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L'examen des tableaux précédents conduit aux conclusions suivantes, que je présenterai pour chacun des fourneaux successivement.

I. Fourneau de Clerval. — i**. Dans le fourneau de Clerval, où l'on ne consomme que du charbon de bois , la proportion <le vapeur d'eau contenue dans le gaz diminue rapidement de i°*,33 à 2^,67 de profondeur au-dessous du gueulard 5 les autres principes constituants du mélange gazeux ne varient que dans des limites peu étendues.

2^. A mesure qu'on descend dans le fourneau , de 2", 67 jusqu'à 5",67, on voit la proportion d'oxyde de carbone augmenter, en même temps que l'acide carbonique et l'hydrogène diminuent. A la profondeur dé 5^,67, l'acide carbonique a complètement disparu, et la quantité d'oxygène combinée dans le gaz en sus de celle qui correspond à l'azote, s'est abaissée de i6,4 à i,5, c'est-à-dire au 0,1 de ce qu'elle était au gueulard. La proportion de vapeur de carbone, rapportée à 100 volumes d'azote, reste constante jusqu'à 4^900 de profondeur A partir de ce point jusqu'à 5"*, 67, elle varie de 3 1,3 à 27,7. La différence 3,6 représente les o, 1 1 de la quantité totale de charbon.

3^. Les résultats des analyses du gaz pris dans l'ofiTragB et sous la tympe du fourneau de Clerval , comme ceii^ ^es analyses des gaz du contrevent et de la rustine , à Aiidiii--' court, ne peuvent pas représenter la composition moyeime de la tranche gazeuse , puisqu'il faudrait admettre que le gaz abandonne la moitié du carbone et la presque totalité de l'excès d'oxygène qu'il contenait pour arriver au sommet des étalages, conclusion qui serait absurde. Il est, je croîs, très-facile de donner une explication satisfaisante de ces résultats. Les matières qui recouvrent le bain de fonte dans le. creuset, celles qui sont adhérentes aux parois de Touvrage jusqu'à une certaine hauteur au-dessus de la tuyèrey sont des silicates renfermant encore une certaine quantité d'oxyde de fer 5 le mélange de ces silicates à l'état pâteux avec

des fragments de charbon, dégage constamment de Toxydc de carbone. Un trou percé dans la paroi amènera donc au dehors , avec une certaine quantité du gaz qui circule au milieu de l'appareil , tout Foxyde de carbone produit dans le voisinage de cet orifice. Il est évident que lorsque les matières arrivent dans le fourneau à l'état pâteux , il ne peut plus y avoir d'homogénéité dans la composition du courant à cette hauteur.

n. Fourneau d' Audincourt. — Les résultats obtenus dans le haut fourneau d'Audincourt sont bien d'accord avec les précédents. On voit que l'eau se dégage entièrement avec les produits de la distillation du bois depuis S",©© jusqu'à /J^jSS de profondeur. La proportion . en est beaucoup plus considérable qu'à Clerval, ce qui tient à l'emploi du bois en nature. L'excès d'oxygène contenu dans le gaz en sus de celui qui correspond à l'azote, diminue, du gueulard à 8",o4 de profondeur, depuis 19,1 jusqu^à 3,8. L'acide carbonique diminue à mesure qu'on descend, et on n'en trouve plus que des traces à 8™,oo du gueulard. La proportion d'hydrogène diminue aussi rapidement jusqu'à cette pfofondeur, pour rester ensuite à peu près constante jusque [ ixxA le- bas du fourneau.

, Cette portion d'hydrogène qui persiste sur toute la hau- >5Br de l'appareil , provient sans doute de la décomposition <fe la vapeur d'eau renfermée dans l'air atmosphérique.

Depuis la naissance des étalages jusqu'à une petite dis- ^^ce de la tuyère , le courant de gaz est essentiellement ^rmé d'oxyde de carbone et d'azote. L'acide carbonique **^paraît vis-à-vis Me la tuyère.

J'ai indiqué dans les deux dernières colonnes de chaque ^^bleau la composition que doit avoir le courant de gaz, admettant que l'oxygène se change d'abord en acide cart^onique, puis en oxyde de carbone; les résultats que j'ai ottenus me semblent bien suffisants pour justifier ce deux ^^TPothèses.

Application des résultats précédents à la théorie des hauts fourneaux.

L'emploi du bois en nature , dans le fourneau d'Audincourt, s'oppose à ce qu'on puisse apprécier d'une manière tout à fait nette les transformations qu'éprouve le courant gazeux en s'élevant du bas jusqu'en haut du fourneau. Les considérations qu'il me reste à présenter s'appliquent donc plus spécialement au fourneau de Clerval , et je prendrai les résultats des analyses faîtes dans cette usine pour me servir de point de départ. On a pu voir, du reste, qu'à partir du point où le bois est carbonisé, les résultats obtenus dans les analyses conduisent<à des conclusions identiques dans les deux fourneaux.

A une petite distance de la tuyère, l'oxygène de l'air est complètement tranformé en acide carbonique. Un peu plus loin , la transformation de l'acide carbonique en oxyde de carbone s'effectue par la combustion d'une quantité de charbon égale à celle contenue dans l'acide carboniqaç. A partir de ce point, situé, comme on l'a vu, à une fkihk disUnce de la tuyère, le courant gazeux n'éprouve pas de changement notable dans sa composition jusqu'au sommet des étalages , et elle est caractérisée par l'absence complète d'acide carbonique. La proportion d'oxyde de carbone a légèrement augmenté , et ce résultat s'explique par la réduction des dernières parties d'oxyde de fer, probablement à l'état de silicate. Nous avons vu que cette réduction continuait à s'opérer sur les parois de l'ouvrage , et même dans le creuset. Mais la quantité de carbone ne s'élève à Clerval que de a6,a6 à 27,7 pour 100 d'azote, et à Audinconrt de a6,a6 i 2997* La différence est plus grande à Audincourt qu'à Clerval, et j'attribue ce fait à l'emploi des scories de forges en proportion assez considérable dans le lit de fusion du premier fourneau. J'ai constaté dans un précédent ira-

vail (p. aïo) quejces scories descendent jusqu'au ventile du fourneau sans éprouver de réduction .

Depuis le ventre du fourneau jusqu'au gueulard , on voit la proportion de l'acide carbonique augmenter graduellement jusque vers le milieu delà hauteur de la cuve, où elle devient constante. En même temps la proportion d'oxyde de carbone diminue, tandis que celle de lliydrogènc augmente. Si Toxyde de carbone se changeait en acide carbonique par la réduction de Poxyde de fer, sans qu'il s'opëràt d'autre réaction , il est évident que le total des volumes des deux gaz, ou, si l'on veut, le volume de vapeur de carbone rapporté à loo volumes d'azote, devrait rester absolument constant. Le volume de vapeur de carbone 8 élève de 27,7 à 3i,3 sur 1^,67 de hauteur, depuis les étalages jusqu'à 4'',oo du gueulard, et reste depuis ce point tout à fait constant. L'oxygène enlevé par le courant augmente dans la proportion de i,5 à 17, depuis les étalages jusqu'à 2*^,67 du gueulard , où il devient constant. Dans la partie du fourneau comprise entre 2°^,67 et 4"'900 i partir du gueulard^ l'oxygène varie de 12,7 à 17, todis que le carbone reste invariable. La seule action chiiiiique produite dans ce dernier intervalle, est donc la trans- A>nnation de l'oxyde de carbone en acide carbonique.

n est assurément fort remarquable de voir la proportion d'hydrogène marcher en sens inverse de celle de l'oxyde de Carbone, et augmenter constamment depuis les étalages J'tisqu'au gueulard. U semble que ce gaz n'ait aucune induence sur la réduction de l'oxyde de fer, et que tout l'oxy- S^ne se porte de préférence sur l'oxyde de carbone. Nous trouvons vérifier cette conjecture.

Les matières volatiles que dégage le charbon chauffé en ^ ase clos , Tacide carbonique abandonné par la castine , et se dégage , comme je Tai constaté directement, un peu ^ u-dessus des étalages , ont, sur la composition du gaz , une Vxifluence qu'on peut apprécier très-approximativement.

Nous avons admis que les matières volatiles provenant do la ealcinatiou du charbon de meules, se représentaient par un mélange d'oxyde de (îarbone et d'hydrogène.

Or, d'après la composition du lit de fusion du fourneau de Clcrval :

1 de minerai correspond à 0,388 de charbon ou à o,3i8 de carbone.

I de minerai / o , 120 oxygène combiné au fer. et de castine < o , 067 oxygène combine au carbone, renferme ( o,025 carbone à Fétiit diacide carbonique.

Le carbone contenu dans la castine et celui dégagé di charbon par calcination forment, d'après un calcul faciW à faire , les o, 1 1 5 du carbone total.

L'oxygène combiné au carbone dans le carbonate de chauet celui dégagé par le charbon à l'état d'oxyde de carboi^ forment les 0,42 de l'oxygène total , déduction faite de l'oxy^ gène atmosphérique.

En partant de ces données , on trouve :

I**. Que sur 3i ,3 de carbone total entraîné par le gaz, // ne doit plus rester, après défalcation du carbone contenu dans la castine et dans les matières volatiles du charbon, que 27,7;

2**. Que la proportion d'hydrogène produite dans la distillation du charbon est , en poids , les o,o3 1 de celui du carbone, ou pour 3 1,8 volumes de vapeur de carbone, 5,8 volumes d'hydrogène. En ajoutant à ce nombre l'hydrogène provenant de la partie inférieure du fourneau, où il est produit par la décomposition de la vapeur d'eau contenue dans l'air injecté, on trouve 8,8, nombre un peu inférieur à celui qui représente la totalité de l'hydrogène contenu dans les gaz du gueulard (10).

On peut donc tirer de ce qui précède ces deux conclusions importantes :

1*^. Sur toute la hauteur de la cuve du fourneau , le char-

honne perd qac les matières Tolatiles qui s'eu dcgagcraicm par la calcii^ation en vase clos : il ne s'opère aucune action c^liiniique enlre le minerai et le charbon d'une part , et, de l''atttre, entre le charbon et Facide carbonique résultant de 1 â réduction du minerai et de la calcinalion de la castine.

2^^. L'hydrogène que donne le charbon de bois à la distil- H âlion n'exerce dans le fourneau aucune action sur l'oxyde «^efer, et se retrouve tout entier dans le gaz du gueulard avec «zrelui qui provient de la décomposition de la vapeur d'eau «contenue dans l'air injecté par la tuyère.

M. W- Henry (i) avait déjà prouvé qu'en mêlant i vo- 1 ULme d*oxyde de carbone , i volume d'hydrogène et ^ volume d'oxygène en présence de l'éponge de platine , l'oxygène se X>ortait de {déférence sur l'oxyde de carbone, dont les o,8 se trouvaient transformés en acide carbonique, tandis que 0,2 seolement de l'hydrogène entraient en combinaison. En déterminant, au contraire, la combinaison par la chaleur, les 0,6 de l'oxygène se combinaient à l'hydrogène et le reste avec l'oxyde de carbone. Dans le haut fourneau, l'oxyde de carbone est en grand excès par rapport à T hydrogène, surtout dans la partie inférieure de la cuve, et son actiqn exclusive sur l'oxygène parait dépeudre de sa masse , beaucoup plus considérable que celle de l'autre gaz combustible.

La quantité de carbone consommée depuis les étalages jus(ju'à la tuyère est la différence entre 27,7 et 26', 26. Elle ^st environ les 0,06 du carbone total.

La proportion d'oxygène qui reste dans le lit de fusion 3ux étalages peut être facilement déterminée. Si l'on retranche de l'oxygène total les 0,4 a qui représentent l'oxygène 4>Urnipar la castine et le charbon employé, on trouve 9,9 ^ représente celui abandonné par les minerais. Il en reste ^core, comme on Fa vu, i ,5 au grand ventre, La réduction sommet des étalages est donc complète , aux o, 1 5 près ,

(1) Philos. Magag., mai i835 et novembre i83G.

et s achève dans Pespace occupé par les charges jusqu'à la tuyère. Cette période de la réduction diffère de Tautre en ce qu elle a lieu avec consommation de charbon.

La cuve d'un haut fourneau au charbon de bois est donc à sa partie supérieure un appareil où la calcination du minerai s'opère. La partie inférieuré de la cuve sert à la réduction de Toxyde de fer, et Teffectue à plus des o,83. Dans la région inférieure du fourneau, la carburation a lieu en même temps que la fin de la réduction. Enfin, et à une petite distance au-dessus de la tuyère, à o"*,20 ou o",3o au plus , se trouve le point de fusion*

L'acide carbonique , qui résulte , comme nous Tavons vu, de Faction de Pair sur le charbon devant la tuyère, se change très-rapidement en oxyde de carbone. Les limites de la zone où cette transformation s'est opérée me paraissent devoir être les mêmes que celles de la zone de fusion. Il suffit, pour le prouver, de s'appuyer sur les résultats des recherches faites par Dulong sur la combustion du carbone et de l'oxyde de carbone (i). On en déduit très-simplement cette conséquence déjà présentée plus haut (p. i56), que l'acide carbonique se refroidit considérablement en se transformant en oxyde de carbone.

En effet, d'après Dulong, i litre de vapeur de carbone donne en brûlant 2 litres d'acide carbonique, et dégage 7,858 unités de chaleur.

Or 2 litres d'oxyde de carbone donnent aussi 2 litres d'acide carbonique , et produisent 6,260 unités de chaleur.

En se transformant en oxyde de carbone , i litre de vapeur de carbone n'a donc produit que 1,598 unités ou 0,2 environ de la chaleur totale*

Si la combustion du charbon a lien dans l'oxygène, «mi déduira des nombres précédents les températures de combustion dans les deux cas de la manière suivante :

(i) Comptes rendus de VÀtadémie des Sciences, t838 , 1* semestre, p. 874 •

2 litres d'acide carbonique pèsent. . . 3,96 2 litres d'oxyde de carbone pèsent.. . 2,58

Les chaleurs spécifiques des deux gaz étant 0,221 pour Tacide carbonique, et 0,288 pour Toxyde de carbone, on irouYC que les températures de combustion dans l'oxygène sont

, — : =8,980** s'il se forme de l'acide carbonique,

~ = 2, IQ2* s'il se forme de l'oxyde de carbone.

Si la combustion a lieu dans Fair atmosphérique^ on déteminera les températures produites ainsi qu'il suit : 1°. Pour la formation de Tacide carbonique,

1 litre vapeur carbone, pesant I9O77 consomme

2 litres oxygène 1 » /

fS6.5 aSc I P*^' ^

ToUl 13,567

produits de la combustion sont :

Quantité de chaleur que prend le gaz en s'échanffant de i^.

-Acide carbonique 3 , 950 o , 87 3

Azote 9 9617 2,645

Xa température de combustion sera ^'^^^ = 2,232*'.

Si, au contraire, il ne se forme que de Toxydc de ^*'l)one avec la même quantité d'air, on aura

2 litres vapeur de carbone = a , 1 54 9**',6i5 air 12,490

qui produiront: ^^q^S^îri^^:

gr 8*échauffant de lO.

4 litres oxyde de carbone pesant. 5,027 ^ >44^

7^*', 6 15 azote pesant 9>^'7 2,645

14,644 4,093 La température de combustion sera ^^^^ = 780**.

Diaprés ces calculs, on trouve que la température s'abaissera de 2,282 degrés à 780 degrés (1) , parla transformation de l'acide carbonique en oxyde de carbone dans le courant d^air qui traverse le fourneau. La combustiozi de la moitié du charbon vis-à-vis de la tuyère produit une température extrêmement élevée , qui suffit pour liquéfier le fer forgé et la porcelaine : la combustion de T autre moitié détermine une absorption considérable de chaleur latente et un abaissement correspondant dans la température du foyer.

Cette concentration de la chaleur dans la partie infé-

rieure de l'appareil me paraît caractériser les fourneaux à .^sà cuve, et les distinguer des foyers où le combustible n'esta» t pas mélangé avec la matière à traiter conmie dans les fourj ^

à réverbère. Ici , il est nécessaire d'avoir une température ml'

très-élevée et à peu près uniforme sur une grande surfacc^^ . Dans les fourneaux à tuyères, au contraire, la zone où^^i s'opère la fusion est fort peu étendue , et U températurc^^e

(i) Ces nombres sont un peu faibles, puisqu'on suppose le eharbon àl^^m température de o^. Il faut admettre dans les deux cas, pour être plus prè s de la Térité , que le charbon est porté à la température due à la productio^^» de Voxyde de carbone.

La chaleur spécifique du charbon de bois est 0,24*

Les 3^'»i54 de charbon prennent 0)5i7 unités de chaleur en s'éehaofTaRist de lo.

La température de combustion sera donc donnée par réquatien

0,5i7ar-h 3196 = 4,093 jt; d'où x = 893®.

La température de combustion due à la formation de Tacide earboni^we

s'abaisse d^une manière brusque à uue petite distance de l'endroit où le maximum a lieu.

Dans les hauts fourneaux au coke, on verra plus loin (p. 336 et suivantes) , d'après les résultats des analyses des gaz provenant de ces fourneaux et des cubilots, que la partie du fourneau où la transformation complète de l'oxygène atmosphérique en oxyde de carbone a lieu , est plus éloignée de la tuyère que dans les fourneaux au charbon de bois. Les ouvrages de ces derniers sont aussi en général moins élevés que ceux des fourneaux au coke.

Les dimensions que Ton donne à Touvrage soit en largeur, soit en hauteur, et qui sont déterminées par la considération de la force du vent et de la nature des charbons et <]es minerais , sont en rapport avec les limites de la zone de fusion qui varient évidemment avec les mêmes circonstances .

Il m'a paru d'un assez grand intérêt de déterminer la température du haut fourneau à divers points de sa hauteur. J'ai réuni (page 35 1) les résultats de quelques rech€rches suivies. Je vais ici chercher à apprécier les principales circonstances qui tendent à abaisser ou à élever la température du courant. Le poids du minerai et du charbon introduits dans le fourneau ne forme que la moitié du poids des gaz qui -se dégagent. La chaleur spécifique de toutes les matières qui entrent dans le lit de fusion est aussi de beaucoup inférieure à celle du gaz. On ne peut donc pas expli- <juer la perte de chaleur qu'éprouve le courant de gaz par réchauffement successif des charges.

La première, et la plus importante cause de refroidissement du gaz, c'est, comme je l'ai indiqué, la formation de l'oxyde de carbone. L'expulsion de l'acide cartonique de la castine et celle de l'eau des minerais qui s'opèrent à des hauteurs différentes dans la cuve, produisent dussi une absorption considérable de chaleur latente, qu'il :ii'est pas possible d'apprécier en ce moment, du moins <]uant à l'acide ( arboniqur.

Les recherches de Dulong vont uoiis permettre d'exa- » miner quel est TefTet calorifique produit dans la réduction de Toxyde de fer à Féut métallique.

Dulong a trouvé que dans la combustion du fer par Toxygène, I litre de ce gaz produisait 6,216 unités de chaleur. L^oxyde de fer, en perdant son oxygène, doit absorber toute la chaleur produite dans la combinaison. U y aura donc d'une part 6,216 unités de chaleur rendues latentes.

Si nous admettons que la réduction s'opère par la transformation de Toxyde de carbone en acide carbonique, comme cela a lieu sur toute la hauteur de la cuve du fourneau , nous trouvons qu'en se combinant avec i litre d'oxygène, 2 litres d'oxyde de carbone doivent produire 6,260 unités de chaleur, c'est-à-dire un nombre sensiblement égal au premier. On peut donc admettre que la transformation de Foxyde de fer en fer métallique au moyen de l'oxyde de carbone, a lieu sans effet calorifique sensible.

Il en sera tout autrement si la réduction s'opère par le charbon avec formation d'oxyde de carbone<^ comme, cela a lieu dans les parties inférieures du haut fourneau, i litre d'oxygène ne dégage, pour transformer i litre vapeur de carbone en 2 litres d'oxyde de carbone, que 1,698 unitéis de chaleur. D'où l'on conclut qu'il y aura absorption de 4,618 unités de chaleur rendues latentes par la réduction de l'oxyde de fer en fer métallique. En outre, il se brûle en même temps i ^tre de vapeur de carbone. U y a donc dans ce cas double consommation de charbon : i ^ pour restituer au fourneau les 49618 unités de chaleur rendues latentes ; 2*^ par la foliation de 2 litres d'oxyde de carbone. En tenant compte de ces deux causes , on trouve que la consommation de combustible dépasserait de g5 pour 100 cellç qui correspond au roulement actuel du fourneau de Clerval (i).

(i) Si la combuslion du fer dans l'oxygène donne de l'oxyde magnétique , on trouve qu'un litre d'oxygène correspond à 3*^,65 de fer. i^'do fer

Parmi les minerais de fer, les uns , comme les hydroxydes en grains ou associés au carbonate de chaux, se réduisent à peu près complètement par l'oxyde de carbone 5 les autres , comme les peroxydes anhydres et les silicates de fer, exigent une température plus élevée, et leur réduction produit beaucoup d'oxyde de carbone. Ces derniers exigeront donc pour leur traitement une proportion plus considérable de olarbon. Les considérations qui précèdent permettent aussi <i 'apprécier l'influence des accidents qu'on désigne dans les ^V>umeaux sous lé nom de chutes de mines. Les minerais en S^rains, imparfaitement réduits , qui arrivent dans la partie î viférieure du fourneau s'y transforment' rapidement en si- 1 3cates de fer, dont la réduction ultérieure doit contribuer refroidir Tappareil. N'est*-il pas permis d'en conclure que es variations brusques , sans motif apparent, qui dérangent souvent la marche des hauts fourneaux sont dus à la ^■:»ênie cause , c'est-à-dire à ce que la réduction de l'oxyde fer s'opère tantôt par la transformation de Toxyde de carbone en acide carbonique, tantôt avec production <3'oxyde de carbone.

Je ^is faire remarquer aussi que l'on peut déduire des ^«ultats généraux qui précèdent , une explication rationnelle des formes du profil intérieur du haut fourneau et des Variations qu'on fait subir à ses dimensions d'après la na- ^^re des minerais et du charbon qu'on y emploie. Je me ^rn^ai à cet égard à quelques indications.

Le vide intérieur d'un haut fourneau se compose, comme

*'ê<iuU a donc rendu latentes ^-^ = i,265 calories qui correspondent à la

Valeur de combustion de 0^*^,78 1 de carbone brûlé à Tétat d'oxyde. D'un

*utre côté, pour 1^ de fer réduit, il y a 3^=o^*'»274 de carbone

^''^nsformé en oxyde. La perte de combustible pour i'*" *®r réduit serait *otic i"*,o55 vapeur carbone pesant i^*",!^. Or i'^ de fer correspond , d'aï^**^ le rpulement du fourneau de Clcrval , h,i*'^,if)7 carbone, dont l'^l4 ^^^•'ineiit les 0,95.

on sait, de deux troncs de cône accolés par leur grande base. La petite base du tronc de cône renversé qui forme les étalages se raccorde avec une partie prismatique ou legèrement évasée à sa partie supérieure, qui descend ^ur la tuyère et forme ce qu'on appelle l'ouvrage du fourneau.

La manière dont se distribue le courant de gaz dans chacune des trois parties distinctes dont se compose un haut fourneau est facile à déduire de la considération de leurs formes.

Dans l'ouvrage , le courant d'air lancé horizontalement par la tuyère doit pénétrer jusqu'au contrevent, et s'âever ensuite verticalement en occupant toute la largeur de l'appareil. On a des ouvrages rétrécis et élevés pour des minerais réfractai res et lorsqu'on veut obtenir des fontes très-grises. Les ouvrage» larges et peu élevés correspondent à la fabrication des fontes de forge et à lemploi de minerais facilement fusibles. Les fontes deviennent blanches quand l'ouvrage est trop élargi, parce que tous les minerais ne participent pas également à la haute température due à la formation de l'acide carbonique devant la tuyère.

Le haut fourneau s'élargit très-rapidement du sommet de l'ouvrage jusqu'au grand ventre. Cette disposition, dont l'expérience a fait reconnaître la convenance, prouve que l'action du courant de gaz sur le minerai n'est pas essentielle pour produire les modifications chimiques qu'il subk dans cette partie du fourneau. Il est évident que le courant, en sortant de l'ouvrage, tend à s'élever à peu près verticalement, et ne se répartit pas d'une manière uniforme â travers la masse des matières contenues dans les étalages. C'est dans cette région que s'opère la carburation du fer.

La forme du vide intérieur de la cuve prouve, au con- -

traire , que le contact des gaz avec les minerais est indis

pensable à leur préparation dans cette partie de TappareiL On i^eut remarquer, et j'ai déjà eu occasion de signaler

fait, que la majeure partie du courant s^échappe du four»neau. en suivant les parois de la cuve. Pour les atteindre, après avoir traversé à peu près verticalement les étalages , îi faut que le courant diverge du centre et se répartisse d'une manière sensiblement uniforme à travers le lit de /\ision.

On cherche à obtenir dans le haut fourneau , d'une quan- ^^të donnée de minerai y la plus grande proportion de fonte , ^^n consommant le moins possible de charbon. Cette quan- Ml, lté de charbon consommée se décompose en deux parties : L ^une, qui se brûle devant la tuyère , est destinée à produire miane température suffisamment élevée pour la fusion des Kznatières, et son poids, comparé à celui des matières à ^Eondre, ne dépend que de leur degré de fusibilité; l'autre ^38t employée à réduire les minerais, et l'on doit chercher a M a rendre aussi faible que possible , en utilisant pour cette x^uctîon l'oxyde de carbone produit, dans la partie infé- Mrieure du fourneau, par l'action de l'air sur le charbon. Or K^oas avons vu que cette action , sans consommation de ^mbustible, s'opérait sur toute la hauteur de la cuve. C'est seulement quand le minerai arrive imparfaitement réduit ^ns les étalages que sa préparation s'achève avec dépense charbon. L'oxyde de fer se combine avec la silice sous ï influence d'une température élevée. La majeure partie des ^tières est soustraite à l'action du courant qui s'élève ^«rticalement au milieu des étalages , et leur réduction ul- ^^rîeure ne peut s'opérer que par le contact du charbon.

H est facile de s'assurer que les différences qu'on observe ^Ulre les profils intérieurs des hauts fourneaux peuvent ^ expliquer d'après les considérations précédentes.

Avec des minerais compactes, difficiles à réduire par cé- 'ïientation, réfractaires (i), l'expérience prouve qu'il faut ^es étalages peu inclinés à l'horizon, et que le ventre doit

(0 Traité de la Métallurgie du fer, par M, Karsten , t. II, p. 170, 171.

être très-rapproché de la tuyère. On cherche évidemment à diminuer, autant que possible, le volume de la partie du fourneau où les minerais seront en partie soustraits à l'action du courant.

On sait que les petits fourneaux consomment généralement plus de combustible que les grands. La chaleur sensible des gaz au gueulard est à peu près la même dans les deux cas , et la différence , si elle existe, ne peut pas expliquer Faugmentation dans la consommation du cbarban. On doit l'attribuer à ce que les minerais arrivent rapidement dans une partie échauffée du fourneau sans être complètement réduits. L'oxyde de fer se combine avec la silice, et la réduction ultérieure s'opère avec consommation de charbon et absorption de chaleur latente. Aussi est-on dans Tusage de donner à ces petits foUmeaux des étalages d'une pente très-douce.

Lorsqu'on doit traiter des faydroxydes en grains à gangme ai^ileuse ou calcaire , d'une réduction facile , <m est au contraire dans l'usage de donner aux étalages une plus grande hauteur et une plus forte inclinaison que dans le cas {Nrécèdent. La réduction s'opère complètement a une température peu élevée comparativement , et dans un temps moins long. On peut donc éloigner davantage de la tuyère le ventre du fourneau.

Il resterait à expliquer maintenant ce fait remarquable : pourquoi Tacide carbonique qui so forme sur toute la hauteur de la cuve par la réduction du minerai , ne se transforme-t-il plus en oxyde de carbone? Cette réaction entre Tacide carbonicpie et le charbon ne s'opère peut-être qu'à une température supérieure à celle qui a lieu dans la cuve du fourneau.

Je terminerai ce chapitre par quelques considérations sur les effets de la vapeur d'eau et du vent chaud eiàployés comme agents de combustion.

Effets de fair chaud. — Ou peut, je crois , rendre compte ^

I des effets économiques de Vaiv chaud eu les altribuant spë- I cialement à la quantité de chaleur sensible qu'il contient. [ En effet , Tinjection de Tair a pour effet de produire dans le [ bas de l'appareil un certain degré de température. Avec de I l'air à o degré et du charbon seulement on produirait une température de a, 281 degrés. Le mélange des minerais diminue nécessairement cette température limite, etFabaisse ^ autant plus que ces matières se trouvent en proportion plus considérable par rapport au charbon. On peut revenir au degré de chaleur nécessaire pour la fusion en suppléant manque de combustible par la chaleur sensible que pot* sôde l'air introduit.

Supposons que Tair soit chauffé à 3oo degrés : pour pro- <i^re a litres d'acide carbonique avec 1 litre de vapeur de ^«rbone, il faut 12*', 490 d'air. JLa quantité de chaleur ^Kr^^cessaire pour porter cette quantité d'air à la température de 3oo degrés sera I2,49X 0,267 X 3oo = 1,000 "•^oiités de chaleur qui représentent les 0,1 25 de celle pro- <3.^te par la combustion du charbon transformé en acide <=ï^rbonîque devant la tuyère. On pourra donc, en suppri- Knant les 0,1 25 de la quantité de charbon consommé dans ««tte réaction avec de l'air à o degré , et en chauffant l'air à co d^rés , produire dans le bas du fourneau une tempé- «"fiiture aussi élevée que dans le premier cas.

En second lieu, comme la quantité de charbon nécessaire pour faire de l'oxyde de carbone est égale à celle conten.iie dans l'acide carbonique, on voit qu'en économisant les ^^îaS de celle-ci, on arrivera à réaliser une économie des 0^125 sur la totalité du combustible employé.

En réfléchissant aux circonstances de la combustion du ^fcarbon, on se convaincra que la quantité de chaleur intro- ^^te par l'air est utilisée seulement dans le bas du four- *^^tt. Si les proportions respectives de charbon et de minerai ^Ut telles à l'air froid et à l'air chaud, que les températures finales du mélange d'acide carbonique et d'azote produites

dans la première période de la réaction soient les mêmes dans les deux cas, elles seront encore, à peu de chose près , égales après le refroidissement dû à la formation de l'oxyde de carbone. Mais , à partir de ce moment , le refroidissement du courant s'opérera dans les deux cas d'une manière différente. En effet, la quantité d'air introduite est proportionnelle au charbon brûlé ; dans le roulement à l'air chaud , le poids du gaz qui traverse le fourneau est donc moindre par rapport au poids des minerais que dans le roulement à l'air froid. Le courant de gaz est le seul agent calorifique dans l'intérieur de l'appareil , et si nous admettons que sa température , après la formation de l'oxyde de carbone, soit la même qu'à Tair froid, il est évident qu'il y aura dans toute la partie supérieure du fourneau moins de chaleur à l'air chaud qu'à l'air froid. Si l'on veut augmenter la proportion des gaz qui traversent le fourneau ^ afin ^ réchauâer les parties supérieures, il faut augmenter la proportion de charbon , et on obtient alors dans le bas du fourneau une température beaucoup plus élevée qu'en roulant au vent froid. Il est certain aussi, comme l'a fait remarquer M. Berthier, que réchauffement de l'air produit une combustion plus rapide du charbon. La zone où l'acide t carbonique se forme a moins d'étendue qu'au vent froid, et j cette circonstance, jointe à une température de combustion m plus élevée, doit déterminer des modifications importantes^ dans la nature des phénomènes chimiques produits devants la tuyère, et [>articulièrement dans la composition de^Kfontes.

Si l'explication que je viens de présenter est exacte, i m doit résulter de l'emploi de Tair chaufie à 3oo degrés économie des 0,12 environ sur le charbon consommé. Te'^s est ellectivement le nombre qui représente la différence entre les roulements à Tair froid et ceux à l'air chm ^ dans les usines de la compagnie d'Audincourt. Dans toc^H (t>$ fourneaux où Tair chaud est introduit depuis pli^M

sieurs aimées , Téconomie de combustible a varié entre 8 et 12 pour loo. Dans d^autres usines, on a obtenu, par remploi de l'air cbaud, une économie de combustible supérieure à celle que je viens d'indiquer. Cet effet doit être attribué , ce me semble , a ce que le changement apporté par Tair chaud dans la distribution de la chaleur dans le haut fourneau, a changé le mode de réduction des minerais. L'abaissement de la température produit, dans toute la zone moyenne et supérieure du fourneau, par l'emploi de l'air cbaud , a évidemment diminué la tendance de l'oxyde de fer à passer à l'état dé silicate , et facilité , par conséquent , sa ï*^duction complète par l'oxyde de carbone. Dans ces usines, 1^ économie de combustible doit être rapportée à deux causes : ^ ^ à la quantité de chaleur apportée par l'air 5 a° au chan* S^i^^i^t produit dans le mode de réduction des minerais. dZUîtte seconde cause , fort peu influente dans les hauts foiir- :K:i.eaux qui roulaient auparavant d'une manière économique, €±onune ceux d'Audincourt , devait, au contraire, produire de grands changements dans le roulement de ceux qui consommaient beaucoup de combustible.

Sur V emploi de la vapeur deau. — Quelques métallurgistes ont pensé que Temploi de la vapeur d'eau comme agent de combustion pourrait être très-avantageux dans les liiauts fourneaux. Ils s'appuient sur la composition de ce corps qui renferme 0,89 d'oxygène pour conjecturer que la combustion du charbon dans la vapeur d'eau produirait tme température beaucoup plus élevée que dans l'air seul. Plusieurs essais dirigés d'après ces vues ont été faits en grand, mais il ne paraît pas qu^aucun d'eux ait réussi. On a trouvé généralement que l'emploi d'une proportion un peu considérable de vapeur avait pour résultat de refroi- ^r, d'ime manière très-marquée > toute la partie inférieure fourneau.

On peut , je crois , rendre raison assez facilement de ces ''^ultats , en s'appuyant sur les expériences de Dulong, La

combustion du charbon en excès dans la vapeur d'eau produit de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone qui forment, en brûlant à Pair, de l'eau et de l'acide carbonique. L<— ~ charbon brûlé de cette manière ne doit pas dégager plus de

chaleur absolue qu'en se combinant directement à Voxj

gène. En partant de cette donnée, on trouve que :

I litre vapeur de carbone décompose 2 litres de vàpeuKir d*eatt et produit 2 litres d'hydrogène et a litres d'oxyde carbone.

En brûlant à l'air ;

Les 2 litres d'hydrogène produisent 6,260 unités de chaleur^ 2 litres oxyde de carbone. . . . 6,260

Or, I litre vapeur carbone ne peut produire que 7,8^^38 unités de chaleur. H y a donc eu 4)662 unités de chalei^wr

rendues latentes par la décomposition de l'eau au conta et

du charbon.

L'effet de la vapeur d'eau doit donc être tout à fait par^sil à celui qu'on obtiendrait en lançant un volume égal d'aci^iie carbonique dans le fourneau. L'hydrogène et l'oxyde de csb. ^ bone se comportent tout à fait de la même manière. Us ^ combinent en brûlant avec la même quantité d'oxygène produisent, à volume égal, la même quantité de chaleur des volumes égaux de vapeur d'eau etd^'acide carboniqu.^' En lançant de la vapeur d'eau dans le fourneau, on refroidira donc la partie inférieure de l'appareil et l'on augmev3tera la proportion des gaz combustibles dans la flamme du gueulard.

Résumé,

En résumé , les résultats contenus dans ce Mémoire iJCic paraissent représenter d'une manière simple l'ensemble réactions qui se passent dans un haut fourneau entre l'a le charbon et les minerais.

Ils font voir quel est le rôle qui appartient aux différentes parties du haut fourneau dans la préparation métallurgique du minerai.

Ils montrent que Toxygène contenu dans Fair injecté se change très-rapidement en acide carbonique , puis en oxyde de carbone ] que ces deux transformations s'opèrent successivement à une faible distance de la tuyère , et déterminent les limites de la sone que les métallurgistes appellent la Kme de fusion.

Pai fait voir que l'oxyde de fer se réduit à Tétat métallique de deux manières distinctes qui paraissent dépendre de son iïiode de eombinaison. L'oxyde de fer i l'état de liberté se **^uit sur toute la hauteur de la cuve du fourneau par la t^i:*ansformation de l'oxyde de carbone en acide carbonique, ^^ns consommation de charbon. L'oxyde de fer combiné à silice ne se réduit que dans les parties inférieures de 1* appareil sous l'influence d'une température élevée en pro- ^Ixtisant de l'oxyde de carbone et en consommant par con- ^^qnent une quantité correspondante de combustible.

La nature chimique du minerai employé est donc une des circonstances qui doivent occasionner les plus grandes va- ^K^ations d'un fourneau à l'autre dans la composition du Courant de gaz. Elle détermine aussi , comme on l'a vu, les ^SJflerences que Ton remarque dans les profils intérieurs des liants fourneaux.

Les moindres variations dans Tallure du fourneau sont Accompagnées de changements correspondants dans la nature des produits gazeux. L'analyse comparative de ceux-ci permettrait donc d'apprécier l'influence des causes qui iproduisent les dérangements, les accidents de toute espèce que l'on n'observe que trop souvent dans les usines.

l'ai admis , dans ce travail , que la réduction des der- «^ières portions d'oxyde de fer, dans la partie inférieure du fourneau, s'opérait directement par la réaction du carl^one sur cet oxyde. Les résultats que j'ai déduits de mes

expériences sont, au surplus, tout à faîl indépendaiil^ de cette manière d'expliquer les faits observés. Je n'ai pa» cru devoir adopter compléleraent , à cet égard, les vues ingénieuses que M. Leplay a récemment développées et aj^liquées, dans un travail remarquable (i) , à la théorie de la cémentation des corps oxydés et des fourneaux à tuyères. L'existence d'oxydes fixes, irréductibles par l'oxyde de carbone et par cémentation , et réductibles par le charbon à l'état de mélange intime , comme ceux de manganèse , de chrome, de titane, m'a paru établir ce fait, que le charbon agit effectivement comme réductif par son contact avec de» solides. L'action produite par le chlore gazeux à une température élevée > sur un mélange intime de charbon et d'oxyde terreux, comme l'alumine, serait tout à fait inexplicable si l'on n'admettait pas l'existence d'une affinité chimique entre les molécules des deux corps infusibles et fixes qui sont en présence. Le chlore n'agit séparément ni sur le charbon, ni sur la terre, et on ne voit pas comment il pourrait servir de véhicule pour déterminer ici la combinaison de l'oxygène avec le carbone, s'il n*y avait aucune action de contact entre le charbon et l'oxyde.

Recherches sur la composition des gaz produits^ dans les hauts fourneaux. (Troisième Mémoire.)

Les expériences qui font le sujet de ce Mémoire formen*^^

la continuation et le complément de celles que j'avais entre s

prises, en suite d'une mission de M. le sous-*secrétaire d'E — tat des Travaux publics , sur la composition des gaz produit&-S

(i) AmmaUs des Mimes, tome XIX, page 167.

dans les opérations de la métallurgie du fer. Ces premiers travaux, dont les résultats ont été consignés dans les deux Mémoires qui précèdent (pages 224 et 258) , avaient été exécutés dans les usines où l'on ne consommait que du char- Ion de lK)is. 11 m'a paru utile d'étudier, sous le même point de vue, les opérations que l'on exécute avec des combustibles ^ninéraux, la bouille et le coke. Ces recherches, comme «elles dont je m'étais précédemment occupé, devaient servir "tout à la fois à l'explication théorique des phénomènes qui se passent dans l'appareil métallurgique, et à la détermi- :mation delà puissance calorifique des produits gazeux.

Je dois à l'amitié de M. Victor Frèrejean d'avoir pu exécuter ce travail dans l'importante usine de Pont-l'Evêque, jrès Vienne (Isère) , qui comprend un haut fourneau au coke, des fours à puddler et à réchauffer, un feu d'affinerie à la comtoise , des fours à tôle et des ateliers pour le raffinage elle laminage du cuivre. Enfin, depuis le mois de juin i843, cet habile maître de forges employait d'une manière suivie les gaz de son haut fourneau pour alimenter un four à ré- "verbère de mazerie, et les résultats obtenus avaient été des plus satisfaisants.

J'ai fait également une série d'expériences sur les gaz du Wt fourneau et d'un des cubilots de l'usine de Vienne , exploitée par MM. Bonnet, Merle, de Piellat et C'^, ^ se sont prêtés avec beaucoup de complaisance à toutes 'es dispositions nécessaires pour l'extraction des gaz. Je leur en fais ici mes remercîments.

J'ai réuni, dans ce Mémoire, toutes les expériences faites dans les usines de Vienne et de Poni-l'Évêque. J'en présen- ^^ai successivement les résultats dans l'ordre suivant :

1® Analyse des gaz des hauts fourneaux de Vienne et de Pont-l'Évêque;

2® Analyse des gaz de deux cubilots au coke. Je n'ai rien à ajouter aux indications que j'ai données dans mes précédents Mémoires sur les procédés suivis poyr II. 22

recueillir et analyser les gaz produits. Ces procédé éprouvé aucune modification.

Analyse des gaz du haut fourneau de Vienne.

Le haut fourneau de Vienne marche habituellemi fonte grise de moulage ; ses dimensions principales s*

suivantes :

Diamètre au gueulard i , 3oo

Diamètre au ventre 3 , 1 5o

Hauteur de la cuve 6,365

Hauteur des étalages i , 700

Diamètre au sommet de Touvrage. i , 3oo

Hauteur de l'ouvrage i ,700

Largeur entre les deux tuyères . . . o ,860

Hauteur du creuset o,36o

Hauteur totale du fourneau i o , 1 25

Marche du haut fourneau. — Le vent est lancé d fourneau par deux buses de o™ , 06 1 de diamètre. Les t sont rondes et leur diamètre estdeo™>o67. La pressi vent est habituellement de o™ ,o4 de mercure, et sa l rature est comprise entre 220 et aSo degrés centîgrad

Nature du minerai. — Les minerais employés sont : minerai de la Voulte, qui arrive à l'usine tout grillé; minerai hydroxydé ooli tique exploité à Saint-Qi (Isère) à la base du premier étage jurassique 5 3° du rai en grain des environs d'Autrey (Haute-Saône).

La charge est composée delà manière suivante :

kil

Coke de Rive-de-Gicr, 8 rasses pesant. 232

Minerais j Minerai riche de la Voulte. . . 25 ,0 \ grillés. I Minerai carbonaté de laVoul te. ^Tj^I

Mioerai de Saint- Quentin non grillé ... 1 25 ,0 > 276 k

Minerai en grains d'Autrey 25 ,0 1

Castine 12, 5y

Consommation et produits. — Pendant le mois di

-timbre 1843, la consommation du haut fourneau, rappor- «.«e aux 100 kil(^rammes de fonte, a été la suivante :

kil

Coke..' !285,oo

Minerai de la Voulte • 1 48 , 1 9 J

Id, Saint-Quentin i63,43 > 3449O9

Id, en grains 32,47 )

Gastine 25 , 33

Rendement des minerais 29 pour 100

Nombre de charges en 12 heures ... 26, 5o

Produit moyen par charge 73*"** , 27

— en 12 heures i985''**,oo

L'appareil à air chaud du haut fourneau est alimenté par xane prise de gaz qui a lieu à i mètre au-dessous du gueulard par trois ouvertures rectangulaires de o"*,i6 de hauteur sur o°',23 de largeur. Les gaz se réunissent dans un cîonduit unique, et s'enflamment naturellement à leur entrée dans le four à air chaud.

J*ai aspiré des gaz en quatre points difl*érents du haut fourneau : 1® à la tympe, à 0^,62 au-dessils du niveau des tuyères 5 2*^ à 2 mètres au-dessus des étalages ; 3° à i mètre • ^u-dessous du gueulard-, 4° enfin au gueulard.

Expériences i ci 2.

Gaz pris à la tympe, à 0^,62 au-dessus du niveau des ^^yères. — Un trou a été percé dans la maçonnerie, entre deux pierres d'ouvrage-, il donnait issue à une flamme 1^1 anche qui déposait une poussière très-ténue et d'une blancheur éclatante. Le gaz a été aspiré au moyen d'un canon de fusil muni intérieurement d'un tube de porcelaine et communiquant par un tuyau en plon^ avec l'aspirateur, ^oici les données de deux expériences :

Gaz i''S575 i"S470

Baromètre o"^,754,5 o",753

Thermomètre 21°, 5 18», 5

Gaz réduit à o» et à o°»,76o ï^^S444 i^SSSg

Acide carbonique Q,oao 0,018

Produits rEau 0,019 0,012

delà Acide carbonique 1,018 . o,025

combustion. Oxygène absorbé o,38o ».

Ces nombres conduisent aux résultats suivants :

Moyenne.

Adde carbonique .

Oxyde de carbone .

100, op .

Expériences h®* 3 <i 5.

Gaz aspirés à 2"^,oo au-dessus des étalages et à 4™ au-dessous du gueulard. — Un trou percé au fleuret dar maçonnerie a servi à l'introduction d'un canon de f garni intérieurement d'un tube de porcelaine. Le gaz sortait par ce tuyau brûlait à Pair avec une flamme bleu et déposait une poussière blanche. On a obtenu, dans t analyses, les nombres suivants :

Gaz ramené à 0" et à 0" , 760. . .

o,oi3

fr 0,02

OyOI

de la i Acide carbonique.

combustion. ( Oxygène absorbé.

Ces nombres donnent comme résultat

Moyen

Adde carbonique. .

Oxyde de carbone . .

Hydrogène ......

Expériences 6 à 1 1 .

Gaz aspirés d 1^,00 au-dessous du gueulard, — Le gas d été aspiré dans le conduit qui alimente le four où se trouve l'appareil à air chaud. En déplaçant légèrement l'une des briques qui recouvrent le canal , le gaz s'en échapj)ait avec pression et s'enflammait spontanément à l'air. Sa <:lialeur propre était assez considérable pour que le verre s'y ramollit très-promptement. L'antimoine fondait rapidement dans la conduite, mais non l'argent. Pour aspirer le gaz, j'ai employé un tube de porcelaine recouvert d'une feuille mince de platine. Un tuyau en plomb faisait commumquer le tube de porcelaine avec l'aspirateur au moyen de <ieux tubes de caoutchouc.

j aî isît sÎt âTislvsPft dp et* fravr.

i»S5oo

i"S4oo

Caz ramené à 0® et à 0^,760 . . •

de la < Acide carbonique. .

^mbustion . ( Oxygène absorbé. .

(iO

^az ramené à o*»et à 0^,760. . .

de la < Acide carbonique. .

^^Qmbustion . ( Oxygène absorbé . .

Ces analyses m'ont donné les résultats suivants (i) :

Totaux

La composition moyenne du gaz est donc :

Acide carbonique ^977

Oxyde de carbone 3i,i3

Hydrogène 1,81

Azote 63,59

J'ai cherché à déterminer la proportion de vapeur d'eau contenue dans ces gaz. J'en ai trouvé une quantité tout à fait négligeable , 0^^,006 pour i litre de gaz aspiré. Expériences n**' 12 d 14.

Gaz aspirés au gueulard. — Les gaz ont été aspirés au moyen d'un canon de fusil recourbé, et plongeant dans

(i) Le gaz (7) est le même que celui de rexpérience (6). Il est resté deux heures de plus dans Taspirateur à couche d'huile.

le gueulard de o'^jiS; il était garni intérieurement d^un tube de porcelaine dans la partie exposée au feu. J'ai obtenu dans trois expériences :

Cas pour Tanalyse i^'*,53o i^SSgo i*'S556

Baromètre o"»,75o5 o",75o o"»,745

Thermomètre 20° 20°, 2 21°

Gaz ramené à 0° et à 0^,760. . . i*'*,4o7 i^^^,^S6 i'»*,420

ff gr gr

Acide carbonique 0,874 o,365 0,243

Produits (Eau 0,082 0,029 0,02$

delà \ Acide carbonique. o,645 0,689 0,806

combustion. V Oxygène absorbé. 0,260 » »

Dosage direct d*azote 61,1 6 1 , 3 60 , i

Ce qui donne les nombres :

(la) (i4) Moyenne.

Acide carbonique . . î3,44 12,66 8,66 11, 58

Oxyde de carbone. . 23 , 1 5 28 , 90 28 , 66 25 , 24

Hydrogène 2,81 2,4? 2,18 2,48

Azote 60,60 60,97 60,52 60,70

Les gaz (12) et (i3) ont été aspirés immédiatement l'un ^près l'autre 5 le gaz (i4) ^lé aspiré en même temps que le gaz (11) pris à i mètre au-dessus du gueulard.

J'ai déterminé la proportion de vapeur d'eau contenue dans les gaz au gueulard , immédiatement après les prises de gaz (i3) et (i4) 5 à peu près au milieu de l'intervalle de tf^mps compris entre deux charges, et j'ai obtenu :

Vapeur d^eau pour 100 volumes de gaz sec. 6,3o 5,45

On peut déjà remarquer qu'il y a une grande différence ^ntre la composition des gaz pris au gueulard , et celle des gaz aspirés à i mètre au-dessous. Les variations qu'on ob- ^rve dans la composition des gaz pris au gueulard (12), (i3), (14) tiennent évidemment à ce qu'une partie plus

OU moins considérable du courant ascendant ae rendait , par le conduit placé à i mètre de profondeur, dans le four où se trouvait l'appareil à air chaud. Il en résultait des variations correspondantes dans le volume des gaz qui passaient à travers le minerai , et partant , dans leur composition à la sortie du fourneau. Je reviendrai , du reste, plus tard sur ces résultats.

Analyse des gaz du haut fourneau de Pont-l'Évêque.

Le haut fourneau était remis en feu depuis trois semaines, lorsque j'ai commencé mes expériences. Voici quellea

sont ses principales dimensions :

Diamètre au gueulard i , 25

Diamètre au ventre 3,oo

Hauteur de la cuve 7 > ï 5

Hauteur des étalages 2 , §5

Diamètre au sommet de Touvrage. ... i ^qo

Hauteur de l'ouvrage o,8o

Largeur entre les deux tuyères 0,76

Hau teur d u creuset o , 5o

Hauteur totale du fourneau 1 1 9 ox>

Marche du haut fourneau. — Le fourneau est soufflé au vent chaud. L'appareil pour le chauffage de l'air est disposé à la suite d^un four à réverbère servant au mazéage de la fonte, et qui est alimenté par les gaz du haut fourneau pris à 3"^,65 de profondeur au-dessous du gueulard. Pendant la durée de mes expériences , la température du vent , près de la tuyère, n'a pas dépassé i3o degrés.

Le fourneau a deux tuyères à eau en fer de 0^,072 de diamètre. Les buses ont un diamètre de o"*,o67. La pression de l'air sur le porte-^vent était comprise entre 35 et 4o centimètres d'eau (o"*,026 à o"*,o3o de mercure).

Nature du minerai. — Le haut fourneau consomme principalement du minerai oolitique de Saint-Quentin (Isère),

que l*on grille dans des fours analogues aux fours à chaux continus , en employant pour cette opération des escarbilles des fours à réverbère. Ce grillage enlève l'eau et une partie de lacide carbonique du minerai. Le lit de fusion comprend en même temps des scories de forges de Rives et du minerai en grains de la Haute-Saône.

Consommation et produits. — Pendant mes expériences , le fourneau n'était pas encore arrivé tout à fait à sa portée déminerai, mais il n'en différait que de 5 à 6 pour loo, à én juger par les résultats du fondagc précédent. La charge se composait de 253 kilogrammes de minerais divers et de i5o kilogrammes de coke. Elle rendait y5 kilogrammes de fonte ou 3o pour loo. On passait moyennement a4 charges fin 12 heures, et l'on obtenait pendant le même temps i,8oo kilogrammes de fonte blanche ou truitée pour affinage.

Les gaz du haut fourneau de Pont-l'Évèque ont pu être aspirés en un assez grand nombre de points : dans le voisinage des tuyères 5 2^ vers la partie supérieure de l'ouvrage; 3^ au grand ventre du fourneau^ 4° ^^^^ 1^ prise de gaz située à 3"55o au-dessus des étalages et à la moitié de la hauteur de la cuve-, 5^ enfin, au gueulard.

Expériences î5 et i6.

Gaz (Mpirés dans le voisinage de la tuyère, L'intervalle se trouve entre les tuyères et les parois du vide rectangulaire dans lequel elles sont établies, était rempli par du sable réfractaire fortement tassé. On a pu percer facile- *^ent, dans ce vêtement de sable , deux ouvertures de o™,o2

diamètre placées dans la verticale qui passe par le centre ^ela tuyère, l'une à o™,24, l'autre à o"*,29 au-dessus du ^ntre. Les gaz s'en échappaient avec force en projetant à 1 extérieur de petits fragments de coke et des gouttelettes de fente et de laitier. En introduisant dans ces orifices un P^it tube de porcelaine revêtu extérieurement d'une feuille

de plaiiuc et communiquant avec Faspirateur, on a pu recueillir les gaz sans trop de difficulté. Voici les données des expéi'iences :

Gaz pour l'analyse i''',5io i"S57o

Baromètre o",746 o*°,746

Thermomètre i4S5 i5°

Gaz à o" et à o°>,76o i>î%4o8 i'»S46i

Acide carbonique o*, 226 o^ 1 70

Produits /Eau o,oo3 0,008 ^

de la J Acide carbonique. ... 0,461 o,644

combustion. ( Oxygène absorbé.. . . » »

Elles ont conduit aux résultats suivants :

(.5) (lO)

Acide carbonique 8 , n 5 , 87

Hydrogène o , 26 o , 68

Azote 75,10 7i»20

Les gaz de l'expérience ( 1 5 ) provenaient de l'orifice percé ^ à o"™,24 au-dessus des tuyères. Les gaz de l'expériencei^ (16) provenaient de l'orifice à 0^,29 de la tuyère.

Il a été facile de comparer les températures des matières î contenues dans le haut fourneau devant la tuyère^ à o'^jai^ et à o™,29 au-dessus. La tuyère paraissait d'un blan»éblouissant. A 0^,24, et surtout à o",29 au-dessus, Isa-teinte était déjà très-sensiblement jaune. La comparaison: était facile à faire, les trois orifices étant disposés sur Is^J même verticale.

Expérience 17.

Gaz aspirés à la rustine^ à o"*,67 au-dessus du niveau tuyères, — Les gaz sortaient avec force de l'orîfice pratiqua dans la maçonnerie, et ribtérieur du fourneau à cette haii^

leur paraissait d'un rouge très-clair. J'ai obtenu dans une

seule analyse :

Gaz pour l'analyse i*'*,6io

Baromètre o™,749

Thermomètre i5"

Gaz à o*» et à o",76o i**S5o3

Acide carbonique o,oo5

de la Acide carbonique. . . 1 ,076

combustion . ( Oxygène absorbé ... o , 390

Dosage d'azote 6a , i

Ces nombres conduisent aux résultats suivants :

Acide carbonique 0,16

Oxyde de carbone 36 , 1 5"

Hydrogène 0,99

Azote 62,70

Expériences 18 et 19.

Gaz pris au grand ventre du fourneau, — Deux analyses

*^ites sur des gaz aspirés séparément par une ouverture pra- ^9[liée dans la maçonnerie du fourneau et de laquelle les 5^2 sortaient avec ime grande vitesse , ont donné :

Gaz pour l'analyse i"%564 i"S56o

Baromètre o"*,766 0^,754

Thermomètre i4® 16**

Gaz à o« et à 0^,760 i"S48o i"S452

gr Rf

Acide carl)onique o , oo5 o , oo5

de la < Acide carbonique. . . 1 ,oo4 0,977 combustion . ( Oxygène absorbé ... » »

Dosage d'azote 63,6 65, i

Ces nombres conduisent aux résultats suivants ;

{i8) (19) Moyenne.

Acide carbonique 0,17 0,17 0,17

Oxyde de carbone 3^^2,6 33,75 34» 01

Hydrogène i ,43 1,27 i,35

Azote 64,14 64,81 64,47

Expériences 20 21.

Gaz aspirés à la moitié de la hauteur de la cuve. — Le gaz ont été aspirés dans la conduite qui alimente le four mazer, tout près de leur sortie du fourneau. Deux analyse faites sûr des gaz aspirés séparément ont eu pour base le données suivantes :

(ao) (21)

Gaz pour l'analyse i*'%6o4 i*'*,578

Baromètre o°*,7565 o",7555

Thermomètre 11" 1 3°

Gaz à o» et à o™,76o i"S5345 i"',4972

Acide carbonique 0,018 o,023

de la I Acide carbonique. . . i ,o83 i ,026

combustion . ( Oxygène absorbé .... o, 393 ^ji

Dosage d'azote 62,9 62,9.

Ces nombres conduisent aux résultats suivants :

(20) (31) Moyenne.' .

Acide carbonique ^^^9 ^^11 OyGH

Oxyde de carbone 35,64 34» 61 35,

Hydrogène i,3o 1,66 i ,4^ '

Azote 62,47 62,96 62^72/

La température des gaz à leur entrée dans la cOnâiiit était le rouge sombre ; le verre s'y ramollissait trës-pompte ment. Près du four à gaz , cette température suffisait encor

pour produire la fusion du zinc, mais non celle de l'aniimoine.

Expériences 22 et 23.

Gaz pris au gueulard. — Les gaz ont été aspirés au gueulard à peu près au milieu de l'intervalle de temps compris entre deux charges, pendant le roulement du four à gaz. Deux analyses faites sur des gaz aspirés séparément ont donné :

Gaz ramené à 0^ et à (

de la < Acide ca

rbonique. . . .

combustion. (Oxygène

absorbé

Ces nombres donnent

les résultats qui suivent

Moyenne.

Oxyde de carbone . . .

Je n'ai pu déterminer la proportion de vapeur d'eau con- ^^Hue dans les gaz au gueulard-, mais cette quantité ne peut ^^ïe que très-faible , puisqu'on n'emploie à peu près que des ^*^neraÎ8 grillés dans le lit de fusion.

Rscherche du soufre dans les gaz du haut fourneau.

^ànA toutes les expériences dont je viens de donner les ^^§sttluit$, je n'ai pas fait mention des composés du soufre ^ïui pourraient cependant se rencontrer dans les gaz , puis-

qu'il existe du sulfure de fer en proportion notable dans les combustibles qu'on brûle dans le haut fourneau. J'ai fait quelques expériences spéciales pour reconnaître s'il y avait du soufre dans les gaz, et à quel état il s'y rencontrerait.

En faisant passer le gaz aspiré au sommet, au milieu et à la base de la cuve, dans une solution d'acétate de plomb, la liqueur n'a pas noirci, bien que j'aie opéré sur un volume très-considérable de gaz.

Il n'existe pas non plus d'acide sulfureux dans les gaz pris aux trois hauteurs que j'afi indiquées. Je m'en suis assuré en faisant passer ces gaz à travers une dissolution •aqueuse de cblore. La liqueur essayée par le chlorure de barium, après le passage des gaz, ne s'est pas troublée; elle ne renfermait donc pas une trace d'acide sulfurique.

Enfin , pour reconnaître s'il existait du soufre dans les gaz, autrement qu'à l'état d'acide sulfureux ou d'hydrogène sulfuré, j'ai examiné les produits de la combustion dans le four à gaz. Il est bien évident que tous les composés du soufre devaient donner, dans cette combustion , de l'acide sulfureux. En faisant passer un très-grand volume de gaz à travers la dissolution de chlore, j'ai obtenu un trouble sensible par le chlorure de barium ] mais , en recommençant l'expérience de manière à pouvoir mesurer le gaz aspiré et à dosée ainsi l'acide sulfureux, j'ai reconnu que pour 4*'S82 de gaz aspiré à travers la solution de chlore, celleci n'avait produit, avec le chlorure de barium, qu'uib trouble à peine sensible. Le soufre existe vraisemblablement dans les gaz à l'état de sulfure de carbone, mais lai proportion en est tout à fait inappréciable.

En répétant les essais qui précèdent sur des gaz aspirée dans le voisinage des tuyères, à o™,24 au-dessus (i5)r on trouve qu'ils noircissent sensiblement la dissolutioir d'acétate de plomb. Il existerait donc, dans les gaz de cette région du fourneau, une petite quantité d'hydrogène sulfuré ([ui se formerait probablement par la réaclion de Is

vapeur d'eau contenue dans l'air almosphériijue sur le sulfure de fer que renferme le coke. 11 est fort curieux de voir l'hydrogène sulfuré se former ainsi à une température aussi élevée que celle produite dans le voisinage des tuyères. Ce gafc est sans doute décomposé par le fer ou par la chaux qu'il rencontre en s' élevant dans le fourneau, puisqu'on n'en trouve plus de traces à une certaine hauteur dans l'appareil. Tout le soufre se retrouve dans les produits fixes de l'opération, soit dans la fonte à l'état de sulfure de fer, soit dans le laitier à Tétat de sulfure de calcium , comme Ta démontré M. Berthier. Quand on brûle du coke dans un fourneau à cuve, dans le but unique de produire des gaz combustibles, l'hydrogène sulfuré formé devant les tuyères persiste sur toute la hauteur du générateur, et se retrouve en proportion appréciable dans les gaz qu'on utilise. Je reviendrai plus loin sur ces expériences.

Eocpériences sur la température des hauts fourneaux.

Avant de comparer les résultats des expériences qui pré- ^«îdcnt, soit entre eux, soit avec les résultats analogues obtenus dans les fourneaux alimentés au charbon de bois, je ^ais rapporter ici quelques expériences faites pour déterminer approximativement la température des hauts four- 'ïeaux au coke et au charbon de bois en différents points de leur hauteur. Ces observations ont été faites eu introduisit dans le fourneau des fils ou des fragments de différents létaux inégalement fusibles. On arrivait ainsi à connaître deux métaux, dont Fun fondait , dont l'autre ne fondait pa^ ^Ous l'influence de la température du milieu ambiant, et ^elle-ci se. trouvait ainsi comprise entre deux limites, ''inscris ici mes premiers résultats , mais seulement comme de simples renseignements. J'espère pouvoir présenter plus ^^rd sur ce sujet un travail plus approfondi et en comparer les indications avec les résultats des belles recherches faites

par M. Fouille t sur la déterminaiîon des hautes h tures

Pour introduire les métaux dans le fourneau, j'ei une tige de fer, à Textréniité de laquelle se irou^ cavité disposée pour recevoir un très-petit creu^set < tenait le métal essayé, et cette cavité était recouv une plaque en fer vissée sur la tige pour mainteni vercle du creuset. Dans d'autres expériences , un j gotdu métal essayé était simplement fixé au bout d en fer et introduit dans le fourneau.

Haut fourneau d! Audincourt marchant au charbon <

Roulement à Vair froid. — Trois semaines après en feu , on consommait 3o6 kilogrammes de mineri pour 5 hectolitres de charbon pesant 1 1 5 kilograno fourneau produisait de la fonte très-grise.

I®. Température propre des gaz au gueulard, — I

(i) Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences, t. III, M. Pouillet s*est servi du pyromètre à air pour déterminer la c: lorifique du platine aux diverses températures , et pour graduel mètre électro-magnétique, dans lequel l'intensité d'un couran électrique sert à la mesure de la température. Par ces différent M. Pouillet a pu déterminer, en degrés du thermomètre à air, le fusion de quelques métaux et les températures correspondantes degrés d'incandescence. Je rappelle ici les principaux résultats o] M. Pouillet:

degrés

Rouge naissant 525

Rouge sombre 700

Cerise naissant 800

Cerise 900

Cerise clair 1000 fusion de l'argent.

Orangé très-foncé. io5o fusion de la fonte bis

Orangé foncé 1 100 fusion de la fonte gri

Orangé clair l ioo fusion de Tor.

Blanc naissant i3oo fusion de Tacier.

Blanc éclatant 1400

Blanc éblouissant i5oo | « . , « .

1600 i forgé.

liaute, la température propre du courant de gaz n'est pas suflSsante pour produire la fusion du soufre (112 degrés).

A charge basse , le soufre fond et reste très-liquide , ce qui prouve que la température du courant n'est pas très- «levée au-dessus de son point de fusion. L'étain ne fond pas. la température des gaz est donc comprise entre 100 degrés et 200 degrés à charge basse.

Je dois ajouter à ces renseignements que très-souvent les gaz des hauts fourneaux au charbon de bois deviennent troubles après la charge en minerai, ce qui prouve que la température s'abaisse assez pour produire la condensation de la vapeur d'eau entraînée par les gaz. Comme cette proportion ne dépasse pas 12 à i3 pour 100 du volume total du gaz , il faut, pour que la condensation de la vapeur puisses opérer, que la température du courant s'abaisse, à charge tasse , au-dessous de 5o degrés à 60 degrés.

Pour montrer que la température des gaz des fourneaux charbon de bois est ordinairement très-peu élevée à leur sortie du fourneau, j'indiquerai encore le fait suivant. Au fourneau de Bley (Haute-Saône), en i84o, trois semaines après la mise en feu, les gaz étant éteints au gueulard , on pouvait tenir pendant très-longtemps la main plongée dans le courant sans éprouver autre chose qu'une faible sensation de chaleur.

o?. Température de la cuve^ à 8"',o4 au-dessous du gueulard et d 6^^6^ au-dessus du ventre. — Je rappellerai que la composition des gaz du fourneau d'Audincourt , à cette hauteur, était la suivante (p. 3o5) :

Acide carbonique 0,21

Oxyde de carbone 36,39

Hydrogène ï>79

Azote 61 ,61

fOO,00

La tige en fer contenant le petit creuset avec un fil d*arn. 23

gciit est resiée un quart crhcure dans le fourneau : elle a été retirée cliauflée au rouge cerise clair. L'argent éli fondu. «

Le même essai a été répété , en substituant le cuivre rou à l'argent. La lige d'essai est restée 20 minutes dans le fou neau. Le cuivre n'était pas fondu.

La température, dans cette partie du fourneau, est do comprise entre la fusion de l'argent et celle du cuivre, èl est supérieure à 1000 degrés.

3°. Température dans un orifice pratiqué au contrevent, o",90 au-dessus de la tuyère. — A cette hauteur, Taci carbonique formé devant la tuyère est déjà compléteme changé en oxyde de carbone.

Le cuivre fond 5 l'or fond également. La tige d'essai r tirée du fourneau après 20 minutes de séjour, est chaufi au rouge presque blanc. Elle est recouverte de gouttelêtt de fonte et de laitier, et creusée d'un grand nombre de p tites cavités produites probablement par la fonte en fusioi mais elle ne s'est pas déformée dans le fourneau.

4°. Température dans la tuyère. — Le fer fond presque ii stantanément. Une tige de fer de o™,o2 de diamètres'c complètement fondue sur o"*,25 de longueur enmoinsd'ui demi-minute. La porcelaine y fond aussi presque instante' nément.

Haut fourneau au coke de Pont-VÊvêque.

i^. Température au gueulard. — 29 jours après la mîj en feu, le four à gaz étant en roulement.

A charge haute, l'étain fond-, le plomb ne fond pas : température est donc comprise entre a 28 degrés et 3c degrés.

A charge basse , le plomb et le zinc fondent, mais Fani moine ne fond pas : la température des gaz est donc coe: prise entre 36o degrés et 43o degrés.

2**. Température au ventre La composition des gaz ^

représentée par les résultats suivants :

Acide carbonique o , i «y

» Oxyde de carbone 34, oi

Hydrogène i,35

Azote . . . 64,47

Un morceau de cuivre rouge , solidement encastré à l'extrémité d'une lige de fer, fond après i5 minutes de séjour dans le fourneau. La fonte blanche se désagrège, mais ne fond pas.

Le fer est chauffé au rouge cerise clair quand on le retire; en lexaminant après l'avoir trempé, on a reconnu qu'il était recouvert sur o™,ooi environ d'épaisseur d'une couche ^ciéreuse.

3°. Température à 0^,67 au-dessus de la tuyère, — Le gaz *vait à cette hauteur la composition qui suit :

Acide carbonique 0,16

Oxyde de carbone 36 , 1 5

Hydrogène ^>99

Azote 62,70

Le cuivre et For fondent facilement.

Une baguette de fer rond, de 9 millimètres de diamètre, ï*este plongée dans le fourneau , sur une longueur d'environ ï mètre, pendant i5 minutes-, on la retire chauffée au tlanc naissant et donnant quelques étincelles à l'air, mais sans être déformée 5 elle est recouverte d'une couche aciéreuse. La porcelaine n'éprouve aucun changement.

4*^. Température à 0^,29 au-dessus de la tuyère. — A cette hauteur les gaz ont la composition donnée page 346, et que

je repète ici :

Acide carbonique 5,87

Oxyde de carbone 22 , 25

Hydrogène , . . . o ,68

Azote 7 ' > 20

Une baguette de fer rond , de 9 millimètres , fond complètement sur une longueur de o™,2o, en moins d'une minute et demie. Retirée après trois quarts de minute, elle n'est pas encore fondue , mais elle est chauffée au blanc soudant et donne des étincelles à Tair.

Ces deux expériences ont été répétées, et ont reproduit les mêmes résultats.

5®. Température à la tuyère, — La même baguette de fer rond ) de 9 millimètres de diamètre , introduite dans le fourneau sur o",3o de longueur, fond en moins d'ime demi-minute. La porcelaine y fond aussi presque instantanément.

Les expériences qui précèdent montrent déjà que la température des hauts fourneaux au coke est notablement plus élevée que celle des fourneaux au charbon de bois dans les mêmes zones de l'appareil. La différence est surtout trèsconsidérable entre les températures des gaz essayées au gueulard, et elle l'aurait été encore davantage, si Ton ne soustrayait pas une partie du courant de gaz , au milieu de: la cuve du fourneau au coke , pour alimenter les fours de: niazerie. Ces différences de température sont en rapport,, comme je le montrerai bientôt, avec les différences qu'on observe dans la composition des gaz pris dans les mêmes régions des deux espèces de fourneaux.

Conclusions,

Pour pouvoir faire la comparaison des fourneaux slv charbon de bois et des fourneaux au coke, j'ai réuni , dan. les tableaux qui suivent, les résultats des analyses faites soles gtt des hauts fourneaux de Vienne et de Pont-l'Évèques et j'ai rapporté , pour chaque composition , la proportioi de chacun des éléments du mélange gazeux à un même voi lunie (100) du seul élément invariable, l'azote; on peic suivre ainsi plus facilement les modifications qu' éprouve I composition du courant de gaz« lorsqu'on passe d'une zom

à lautre du haut fourneau. Les résultats des analyses des gaz des deux fourneaux au charbon de bois que j'ai examinés ont été aussi réunis dans deux tableaux disposés d'une manière semblable (p. 3i4 et 3i5). Je n'ai pas cru toutefois devoir consigner ici dans ces nouveaux tableaux les compositions calculées en supposant que l'oxygène se change d'abord en acide carbonique, puis en oxyde de carbone. Ces hypothèses, basées sur toùtes les expériences que j'ai présentées antérieurement, semblent justifiées du reste aussi bien par les résultats de cette série que par ceux fournis par les fourneaux au charbon de bois.

Haut fourneau de Fienne,

Cas prit aa-desioiu da gueulard.

An gueulard.

A i-,oo.

la tjmpe.

Totaux

Vapeur d*eau pour loo volumes

Vapeur de carbone pour lOO

Oxygène en excès sur loo vo-

Hydrogène pour i oo vol . azote .

Haut fourneau de Pont-l'Évéque.

Gaz pris

Aq foenlard.

i^ueulard.

▼entre.

A 0"iCT de

la tuyère.

A 0-,M de

la tuyère.

la tity^Ye.

Oxyde de carbone.

Hydrogène

Totaux

Vapeur de carbone sur 100 vol. azote.

Oxygène en excès sur 100 vol.arotc.

Hydrogène sur loo

On peut tirer des nombres contenus dans les deux V bleaux qui précèdent les conséquences suivantes, qu il se intéressant de mettre en regard des conséquences dédui' des analyses des gaz des hauts fourneaux au charbon bois.

On voit, dans les deux hauts fourneaux que j'ai étu(? la quantité d'acide carbonique diminuer rapidement à sure qu'on s'éloigne du gueulard, en même temps l'oxyde de carbone augmente. Au fourneau de l'Evèque, vers la moitié de la hauteur de la ( uve, trouve presque plus d'acide carbonique dans les gaz l'oxyde de carbone a augmenté dans une proportioi que la somme des volumes d(' l'acide carboniqu

J'oxyde de carbone reste constante. Le seul phénomène chimique qui se produise depuis le milieu de la hauteur de la ^uve jusqu'au gueulard est donc le changement de Foxyde de cârbone en acide carboni([ue par l'oxygène du minerai .

Dans la moitié inférieure de la cuve , il n'y a plus notablement d'acide carbonique. La vapeur de carbone diminue depuis la prise de gaz pour le mazéage de la fonte (p. 344) (Pont-l'Evêquc ) jusqu'au ventre, de 28,5 à 26,5, résultat qu'il convient d'attribuer, soit au dégagement de l'acide carbonique du minerai qui se produit dans cette région du fourneau, soit à la fin de la réduction de l'oxyde de fer qui s'opère alors avec consommation de charbon.

Aux étalages, l'acide carbonique a disparu, et la proportion de vapeur de carbone combinée dans le gaz (26,5) diffère très-peu de celle qui correspond au gaz produit par l*air sur le carbone en excès ( 26,3 de carbone pour 100 volumes d'azote), en sorte qu'on peut en conclure qu'au grand ventre du fourneau la transformationr de Foxyde de fer en fer métallique est à peu près complète.

La proportion d'oxyde de carbone paraît augmenter depuis le ventre à la partie supérieure de l'ouvrage , ainsi ^ue le prouvent les expériences (i), (2), (17). Ce résultat est tout à fait comparable à ceux que j'avais obtenus dans l^analyse des gaz des parties inférieures des fourneaux de Clerval et d'Audincourt , et me parait pouvoir s'expliquer avec la même facilité. On doit admettre que les matières pâteuses qui recouvrent les parois de l'ouvrage contiennent du silicate de fer qui se réduit au contact du charbon avec production d'oxyde de carbone, en sorte que les gaz arrivant au jour par un orifice percé dans la pafroi sont plus riches en oxyde de carbone que la colonne gazeuse qui circule au centre de l'ouvrage.

La proportion d'hydrogène reste toujours très-peu considérable , et ne varie presque pas du ventre juf qu'au gueu-

lard. Ce gaz provient presque en totalité de la décomposition de la vapeur contenue dans Tair injecté par les tuyères.

Enfin , les analyses confirment d'une manière claire les résultats directs des analyses faites à Clerval et à Audincourt, qui prouvaient la conversion successive de l'oxygène de Tair en acide carbonique, puis en oxyde de carbone, à une faible distance de la tuyère.

Si maintenant nous comparons ces résultats avec ceux que présentent les hauts fourneaux au charbon de bois , nous reconnaîtrons de grandes analogies et des différences très-notables. De la tiiyère jusqu'au ventre, il y a pour ainsi dire identité, sous le rapport de la composition du courant gazeux , entre les deux espèces de fourneaux. Mais, à partir du ventre jusqu'au gueulard, l'analogie n'est plu aussi complète. Ainsi , dans les deux fourneaux au charbon«::x~

de bois (Clerval et Audincourt) , l'acide carbonique aug -y=^'

mentait progressivement depuis le ventre jusqu'au milieuK^^i de la cuve , et l'oxyde de carbone diminuait en même temps.. ^ «s Du milieu de la cuve au gueulard , le courant gazeux con — ^cxnservait la même composition et se chargeait seulement d'an^^fxi< certaine proportion de vapeur d'eau. Dans les deux hauts :9^^tj fourneaux au coke , au contraire, c'est dans la moitié supé — ^^«érieure de la cuve que la réduction de l'oxyde de fer paimJSAr l'oxyde de carbone a principalement lieu.

Les différences dans la position de la zone de réductionK=M:^«i

tiennent évidemment aux différences que présente la tem

pérature des gaz , dans les deux espèces de fourneaux , lors

qu'ils arrivent près du gueulard. L'hydroxyde de fer per(E^^^ son eau vers 3oo degrés, et l'action réduclive de l'oxyde d< carbone et de l'hydrogène ne commence que vers 36o d( grés, après la déshydratation du minerai. Dans les hauts^^^

fourneaux où la température près du gueulard est très-éle

vée, comme à Vienne et à Pont-l'Evêque , il est évident qu&-^ la réduction doit commencer presque aussitôt après l'intro—

ductlon du minerai dans le fourneau , mais on conçoit qu'il ne peut pas en être de même dans les fourneaux au charbon <~lebois, dont les gaz ont, près du gueulai d, une température beaucoup plus basse.

La transformation de T acide carbonique en oxyde de carl)one par le contact du charbon exige une température beaucoup plus élevée que la réduction de Toxyde de fer par l'oxyde de carbone. Cette dernière réaction se produira donc seule dans toute la partie supérieure des fourneaux.

acide carbonique disparaîtra lorsqu'on arrivera dans une zone suffisamment échauffée. Cette zone se trouve placée dans les fourneaux au coke vers le milieu de la cuve; à Qerval et à Audincourt, elle se trouvait très-près du ventre fourneau. Ces résultats s'expliquent nettement par les ^îts que j'ai rapportés plus haut , et qui prouvent que la ^«mpérature des fourneaux au coke , essayée dans les mêmes ^ones, est toujours supérieure à la température des four- ^^aux au charbon de bois.

On peut aussi remarquer que les gaz des fourneaux au ^l^arbon de bois renferment au gueulard beaucoup plus ^'hydrogène que les gaz des fourneaux au coke. En compa- ^^Ht la composition du coke à celle du charbon de bois , on rend facilement raison de celte différence. Le coke ne t^rd par calcination en vase clos que i à 2 pour loo de ^ïi^atières volatiles, tandis que le charbon de bois en. perd à i5 pour loo, qui renferment beaucoup d'hydro-

Afin de faciliter la comparaison des résultats de ce travail ^vec ceux obtenus précédemment dans les fourneaux au ^Karbon de bois de Clerval et d'Audincourt, j'ai représenté par des courbes continues la marche que suit la proportion de chaque gaz de la tuyère jusqu'au gueulard. Chacune des fig. lAetB, aAetB, 3 AetB,4 AetB, correspond à fourneau séparé. Les ordonnées inscrites sur Taxe des y indiquent la hauteur au-dessus de la tuyère. Les abscisses

représente m la proportion de eliaqne gaz correspondante à la hauteur délerniin<^e par l'ordonnée (i).

Pour que la courbe représentent les variations absolues

Fig. I . A. — Haut fourneau de Clenuil.

qui surviennent dans la proportion de chaque gaz, passant d'une zone à l'autre du fourneau, il fallait q~ —

la composition du mélange gazeux fût constamment ra ;

portée à une proportion constante d'un élément in^MH riable sur toute la hauteur du fourneau. Comme la quF= lité absolue d'azote qui sort du gueulard est la même < j celle qui entre parla tuyère, on a calculé les résultats chaque analyse, en les rapportant à loo volumes d'azcz»t L'azote sera donc représenté sur chaque figure par ligne droite AA (t = loo) parallèle à l'axe des y. Cha^i^u analyse donne un point de la courbe cherchée , et tous <e points ont été réunis par une ligne continue. J'ai re£">^ senté par des lignes ponctuées les hauteurs au-dessus à.^ tuyère correspondantes à chacune des analyses.

(i) Le lupport eiilrc les ordonnces cl les abscisses est iudélerminé tît l)itraire , mais il est le mémo pour tous les fourneaux.

Dans les deux fourneaux au charbcm de bois de Clerval d'Audincourt, les deux courbes BBB, CGC, qui reprétitent l'acide carbonique et Toxyde de carbone, sont à

Fig. I. B. — Haut fourneau de Clerval.

!U près parallèles à Taxe des y, dans la partie supérieure L fourneau, ce qui montre que les proportions respectives ces deux gaz restent sensiblcmentconstantes jusqu'à une rtaine profondeur. En s'eufonçant davantage, la courbe J se rapproche de l'axe des y, et finit par l'atteindre à le profondeur qui correspond à peu près au grand ventre . fourneau, tandis que la courbe CGC s'éloigne de plus plus de cet axe , jusqu'à une certaine dislance maximum i correspond également au grand ventre du fourneau, acide carbonique reparait près de la tuyère, et j'ai admis .'à o™,3o au-dessus il n'en restait plus notablement , en rte que la courbe est représentée par une ligne brisée BBB , i part de l'origine des coordonnées et s'infléchit brusque înt en un point „

ur venir rejoindre l'axe des y à o'",3o au-dessus de la yère. Quant à la courbe GGC, à^partir du point qui cor-

ond à Fabscisse maximum , et qui se trouve à peu près hauteur des étalages , elle se rapproche sensiblement de

Fig. A. — Haut foumea u d'AudincourU

iù

it 1 D

Taxe des y jusqu'à la hauteur y = o",3o, où elle s'inflécl=: brusquement pour atteindre cet axe à y =o",i55 haute —

Fig. 3 A. — Haut fourneau de Vienne,

Porrespondanle à 26,26 d'acide carbonique pour 100 volumes d'azole.

Fig. 2. B. — Haut fourneau (TAudincourt. •

t^aijs les fourneaux de Vienne et de Poni-rEvêque (fig. 3 4), les courbes BBB, CGC, s'infléchissent immédiale-

Fig. 3. B. — Haut fourneau de Vienne.

mcnl à partir du gueulard ( i ). On voit ici , comme dams ! deux fourneaux au charbon de bois, que, la courbe BBB rapprochant de Taxe des y, la courbe CGC s'en éloigi L'abscisse maximum pour celle-ci correspond à peu près point où BBB atteint l'axe des y, La zone où l'oxyde de cî bune existe seul est beaucoup plus étendue ici que dans fourneaux au charbon de bois.

Fifr. A. — Haut fourneau de Ponl-l'Evequc.

2a '*o €o du 1Q-1

La courbe DDD représente l'hydrogène. Dans les fou neaux au coke , cette courbe est très-rapprochée de l'a des t/ y et se maintient à une dislance à peu près constat de cet axe. Dans les fourneaux au charbon de bois, elle représentée d'abord par une ligne à peu près parallèle l'axe des y, et se rapproche de cet axe à partir du point commence l'inflexion des courbes de l'acide carbonique de l'oxyde de carbone.

(i) Il faut remarquer que Tinflexion de ces deux courbes près du gi»< lard serait beaucoup moins considérable si Ton n'enlevait pas une partie courant de f;az pour Talimentation des fours comme on Ta dit p. 344-

La ligne EEE représente la vapeur d'caii.

Enfin, j'ai représenté par la ligne FFF le volume total des produits gazeux (ramené à o degré) , correspondant à 100 volumes d'azote. A la tuyère (y = o), ce volume est if'prcseiité par une abscisse égale à 126,26. Il augmente rapidement et devient égal à 1 52,52 , lorsque la transformation de l'oxygène en oxyde de carbone est complète. A partir

Y'iQ. /|. B. — Haut fourneau dr Vont^V Evoque,

Ce point, très-peu élevé, comme on sait, au-dessus de la ^^yère, on voit que , dans tous les fourneaux , la courbe ^ éloigne de Taxe des y à mesure qu'on s'élève , mais le mou- ^^naent est beaucoup plus marqué dans les fourneaux au ^Wbon de bois que dans les fourneaux au coke. Cela se Conçoit iiisement, puisque l'on emploie beaucoup moins ^'airdans les premiers pour obtenir la même quantité de foute; par conséquent, l'influence du dégagement des prod<îits gazeux du minerai sur le volume total des gaz doit ^treplus sensible dans ce cas que dans l'autre. On peut re- *^ftrquer également que, dans certains points de la hauteur

du fourneau, réloîgnement de la courbe de Taxe des y se fait bien plus rapidement que dans d'autres, ce qui tient évidemment à ce qu'il s'opère , dans la zone correspondante, un dégagement de produits volatils comme l'acide carbonique de la castine ou la vapeur d'eau des minerais. Dans le fourneau de Pont-l'Evêque , où l'on ne charge que du minerai grillé, la courbe n'éprouve aucune inflexion brusque quand on s'approche du gueulard.

On a vu , par ce qui précède, que les différences observées dans la position des zones de réduction des fourneaux au coke et au charbon de bois tiennent à des différences de température.

Il est assez facile d'expliquer pourquoi , sur toute la hauteur de l'appareil, une tranche quelconque du fourneau au coke est toujours à une température plus élevée que la zone correspondante d'un fourneau au charbon de bois. L'échauffement des matières de la colonne descendante s'opère toujours au moyen de la chaîeur sensible que conserve le courant de gaz provenant des tuyères, après la transformation de l'oxygène de l'air en oxvde de carbone. La masse de gaz qui traverse le haut fourneau est à peu près proportionnelle au combustible introduit. Plus on consommera de carbone pour fondre i de minerai , plus la masse des gaz sera considérable par rapport à celle du lit de fusion, et, par conséquent, plus la température de celui-ci sera élevée. Or, dans les fourneaux au charbon de bois, 1» consommation de combustible pour loo de fonte varie entre lOO et i5o de charbon , qui se réduisent par calcination dans la cuve à 90 et 1 35 de carbone (Qerval , Audincourt). Dans les deux fourneaux au coke que j'ai étudiés, la consommation de coke était de 285 et 200 kilogrammes pour 100 kilogranmies de fonte, ott, en déduisant i5 pour 100 de cendres, de et 170 de carbone. Les minerais rendent à peu près autant de fonte à Andincourt qtai'k Pont- FEvèque, à Clerval qu'à Vienne, et Ton en déduit par cou-

s^uedt 9 que la masse des gaz qui traversent les fourneaux, rapportée à une même quantité de fonte obtenue , esX presque deux fois plus considérable à Pont-l'Evêque qu'à Audincourt, au fourneau de Vienne quau fourneau de Clerval.

Ainsi , les différences observées dans la composition des gaz dans les mêmes zones des fourneaux au coke ou au charl>on de bois tiennent à leur température, et celle-ci est en ra.pport avec la quantité de combustible consommée. On peut maintenant se demander pourquoi , dans les fourneaux au coke, la consommation en carbone réel est moyennement <J6ux fois plus considérable que dans les hauts fourneaux charbon de bois. L'explication de ce fait exige quelques d ^veloppen^nts.

D parait bien constant que le charbon de bois est suscep- ^iHe, toutes choses égales d'ailleurs, de transformer l'acide ^^^^rbonique en oxyde de carbone plus rapidement que le ^ ^::>ke. Cette manière de voir est appuyée sur l'analyse des gaz *3^s cubilots (p. 389 et 391), dans lesquels on trouve en- *^^3re des proportions considérables d'atide carbonique, et ^^^r la comparaison des analyses faites sur les gaz pris dans voisinage de la Juyère des fourneaux d'Audincourt et de ^^^ont-l'Evèque. La zone dans laquelle il existe de l'acide ^^^rbonique parait toujours notablement plus étendue avec ^« coke qu'avec le charbon de bois. Or, il est très-impor- "^■^nt que la zone dans laquelle existe l'oxygène el l'acide ^^rbonique ne soit pas trop étendue. En traversant cette ^one, le fer carburé s'affinerait en partie et produirait laitiers ferreux. Dans les expériences ci-dessus (i5) ^t(i6), on peut se convaincre que la quantité d'oxygène combinée dans les gaz est très-notablement inférieure à qui correspond à l'azote dans l'air atmosphérique, et résultat semble prouver qu'il y a oxydation d'une quan- ^^té sensible de fer au passage des matières en fusion devant tuyèré.;Qii peut déduire de ce fait plusieurs considéra-

lions importantes sur l'allure des fourneaux et sur la*tiature des fontes produites.

Considérons le cas où il s'oxyderait du fer devant la tuyère , soit par Toxygène de Tair , soit par la décomposition de l'acide carbonique formé.

D'après Dulong, i litre d'oxygène absorbé pendant la combustion du fer correspond à un dégagement de 6,2116 unités de clialeur.

Los produits de celte combustion par l'air sont de l'oxyde de fer et de l'azote. La température, calculée au moyen des chaleurs spécifiques de l'azote et de l'oxyde de fer formé, serait 2,690 degrés {Annales des Mines, t. III, p. iga, 4* série). Bien que ce nombre soit un peu incertain, on peut néanmoins , en le rapprochant de la température due à la formation de l'acide carbonique dans l'air (2,2100 degrés) , tirer cette conclusion , que la température développée par la combustion du fer dans l'air est au moins égale à celle produite par la combustion , également dans l'air, du charbon passant à l'état d'acide carbonique.

Si le fer s'oxyde 'par la décomposition de l'acide carbonique, il faudra 21 litres de ce gaz pour fournir i litre d'oxygène qui, en se combinant au fer, produira 6,2&i6 unités de chaleur. D'un autre côté, il y aura a litres d'oxyde de car» bone formés, qui, par leur combustion, produiront 6,260 unités , lesquelles auront dû être absorbées et rendues latentes par la décomposition dei'acide carbonique. Ainsi il y aura, d'une part, absorption de 6, 260 unités de chaleur; de l'autre , dégagement de 6,216 unités. On peut conclure de là qu'il n'y a pas d'absorption sensible de chaleur dans la décomposition de l'acide carbonique par le fer, et, par suite , que le mélange d'oxyde de carbone et d'azote produit dans cette réaction conservera la température due à la formation de l'acide carbonique. Si, au contraire, l'acide carbonique est changé en oxyde de carbone par le charbon, on sait qu'il en résulte une absorption considérable de cha-

leur latente et un abaissement correspondant de tcmpéralure. Ainsi, plus il y aura de fer oxydé devant la tuyère, plus la température de la colonne gazeuse ascendante sera clevée après le changement complet de l'acide carbonique en oxyde de carbone. Il est évident aussi que la proportion d'oxyde de carbone contenue dans les gaz sera eu raison inverse delà quantité d'oxyde de fer formée, puisque l'acide carbonique déeomposé par le ftîr ne donne qu'un volume égal au sien d'oxyde de carbone, tandis qull produit un volume de ce gaz double du sien quand la décomposition s'opère par le charbon.

On peut établir, par des considérations analogues à celleç cjui précèdent , que ^élévation de température du courant ascendant due à l'oxydation du fer devant la tuyère, doit ^tre accompagnée d'un refroidissement correspondant dans température du creuset. En effet , l'oxyde de fer forinié se ^x-x)uvant dans les scories à l'état de silicate , il y aura nécessairement réaction entre cet oxyde et le carbone dé la ^'îonte ou les fragments de charbon mêlés avec le laitier. Les ^:iialyses des gaz pris à la tympe du fourneau de Clerval X^ge 289) 9 celles des gaz pris au contrevent et à la rustine ^u fourneau d'Audkicourt ( page 3o6) , prouvent clairement ^ne cette réaction a toujours lieu, et qu'elle produit de l'^oxyde de carbone* Or, il est facile de voir que celte forma- ^.icMi d'oxyde de carbone doit être accompagnée d'une absorp* tîon considérable de chaleur latente (i).

Pour I litre de vapeur de carbone (i8%o78), passant à l'état d*oxyde , il y a i ,598 unités de chaleur dégagées ;

(i) L'oxydation du fer au passage dexant 1» tuyère et lar réaction du char- Imb sur le silicate de fer des scories , se prouvent encore par le Cait suivant : ^uand on coule- la fonte» le laitier qui arrive sur le métal à la (in de 1» «culée est noir et beaucoup plus ferrugineux que le laitier sorti dans Tinter- 'vslle compri» entre deux coulées. Le silicate ferreux fornMi devant la tuyère parait pouvoir traverser le laitier en vertu de sa plus grande densité; j)uis il

réduit au contact de la fonte et par son carbone » en devenant semblable laitier ordinaire.

mais il y a en même temps une quantité de fer réduite telle, que sa combinaison avec i litre d'oxygène donnerait 6,ai6 unités. Il y a donc nécessairement absorption de 6,216 — 1 ,598=4i6<8 unités de chaleur dans cette réaction.

Ainsi l'élévation de température de la colonne gazeuse asœndante , et , par suite , des matières contenues dans le fourneau au-dessus des tuyères, sera accompagnée d*un rcfroJdisscment du creuset correspondant i la quantité de fer réduite.

Ces principes me paraissent pouvoir expliquer les différences de roulement des fourneaux au coke et au charbon de bois, et les principales variations qu'on observe dans l'allure des hauts fourneaux.

Ondoit aduiettiv à priori que Toxydation devant la tuyère du fer réduit dans la partie supérieure du fourneau sera toujours , toutes choses égales d'ailleurs, d'autant plus considérable que la proportion du fer, par rapport au char^ bou, sera plus grande dans le lit de fusion. On conçoit , en effet , que Toxygène de Tair et de Facide carbonique se par^ tageront près de la tuyère, entre le fer et le caibone, dans, un rapport néi^ssairement variable avec les proportion»respectives de ces deux corps.

Si maintenant nous comparons deux combustibles qnx^ agissent avec une rapidité différente sur Fair et sur l'acids carbonique, comme le coke et le charbon de bois, il es bien évident qu*il faudra augmenter la masse du charbon le moins combustible par rapport à celle du minerai, afin qui Foxyilation du fer ne soit pas plus considérable dans un ca que dans Fautre. Aussi Fexpérience a-t-elle prouvé qu*»^ fallait en moyenne deux fois plus de coke que de charbo^a de bois |H>ur produire « dans le haut fourneau , le mèuM^ poids de la même nature de fonte.

On explique de la même manière les différences de cok:k sommation d^un même fourneau, employant toujours J même combustible, suivant quon veut produire desqao-

lités différentes de fonte. Ainsi Ton sait que Ton consomme beaucoup plus de charbon pour avoir des fonles grises que poar avoir des fontes blanches.

Dans le roulement normal en fonte blanche , la température des gaz au gueulard ne peut guère êlre plus basse que celle des gaz du haut fourneau d'Audincourt , qui marchait, comme je l'ai indiqué ; en fonte très-grise , et la diflérence, si elle existait , ne serait pas en rapport avec la diminution de consommation du combustible. Si la température des gaz à leur sortie d^un fourneau marchant en fonte grise est à peu près la même que dans le roulement normal en fonte blan- <^he, il faut nécessairement en conclure que la température des gaz , après la formation de l'oxyde de carbone , était plus ^tevce dans ce dernier cas que dans le premier. En effet, le '^'^olume des gaz dépendant de la proportion de carbone consommée, il est évident qu'il y aura, pour un même poids de 'ïxineraî , plus de gaz circulant dans le fourneau , dans le rou- Ï^Oient en fonte grise que dans le roulement en fonte blan- ^ïie. Si la température est la même dans la cuve, c'est que courant était plus échauffe près de la tuyère dans un cas dans l'autre , et cette circonstance ne peut s'expliquer ^Ue par la combustion devant la tuyère d'une certaine quan- *^té de fer qui passe dans le laitier et blanchit la fonte.

Les fontes blanches se produisent assez souvent dans les ^^^uts fourneaux qui marchent en fonte grise par l'effet d'un ^«rangement du fourneau. Quand ce dérangement est de longue durée, on reconnaît que la chaleur monte au gtiy/i^ ^rd; les gaz y arrivent avec une chaleur presque suffisante pour faire rougir les parois intérieures de la cuve. En même ^emps , les fontes sont blanches et les laitiers très-chargés d'oxyde de fer, en sorte que les minerais ne rendent que fort peu de métal. Cette élévation considérable dans la tempé- **ature de la cuve est accompagnée d'un refroidissement trèssonsible dans la température du creuset. Ces circonstances fort singulières de l'allure des hauts fourneaux me parais-

sent s'expliquer de la manière la plus naturelle , en U compte des considérations présentées plus haut. Cette gi ('lévation de température dans la cuve ne peut tenir qu' augmentation correspondante dans la quantité de ch sensible entraînée par le courant de gaz après la form de Toxyde de carbone. Un faible rendement eu fonte refroidissement du creuset en sont la conséquence it diate.

L'expérience prouve que la fonte grise en contact des scories chargées de silicate de fer blanchît très->ra] ment. On conçoit donc comment il doit se produire fonte blanche dans les dérangements dont je viens de ps Le fait est aussi d'accord avec la théorie de M. Karstei la production des différentes espèces de fontes. La : blanche, d'après M. Karsten , se produit à une tempér; plus basse que la fonte grise. Cet abaissement de tei rature, qui accompagne la formation de la fonte blax n'est-il pas dû à l'action décarburante du silicate d contenu dans les scories ?

Un dérangement de peu de durée, comme une chu minerais devant la tuyère pendant quelques heures , ne duit pas sensiblement le transport de la chaleur au g lard en raison de la masse des matières contenues da fourneau. Le seul symptôme du dérangement consiste la productron des fontes blanches et des laitiers fen Mais quand on emploie les gaz des hauts fourneaux dan foyrs à réverbère k haute température, on s'aperçoit in diatement du moindre dérangement survenu dans Ta du fourneau par l'abaissement qui se produit dans la jMSrature du four. Nous avons vu effectivement que la pr< tion d'oxyde de carbone contenu dans les gaz était d'ai }>lus faible, que la quantité de fer brûlée devant la tu était plus considérable.

L'emploi d'un vent trop fort, qui augmente 1 étendu la Konc oxydante ou de minerais trop ri< hes ou trop fusil

qm laissent 1« fier mal protégé dans leur passage devant la tuyère, sont les principales circonstances qui déterminent la formation de la fonte blanche et le transport de la chaleur au gueulard. Le meilleur moyen de corriger^cette tendance coDsiste dans l'emploi du vent chaud.

Si j'ai beaucoup insisté sUr les considérations qui précèdeat, c'est que je suis convaincu que l'application des i^ésultats des i^herches de Dulong sur les chaleurs de corn- Wiion à îa théorie des haitts fourneaux, permet d'expliquer, d'une manière simple et naturelle, les principales circonstances de leur roulement et les variations singulières ?tï on observe dans leur allure.

Résumé.

On peut admettre que les résultats des analyses faites jur les gaz des fourneaux au coke confirment très-ne ticmcnt les ^'onclusions que j'avais tirées d'un précédent travail sur la ^'ondposition des gaz des fourneaux au charbon de bois et ^^t* la théorie des phénomènes qui s'y produisent.

On a dû remarquer que la zone de réduction du minerai, ^^tuée , dans les fourneaux au charbon de bois, dans la moiinférieure de la cuve, occupait, au contraire, dans les ^Urneaux au coke, la partie supérieure de l'appareiL J'ai Montré que cette différence de position do la zone de réduc^ ^^oii tenait aux difi*érences bien constatées entre les tempé- *'^turesdes mêmes zones des deux classes de fourneaux.

On a vu que la plus grande élévation de température des ^^Urneaux au coke était la conséquence de leur plus forte ^^Usommation en combustible. J'ai fait voir que ce dernier ^'ésultat s'expliquait par les différences de combustibilité du ^oke et du charbon de bois. Enfin , les mêmes considérations ont permis de montrer de quelle manière la production des diverses espèces de fonte se trouvait liée à la com- «onamation du combustible et à la répartition de la chaleur ^anslehaut fourneau.

Détermination de la chaleur de combustion^

Les données que j*ai inscrites plus haut sur le roulementv^ mx^^^ des fourneaux de Vienne et de Pont-l'Évèque peuvent nouK.c^<»us permettre de déterminer approximativement la chaleur d»J& de combustion des gaz qui traversent le haut fourneau et cell^XXsell^ des gaz qui se rendent dans les fours, leur volume, etc. • ^.

1^. Le fourneau de Vienne consonmie au quintal de fonte »^jcnte

kll

Coke 285 |Oo

Minerais et castine 36g

Le lit de fusion renferme environ ix5 kilogrammes dE> e^di carbonate de chaux contenant :

. ^ . , , . ir • î ( Carbone. i3,8

Acide carbonique oo,6 { ^ , «

f Oxygène. . . 36,8

Le coke renfermant i5 pour loo de cendres, il correftO'^'^''espond à kilogrammes de carbone réel, qui ont absorba ^i^rbé, pour se changer en oxyde de carbone, 3a2 kilogranmi».^y«" ^înes d'oxygène.

Or loo kilogrammes de fonte provenant du peroxy^^^^^^de de fer correspondent à 44 kilogranmies d'oxygène , qua^r ^£^uj^ joints aux 36''**,8 d'oxygène provenant de la castine, dor^^-ïon^ nent Bo^^^^S.

Cette quantité d'oxygène provenant du lit de fusion, « y et qui doit se trouver dans les gaz, équivaut aux o,a5 1 de Voi^^ gène qui a servi à transformer le coke en oxyde de carbot=^Kie.

Le gaz, pris à i mètre de profondeur, renferme 6X^3^6 d'azote, qui correspondraient, dans F air atmosphérique — i ' 16,70 d'oxygène; or la quantité d'oxygène combinée da^*^ xoo parties de gaz est 18,69 ; l'oxygène en sus de celid c^g^ I provient de l'air est donc représenté par 1,99, ou bien g^*" / 1 1,9, en représentani par 100 l'oxygène de l'air introd"«J^^ parla luycre.

Si Ton fait le; même calcul pour les gaz pris au gueular*^ 9

on trouve que Foxygène combiné dans les gaz, en sus de celui qui correspond à l'azote , forme les o,5a2 de Toxygène provenant de Fair atmosphérique.

On peut déduire de ces données le rapport du volume du gaLZ soustrait à i mètre de profondeur au volume total. En eflet, puisque 25,i doit représenter l'oxygène du minerai oorrespondant à loo d'oxygène atmosphérique, il en résulte <jyjLe la quantité d'oxygène que prendraient les gaz en se rendant de I mètre de profondeur au gueulard, s'il n'y avait p2is de soustraction, serait 25, i — 11,9= i3,2.

Dans le cas qui nous occupe, la quantité d'oxygène prise par le gaz en s'élevantde i mètre de profondeur jusqu'au S'^eulardest 53,2 — 11,9 = 4^,3.

Le volume de gaz qui traverse Fespace compris entre la

I>x^ise de gaz et le gueulard, est donc les j-^ = 32,7 pour

^ CDo du volume total du gaz à i mètre de profondeur.

2**. Nous pouvons faire un calcul analogue pour le four- ^*^«au dePont-FEvèque.Il consomme, pour 100 kilogrammes fonte, 200 kilogrammes de coke équivalant à 170 kilogrammes de carbone réel, lesquels prendront 226^^^7 d'oxy- S^ne pour former de l'oxyde de carbone.

100 kilogrammes de fonte correspondent à 4o kilogramïiaes d'oxygène seulement, à cause de l'emploi des scories de ïioiges, et à 337 kilogrammes de minerais grillés, qui contiennent environ moitié de leur cbaux à l'état caustique, d'après l'expérience que j'en ai faite.

Les 337 kilogrammes contiennent 84 kilogrammes de chaux et diacide carbonique , formés de :

kil

Chaux 60 kti

Acide carbonique ^ { ^^e ! 'ô.S

L'oxygène combiné dans le gaz , en sus de Foxygène ati Kiosphérique , sera donc 57^*^5, ou les 25,3 pour 100 de I ''oxygène de l'air.

Le gaz pris à 3",5o de profondeur renferme 62,7 d^azol correspondant dans l'air à 16*^**, 47 d'oxygène. Or la quac tité d'oxygène combinée est de 18,24* La différence 1,5 représente les 10,7 pour 100 de la cpiantité d'oxygène co respondant à l'azote.

Au gueulard, Toxygène correspondant à Tazote est 16^ 4' Cehn combiné dans le gaz 21 y34j

La différence 499^

représente les 3o pour 100 de l'oxygène atmosphérique.

Le rapport du volume gazeux qui sort par le gueulards volume total du gaz qui arrive à 3'",5o au-dessous, sera

Ce qui passe à travers la conduite en tôle pour arrivei:* 4 four, est donc les o,244 ou un quart environ du coura total.

On brûle par heure 3 00 kilogrammmes de coke dans / fourneau de Pont-rÉvèque. La consommation du four i mazer correspond donc par heure à y6 kilogrammes environ de coke changé en oxyde de carbone. C'est à peu près la consommation en houille d'un four à puddler.

Les calculs qu'on vient de lire permettent, comme onFa vu, de déterminer la quantité de gaz consommée dan» m four dépendant d'un haut fourneau, lorsque Ton connaitles principales données du roulement du fourneau , la composition du lit de fusion , et celle des gaz pris au gueulard et dans la conduite. Cette détermination, qui pourra se faire habituellement avec assez d'exactitude, présente (pà/p^ incertitude dans le cas particulier du fourneau de Pflt l'Évêque, en raison de l'emploi du minerai grillé.' B< très-difficile de savoir exactement la proportion de calcaire qui a été décomposée dans le grillage, parce qu'elle varie

<l'uii moi'ceim à Tautre, et d'un grillage au grillage sui- Tant.

Nous pouvons encore déduire des résultats des analyses, comparés au roulement du fourneau : i° le volume total des gaz qui circulent dans le fourneau^ 2^ la quantité totale de chaleur que peut fournir la combustion du courant de gaz pris à diverses hauteurs ; 3** le volume de l'ai r nécessaire, dans bhaque cas , pour cette combustion -, 4° enfin, la température maximum qui doit en résulter.

I®, Le fourneau de Vienne consomme moyennement par

ieiire47i''*S4 coke qui équivalent à 400,70 de carbone

réel,

kil

Carbone réel consommé par minute 6,68

Poids (les minerais et de la castine dans le même

temps 10,18

. ^ ( carbonate de chaux 3 , 1 7