aura :

Carbone de charbon de meule. ... o, i6o3 Oxygène du vent et des minerais. . 0,2600

La quantité d'oxygène des minerais, correspondante i o,i6o3 de carbone dans le lit de fusion, est de 0^070 , en supposant que l'oxyde de fer soit complètement réduit. On a donc pour l'oxygène du vent, o*', 190, qui correspond à o*%66i d'azote, au lieu de oS'.yiy, trouvé directement. Cette différence tient probablement à ce que l'hydrogène se trouve en partie dans les gaz à l'état de liberté, ce qui augmenterait la proportion d'oxyde de carbone et par conséquent celle de l'oxygène. En effet , si nous supposons que tout l'hydrogène se trouve à l'état de liberté dans les gaz , il faudra transformer le carbone en oxyde. Or, 0^^,026 d'hydrogène carboné contiennent o , 0199 de carbone , qui prennent oS'jOaÔ d'oxygène pour passer à l'état d'oxyde de carbone. La proportion d'oxygène combiné dans les gaz serait ^ionc augmentée de oS'^,026, ce qui correspond à o^',o8i d'azote en plus. On trouverait alors oS*", 74 ^ d'azote au lieu de o^\yiy.

La proportion d'hydrogène contenu dans les gaz est à peu près les o,o4 du poids du carbone , et par conséquent un peu

plus considérable ijiic celle renfermée dans le charbon de meule. H y a donc eu une petite quantité de vapeur d^eau décomposée.

On peut déduire très-exactement le volume de l'air qui traverse le fourneau du rapport qui existe entre le poids du carbone et celui de F azote contenu dans les gaz, lorscpi'on connait la quantité de carbone introduite dans un temps donné. £omme on passe moyennement i6 charges en 12 heures , et que chaque charge renferme 1 16 kil. de charbon , contenant eux-mêmes pS kil. de carbone , il en résulte que l'on brûle en 12 heures 1^5 20 kil. de carbone; le fourneau a donc reçu dans le même temps 6,810 kil. d'azote ^ nombre qui correspond, par minute, au passage de 9™**^, 44» ou 255 pieds cubes d'air, ramené à zéro.

Ce résultat permettra de calculer la proportion d'air perdue par la tuyère ou par la tympe, en comparant le nombre 9™**^, 44 ^ivec celui qui représente le volume d'air lancé par la buse , et qui est donné par la formule de M. d'Aubuisson :

P=^^^d^Sj gTfll

En y substituant les nombres qui correspondent à l'allure moyenne du fourneau :

on aura le volume de l'air lancé par seconde à la tempéra*ture de 200 degrés et par minute :

cpii , ramenés à zéro et à la pression o"", 760 , représentent un volume de i3™**^,6. On peut donc en conclure que les o,33 environ de l'air lancé par la buse n'entrent pas dans le haut fourneau.

Il est facile de calculer quel est le volume des gaz qui sort par minute du haut fourneau. On a trouvé tout à l'heure que 9" •'',44 représentait le volume de l'air introduit dans le

haut fourneau. Tout T azote qu'il conlienl se retrouve dans les gaz du gueulard. On aura donc le volume de ceux-ci au moyen de la proportion :

56,6 : 79 :: 9,44 :x, d'où x=: i3™ S2o.

Or I litre du gaz pèse i«',28i f, les i3™'S 20 pèsent donc 16,92

Et comme les 9'"-*,44 pèsent que 12, 26

La différence 4 » ^

représente le poids des substances volatiles expulsées par minute par le gueulard. En cherchant à déduire le même nombre de la proportion des principes volatils du lit de fusion, on trouve 5^, 06. Cette différence provient probablement d'une certaine quantité d^oxygène qui reste dans le laitier et du carbone qui reste fixé dans la fonte.

Détermination de la chaleur de combustion.

Pour déterminer la quantité de chaleur et la température que peut donner la combustion des gaz du haut fourneau , je prendrai les résultats des expériences faites par M. Dulongsur la combustion des différents gaz, et dont il est fait mention dans les Comptes rendus de l'Académie des Sciences (i838, 2** semestre, page 874). En prenant pour unité la quantité de chaleur nécessaire pour élever de i degré un gramme d'eau liquide, M. Dulong a trouvé que :

I litre d'hydrogène donne en brûlant .... 3, 106 unités. I id. de vapeur de carbone 7,858

1 id, d'hydrogène protocarboné... (H' C^) 9)587

I id. d'oxyde de carbone .......( 0'^') 3 , 1 3o

On sait que 1 litre d'hydrogène protocarboné exige pour sa combustion complète 2 litres d'oxygène 5 i litre d'oxyde carbone prend ^ litre d'oxygène. En prenant pour com-' position moyenne des gaz celle que j'ai rapportée plus haut, on trouvera facilement que i litre de ce gaz doit donner en

brùlaut 833,4 unités de chaleur, en consommant o^**, i5o d'oxygène ou o*'' ,713 d'air atmosphérique.

Le volume des gaz qui se dégagent du gueulard dans une minute étant de i3™**^,2o ramené à zéro et sous la pression 0^,760, la quantité de chaleur dégagée dans le même temps sera 11,000,870 ou 11,001*^, en prenant pour unité de chaleur celle qui élèverait de i degré la température de I kil. d'eau liquide, et par heure 660,060 calories (i).

Le volume de l'air nécessaire pour brûler complètement les gaz sera i3°-%2 X 0,713 = 9"**^,4ii 5 c'est-à-dire un nombre à très-peu près égal à celui qui représente le volume de l'air introduit dans lé fourneau , ramené à zéro et k la pression de o**, 760.

Pour avoir le rapport entre la quantité de chaleur développée parla combustion du gaz et celle que peut produire le combustible employé , on fera le calcul suivant : i litre de gaz du haut fourneau renferme o^'^, 1722 ou o^*S i585 de vapeur de carbone dont il faut retrancher 7 pour 100 pour le carbone provenant de la castine. Il reste o^*', 1474 5 dont la combustion doit développer, d'après M. Dulong, 11 58 ,3 unités de chaleur. Il faut ajouter à ce nombre l'effet calorifique du à l'hydrogène que renferme le charbon de meule. Pour y parvenir, je ferai remarquer que, dans les analyses que j'ai données plus haut, la proportion d'hydrogène, en en défalquant celle qui correspond à l'oxygène contenu , est moyennement les 2,3 pour 100 de la quantité de carbone. Nous avons vu que la proportion de carbone contenu dans I litre de gaz est o,i6o3. L'hydrogène correspondant est donc 06*^,0037 = o^'S 04 1 5 dont la combustion doit déve-

(i) En admettant que , dans les machines à Tapeur, on consomme a5,ooo calories par force de cheval et par heure , on trouve que la flamme dn haat fourneau de Glerval peut produire une force de 36,4 chevaux-vapeur, résultat presque identique avec celui trouvé par M. Robin pour le haut four^ neau de Niederbronn.

lopper 1 27 unités de chaleur. La valeur calorifique du combustible introduit daus le fourneau et correspondant à i litre de gaz serait donc i ,285^3 et comme i litre de gaz donne 833 unités de chaleur par la combustion , il en résulte que les gaz peuvent produire les 6*4,8 pour 100 de la chaleur que représente le combustible employé.

Je n'ai pas tenu compte , dans cette appréciation , de la quantité de chaleur enlevée par les gaz à Tétat de calorique sensible. La température des gaz varie très-notablement dans un intervalle de temps assez faible. Aussitôt que la charge est jetée dans le fourneau, on remarque que les gaz, transparents quelques minutes auparavant, deviennent nuageux et troubles. Ce résultat fait croire, au premier aspect , que la quantité de vapeur d'eau est plus considérable au moment delà chaîne que dans les autres périodes de l'opération. Mais il me semble qu'on doit l'attribuer au refroidissement que le contact du charbon et du minerai fait éprouver au courant de gaz, et qui est tel, qu'une partie de la vapeur contenue passe à l'état vésiculaire ou de vapeur visible. Des expériences faites dans le fourneau de Clerval sur la réduction des minerais de fer prouvent qu'ils retiennent encore une quantité très-notable d'eau après deux heures de séjour dans le fourneau. Ainsi il est à présumer que les §az ne renferment pas beaucoup plus d'eau au moment de la charge qu'à toute autre époque. Seulement la température du courant s'abaisse au point de déterminer, pour un ^Mstant, la condensation de cette vapeur (i). On peut donc, ^ans erreur bien notable, se dispenser de tenir compte de la ^îialeur sensible enlevée par les gaz au moment où ils sor- ^cnt du fourneau.

(i) Les gaz renfermant 0,116 de vapeur d'eau , la tension de la vapeur le mélange correspond à o™,o88 de mercur«. Pour que cette vapeur de- >^i«iuie vigible en passant à l'état vésiculaire, il faut donc que la température courant s'abaisse an-dessous de 5o degrés centigrades, qui correspond à ^'ne tension maximum pour la vapeur d'eau de o"*,o88.

La température maximum que l'on peut atteindre en brûlant les gaz du gueulard, au moyen de Tair atmosphérique 5 est un élément qu'il est essentiel de connaître. Nous avons dit que i litre de gaz consommait, pour sa combustion complète, o^^^,yii d'air. Les o^*So36 d'hydrogène carboné absorbent 0^*^072 d'oxygène, en produisant ©^^',072 de vapeur d'eau, et o*^',o36 d'acide carbonique 5 0**^,1 56 d'oxyde de carbone consomment 0*^^,078 d'oxygène et produisent o^*', i56 d'acide carbonique. On a donc :

Gaz combustibles .... 1 , 000 Air o>7'3

qui donnent par leur combustion complète :

Poids.

Quantité de chaleur que prend le gaz en

lit

Véchauffant de i*'.

Ainsi donc i litre de gaz donne, par sa combustion, 2^' , 210 de produit, dont la température ne peut s'élever de I degré qu'au moyen de la quantité de chaleur représentée par 0,6617. La température qui résultera delà combustion: sera donc :

Dans cette détermination , j'ai supposé que la température initiale du gaz était zéro. Le nombre obtenu est donc un minimum. En admettant que la température du gaz fût de 100 degrés et celle de l'air employé à la combustion de 3o degrés, il faudrait ajouter au nombre 833,4 les unité» de chaleur que contiennent i litre du mélange gazeux à 100 degrés et o*'*,7 13 d'air à 3o degrés , et qui sont respec-

tivenient 39 et 7 unités. La température de combustiou serait dans ce cas

Si l'on alimentait la combustion avec de Tair échauffé à 200 degrés , la température atteindrait

Tous ces calculs supposent que la chaleur spécifique des gaz reste constante à mesure que leur température s'élève.

Tai annoncé, au commencement de ce Mémoire, que la détermination relative de l'hydrogène et de l'hydrogène carboné dans les gaz n'avait pas d'influence bien sensible sur la valeur calorifique déduite de la composition du gaz. Pour le prouver, reprenons la composition moyenne qui a été adoptée dans les calculs qui précèdent :

Vapeur d'eau ? ' 1 7

Acide carbonique o , 1 25

Hydrogène carboné .... o , o36

Oxyde de carbone o , 1 56

Azote o , 566

Si Ton admet que l'hydrogène se trouve entièrement à l'état de liberté dans le gaz, la composition de celui-ci deviendra :

Quantité de cha- Volume leur développée par de l'oxygène la combustion. consommé.

Vapeur d'eau .... o, 109

Hydrogène 0,067 207,7 o,o335

Oxyde de carbone . 0,179 » ^ » 0895

Azote . 0,529

Ainsi I litre de ce gaz développe 558 unités de chaleur par la combustion, en consommant 0^*^,123 d'oxygène ou o^*%586 d'air. Le volume des gaz dégagés par minute serait donné par la proportion :

Le nombre des calories dégagées par minute serait donc 14,094 X 758 ou io,683, au lieu de 1 1,001 que nous avons trouvé dans la première supposition. Ainsi l'on peut conclure que la chaleur réelle, développée par minute par la combustion des gaz, est comprise entre les deux nombres très-rapprochés 10, 683 et 11 ,001.

Le volume de Tair consommé par minute pour la com- ,bustion ne serait plus, dans la seconde supposition, que 8'"-%258 au lieu de 9™-%420.

Dans le cas où l'hydrogène se trouverait tout entier à l'état de liberté dans ce gaz, on apprécierait comme il suit la température que peut donner la combustion :

Gaz combustibles. . . i ,000 Air atmosphérique . . o,586

dont la combustion complète donnera :

Quantité de chaleur nécessaire pour éleyer de i*' lit gr la température du gax.

Acide carbonique. 0,295 o,584 ^ji^g

Vapeur d*eau ... . 0,176 0,142 0,121

Azote o ,992 1 , 257 o , 345

La température développée par la combustion serait

donc = degrés, nombre très-peu diflereat de

1,269 degrés, auquel je suis parvenu, en admettant dans les gaz de l'hydrogène carboné. Je ferai remarquer que la chaleur totale dégagée, lorsqu'on suppose que tout

Thydrogèiie est à l'ëlat d'hydrogène carboné, est un peu plus grande que dans Fautrc sup}>osition , tandis que la température maximum est au contraire un peu plus faible. Cela tient à ce que, dans le premier cas , il faut introduire un peu plus d'air que dans le second pour brûler complètement le gaz, de sorte que la chaleur produite se répartit sur une plus grande masse de gaz.

Je ferai observer aussi que la limite extrême de la température développée par la combustion diminuera rapidement, toutes cboses égales d'ailleurs, lorsque la proportion de vapeur d'eau augmentera , effet qu'on doit attribuer k ce (pie le calorique spécifique de la vapeur d'eau est plus que triple de celui de l'air et presque quadruple de celui de l'adde carbonique.

Pour faire apprécier cette considération , je supposerai pour un instant que le gaz du haut fourneau soit complètement dépouillé des 0,117 de vapeur d'eau qu'il renferme. On déterminerait alors comme il suit la température développée par la combustion.

Gaz conibnstibles .... o,883 Air 0,713

dont la combustion donnera , ainsi qu'on Ta vu plus haut :

Quantité de chaleur

que prend le gaz en

lit

s'échauffant de

Acide carbonique. . .

Vapeur d'eau

La température obtenue sera ^ = i ,899 degrés. Nous

>tons trouvé 1,2^59 degrés par la combustion du même gaz ïenfermant 0,117 de vapeur d'eau. Ainsi l'on voit qu'en dépouillant le gaz do vapeur d'eau et en le brûlant h zéro

avec de Tair aussi à zéro , ou arrivera à obtenir une température aussi élevée qu'en brûlant du gaz à loo degrés par de l'air à 200 degrés, ce qui donnerait une température de combustion de 1,394 degrés.

Les essais faits par M. Robin ont constaté que Ton peut conduire les gaz à de grandes distances du gueulard et les brûler sur le sol même des usines , au lieu de placer les appareils près du point où ils se dégagent. On voit par les nombres que je viens de rapporter que, si Ton veut obtenir un haut degré de cbaleur par la combustion de ces gaz, surtout de ceux qui proviennent de fourneaux alimentés avec du bois , il sera nécessaire de les conduire, avant de les bmler, dans de vastes réservoirs où pourra se condenser la majeure partie de la vapeur d'eau quHls entraînent, et dont la proportion augmente rapidement à mesure qu'on remplace le charbon par du bois en nature.

Conclusions.

En résumé : les résultats obtenus dans la seconde partie de ce Mémoire peuvent se résumer ainsi qu'il suit :

i*^. Pour un fourneau, comme celui de Clerval, qui produit 3,000 kilogrammes de fonte de sablerie en 24 heures et qui consomme 122 de charbon pour 100 de fonte, la quantité de chaleur dégagée par minute par la combustion du gaz est de 11,000 calories, qui équivalent à 26 chevauxvapeur.

2°. On trouve facilement, d'après le calorique spécifique de Fair, la quantité de chaleur nécessaire pour porter à 3oo degrés le volume d'air ramené à zéro qui sort par minute de la buse, et qui a été évaluée plus haut à i3™-*^,6. Le nombre qu'on obtient est égal à i ,4^0 calories, et représente les 0,128 delà chaleur totale. Celle-ci suffit donc, et au delà , poui* chauiler l'air, et pour fournir la vapeur nécessaire à la mise en mouvement de la machine soufflante, force évaluée à 7 ou 8 chevaux-vapeur.

3**. Si Vou veut appliquer la chaleur du gueulard à la dessiccation du bois, eu faisant traverser le combustible par les gaz brûlés , on trouve , en supposant que la vapeur d'eau et les gaz sortent ensemble des séchoirs à la température de loo degrés, que la quantité d'eau expulsée par minute serait de iS'^'SS, quantité correspondante à 62 kilogrammes de bois vert. La chaleur totale serait suffisante pour la dessiccation du bois consommé dans les hauts fourneaux au moins.

4®. La température delà fusion de la foule, étant évaluée à 1,200 degrés, on arrivera à la produire par la combustion des gaz, puisque dans le cas le plus défavorable la température du mélange gazeux atteint 1,259 <l<*grés, et quelle peut s'élever jusqu'à 1,394 par l'emploi de l'air échauffiS à 200 degrés, les gaz ayant au moins une température de 100 d^rés. Les gaz complètement secs à la température o degré et brûlés par l'air à o degré doun(»ront une température de 1^399 degrés.

Les mêmes gaz à o degré, brûlés par de l'air chaullé à îoo degrés, donneront une température de i ,5o2 degrés.

5®. Dans tous les cas , le volume de l'air nécessaire pour la combustion du gaz doit être peu différent de celui du gaz introduit dans le fourneau, et qu'on peut évaluer approximativement aux 0,66 ou aux 0,76 de celui lancé par la buse. On peut admettre qu'il faudra ordinairement 9"***' d'air par minute pour brûler les gaz d'un haut fourneau produisant î,ooo kilog. de fonte en 24 heures, ou 3°*'*^ par 1 ,000 kilogrammes de fonte produite en un jour.

Les conclusions qui précédent et qui se déduisent des expériences consignées dans les deux parties de ce Mémoire, se rapportent aux gaz pris à la sortie du gueulard : elles concernent le haut fourneau de Clerval. Dans un prochain Mémoire je donnerai les conclusions auxquelles m'ont conduit des expériences semblables exécutées sur d'autres Wts fourneaux.

Recherches sur la composition des gaz des hauts fourneaux. (Deuxième Mémoire.)

Les recherches que renferme ce Mémoire font saite à celles que j'avais entreprises dès Tannée iSSg sur la composition des gaz des hauts fourneaux , d'après les ordres de M. le Directeur général des Ponts et Chaussées et des Mine». Dans un premier travail, p. 224, je m'étais borné à examiner la nature de ces gaz à leur sortie du haut fourneau. Depuis cette époque, on est parvenu à utiliser la chaleur produite par leur combustion pour TaHinage de la fonte, mais eu les prenant dans le haut fourneau à une certaine distance du gueulard. Il devenait donc intéressant d'examiner quelles variations éprouve la composition du courant gazeux qui traverse le haut fourneau à mesure qu'on s'éloigne de l'orifice de sortie. J'avais l'espoir que les résultats de ces expériences seraient utiles pour déterminer la hauteur à laquelle il convenait d'enlever les gaz de l'appareil et l'influence de la soustraction d'une partie plus ou moins considérable de ces gaz sur la marche du haut fourneau. Enfin, la comparaison des résultats obteuus par Tanalyse de ces produits gazeux sur toute la hauteur du fourneau, depuis la tuyère jusqu'au gueulard, devait servir à reconnaître et à classer d'une manière nette les diverses réactions qui se produisent dans chacune de ses parties.

Cette série d'expériences a été exécutée d'abord au haut fourneau de Cler^^al, puis à celui d'Audincourt (Doubs). M. A. Bouchot , l'un des propriétaires des tj^ines de Clerval, et M. Jeanmaire, directeur des usines de la compagnie d'Audincourt, ont Inen voulu prendre quelque intérêt à mes essais , et se sont prêtés avec la plus grande complai-

sauce à toutes les dispositiom nécessaires à leur exécuiion. Cesl pour moi un devoir de leur en témoiguer ici toute uia reconnaissance.

Je m'occuperai d*abord de décrire les appareils que j'ai employés et le mode d'analyse que j'ai suivi. Je donnerai en second lieu les résultats des analyses faites dans chacun des fourneauit aux différentes hauteurs où le gaz a été pris.

Description de» procédés d'analyse.

Les mélanges gazeux que j'avais à examiner pouvaient renfermer de la vapeur d'eau, de Tacide carbonique, de loxyde de carbone, de l'hydrogène , de Thydrogène carboné et de l'azote.

L'appareil que j'ai décrit dans mon premier Mémoire se composait : d'un tube en verre recourbé à angle droit et plongeant dans le fourneau; 2° d'un tube rempli de chlorure de calcium pour retenir la vapeur d'eau ; 3° d'un condenseur à potasse pour absorber l'acide carbonique ; 4" d'un tube rempli d'oxyde de cuivre, destiné à transformer les gaz combustibles en eau et en acide carbonique ; 5*^ d'un appareil à chlorure de calcium suivi d'un second condenseur à potasse pour absorber les produits de la combustion; 6° enfin d'une bouteille communiquant par sa tubulure supérieure avec tous les appareils précédents et munie vers le fond d'une tubulure latérale. En faisant écouler l'eau contenue dans la bouteille par la tubulure inférieure, on aspirait le gaz du fourneau qui perdait successivement l'eau, l'acide carbonique et les gaz combustibles qu'il renfermait, en sorte que l'azote seul arrivait dans la bouteille d'aspintion. On calculait son volume d'après celui de l'eau qui s'était écoulée.

Dans ce mode d'analyse, on ne connaissait pas le volume du gai sur lequel on opérait, et la détermination de l'azote présentait quelque incertitude , puisque le volume de l'eau qui

5'étaît écoulée ne donnait exactement Tazote qu'après l'expulsion de tout l'air contenu dans l'appareil. Enfin, comme on n'avait aucun moyen d'apprécier la quantité d'oxygène cédée par l'oxyde de cuivre pour transformer les gaz combustibles en eau et en acide carbonique , l'analyse ne donnait que l'hydrogène et le carbone qu'ils contenaient, sans qu'on put déterminer par le calcul les proportions relative» des trois gaz : oxyde de carbone, hydrogène et hydrogène protocarboné. La disposition de l'appareil exigeait de plus que l'analyse fût faite dans Tendroitmème où legaz se dégageait.

L'incertitude des expériences eudiométriques quand on les applique à l'analyse des mélanges qui ren£erment plusieurs gaz combustibles , dont quelques-uns en faible proportion , ne m'a p^s permis de substituer ce procédé à celui que je viens d'indiquer. J'ai cherché, en modifiant mon premier appareil , à éviter les causes d'erreur qu'il présentait, et je pense avoir réussi à obtenir une précision bien suffisante pour le genre de recherches que j'avais entrepris.

Le gazomètre à mercure dans lequel je recueille et je mesure le gaz destiné à l'analyse, se compose d'une cuve cylindrique en fonte A de o"*,5o de hauteur et de o™,io de diamètre. La cloche à gaz est aussi cylindrique : sa hauteur est égale a celle de la cuve, et son volume d'environ 1,600 centimètres cubes. Elle peut être fixée par un bouton à l'extrémité d'une vis verticale qui s'engage à o°*,45 de hauteur au-dessus du rebord supérieur de la cuve en fonte, dans un écrou supporté par deux tringles verticales. Cette disposition permet de soulever et d'abaisser avec facilité la cloche à gaz.

Une partie du vide intérieur de la cuve en fonte est remplie par un cylindre en fonte B concentrique au premier, et qui diminue le volume du mercure nécessaire pour le remplir. — Les gaz peuvent entrer dans la cloche et en sortir au«ioyen de deux tubes recourbés ac^ qui descendent le long de la cuve en fonte , remontent le long du manchon

intérieur B dans deux rainures ménagées k cet ellet, de manière que leurs extrémités supérieures soient très-voisines et arrivent à peu près à la hauteur du rebord supérieur de la cuve en fonte. Cette disposition permet de remplir et de vider à volonté la cloche à gaz^ en la soulevant ou en l'abaissant, et en la mettant en communication, soit avec la source de gaz, sOit avec les appareils qu'il doit traverser. Le volume du gaz qui reste dans la cloche, quand

die a été abaissée jusqu'à la rencontre des deux tubes, est Ws-faible. Une petite gla ce,^ scellée avec du mastic sur

Tune des parois de la cuve en fonte , permet de lire le yo-^ lumedu gaz contenu dans la cloche soulevée. L'erreur qu'on peut commettre sur la détermination du volume qui était compris généralement entre i,5oo et 1,600 centimètre» cubes, ne doit pas dépasser 2 ou 3 centimètres cubes.

Pour faire arriver dans la cloche le gaz destiné à l'experience, on opère de la manière suivante : le tube a est fixé par un tube en caoutchouc à un robinet à trois branches r, r^, r''. L'un des robinets r' est placé sur un tuyau perpendiculaire à la ligne qui joint les deux autres. Le robinet f s'ajuste avec un tube en U , d, rempli de pierre ponce imbibée d'acide sulfurique concentré. Si le gazomètre se trouve place près de Tendroit où le gaz se dégage, il suffit d'ajuster au tube d un tube droit qui plonge dans le courant de gaz ^ en ouvrant alors les deux robinets r, r'', et soulevant la cloche, on voit que le gaz doit s'y rendre après s'être desséché dans l'appareil c?, mais comme le gaz est encore mêlé avec un peu d'air atmosphérique provenant des tubes , on ferme le robinet r, on ouvre r', r", et Ton fait descendre la cloche. Cela fait, on ferme r\ on ouvre r, r'', et Ton recommence l'aspiration. On répète cette opération deux ou trois fois, pour être sûr que le gaz contenu dans la cloche est tout à fait pur 5 on note à chaque fois le volume du gaz introduit; l'augmentation de poids du tube donne l'eau correspondante au volume total du gaz-, il faut soulever la cloche lentement pour que la dessiccation soit complète.

Lorsque la disposition des lieux ne permet pas de placer l'appareil pour l'analyse des gaz près du point où ils se dégagent, on emploie le moyen suivant :

On se sert d'une bouteille E de trois à quatre litres de capacité , et munie d'une tubulure inférieure que l'on ferme avec un bouchon •, on remplit cette bouteille d'eau recouverte d'une c ouche d'huile de quelques centimètres d'épaisseur. Le goulot porte un bouchon traversé par un tube recourbé à angle droit, k l'extrémité duquel se trouve un

robinet n : pour aspirer le gaz au moyen du celle bouleille, on ajuste au robinet n un tube droit qui va plonger dans le courant , et Ton place la bouteille , exaciement remplie d'eau et d'huile, dans un seau à moitié rempli d'eau qui baigne la tubulure inférieure.

En enlcYant le bouc^hon placé à celte tubulure, et ouvrant en même temps le robinet n , Teau s'écoulera , et le gaz viendra remplir le vide formé dans la bouteille.

Les premières portions qui passent sont souillées par l'air des tubes \ pour avoir le gaz pur, on referme le robinet, on soulève doucement le bouchon supérieur, sans l'enlever pourtant, et Ton enfonce la bouteille dans l'eau jus- (ju'à ce qu'elle se remplisse exactement-, le gaz s^échappe entre la tubulure su- ' ' - - '

périeure et le bouchon.

Cela fait, on remet le bouchon en place, on rouvre le robinet , et on aspire de nouveau le gaz pour remplir la bouteille jusqu'à une petite distance de la tubulure inférieure^ oa referme celle-ci, on tourne le robinet, et le gaz se trouve ainsi isolé. Il faut alors le transvaser dans le gazomètre 5 il suffit pour cela d'ajuster le tube de caoutchouc fixé au robinet n au tube à ponce et de placer la bouteille E de nouveau dans l'eau.

En enlevant le bouchon inférieur et ouvrant le robinet n, on voit qu'il est facile de faire passer dans la cloche le gaz ï[ue contient la bouteille d'aspiration ; à mesure qu'on soulève la cloche, l'eau rentre dans la bouteille par la tubulure ; les premières portions de gaz sont rejetées comme je Tai dit tout à l'heure.

Dans cette disposition , on voit que le gaz est aspiré dans la bouteille E , et doit en sortir sans avoif été en contact avec Teau qui pourrait en altérer la composition. J'ai constaté d^ailleurs directement que la composition des gaz aspirés ne variait pas sensiblement après deux ou trois heures de séjour dans la bouteille; il suffisait pour cela d'en faire deux analyses consécutives. J'ai fait cette comparaison !i plusieurs reprises, en analysant des gaz qui contenaient jusqu^à 12 pour loo de leur volume d'acide carbonique.

Lorsqu'on opère ainsi , il faut faire une détermination séparée pour la vapeur d'eau ; on intercale entre le robinet n et le tube qui plonge dans le courant de gaz, un appareil taré qui renferme, soit de l'acide sulfurique bouilli, soit du chlorure de calcium. On fait écouler l'eau contenue dans la bouteille par un tube recourbé à angle droit, qui traverse le bouchon fixé à la tubulure inférieure -, le volume de i'eau écoulée donne celui du gaz qui arrive dans la bouteille , et qu'on ramène par le calcul à zéro et à la pression de o™, j6o. Il faut chauffer sur toute sa longueur le tube dont l'extrémité plonge dans le courant de gaz, pour éviter qu'il ne s'y dépose des gouttelettes d'eau liquide. L'excès de poids de 5! l'appareil taré donne la quantité d'eau cherchée.

Quand le gazomètre à mercure contient le volume du gaz sec destiné à l'analyse, on ferme les trois robinets r, r', r'',

on mesure le gaz en faisant en sorte que le niveau du mer-^ cure soit le même à l'intérieur et à l'extérieur; on note la température et la pression barométrique.

L'appareil fixé au tube a\ par lequel va s'écouler le gaz, se compose : d'un triple robinet 5, s', 5'', semblable^

r, r', ; a** d'un tube en U, /*, rempli de ponce imbibée d'acide sulfurique concentré; 3° d'un condenseur de Liebig) ^ , contenant une dissolution de potasse k 45 degrés de Taréomètre, et suivi d'un tube g\ rempli de fragments de potasse caustique; 4° d'un tube en verre vert H, rempli

dun mélange de planures de cuivre grillées, et d'oxyde provenant de la calcina tion du nitrate; 5** on dispose à la suite un tube fc, rempli de chlorure de calcium en petits fragments ; 6^ un condenseur à potasse / , suivi d'un tube à potasse solide une bouteille M à tubulure latérale.

\p Le tube p qui traverse la tubulure supérieure , ne descend que de quelques centimètres dans la bouteille ; l'eau qu'elle contient peut s'écouler par un tube recourbé à angle droit et| effilé à son extrémité inférieure, qui peut tourner dans le bouchon placé au bas du vase. Ce vase fait fonction d'aspirateur.

Le robinet s' placé perpendiculairement aux deux autres , communique avec un tube en porcelaine de o"*,5o de longueur rempli de cuivre réduit par Thydro-

gène et disposé de manière à pouvoir èlre chauffé sur toute sa longueur. L'autre extrémité de ce tube de porcelaine s'adapte à un tube en U rémpli de ponce granulée , imbibée d'une dissolution concentrée de potasse.

La partie du tube à combustion qui se trouve sur le petit fourneau en tôle, a o™,2o de longueur et le diamètre ordinaire des tubes de verre vert employés dans les analyses organiques. Deux tubes de petit diamètre sont soudés aux deux extrémités , et communiquent avec les appareils g' et k par des tuyaux en caoutchouc. Dans l'analyse des gaz qui renferment une proportion un peu considérable d'hydrogène, comme 5 à 6 pour loo, il vaut mieux employer un tube à combustion fermé par un bouchon du côté qui communique avec le chlorure de calcium 5 autrement on courrait le risque de perdre un peu d'eau qui se condenserait dans le tube étroit ou dans le tuyau de caoutchouc.

Le tube qui renferme de l'acide sulfurique , est destiné à retenir les dernières traces d'humidité provenant du gaz ou de l'azote qu'on doit faire circuler dans Tappareil. On pèse à la fois les deux tubes g, g' destinés à retenir l'acide carbonique, ensuite le tube A;, qui donne la proportion d'eau d'après laquelle on conclut le poids de l'hydrogène, puis les deux appareils qui retiennent l'acide carbonique produit par la combustion du gaz. On pèse aussi avant l'opération le tube à combustion H*, on commence par enlever l'eau hygrométrique de l'oxyde de cuivre , en chauffant le tube et aspirant au travers un courant d'air sec-, puis on le laisse refroidir en bouchant une de ses extrémités et adaptant à Taulre un tube rempli de chlorure de calcium qui n'y laisse rentrer que de l'air sec. Quand le tube est froid, on le pèse. Ceux que j'employais pesaient remplis 70 à 80 grammes. Je me suis assuré que le tube placé sur la balance n'augmentait pas sensiblement de poids^ dans l'espace de dix à quinze minutes*, on a soin d'ailleurs^ de placer un petit tampon d'amiante aux deux extrémité»

du tube pour empêcher un renouyellement trop facile de Tair. Après la pesée du tube h combustion , on le recouvre sur toute sa longueur d'une feuille de platine , et on assemble tous les appareils que j'ai indiqués, à l'aide de tubes de caouicbouc. Pour être sûr que les jointures tiennent, il faut, en tenant fermés tous les robinets , renyerser le tube q : au bôut de quelques instants il ne doit plus sortir d'eau par ce tube.

Avant de commencer l'analyse, il faut chasser tout l'air de l'appareil et le remplacer par un gaz qui ne puisse pas augmenter ou diminuer le poids du tube à combustion et des autres appareils tarés. Il suffît pour cela d'y faire passer de l'azote préparé par le procédé employé par MM. Dumas et Boussingault pour l'analyse de l'air. En chauffant sur toute sa longueur le tube de porcelaine qui renferme le cuivre métallique , ouvrant les deux robinets s', s'', et renversant le tube ç, il est évident qu'au bout d'un certain teinps, il n'y aura plus que de l'azote dans tout l'appareil, l'en faisais passer ordinairement 3oo à centimètres cubes. On ferme alors le robinet s', on commence à chauffer le tube à combustion , et bientôt on ouvre le robinet s, par lequel le gaz contenu dans la cloche arrive dans les tnbes à analyse. On fait marcher l'opération avec la vitesse que l'on désire, en abaissant plus ou moins rapidement la cloche. L'emploi simultané de celle-ci , qui agit par compression , et de la bouteille M, qui agit par aspiration, permet de régler convenablement la tension du gaz qui circule dans l'appareil. J'opérais assez ordinairement sur i*^^,5oo de gaz, dont la combustion durait environ une keuft. Lorsque la cloche arrive en bas, on peut, si l'on ▼eut, mesurer le volume du gaz qui reste, pour le déduire du volume total ; mais il vaut mieux aspirer dans la cloche uue certaine quantité d'azote , puis faire passer le mélange daus l'appareil. On mesure encore le volume du gQZ qui fesie dans la cloche , et comme on connaît c^hii qui restait

fHd^itiTement et celui de Tazote introduit ^ il est facile de faire la correction. Dans mes expériences^ cette correction est fort peu de chose; elle n'a jamais dépassé 2 à 3 centimètres cubes. L'erreur que Ton peut commettre dans ce cas est d'autant moindre que le volume de l'azote introduit est plus grand par rapport à celui du gaz restant. Pour terminer l'expérience, on balaye l'appareil avec de l'azote, et on ne le démonte que quand le tube à combustion est bien refroidi. On pèse de nouveau les différentes parties du système.

Le tube à combustion ne renferme de cuivre métallique que sur 2 à 3 centimètres à partir de son extrémité antérieure. La limite entre l'oxyde et le métal réduit est trèsnette, et cette circonstance prouve que la combustion du gaz est complète à peu de distance de son entrée dans le tube.

En opérant ainsi on a : i** le poids de l'acide carbonique contenu dans le gaz; 2^ ceux de l'hydrogène et du carbone renfermés dans la partie combustible •, 3° le poids de l'oxygène qui a servi à transformer les gaz combustibles en eau et en acide carbonique. On a donc tous les éléments nécessaires pour calculer la proportion relative des trois gaz combustibles, hydrogène, gaz des marais et oxyde de carbone. Comme on connaît d'ailleurs le volume total du gaz employé, il est facile d'en déduire le volume de l'azote par différence.

Dans toutes mes analyses , j'ai placé constamment un tube rempli de fragments de potasse solide à la suite du condenseur de Liebig. J'ai constaté qu'en supprimant le tube g\ et en faisant communiquer directement g avec le tube à combustion, la proportion d'hydrogène était^ujours sensiblement plus forte que dans le cas contraire. Le tube à potasse solide est nécessaire pour retenir les traces de vapeur d'eau enlevées à la potasse liquide par le courant de gaz ou d'azote sec qu'on fait circuler dans l'appareil. Pour reconnaître d'ailleurs si la condensation de Tacide

carbonique s'opérait complètement dans rexpérience , j'ai placé à la suite du tube un tube en U , contenant d'ati^ côté de la ponce en grains imbibée d'une dissolution de potasse, et de l'autre des fragments de potasse solide. En opérant sur le même volume de gaz qu'à l'ordinaire et de la même manière, j'ai trouvé que le poids du tube à ponce n'avait varié que de i milligramme pendant Texpérience. Le degré d'exactitude dont j'avais besoin me permettait de n^lîger une pareille cause d'erreur.

On peut, au lieu de doser l'azote par différence, en déterminer directement la proportion. Il suffit, pour cela , de comparer pendant un certain temps 1<; volume du gaz qui sort de la cloche avec celui de l'eau (jui s'écoule par le tube g, et qui représente le volume de Tazote amené dans la bouteille M. On peut même faire plusieurs déterminations successives d'azote dans le cours de la même analyse. Il faut attendre que la distribution du gaz dans l'appareil soit devenue ce qu'elle doit être jusqu'à la fin de rexpérience , car si Ton commençait lorsque tous les tubes sont encore remplis d'azote, il est évident qu'on aurait des résultats fautifs. Lorsqu'on a recueilli l'eau écoulée, ou mesure la différence de hauteur entre le niveau de l'eau dans la bouteille, et l'extrémité du tube q. On tient compte de la tension maximum de la Vapeur d'eau à la température à laquelle on opère , etc.

On pourrait aussi recueillir l'azote sous une cloche graduée au moyen d'un tube recourbé, mais cette disposition aurait Tinconvénient d'augmenter la tension du gaz dans le gazomètre et dans l'appareil, et, d'un autre côté, l'emploi delà bouteille M est très-commode pour aspirer de l'azote au commencement et à la fin de l'expérience.

L'azote n'a été déterminé directement que dans un certain nombre d'expériences , principalement à la fin de mon travail. Ce moyen m'a servi de contrôle et de vérification pour mes analyses.

Le gazomètre à mercure que j'ai décrit plus haut, peut être remplacé par une disposition plus simple indiquée cidessous . On fait communi quer di rec temen t la bouteille E avec

le système de robinet 8 y s". Pour obliger le gaz à sortir de l'appareil d'aspiration , on met la tubulure inférieure en communication avec un vase de Mariotte V, au moyen du tube deux fois recourbé i. Un petit robinet est placé

sur le tube o. Il suffit que le vase V soit jaugé exactement pour qu'on puisse apprécier le volume du gaz qu'on a fait sortir de la bouteille E, et cela peut se faire avec précision en employant un vase V rctrcci dans le haut et dans le bas, aux points où se trouvent les traits de jauge. Les analyses ^ pourraient aisément se faire sur 4 à 5 litres de gaz.

On peut aussi maintenir fermée la tubulure inférieure,^ et introduire l'eau par un tube droit surmonté d'un enton- — noir qui traverserait le bouchon delà tubulure supérieure. 5=3e, et qui plongerait jusqu'au fond de la bouteille. Le poids oul^ «u le volume de l'eau introduite permet de calculer le volum» .K-mo du gaz écoulé. On conduira , au reste , dans les deux cas ^sss , l'opération comme je l'ai déciît tout à l'heure, sans rieimi-ssn changer au surplus de l'appareil.

Cette disposition esi bcaïu^oup plus simple et moins dis spendieuse que celle que j'ai primitivement décrite^Jifty stn^'^Ks doute, elle sera préférée dans le plus grand nombre de» -es cas. On n'a à craindre que l'altération qui pourrait résulteiK -ssr, dans la composition du gaz, de son contact prolongé avec W /a

couche huil^se, (tj'ai dëjâdit plus haut que. d'après plusieurs expériences, celte altération m'avait paru insensible après quelques heures de séjour du gaz dans la boulrille.

Composition des gaz qui se produisent dans les hauts journeaux à diverses hauteurs au-dessous du gueulard.

Analyse des gaz du haut fourneau de Clérical,

Les dimensions du haut fourneau de Clerval sont aujcurd'hui un peu diflfércntes de celles qu il avait lors des ^ expériences que j'y ai faites en juin jSig. j J'indique telles de ces dimensions ifui pourraient être utiles pour rinlelligencc des résultats des analyses :

Diamètre au gueulard n.. .... 0,67

Hauteur de la cuve B ^^^1

Diamètre au ventre C. . 2,16

Hauteur des étalages. 2,12

Diamètre de Fouvrage au i*arrordement avec les étalages r. . . . 0,(32

Hauteur de l'ouvrage o,44

Largeur devant la tuyère . . . 0,4 f Hauteur totale du fourneau H. . . 8,67 Du fond du creuset au ventre.. . 3, 00

Marche du haut fourneau. — Le haut fourneau marche au vent chaud. Sa température était de 175 à 190 degrés cen- ^tigrades. La buse a o^'jOÔS de diamètre. La pression du vent était très -faible, «t comprise généralement entre o"*,oi5 et 0^,018 de Mercure.

Pendant la durée de mes expériences , la charge se con posait de :

Charbon o.ooo pesant iiSkil.

Castine 0,020 29

Minerais en grains 0,110 198

Minerai calcaire \

de Laissey | o"* %o5o ào,o6o 89 à 107

(Doubs) )

On coule toutes les vingt charges.

Nature du minerai. — Les minerais en grains vienne delà Haute-Saône; d'après leur composition et celle du : cerai de Laissey, on peut admettre pour la composition proximative du lit de fusion , y compris la castine :

Eau 0,125

Carbonate de chaux 0,210

Peroxyde de fer 0,892

Oxyde de manganèse 0,007

Silice o , 200

Alumine 0,066

Résultat qui peut s'exprimer de la manière suivante :

Fer métallique 0,272

A , /Oxygène 0,120

Matières entraînées i ^ '

, 5 5 <Eau 0,125

parle gaz 0,387 I a m u •

* o ' / ^ Acide carbonique. 0,092

! Silice 0,200 Alumine 0,066 Chaux 0,118

\ Oxyde de mangan. 0,007 i ,000

Nature du charbon. — Le charbon employé p^n^^ moyennement 8 pour 100 d'humidité , et la compositio élémentaire du charbon sec est celle déjà donnée p. aap:

Carbone 88, oô

Hydrogène 3,oo

Oxygène., 6,00

Cendres 3, 00

II donne à la distillation i3 pour 100 environ de matières* volatiles formées de :

Hydrogène .... 3,o

Oxygène 6,0

Carbone ^^o

Ces matières volatiles se représentent à peu près exactement par un mélange d'hydrogène et d'oxyde de carbone.

Consommations et produits. — Pendant le mois de septembre 1841 ) le fourneau de Clerval a consommé :

m.c kilogrammef.

391,05 charbon de bois gô,o45

i5,52 castine 22,700

85 , 89 minerai en grains ..... 1 54 > 800

44>25 minerai calcaire 78,800

ïl a produit :

kilogrammes.

'9>475 gueuses.

i3,685 sapots pour 2** fusion.

1 7 , 02 1 sableries et moulages.

10,989 bocages pour le cubilot.

Total. . • . 61 9 170 de fonte.

11 suit de là que la charge a produit en moyenne 78''** , 10 de fonte.

I de fontéa consommé i ,48 de charbon en poids et 3, 81 de mmeraii 1 de ïttiiifu^ai a produit 0^262 de fonte. 1 de iotinerai a consommé o,388 de charbon. Le roulement du fourneau est beaucoup moins avanta-

geux que celui de la même usine en juin iSig. On rallribue ce résultat à la faiblesse du vent. La fonte obtenue a été presque constamment grise.

Pour prendre les gaz depuis le gueulard jusqu'à la base de la cuve , je me suis servi de tuyaux en fonte, de o"^, lo de .diamètre environ, qvr^on assemblait avec des clavettes. On faisait descendre dans le fourneau la colonne des tuyaux jusqu'à la profondeur voulue. Un tuyau coudé , ajusté à Fextrémité de la colonne , amenait le gaz à la portée de l'appareil. Dans toutes les expériences faites sur les gaz pris dans la cuve du fourneau de Clerval , le gazomètre était placé tout près du gueulard, et le gaz y arrivait directement après s'être desséché en passant sur de l'acide sulfurique concentré.

Les gaz ne sortaient pas toujours du tuyau de fonte avec une égale vitesse; je ne les prenais , pour en faire l'analyse, que quand la force du courant prouvait qu'ils venaient bien de l'orifice inférieur de la colonne de tuyaux.

Expérience is^ i.

Gaz pris à ras du gueulard. — On a obtenu les nombres

suivants :

Gaz pour l'analyse i''S325

Température 25°

Baromètre. o™,747

Gaz ramené à o" et à o'",76o. . . i^'S 194

Produits /Eau. o,o55

delà I Acide carbonique. 0,576

combustion . ( Oxygène absorbé. . o , 254

En comparant les nombres qui représentent les produits de la combustion avec celui qui donne l'oxygène absorbé, il est facile de voir que les gaz combustibles ne renferment que de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène, sans mélange

(l'hydrogène carboné. En effet , c^*^ , 576 d'acide carbonique renferment, d'après MM. Dumas et Stass, les 17 de leur poids d'oxygène, dont la moitié 08*^,209, a été employée à transformer Voxyde de carbone en acide carbonique; il reste o8',o45 d'oxygène pour oS'joSS d'eau recueillie. La quantité d'oxygène trouvée ne suffit pas tout à fait pour transformer l'hydrogène et l'oxyde de carbone en eau et en acide carbonique -, à plus forte raison serait-elle insuffisante si l'on admettait dans le gaz de l'hydrogène carlooé.

Pour calculer les résultats donnés par l'expérience , j'ai ^dmis que

I litre d'acide carbonique pesait i^^gSo

I litre de vapeur d'eau o«'',8o7

X' acide carbonique et la vapeur d'eau correspondent à des volumes égaux aux leurs d'oxyde de carbone et d'hydrogène.

En partant de ces données , on trouve pour la composition du gaz sec ;

Hydrogène 5,71

Azote 57,92

Expérience 2.

Gaz pris à ras du gueulard. — Le gaz a été pris à charge

basse.

Volume du gaz 1 ^'•*,4o3

Thermomètre 24**

Baromètre o™,748

Gaz ramené à 0° et à 0^,760. . . i*'*,277

Acide carbonique o,325

Produits de la combustion.

Acide carbonique. . 0,693

Eau 0,062

Oxygène 0,267

On voit, comme dans Texpérience précédente, < gaz combustibles ne se composent que d'oxyde de c et d'hydrogène* La composition du gaz sec dédi nombres qui précèdent, est la suivante :

Acide carbonique i2,85

Oxyde de carbone ^3 , 49

Hydrogène 6,oi

Azote 57,65

100, oo

Dans la même expérience , on a recueilli dans te acide sulfurique :

Volume du gaz sec 2''*,770

Eau... 0*^,208

Les 2'*',77o ramenés o" et à o",76o se réduisent à 2*' Volume de vapeur d*eau correspondant à 100 volumes de gaz sec 10,

Expérience h® 3.

Gaz pris à ras du gueulard, à charge basse. — dosé dans cette expérience que la vapeur d'eau et carbonique :

Gaz i"S5i4

Température So*"

Baromètre o",74i

Gaz ramené à o*" et à o",76o. 1 "',328

Acide carbonique o<^,S5i

Gaz pour la vapeur d'eau . • . 2^*^,6 1 o Ramené à o** et à o"» , 760. . . 2"%292

Eau recueillie o«',2o4

Acide carbonique pour 100 vol. de gaz sec il

Vapeur d'eau correspoiidant à 100 vol. gaz sec . . 11

Expérience h** 4-

Gaz pris à ras du gueulard. — Le gaz a été pris à haute.

Gaz pour la vapeur d*eau 2*'', 807

Température 24°

Baromètre o"*,738

Ramené à o® et à o",76o 2**So62

Eau recueillie o«',263

Gaz pour l'analyse i^*S5g6

Ramené à o® et à o",76o i"S4^8

Acide carbonique 0,876

Produits ( Eau o , 06g

delà I Acide carbonique . o,643

combustion . ( Oxygène o , 290

On tire delà :

Acide carbonique 13,33

Oxyde de carbone » 79

Hydrogène 5,82

Azote 58, 06

Vapeur d'eau correspondant à 100 vol. gaz sec. . i5,8o

Expérience 5.

Gaz pris à ras du gueulard. — Le gaz a été pris quinze Jours après les analyses qui précèdent, et au moyen de la ^uteille d'aspiration à couche d'huile.

Gaz pour Panalyse. . . • i*'%536

Température 1 8^ , 5

Baromètre o°* , 7 35

Gaz ramené à 0° et à 0^,760. . . . i''',378

Acide carbonique o , 352

Produits / Eau o , 064

de la Acide carbonique • o ,640 combustion. ( Oxygène o8',278 (ce nombre est un

peu faible).

!-•* oxygène correspondant à l'oxyde de carbone et à Thydrogène indiqués par les nombres précédents serait représenté par o«%29o.

On tire des nombres précédents , pour la compositio

gaz :

Acide carbonique i^y^

Oxyde de carbone 23 ,44

Hydrogène 5,75

Azpte 57,92

Expérience jn^ 6.

Dans les essais qui suivent, j'ai cbercbé à apprécie variations dans la proportion de vapeur d'eau cont dans les gaz aux différentes époques de la charge.

A, Gaz pris à charge haute. Le fourneau est entièrement re

Volume du gaz sec. . .• i***,56o

Thermomètre Sa**

Baromètre o°*,747

Gaz à 0° et à o™ , 760 i ***,37 2

Eau recueillie o«' , 1 4

Vapeur d*eau pour 100 volumes de gaz sec i3

J^. Gaz pris à la suite du précédent, la charge étant à 1™ , profondeur au-dessous du gueulard.

Volume du gaz sec i"%6io

Température 82°

Baromètre o"*>747

Eau recueillie o«'',i25

Vapeur d'eau pour 100 volumes de gaz sec 10

C, Gaz pris à charge haute. Le tube d'aspiration repose i

minerai.

Volume du gaz sec i'^*,68o

Thermomètre . 3o®

Baromètre o" , 747

Gaz à o« et à o°',76o i''S487

Eau recueillie o«',ï75

Vapeur d'eau pour 100 volumes de gaz sec lij

D. Pris a cliargc basse.

Volume du gaz i*^',55o

Température 3o"

Baromètre o"* , ^44

Gaz à o° et à o">,76o i "S364

Eau o«*',o6o

Vapeur d'eau pour loo volumes de gaz sec 5,45

Pris à charge haute après le précédent.

Volume du gaz sec i''*,47<^

Température 3o"

Baromètre , 744

Gaz ramené à o<> et à o*",76o l'^^agG

Eau recueillie o«',i48

Vapeur d'eau pour 100 volumes de gaz sec ^4 9 '4

Lejouroùles deux dernières expériences ont été faites, ^3 flamme du fourneau à charge basse paraissait plus chaude ^U'à l'ordinaire.

Je récapitule dans le tableau suivant les résultats de toutes les expériences faites sur les gaz à leur sortie du ^aut fourneau.

On observe des variations sensibles dans les proportions Respectives d'acide carbonique et d'oxyde de carbone, ^ais il est facile de s'assurer que la somme des volumes des ^eux gaz reste constante. Comme l'oxyde de carbone produit en brûlant un volume égal au sien d'acide carbonique, On voit que la quantité de carbone contenue dans le gaz reste invariable. La proportion d'oxygène combiné dans le coul'ant gazeux est le seul élément qui éprouve quelque changement.

( aSo)

Totaux.. .

Vapeur d'eau sur 100 vol. gaz sec. .

Acide carbonique..

Oxyde de carbone.

Azote

tn kJ —

^ O) Ca» k9

'o> O 'ôo tn - <p tn

Se - ? "S S

tn u — 00 tn u o»

'Ô 'oo ^ "o»

tn u »

<o tn to u

O J2« 00 k9 en o

i3,oo

charge haute.

er g.

tn Mm

•O tn to v2

vj 00 'tn "ôo

L'examen du tableau précédent conduit aux conclusions suivantes .

1°. La proportion d'eau contenue dans le gaz varie dans des limites assez étendues aux différentes époques de la charge. Elle atteint son maximum au moment où Ton vient de charger le minerai. L'expulsion de Fcau des minerais est d'autant plus rapide que la quantité de chaleur sensible que possède le courant de gaz est plus considérable, et cette quantité varie avec l'allure du fourneau.

2**. La proportion de l'hydrogène et celle de l'azote paraissent à peu près constantes.

Expérience 7.

Gaz pris au-dessous du gueulard. — Le gaz est pris à i",33 au-dessous du niveau du gueulard, un peu après la charge.

Gaz pourTeau 2**^,280

Température 23°

Baromètre o" , 74?

Gaz ramené à o** et à 0^,760.. . . 2*^*, 067

Eau recueillie o^^^ , 224

Gaz pour l'analyse i**',4^8

Ramené à 0° et à 0^,760 i''',298

Acide carbonique o , 359

Produits [Eau o,o63

de la com- < Acide carbonique. . 0,672 bustion. \ Oxygène absorbe. . . o ,269

On tire de là :

Acide carbonique 1 3 , 96

Oxyde de carbone 22 , 24

Hydrogène 6,00

Azote 57 , 80

Vapeur d'eau pour 100 volumes de gaz sec. . . i3,4i

{ ) Expérience 8.

Gaz pris à 2^,67 au-dessous du gueulard, — L'expéricK^ . a été faite pendant que le fondeur travaillait à la tuyère ^

se perdait une partie du vent.

Gaz pour l'eau 3^*S4^o

Température 4 25°

Baromètre o™,744

Gaz ramené à G** et à 0^,760. . . 3**So5i

Eau recueillie o^^ , 087

Gaz pour Tanalyse 2***,623

Ramené à 0° et à o*",76o 2'*% 862

Acide carbonique o , 642

Produits (Eau 0,1 13

de la com- \ Acide carbonique. . 1 9 1 78

bustion . ( Oxygène absorbé . . o , 525

L'oxygène se répartit ainsi :

Oxygène pour Tacide carbonique 0,426

Oxygène pour Teau o>^99

On tire de ces nombres :

Acide carbonique ^3,72

Oxyde de carbone 25 , 08

Hydrogène 5>94

Azote 55 , 26

Vapeur d*eau pour 100 volumes de gaz sec. . 3,53 Expérience 9.

Gas pris à 2^,67 du gueulard, — On n a dosé dans cett« ex|H^rîeuco que Teau et Tacidc carbonique.

Gaz pour Teau 3*",45^

Thermomètre 24**

Baromètre o"*,744

Ga/. ramené à o** ol à o"',76o. . 3*'*, 098

Eau condensée o*%o44

Gaz pour l'acide carbonique . . . 2'^*, 497

Ramené à o" et à o°*,76o 2*'S274

Acide carbonique o" ,606

Âcide carbonique pour 100 volumes de gaz sec. . . 1 3,48

Vapeur d'eau pour 100 volumes de gaz sec i ,77

Expérience n° 10.

Gaz pris à 2.^j6y du gueulard. — On a obtenu :

Gaz pour Feau 2''',36o

Thermomètre 25**

Baromètre o"™,74i

Gaz à 0° et à 0^,760 2*'», 1 33

Eau condensée par l'acide suif. o«'",o45

Gaz pour l'analyse i"S53o

Ramené à 0° et à o"*, 760 i**',367

Acide carbonique o,38o

Produits [ Eau o ,060

delacom- < Acide carbonique. . 0,61 3

bustion. ( Oxygène absorbé . . 0,278

nombres donnent :

Acide carbonique « 4 » ^4

Oxyde de carbone 22,65

Hydrogène 5,44

Azote 57,87

Vapeur d'eau pour 100 volumes de gaz sec. . . 2,60

Je réunis dans le tableau suivant les résultats des expériences (8), {9), (10), faites sur le gaz pris à 2^,67 de Pi'ofondeur.

Les expériences de cette série ne donnent pas des résul- ^ts aussi concordants que celles faites sur les gaz pris au gueulard. Dans Texpérience (8), la proportion d'oxyde de ^^rbone s'élève très-notablement au-dessus de la moyenne.

J'essayerai plus tarJ d'expliquer la cause de cette composition un peu anomale.

MOTRnrES.

Totaux

Vapeur d*eau pour loo vol. =====

Expérience 11.

Gaz pris d 4 f^^étres de profondeur. — L'expérience a donné :

Gaz pour l'eau 3^^So6o

Thermomètre aS*»

Baromètre o" , 788

Gaz ramené à o** et à 0^,760. . 2^**,723

Eau condensée o*'',o2i

Gaz pour Tanalyse i''',53o

Ramené à 0° etào°*,76o i''',36i

Acide carbonique o , 289

Produits de la ( Eau o , 042

combustion. ( Acide carboniq . o , 760

L'oxygène absorbé dans la combustion n'a pas été dosE mais, d'après les résultats obtenus plus haut, on peutadmv tre que l'hydrogène existe à l'état de liberté dans le gaz-^

La composition du gaz est la suivante :

Oxyde de carbone. » 28 , 1 8

Hydrogène.... 3,82

Azote 59, 14

Vapeur d*eau pour 1 00 volumes de gaz sec ... . o ,95 Expérience 12.

- Gaz pris à S^jii du gueulard. — On a obtenu :

Gaz pour l'eau 2*'*,4<^o

Baromètre o" , 740

Thermomètre 35"

Gaz ramené à o* et à o",76o. . 2"*,070

Eau recueillie o«' , 007

Gaz pour l'analyse i'**,599

Ramené à o* et à 0^,760 38o

Acide carbonique o , 06 1

Produits /Eau o,o4o

delacom- Acide carbonique. 0,920

bustion. Oxygène absorbé. 0,372

L'oxygène absorbé pour faire de l'acide carbonique s'ëlève aux -p, du poids de Tacide carbonique trouvé = o,335. Ces nombres donnent :

Hydrogène 3,69

Azote 60,54

Vapeur d'eau sur 100 volumes de gaz sec. . . . o ,42 Expériences i3 à 16.

Gaz pris au sommet des étalages, — Pour analyser les gaz provenant de la partie du fourneau qu'on appelle le grand

ventre, à la rencontre des deux troncs de cône dont l'un forme la cuve et l'autre les étalages, j'ai profité d'une ouverture qui avait été réservée dans la maçonnerie lors du remontage du fourneau, et dans laquelle on avait placé un tuyau en fonte débouchant à F extérieur. Un tuyau en cuivre, muni d'un robinet et adapté au conduit en fonte, amenait le gaz près de la cuve à mercure. Le gaz s'échappait avec bruit par le tuyau ; son odeur était nauséabonde et rappelait un peu celle de l'arsenic. Les gaz pris dans les parties inférieures du fourneau , soit à Audincourt , soit à Clerval, avaient constamment cette odeur.

En allumant le gaz qui se dégage par le tuyau de cuivre , on a une flamme bleue, à bords rouges, d'une grande intensité.

J'ai fait quatre analyses de ce gaz. Voici les données de ces expériences :

lit

Gaz à 0° et à o'",7Go

o,oo3

„ , . / Eau

Produits L

de la < Acide carbonique. .

combustion, f , , ,

\ Oxygène absorbe. . .

Gaz ramené à o*' et à 0^,760. . . .

Si l'on fait abstraction des traces de vapeur d'eau et d'acide carbonique données par l'analyse , on trouve que la composition du gaz dans les quatre expériences qui précèdent est la suivante :

MOYENNES

Oxyde de carbone. . .

Totaux

Ces expériences, et surtout les trois dernières, présentent des résultats remarquablement concordants , et qui tenaient à prouver que dans cette partie du fourneau la composition du gaz est tout à fait constante.

Expériences 17 à 21.

Gaz pris dans l'ouvrage , au contrevent et à o"*,44 au-dessus ^ la tuyère. — A celte hauteur se trouve la séparation entre ^ Ouvrage et les étalages.

On a percé au fleuret un trou dans la maçonnerie , et l'on ^ in iroduit dans cet orifice un tube de porcelaine d'un petit diamètre. Le gaz sortait du tuyau avec une grande vitesse, brûlait à l'extrémité avec une flamme blanche à bords î^leuâtres , très-éclatante , qui déposait de l'oxyde de zinc *Ur les corps froids. Le tube, laissé dans le trou après l'expérience, s'est obstrué complètement par du zinc métallique au bout d'une demi-heure.

J'ai employé, pour prendre le gaz , la bouteille d'aspiration à couche huileuse , que j'ai décrite plus haut. Voici les données et les résultats de cinq expériences :

Gaz pour l'analyse.

Thermomètre

Baromètre

Gaz ramené à o® et à o"™,76o.

Acids carbpnique.

Eau. .

Produits de la combustion

Ac. carboniq.

Oxygène

lit

I fO^O

^' 0 o,oo3

o,oo5

o,oi3

Le gaz (19) est le même que (18); il est resté trois heures de plus dans la bouteille d'aspiration.

Le gaz (21) est le même que (20), il est resté quatre heures de plus dans la bouteille d'aspiration.

Les nombres qui précèdent conduisent à la composition suivante :

MOYENNES

Acide carbonique.

Oxyde de carbone.

Totaux. . .

. Ces analyses ne sont pas aussi concordantes que celles des gaz pris au-dessus des étalages. Je chercherai à déterminer

iiÂes de ces difTérenCes de composition, lorsque je rerai les unes aux autres les compositions des gaz pris rses hauteurs.

Expérience 22.

pris 50U5 la tympe. — Pour aspirer le gaz dans cette du fourneau, qui est, comme on sait, celle par où t les laitiers, j'ai introduit sous la pierre de tympe 3e de porcelaine renfermé dans un canon de fusil. Le .'aspiration plongeait dans l'extrémité du tube de fer, imuniquait directement avec le gazomètre à mercure.

les résultats d'une seule expérience :

Gaz pour l'analyse i'**,556

Température 22"

Baromètre o™ , 784

Gaz ramené à 0° et à o"*,76o .... 1**^388

Acide carbonique 0,000

Produits de la j Eau o,oi4

combustion. | Acide carbonique. 1 9^11

déduit de là pour la composition du gaz :

Oxyde de carbone 5 1 , 35

Hydrogène 1,26

Azote 47» 4^

canon de fusil, quand on le relire, est chauffé au ; , mais le tube de porcelaine qu'il renferme n'est pas mé.

Expérience k° 23.

z pris à r ouverture de la tuyère. — Les expériences qui dent ayant établi qu'il n'existait que des traces d'acide )nique dans les gaz des parties inférieures du four- , j'ai cherché à déterminer directement la composition az produit devant la tuyère par l'action de l'air sur n. 19

( apo )

le charbon. J'ai éprouvé, pour avoir du gaz dans cette partie du fourneau, de très-grandes difficultés. La chaleur produite est tellement intense, que des canons de fusil y sont brûlés ou fondus dans l'espace d'une à deux minutes. Les tubes en porcelaine ne résistent pas mieux, et fondent complètement en très-peu de temps , lorsqu'ils n'éclatent pas sous la première impression de la chaleur.

Je me suis servi d'un tube en porcelaine d'un petit diamètre, qui a été recouvert d'une couche légère de terre réfractaire. Après le recuit, le tube, ainsi luté , a été placé dans un canon de fusil très-épais , qu'on a luté de la même manière que le tube de porcelaine. Pour introduire ce double tube dans le fourneau , il est nécessaire d'arrêter le vent, sans quoi on n'aurait pas le temps de prendre le gaz. Le tube étant mis en place et en saillie de o'",6o hors du fourneau , on y fait plonger un tube droit qui communique avec la bouteille d'aspiration. On met celle-ci dans un vase contenant de l'eau, on enlève le bouchon de la tubulure inférieure, et l'on dispose tout pour qu'il suffise de tourner le = robinet pour introduire le gaz. Au moment où l'on rend lèvent au fourneau , on ouvre le robinet, et la bouteille es^B remplie en quelques secondes. Le courant de gaz sort pa^Kle tube avec une très-grande vitesse , en projetant tout

l'entour du laitier et de la fonte incandescente : en moins d-

deux minutes, toute la partie du double tuyau engagée dan^H le fourneau se fond.

Je n'ai pu réussir au fourneau de Clerval que dans m. i seule expérience, dont les résultats sont encore ass^HK incomplets.

Le tuyau avait été enfoncé de o™,i2 dans la tuyère.

Gaz i"S53o

Baromètre o™ , 782

Thermomètre i4**

Gaz ramené à o* et à o", 760. . i''S4o^

Acide carbonique • o , 074

Produits de la j Eau o ,000

combustion . | Acide carboniq . o , 002

En regardant comme accidentelle la petite quantité d'acide carbonique obtenue dans la combustion , on trouve , pour la composition du gaz :

Acide carbonique 2>67

Oxygène et azote 97 > 33

On voit déjà , par cette expérience , que le premier produit de l'action de l'air sur le charbon est de l'acide carbonique. Des expériences faites à Audincourt, et dont je donnerai ci-après les résultais , sont plus concluantes , et conduisent aux mêmes conséquences.

Analyse des gaz du haut fourneau d' Audincourt.

La figure ci-après représente le plan du haut fourneau d"* Audincourt, pris à la hauteur de la tuyère ^ les fig. a et 3 l'^présentent deux coupes verticales du même fourneau, l'xane passant par la tuyère et Taxe du fourneau, l'autre sxiîvant un plan perpendiculaire à ce dernier, de la tympe à la rustine.

Voici les dimensions principales de l'appareil :

Hauteur totale H 1 1 ,00

Hauteur de la cuve B 8,67

Diamètre au gueulard a o ,66

Diamètre au ventre C 2,33

Largeur de l'ouvrage d o , 45

(De la tuyère au contrevent.)

Marche du haut fourneau. — Le haut fourneau marche vent chaud; la température de l'air est assez constante, s'élèvie à aSo degrés. La pression du vent est comprise

entre 0,95 et 1^,00 d'eau (0^,070 à 0^,074 de merci La surface de la base est de 3 a centimètres carrés

ConsommaHons et produits. — (Octobre i84i.) La ch

se compose de :

400 litres charbon de bois^ pesant 92 ki

o»S33, bois (i), pesant n5

100 litres braise, pesant 18

ao litres castine, pesant 33

35 litres scories de forges concassées, pesant. 77

60 litres minerai calcaire de Chamesol, pesant 90

io5 litres minerais en grains mélange^ pesant. 168

On substitue de temps à autre o"^ 1 1 de bois à i he ■w r r-rg- ^ ^ Mm — ^

(1) Le Mi m Hitr le P^^t d^Aia><riW > il «rri^e par le floi On lo « hÊÊÊÊk S dft k|Viia|l pour le jeter dans le foume

no subit aucune autre préparation. 11 y en général très-peu de petit b(

litre de charbon. On opère cette substitution sans rien changer au reste de la charge , lorsque le fourneau a une allure un peu trop chaude^ le fourneau se refroidit alors progressivement. Quand la fonte devient d'un gris clair , après huit ou dix jours de ce roulement , on remplace de nouveau o'^, 1 1 de bois par i hectolitre de charbon.

Le haut fourneau a été remis en feu en février 1 84 1 ^ il ne fabrique guère que des fontes d'affinage. Voici , dans une période de vingt-huit jours, du i*"*^ au 28 octobre 184I7 quels ont été les résultats de son roulement :

r^ombre de charges. 792

Charbon 2,58o hect. pesant 59,340 kil.

Braise 792 hect. — i4,256

Bois 326 stères — 114,160

Castine i6o hect. — 26,400

Scories de forges. 277 hect. — 60,940

Minerai Chamesol . ^'j S hect, — 71,25©

Minerais en grains. 855 hect. — 1 36, 800

Produit en fonte . . 90 , 5o6

La mise au millier est de :

Bois 3,600 •

Charbon 2,85o

Braise 0,875

hect

Castine 1,77

Crasses de forges 3,o5

Minerai de Chamesol 5,25

Minerai en grains 9>4^

La charge a produit en moyenne 1 i4*^*S2 de fonte.

I de minerai, scorie et castine a produit o,3o6 de fonte.

On admet à Audincourt , pour comparer les résultats du ''ordement précédent à ceux où Ton n'emploie que du charnu, que le bois équivaut au tiers , et la braise à la moitié <le son volume de charbon. En partant de ces données, on trouve que la consommation de charbon rapportée aux

1,000 kilogrammes de fonte produite serait de 4"''^,49» 01 en poids i,o3a kilogrammes.

Le lit de fusion contieùt approximativement':

Eau 9,7

Carbonate de chaux 22,0

Peroxyde de fer 26,5

Protoxyde de fer i5,5

Oxyde de manganèse 0,9

Silice 20,0

Alumine 5,4

ou , ce qui est la même chose :

Fer métallique 3o,4

-, .» , M l Oxygène 1 1 ,6

Matières volatiles \ „ ''^

^ < Eau 9,7

' ' ( Acide carbonique 9,7

/ Silice 20,0

Matières fixes \ Alumine 5,4

38,6. I Chaux 12,3

( Proloxyde de manganèse. . .. 0,9

Afant de commencer à Audincourl des expériences si blables à celles que je venais de terminer à Clerval , cherché à déterminer les altérations qu'éprouve le boî nature en descendant dans la cuve. Des expériences en 1837 au fourneau de Vellexon (p. 172) m'a» appris que le bois se carbonisait tout entier dans ur taine zone du haut fourneau de o™,6o à 1 mètre de hi et que dans toute la partie de la cuve supérieure à ce' la chaleur était insuffisante pour opérer la dessicc; bois et l'expulsion de Feau des minerais. Les résu j'ai obtenus à Audincourt sont tout à fait d'accori précédents. Dans une première expérience, la cloc peroée de trous et contenant du bois en nature, d et des minerais , a été placée au bout d'une tig

jetée dans le fourneau , d'où elle a été retirée à la profondeur de 3 mètres, el après sept quarts d'heure de séjour. En ouvrant la, cloche, après sa sortie du fourneau , j'ai trouvé que les morceaux de bois avaient absolument le même aspect que lors de leur introduction. Les minerais avaient encore leur eau de mouillage. La température du courant de gaz est donc très-faible dans toute la partie supérieure du fourneau.

Dans une seconde expérience, la cloche, renfermant les xnêmes matières que dans la précédente , est restée trois lieures un quart dans le fourneau, et en a été retirée à la profondeur de 4 mètres. Le bois est complètement carboxiisé. Le charbon obtenu est en petits fragments et brûle sans flamme. Les minerais sont devenus magnétiques : leur jjoussière est noire. Ils ont perdu toute leur eau de combi- :Kiaison et utie partie de leur oxygène.

On voit donc que la carbonisation du bois en nature s'oj)ère à Audincourt d'une manière complète sur une hauteur cie moins de i mètre , et dans un temps fort court qui ne palpai t pas dépasser une heure et demie. La zone de la carboxiisation est située entre 3 et 4 mètres au-dessous du gueulard. Il était essentiel d'en déterminer la position , pour pouvoir apprécier l'influence des produits de la distillation du bois sur la composition du courant de gaz.

J'ai employé , pour avoir du gaz provenant de diverses liauteurs dans la cuve, les mêmes moyens qu'à Clerval , Ci 'est-à-dire une colonne de tuyaux en fonte assemblés les lans aux autres jusqu'à la profondeur voulue. Les gaz pris ^u- dessous de la profondeur de 6"", 67 à partir du gueulard, l'ont été par des ouvertures pratiquées dans la maçonnerie cîu fourneau.

Je me suis servi dans toutes les analyses de la bouteille d'aspiration à couche d'huile pour recueillir le gaz. Le gazo- ^rnètre à mercure et les appareils pour l'analyse étaient placés dans une pièce voisine du haut fourneau.

( 296 ) Expérience a4.

Gaz pris au niveau du gueulard. — Le gaz est pris à ch haute.

Gaz pour l'analyse i***,590

Température • . . . i5**,5

Baromètre o"',733

Gaz ramené à o*» et à o" ,760 . . . i'**,45i

Acide carbonique o,325

Produits / Eau 0,076

delà < Acide carbonique. 0,743

combustion. ( Oxygène absorbé. . o,3!23

Expérience m** aS.

Gaz pris au niveau du gusulard. — Le gaz est pris à cb basse.

Gaz pour l'analyse i'*%552

Température i^^

Baromètre ,735

Gaz ramené à o" et à o"*,76o. ... i'**,43i

de la Acide carbonique . . o , 740

combustion. ( Oxygène absorbé. . o,336

Eocpérience n° 26.

Gaz pris au niveau du gueulard. — Le gaz est pris à ch basse.

Gaz pour l'analyse i^'^igS

Thermomètre 16"

Baromètre o" ,732

Gaz ramené à o" et à o" , 760 . . . . i**%o87

Aride carbonique 0,261

Produits de la combustion.

Eau 0,067

Aride carbonique • • o , 534 Oxygène absorbé . . o , 24 1

J'ai fait dans cette expérience deux déterminations dif ectes d'azote dont voici les données :

Gaz écoulé V o^^* , 1 88 o^»' , 387

Eau recueillie f . o*»* ,110 o"* , 200

Différence de niveau o",24o 0^,220

Azote calculé pour 100 vol. du gaz. 56, 76 56 ,90

La proportion d'azote contenue dans le gaz qui est sorti u gazomètre à mercure sera donnée par la formule

ans laquelle représente le volume de l'eau écoulée ,

V le volume du gaz sorti dans le même temps du gazo*lètre ,

H la pression barométrique du lieu et de Fiustant de expérience ,

h la différence de niveau entre l'extrémité du tube d'écou- Mnent et le niveau de l'eau dans la bouteille , réduite en lilliniètres de mercure et augmentée de la tension maxixum de la vapeur d'eau à la température à laquelle on père.

Expérience 27.

Gaz pris au niveau du gueulard. — Le gaz est pris au Ueulard pendant qu'on charge.

On a remplacé o"***',io de charbon par o"-'',ii de bois.

Gaz pour l'analyse i'*',590

Baromètre o°*,735

Thermomètre 8°

Gaz ramené à 0° et à o"*,76o i^'%494

Acide carbonique o , 383

Produits de la combustion.

£au 0,082

Acide carbonique. . . o , 7 1 5 Oxygène absorbé. . . o,333

a fait deux déterminations directes de Tazote :

Gaz écoulé V o"S337 o»«S435

Eau recueillie o"S202,5 o"S*55

Différence de niveau. . . . o",26o o",3io Azote pour loo 57^8 56^2

Expérience 28.

Déterminations de la vapeur dHeau dans les gaz du gueuU — Lorsqu'on aspire le gaz dans le fourneau, le tube d'ai ration se couvre entièrement de gouttelettes d'eau et de tièrcs huileuses brunes ; toutes ces matières ont été do ensemble , en faisant passer le gaz a travers un tube à pc renfermant de T acide sulfurique concentré. Le tube d piration était légèrement chauffé sur toute sa longueur p empêcher l'eau de s'y déposer.

Voici les données de quatre expériences .

Charge haute.

Charge

basse.

Charge

basse.

on»,390

Gaz ramené k à l'état

lit.

Ht.

Eau recueillie par l'acide

oB'',3o3

oii'',i8i

Vapeur d'eau pour 100 vol.

iC,3

Charr haat

Je rccapîuile dans le tableau suivant les

tontes les analyses des gaz du gueulard. J'ai calculé tous ces résultats en admettant , comme pour les gaz du fourneau deClerval, que l'hydrogène s'y trouvait à Tétat de liberté , et cette supposition s'accorde bien avec toutes les déterminations de l'oxygène absorbé. L'azote a été dosé par différence, et l'on peut voir, en comparant le nombre ainsi obtenu avec celui trouvé directement, que les deux déterminations sont bien concordantes.

(tiC)

MOYENNES

Acide carbonique. . . .

II, 3i

Oxyde de carbone. . .

Azote par difTérence.

Totaux .

Azote directement. . .

Les analyses (a4), (26), {27) donnent des résultats bien comparables à ceux du haut fourneau de Clerval. On voit l'acide carbonique diminuer quand l'oxyde de carbone augmente , de manière que la somme des volumes des deux gaz reste constante. L'expérience (aS) donne seule un excès assez notable d'acide carbonique et d'oxyde de carbone. Quant à la proportion de vapeur d'eau, elle parait très- variable, et ses variations sont sans rapport avec la hauteur de la charge, résultat qui n'a rien d'étonnant, puisque l'expulsion de l'eau des minerais et des produits volatils de la distillation du bois Ile se fait qu'à 3 ou 4 mètres de profondeur. Cette proportion d'eau est, en moyenne, près du double de celle que contiennent les gaz des fourneaux au charbon de bois. Il faut ajouter pourtant que l'eau est estimée un peu trop haut ,

( 3oo )

puisqu'on y a compris les vapeurs d'acide acétique et les différents produits huileux condensables par l'acide sulfurique concentré. Par le même motif, le résultat de l'analyse du gaz ne donne pas la valeur exacte des matières combus* tibles qu'il contient.

n est remarquable que ces gaz permanents, provenant ea« partie de la distillation du bois , ne renferment que de l'hy — drogène libre comme ceux des fourneaux alimentés avec du^ cbarbon seul ; il semblerait résulter de ce fait que le bois ^ en se distillant, ne donne pas d'hydrogène carboné à l'état de gaz permanent, mais seulement de l'hydrogène chargé (fcz vapeurs huileuses et de carbures d'hydrogène condensabl^ par l'acide sulfurique concentré.

Expériences 29 et 3o.

Gaz pris à 3™,33 de profondeur. — Après avoir constats que le bois et le minerai n'éprouvaient aucune altérati» jusqu'à 3 mètres de profondeur, j'ai pensé qu'il était inutï: d'analyser les gaz dans les points intermédiaires, et j'ai fsC^ descendre les tuyaux en fonte jusque dans la partie de cuve où la distillation commence à s'opérer. Voici les do^t nées des deux analyses :

i"S6oo

i"S6io

Gaz ramené à 0® et à o°*,76o. .

o,5io

de la 1 Acide carbonique

combustion. ( Oxygène absorbé

On tire de ces nombres la composition suivante :

(3oi )

Acide carbonique 17,14 • ^ ^ > 79

Oxyde de carbone .... 21 ,97 25,27

Hydrogène 8,24 6,91

Azote ( par diff .) 52 , 65 56 , o3

Deux déterminations d'azote faites pendant rexpérience 39) ont donné :

Gaz écoulé V o^'' , 3o8 o"' , 388

Eau recueillie v o*'' , 167 o"* , 207

Différence de niveau o" , 225 o" , 240

Azote sur 100 volumes. ... 52 ,4 5i ,6

Deux déterminations de vapeur d'eau contenue dans le a. 3 pris à cette même profondeur de 3°, 33 ont donné :

I»iS620

i^^SSSo

o"*,4oo

Gaz ramené à l'état sec, à

i*'S4oi

Vapeur d'eau correspondante

à 100 volumes de gaz sec. . .

On s'aperçoit aisément en prenant le gaz qu'il renferme ^core beaucoup de produits de la distillation du bois. Il se -épose du goudron dans les tubes d'aspiration.

Les résultats des expériences (29) et (3o) ditïerent beau- ^up entre eux. J'essayerai plus bas d'expliquer la cause de ^tte variation.

Expériences n**' 3i 32.

Gaz pris à 4^^a de profondeur, — Dans ces expériences t toutes celles qui suivent, il ne se dépose plus ni eau, ni

goudron daus les tubes d'aspiration , ce qui prouve que 1 bois est, à cette profondeur, complètement carbonisé, l gaz brûle à l'extrémité du tuyau en fonte avec une flamm bleue de trois à quatre pieds de hauteur.

Gaz pour l'analyse i*'',57o

Thermomètre 1 2° , 5

Baromètre ... o",720

Gaz ramené k o'^et à o™,76o . . . i^*',4^2

.lit

Acide carbonique .

Produits de la combustion.

Eau 0,068

Acide carbonique, o , 8 1 3 Oxygène absorbé. o,354

On a fait plusieurs déterminations directes d'azote.

lit

Azote pour 100 volumes

En calculant comme à l'ordinaire l'azote par différen.^ on trouve pour la composition du gaz dans les deux e^J riences (3i) et (32) :

(3i) (32) Moyenne.

Acide carbonique. .. . g, 80 9,3i 9,55 Oxyde de carbone. .. . 28,88 28,76 28,82

Hydrogène 5,92 5, 21 5,56

Azote 55,40 56,72 56,07

Une expérience faite pour doser Teau m'a donné o6'",026 d'eau contenue dans 2"*,5o de gaz supposé sec, ramené à o degré et à 0^,760 , ou i,47 pour 100 \()lumes de gaz sec.

Expériences n°* 33 et 34-

Le gaz est pris à 5™,5o au-dessous du gueulard. — Le courant de gaz sort par le tuyau de fonte avec uiie grande vitesse, en projetant tout à Tentourdes grains de minerai et de petits morceaux de charbon; quand on l'allume, il brûle avec une flamme bleue de plusieurs pieds de hauteur.

i"%6oo

. ii«,5

Gaz ramené à 0** et à o",76o ....

. iï'S446

ii'S4i4

Produits / ^

j j jEau

, . ) Acide carbonique. . .

combustion.!

On a fait plusieurs déterminations d^ azote.

Ga^ écoulé V o^'%3f>5 o"*,372 o^'»,472

Eau recueillie o^*%22i o''%220 o''',282

Différence de niveau. . .

Azote pour 100 volumes

Moyenne

Gaz écoulé V

Eau recueillie v

Différence de niveau ... o" , 285 o"» , 245 Azote pour 100 volumes 66,62 56, 10

Moyenne 56,36

Eli dosant l'azote par différence, dans les deux expériences , 00 trouve :

Moyenne.

Acide carbonique . . .

Oxyde de carbone . .

Expérience 35.

Gaz pris à 6^,67 du gueulard. — Le gaz sort par le tujn de fonte avec un vitesse considérable, et produit , en s' ^ lumant, un jet de flamme d!une grande élévation; ^c: fragments de charbon et des grains de minerai sont laim. ^ au dehors par le courant de gaz.

Une seule expérience a donné :

gr.

Produits / ^

/ . 1 Acide carbonique.. . , combustion. T

J'ai déterminé directement Tazote ;

Gaz écoulé V o'»%328 o'»S378 o^**,5o2

Eau recueillie (' o''*,i99 o^'^i^^g o^*',3oo

Différence de niveau o™ , 27 5 o"* , 260 o" , 235

Azote pour 1 00 volumes. . . 58 , o4 58 , 00 57 , 42

Moyenne 57,82

En dosant l'azote par différence, on trouve :

Acide carbonique 3 , 8 1

Hydrogène 4>o4

Azote 57>87

lOOyOO

Expériences 36 à 38.

Gaz pris à 8"*,o4 du gueulard. — On a extrait le gaz du haut fourneau par un orifice percé dans la maçonnerie^ le trou pratiqué est sur la face du contrevent, à 2", 96 du fond du creuset, et à o™,63 au-dessus du grand ventre ; la flanune qui sort par cet orifice est blanche , et possède Todeur nauséabonde des gaz pris aux étalages du fourneau de Clerval.

Voici les résultats de trois expériences :

Oaz pour l'analyse i***,6io i*",6io i"',3i9

Baromètre o°%74o o"»,736 o°»,734

Thermomètre i3°,5 i4° 16°

Gaz ramené à o« et à o«,76o .... i''S494 i"S483 i"S2o3

«T rr gr

A cide carbonique o , oo4 0,010 o , oo5

Produits de (Eau o,025 0,021 o,oi5

l£i combustion. | Acide carbonique. 1,119 ^ >^^^ o,843

On tire de là :

(36) (37) (38) Moyenne.

Acide carbonique. .. . o,i3 o,33 0,18 0,21

Hydrogène 2,o5 1,75 i,56 1,79

A^ote 60,00 61,99 62,87 6i,6i

Expérience 39.

Gaz pris au contrevent. — Le gaz est pris au contrevent, "^îs-à-vis de4a tuyère et au même niveau.

Le fourneau a été percé au fleuret (i); on a introdui dans Torifice, un tube en porcelaine d'un petit diamètre. On a obtenu les nombres suivants :

Gaz pour l'analyse i"S469

Thermomètre i4**

Baromètre o" , 786

Gaz ramené à o® et à o"* , 760 i *'*,353

Acide carbonique 0,000

Produits de j Eau ^ 0,009

la combustion. ( Acide carbonique. 1 ,3oo

On tire de là :

Oxyde de carbone, 4^9^^

Hydrogène ^^fQo

Azote 5o,58

Expérience 4o.

Giu pris â la rustine. — Le gaz est pris à la msline , dans la partie du creuset opposée à la poitrine du fourneau , à hauteur de la tuyère.

La prise de gaz a eu Heu de la même manière que da.r3 Texpérience précédente :

Gaz pour l*analyse i'*%4^7

Baromètre o™,735

Thermomètre 1 3*,5

Gaa ramené à o'' et à o*",76o 1 ^%343

Acide carbonique . 0,000

Produits de ( Eau o,oi4

la combustion ( Acide carbonique 1 ,262

(1) La liHir d« fomea* pràenle quatre caibnsores, afin qu'on pais-^ «m CM d'eafOffeMat d« fb«nM« , placer des tayms sapplémcnUirei ^ W» fbm de rv&tiM et de cMftrevcat. Cette dspontm m facHîté beanccSP W pemfHMNit de» troas paw l*cxtr*ctiMi d«K g».

Ces données conduisent à la composition suivante :

Oxyde de carbone 4? 9^

Hydrogène i , 3o

Azote 51,62

Les trois expériences qui suivent (4i), (4^)^ (43)? ont eu pour but de faire connaître la composition des gaz pris clans l'ouverture de la tuyère-, la soustraction du gaz a été opérée de la manière indiquée à l'occasion des expériences analogues tentées au fourneau de Clerval. J'ai obtenu à ^udincourt des résultats plus satisfaisants , après un certain nombre d'essais, manqués par suite de la fusion ou de l'obstruction des tubes.

Expérience w** 4»*

Gaz pris dans la tuyère. — Le tube qui amène le gaz hors du fourneau, plonge de o™, 10 dans l'ouverture de la tuyère 5 on donne tout le vent.

Gaz pour l'analyse i , 225

Baromètre o" , 740

Thermomètre 16^

Gaz ramené à o® et à o" , 760 i***,i54

Acide carbonique 0,077

Produits de j Eau 0,000

la combustion. ( Acide carbonique, o , 000

On tire de là, :

Acide carbonique 3,87

Oxygène et azote 96,63

Expérience 4^.

Gaz pris dans la tuyère. — Le double tube plonge de o»,i5 à o"*,20 dans la tuyère; on donne tout le vent.

Gaz pour l'analyse. i'**,5io

Baromètre 0^,7 35

Thermomètre i4°

Gaz ramené à 0° et à 0^,760. . . . i^'S387

Acide carbonique ^ 9 ^ 74

Produits de j Eau o , 00 1

la combustion. ( Acide carbonique, o , 00 1

En négligeant les traces d'eau et d'acide carbonique produites dans la combustion , on trouve pour la composition du mélange gazeux :

Acide carbonique 6 , 34

Oxygène et azote 93,66

Expérience 43.

Gaz pris entre la tuyère et ta pierre de tuyère. — Dans cette expérience, on a introduit le double tuyau qui sert à l'extraction du gaz , dans le vide qui se trouve entre la tuyère et la pierre de tuyère ^ on laisse environ un pouce d'intervalle entre la pierre et la tuyère en métal , et on remplit ce vide avec de la terre réfractaire ; le tuyau a été introduit dans cet intervalle, et enfoncé de o™,20 environ dans le fourneau ; on n'a pas donné tout le vent au moment de la prise du gaz.

Gaz pour l'analyse . . i 38o

Baromètre o"*,735

Thermomètre i3**

Gaz ramené à o® et à 0^,760. * . i^'',274

Acide carbonique o ,t>66

Produits de j Eau 0^611

la conibastiûn. | Acide carbonique, o , 733

On lire de là :

Acide carbonique 2,61

Oxyde de carbone 29,05

Hydrogène 1 ,q6

Azote 67,28

Les trois expériences qui précèdent montrent d'une manière claire que l'oxygène de l'air se transforme d'abord , arrivant dans le fourneau , en acide carbonique qui se ^liaiige très-rapidement en oxyde de carbone ; les deux pre- ^^liières expériences se rapporten t à de Tair qui renferme encore beaucoup d'oxygène et la dernière à un mélange d'acide ^^rbonique et d'oxyde de carbone. Le volume d'oxygène, ^^iii correspond dans l'air atmosphérique à 67,28 d'azote , est

^ 7,67 5 celui que contient le gaz est 2,61 1 7, i3.

La différence entre les deux nombres est peu importante^ peut être attribuée à la diflSculté de ce genre d'expéï^îences. On peut aussi conclure de ce résultat, qu'il n'y a l>as oxydation d'une proportion notable de fer, au passage minerais devant la tuyère.

Conclusions.

Avant de comparer entre eux les résultats des analyses ^ui précèdent, il est convenable d'indiquer ici les bases de rapprochements. La masse d'air atmosphérique lancée ^3ixs la partie inférieure du fourneau, entraîne avec elle, le traversant de bas en haut, la presque totalité du car- ^^He, l'oxygène des minerais, l'acide carbonique du car- "^^Hate de chaux , enfin l'eau de combinaison des minerais, "^^rmi tous les éléments de l'air introduit, un seul se trouve même quantité à sa sortie et à son entrée dans le four- *^^au, c'est l'azote, corps qui n'existe en quantité notahle ^^^ïis aucune des matières composant le lit de fusion. Si

( 3io )

donc on veut apprécier exactement de quelle manière varient les proportions respectives des autres éléments, ou plutôt si Ton veut découvrir quelles modifications éprouve une même tranche d'air atmosphérique en 8*élevant depuis ' la tuyère jusqu^au gueulard, il faut rapporter la quantité de chacun des éléments contenus dans le gaz , à chaque hauteur, à une même quantité de l'élément invariable 9 Tazote*, à la suite de chaque analyse, j'indiquerai donc :

i^. Le volume de vapeur de carbone correspondant à loo volumes azote dans le gaz analysé;

a**. Le volume de l'oxygène qui excède, dans le gaz, celui correspondant à loo volumes d'azote dans Tair atmosphérique ;

3^. Le volume d'hydrogène correspondant au même volume d'azote.

Si le gaz, dans son mouvement d'ascension à travers le mélange de combustible et de minerai , avait la même composition sur toute la largeur d'une même tranche horizontale, il est évident que la composition du courant gazeux serait représentée par celle du gaz pris en un point quelconque de cette tranche, sur une surface très-faible, comparativement à son étendue totale. Mais il n'en est pas ainsi d'une manière absolue , et il est facile d'en montrer la cause : il me semble qu'on doit l'attribuer à la diflSculté que ce courant éprouve à traverser le mélange de minerai et de combustible ; plus ce mélange sera perméable, plus la composition de la tranche sera consunte. Si les minerais sont en grains très-fins, si la majeure partie du charbon est en menu , la distribution du courant dans le foumeaa sera loin d'être la même aux différents points d'une même section borixontale^ il se formera dans la colonne de charbon et de minerais, des espèces de chenûnte par où passera la majeore partie du gas. Parmi les molécules d'air introduites au même instant dans le foumeaa, toutes n'arriveront pas am gueulard en même temps, et cette circoostancc srale

( 3ii )

prouve qu'il n'y aura pas identité dans les modifications chimiques qu'elles subiront.

Cette irrégularité dans la distribution du courant de gaz est un fait qui s'observe dans tous les fourneaux, et qui est surtout saillant dans ceux où l'on emploie une forte proportion de bois en nature. Ce combustible se carbonise, c^omme on Fa vu, d'une manière assez rapide dans le fourxieau, et produit un charbon friable, beaucoup moins collèrent que le charbon de meules. Au fourneau d'Audinc^ourt , on voyait très-souvent la presque totalité du courant cle gaz sortir, tantôt sur une des parois de la cuve, tantôt sur la paroi opposée. Dans les hauts fourneaux alimentés unicpemént ^vec du charbon de bois, il est rare d'observer d'aussi grandes inégalités dans la distribution du courant, nais on voit constamment qu'il s'échappe du fourneau en suivant les parois de la cuve \ la résistance au mouvement du fluide est moindre entre cette surface et le lit de fusion, €jae dans Tintérieur du lit de fusion lui-même.

C'est surtout lorsqu'on arrive dans une zone du fourneau où le courant éprouve de grandes modifications dans sa nature, que la cause d'irrégularité que je viens de signaler se fait sentir dans les résultats des analyses. On a pu remarquer une difierence considérable entre les nombres fournis par deux analyses de gaz pris au fourneau d'Audincourt à la profondeur de 3'^,33 , c'est-à-dire dans la région même où le bois se distille. Dans une des expériences , les produits de la distillation du bois se trouvent en plus grande proportion que dans Tautre. On peut observer le même fait dans les résultats des quatre analyses du gaz pris au gueulard^ mais ici l'inégalité est beaucoup moins marquée, parce que l'on est plus éloigné du point où s'opère le mélange des gaz produits par la distillation du bois avec ceux provenant des parties inférieures du fourneau.

Les légères variations observées dans la composition des gaz pris au gueulard du fourneau de Clerval tiennent à une

cause analogue , et la manière dont ces variatioQs s'opèrent le prouvent clairement. On voit, en effet, que l'hydrogène, et Tas^ote restent constantf ; on n'observe de différences qu'entre les proportions respectives d'acide carbonique et d'oxyde de carbone , mais la somme des volumes des deux gaz reste invariable. Or, comme l'oxyde de carbone ne change pas de volume en se transformant en acide carbonique, on voit que les variations observées tiennent à ce que l'action réduclive de l'oxyde de carbone sur l'oxyde de fer s'est exercée d'une manière plus ou moins complète dans la marche ascensionnelle du gaz sur la hauteur de la cuve. J'ai cherché à recounaitre si ces changements de composition correspondaient à quelques dérangements dans la marche du fourneau, à des chutes de minerai ^ mais je n'ai rien observé de semblable, ce qui tend à prouver que la composition moyenne du courant est la même, quoique les résultats des analyses présentent de légères variations.

On doit conclure de ce qui précède , que l'analyse donnera des résultats constants, à une même hauteur, et la composition moyenne de la tranche lorsque le temps pendant lequel on aspirera le gaz sera considérable. Ainsi les résultats des analyses que j'ai faites en iSig au gueulard du fourneau de Clerval sont bien concordants ( i ) , et j'attribue ce fait à la durée de la prise du gaz qui s'opénSt pendant tout le temps de la combustion.

Je dois signaler pourtant une cause qui occasionnera des changements notables dans la composition moyenne d'une

(i) La moyenne des analyses faites en iSSq au gueulard du liaut fourneau, dans son roulement normal, en faisant abstraction de Veau et en admettant que rby4rogène se trouve dans le gaz à Tétat de liberté, est la suivante :

Acide carbonique 1 3 , o3

Hydrogène 7,5a

Azote 59,34

même tranche de gaz, à différents instants du roulement, et en supposant le lit de fusion toujours le même. C'est Tirrégularité dans Tintroduction de Tair dans le fourneau. Une expérience faite à Clerval (8), au moment même où Ton perdait une partie du vent, prouve que dans ce cas les gaz renferment plus de carbone et d'oxygène que dans le roulement normal du fourneau. Lorsqu'on arrête tout à fait le vent, en bouchant la tuyère, comme cela arrive pendant la coulée, on observe que le dégagement du gaz continue au gueulard, et il est évident qu'il doit s'appauvrir de plus en plus en azote , puisqu'il ne provient plus que de la réaction du charbon ou de l'oxyde de carbone sur l'oxyde de fer, réaction qui continue tant que la température du mélange ne s'abaisse pas au-dessous d'un certain degré. Une diminution brusque dans la quantité d'air introduite doit donc produire un certain changement dans la composition du gaz sortant du fourneau.

Les deux tableaux suivants renferment les moyennes des analyses faites dans chacun des fourneaux, aux différentes hauteurs que j'ai indiquées. Ils permettent de saisir d'un seul coup d'œil comment varie la couche de gaz à mesure qu'elle s'élève dans le haut fourneau.

I^Qt^tiïois dernières lignes horizontales représentent, ainsi ^oe je l'ai dit, pour faciliter la comparaison, les vo- P lûmes de la vapeur de carbone, de l'oxygène en excès et de lliydrogène correspondant à loo volumes de gaz azote, rappelle oxygène en excès celui qui excède, dan s ^le gaz, l'oxygène correspondant à l'azote dans l'air atmosphérique. En supposant que l'oxygène se change d'abord eij acide carbonique, puis en oxyde de carbone, on obtient les chillres calculés inscrits dans les deux dernières colonnes de chaque tableau.

11 7 a un peu plus d'hydrogène et d'azote dans ces premières expériences 91e dans la moyenne de celles décrites dans ce Mémoire. L'excès d'hydrogène provient sans doute de ce que le condenseur à potasse communiquait directement avec le tube à combustion. L'azote n'a varié que de 58 à 59,3.

~ r s a o - iï