CD

fi

D'après les résultais numériques qui précèdent, on yof-^ que la chaleur perdue des gaz s'élève en moyenne, pour 1 hauts fourneaux de Vienne et de Pont-rEvêque , aux o,8r- 21 de la chaleur de combustion du carbone employé. La ch^Kadleur sensible des gaz entre dans ce coefficient pour la fracrzaction 0,097, c'est-à-dire pour un peu moins des 0,1 aS.

Le coefficient qui représente la fraction de la chaleur p«^r. due est très-notablement plus grand que celui des foumei^ ux au charbon de bois , lequel a été de 0,622 à Clerval et de 0,670 à Audincourt. Il est vrai que je n'ai pas tenu comj^ te, dans le cas de ces deux derniers fourneaux, de la chal^E^ur sensible que conserve le courant du gaz à sa sortie du ga «rilard. Mais cette quantité de chaleur, qui est une fract^ on notable de la chaleur perdue dans les fourneaux au co'ke, se trouve presque nulle dans les fourneaux au (harboift de bois , où, comme on Ta vu, la température des gaz, à L^ur sortie du fourneau , est très-peu supérieure à la température de Tair extérieur.

Le succès des essais de M. Frèrejean, relatés plus loin (p. 4^S) n et la composition des gaz des hauts fourneaux au coke , comparée à celle des gaz des hauts fourneaux au charbon de bois, prouvent qu'on arrivera à utiliser avec beaucoup d'avantage les gaz de ces hauts fourneaux, soit pour le finage ou le puddlage de la fonte, soit pour le corroyage du fer. Un fourneau au coke de grandes dimensions qui produirait 10 à i5,ooo kilogrammes de fonte par jour, trois ou quatre fois plus que le haut fourneau de Pont-rÉvèque dans ses conditions actuelles de roul^" t ment , pourra certainement alimenter plusieurs fours ^ ^1 réverbère. Il est bien probable qu'on pourra, sans nuire ^ au roulement du fourneau, en extraire, vers le milieu ^ la hauteur de la cuve, le tiers ou la moitié des gaz de 1^ colonne ascendante, puisque le fourneau au-dessus del^ prise des gaz se trouverait alors, comme on l'a vu pliï^^ * haut, dans des conditions semblables à celles des fourneau^

a.u charbon de bois. Les gaz qui sorlironl du gueulard pourront encore être utilisés pour le cbauffage de l'air ou d'une iîliaudière à vapeur^ si, au contraire, on prenait la totalité les gaz près du gueulard, ils seraient, à la vérité, moins riches en combustibles que ceux exlraijs vers le milieu de la :riiYe, mais ils seraient encore cependant plus propres à Icvelopper de hautes températures que les gaz des hauts ourneaux au charbon de bois , surtout dans les usines au îokeoù Ton ne consomme que des minerais déshydratés par e grillage. Tout semble annoncer que les difficultés qu'on I- rencontrées dans l'emploi des gaz des fourneaux au char- :^oii de bois > lorsqu'il a fallu produire des températures - rès-élevées , seront beaucoup plus faciles à surmonter avec L«s gaz des fourneaux au coke , en raison de la composition icces derniers et de la masse de combustible gazeux dont ^npeut disposer pour l'alimentation des fours. Il est seulement à désirer qu'on trouve un moyen exact et commode de déterminer à chaque instant le volume des gaz qui se '^^ndent au four à réverbère. Ces gaz arrivent dans le four Sous une certaine pression qu'on peut mesurer à l'aide d'un 'Manomètre. La détermination de leur vitesse dans la con- ^ïiite par des instruments analogues aux anémomètres , sera doute un des meilleurs moyens d'en connaître le vo- ^Oie consommé.

Analyse des gaz qui se produisent dans les cubilots.

Je place à la suite de mes expériences sur les gaz des ^Uts fourneaux quelques analyses de gaz du Vilkinson de ^lerval et de Vienne. On sait que ces appareils sont des fourneaux à cuve cylindrique ^ destinés à refondre la fonte pour les moulages-, on charge , par la partie supérieure, du ^ke et de la fonte , et on injecte l'air à la base du cubilot^ par une buse très-large qui communique avec la caisse d'un Ventilateur-) on ne charge dans cet appareil que des matières

non oxydées , et par conséquent l'oxygène contenu dans 1 J^gaz provient en totalité de l'air injecté. Il doit y avoir un^rj^ certaine analogie entre les gaz sortant d'un cubilot et ceu^ij qui se produisent dans l'ouvrage des hauts fourneaux coke ; ces gaz brûlent avec flamme au contact de l'air.

1**. Analyse des gaz du cubilot de Clerval.

La hauteur totale du cubilot est de l'^^Ôj'^ son diamè^Kr< de o"*,5o 5 la première tuyère est à o™,33 du fond; on pg=^m fondre par jour dans cet appareil, 5,ooo à 6,ooo ki .Hogrammes de fonte. La charge se compose de 6o kilogramiHnes de fonte et 19 kilogrammes 'de coke. Il faut, pour av^ «ir la consommation totale en coke, ajouter à celui qu^on e emploie dans le cours du roulement, 25o kilogrammes ^ijui sont nécessaires pour le remplissage de chaque jolir^ le déchet sur la fonte est en moyenne de 5 pour 100.

Expériences m^* i à 3.

Dans les trois expériences qui suivent , le gaz a été trait à l'aide de la bouteille d'aspiration à couche d'hii.îl«î le tube de verre plongeait dans l'extrémité d'un canoui de fusil recourbé à angle droit, et dont une des branches ét^^^t engagée de o™, 10 dans le cubilot.

<jraz ramené à 0" et à

Produits de la ( £au. .

combustion.) Acide

carboniq.

L'analyse (2) se rapporte au même gaz que celle (3)î il est resté trois heures de plus dans la bouteille d'asp^" ration.

Ces nombres donnent ;

Acide carbonique 1 1 , o8 1 1 ^9 1 12,11

Oxyde de carbone ^^y9^ 11)9^

Hydrogène 0,82 0,99 0,96

Azote 72,96 ■;5,i9 74,9^

îoOjOo 100, 00 100,00

Le gaz auquel se rapportent les deux dernières analyses ^vaii été pris dans un moment où Ton forçait la marcbe du ventilateur, ce qui produisait une descente très-rapide des charges. Quand le cubilot marcbe aussi vite, il y a Joindre consommation de coke, niais le décbet sur la fonte Augmente ^ les gaz doivent donc renfermer, dans ce cas, une. Joindre quantité d'oxygène combiné pour qu'une partie passe ^ l'état de combinaison dans les scories. On peut vé- ^^ûev cette conjecture; en effet, pour 100 volumes d'azote, proportion d'oxygène contenue dans l'air est de 26,26; ^elle qui correspond à 100 d'azote dans les gaz du cubilot ^stla«uivante :

On voit aussi que, dans tous les cas, il reste dans les gaz cubilot une proportion considérable d'acide carbonique.

2°. Analyse des gaz du cubilot de Vienne.

i 'ai répété ces expériences sur un cubilot de la fonderie ^^pendante du haut fourneau de.Vienne. Voici les .princi-

pales dimensions de ce cubilot :

Diamètre au gueulard . 0,64

Largeur entre les deux tuyères ... 0,70

Distance du fond du creuset à la i*"*^ tuyère 0,80

Distance du fond du creuset à la 1^ tuyère i » 14

Hauteur totale du cubilot , . . 3 , 10

y a donc 2"',3o entre le niveau des tuyères el le gucu-

lard. Il y a deux buses opposées l'une à l'autre, donlclis cunc a o'",o4 de diamètre. La pression du vent est la mên que celle du haut fourneau.

On produit environ i.ooo kilogrammes de fonte moul^^^ par heure de roulement, et Ton consomme i8 à 20 parti ^ de coke pour 100 de fonte. Le déchet sur la fonte emplojr ^ est de O508 à 0,0g.

On ajoute une petite quantité de castine , environ ^ 0,02 à O5O3 du poids de la fonte.

Les gaz du cubilot s'enflamment spontanément à l\sft.Jj libre.

Expériences w"* 4 à 6.

Gaz pris au gueulard, — Les gaz ont été aspirés, à leur sortie du cubilot, h l'aide d'un canon de fusil , muni Ji întérieui d'un tube de porcelaine, et plongeant danS le^«iilard de o"*,i5 environ. Le canon de fusil commiiniqu.ait avec un aspirateur à couche d'huile à l'aide d'un tube de caoutchouc et d'un tuyau de plomb. J'ai fait trois axia-ly^es de ces gaz en partant des données suivantes :

Gaz pour l'analyse i^'*,4oo i^'*,5o5 i^'',fî>35

Baromètre o"',756 0^,757 o"',7575

Thermomètre i5°,5 17" 18% 5

Gaz ramené à o«» et à ©'",760. ... i''^3i8 i^'%4" i"',4^^

gr gr gr

Acide carbonique 0,872 0,259 0,3^4

Produits /Eau o,oo4 0,01 3 0,0/1

delà J Acide carbonique. . o,254 0,498 o,4^^

combustion . ( Oxygène absorbé ... o , 092 o , 1 83

Elles conduisent aux nonjbres qui suivent :

Acide carbonique. . . , i4,25 9^27

Oxyde de carbone 9^1^ i?»^^

Hydrogène o , 38 1 , 1 5

Azote 75,64 71,76

On a trouvé que le volume de Toxygène correspondant ;\ xoo volumes d'azote, sVIevait à :

Si Ton rapproche de ces résultats ceux des deux analyses ^i) et (2) exécutées sur les gaz du cubilot de Clerval , on voît que la composition des gaz des cubilots présente, d'une expérience à l'autre, d'assez grandes variations, mais il est assez facile d'en montrer la cause. On peut r*cmarquer, dans les résultats des analyses, que l'acide r^arbonique diminue quand l'oxyde de carbone augmente,

réciproquement, sans que la proportion d'oxygène combiinée dans le gaz , et rapportée k un volume constant d'azote, éprouve de variations notables. On voit que Tacide carbot^iqiip jjpcemier produit de la combustion , ne se change ici :jue partiellement en oxyde de carbone. Dans Tanalysc (4) 5 3^sl à peine si le quart de l'acide carbonique a éprouvé cette transformation. Dans l'analyse (5), qui correspond à la plus grande proportion d'oxyde de carbone, il n'y a pas tout à fait la moitié de l'acide carbonique changée en oxyde Je carbone. On concevra facilement comment il peut se Paire qu'à la sortie du cubilot le mélange des deux oxydes [gazeux du carbone ait lieu dans une proportion relative variable entre certaines limites.

Kn comparant la composition des gaz des cubilots à celle des gaz pris dans la région inférieure des hauts fourneaux, on arrive h des résultats théoriques assez importants. Dans le cubilot, on voit que l'oxygène de l'air, après avoir traversé une hauteur de 2"',3o de coke et de fonte, est bien loin d'être saturé de carbone. Dans les hauts fourneaux au coke, la transformation de l'oxygène de l'air en oxyde de carbone est complète dans Touvrage à o™, 4o ou o"*,5o au plus de la tuyère. Cette diUérence me parait devoir être attribuée à ce que la température du combustible, dans le haut fourneau, est bcauroup plus élevée que dans le cubi-

lot. Dans ce dernier fourneau, les charges descendent rapidement, la fonte absorbe, pour s'échauffer et se fondre, un^ grande quantité de chaleur, et on conçoit que le coke ne soi ^ pas encore arrivé, à peu de distance de la tuyère, au degr^S^ de tem[)érature nécessaire pour la production de l'oxyde d^^ carbone, et qu'il ne puisse se former qu'une quantité pe-^^ considérable de ce gaz.

Le maximum d'effet utile du combustible, dans le cuI>S lot, correspondrait évidemment à la transformation l'oxygène de l'air en acide carbonique seulement. On évit.^^ rait ainsi la perte de combustible et l'absorption de chale-u^ latente qui résultent de la formation de l'oxyde de carbon « On ne parvient jamais, à ce qu'il parait, à ce résultat limi ^ ^ puisque les gaz des cubilots sont toujours inflammables l'air libre; mais il y a des moments, comme celui corr^es pondant à l'analyse (4), où la proportion d'oxyde de car bone formé est très -peu considérable.

On emploie également le charbon de bois dans les cii.l>î*« lots pour refondre la fonte , mais on a toujours trouvé une consommation beaucoup plu s considérable que dans TempI oi du coke. Ainsi, d'après M. Karslen (i), on consonmie, dans diverses usines d'Allemagne, 60 à 80 kilogrammes de charbon de pin sylvestre pour refondre 100 de fonte. Ce résultat est bien remarquable, si on le compare à ce qui se passe dans le haut fourneau. Ici il faut deux fois plus de coke que de charbon de bois pour obtenir la même quantité de fonte, tandis que c'est tout le contraire dans le cubilot. Mais ce résultat, tout singulier qu'il paraisse au premier abord , s'explique naturellement par les notions que nous avons sur la combustibilité relative des différentes espèces de charbon. Le coke transformant moins rapidement l'acide carbonique en oxyde de carbone que le charbon de boit j

(1) Manuel de /« métallurgie du fer, t. Il » p. 3i8; traduction par M* CvX"

f est bien clair que les gaz des cubilots au charbon de bois contiendront beaucoup plus d'oxyde de carbone que les gaz des cubilots au coke. Avec le charbon de bois , la tempéra- Hure sera moins élevée sur toute la hauteur du cubilot , et la ^x*oportion de chaleur entraînée par les gaz à l'état latent s Gra beaucoup plus considérable. Dans le haut fourneau, «."■a contraire, l'avantage est tout en faveur du charbon de i>ois, et l'on a vu plus haut (p. Sôg) , quelle en était la rais^Z)n. Le combustible le plus avantageux dans le haut four- =K:^^au est celui qui transforme, dans le moindre espace, 1^ acide carbonique en oxyde de carbone, et c'est la pro- ^Jfifc TÎéte opposée qui convient pour les cubilots.

L'emploi du coke dans les fourneaux de laboratoire, ^i^^mme les fourneaux à vent ou à soufllels, présente aussi "^:^n avantage marqué sur le charbon de bois , sous le rapport <3-cla température qu'on peut obtenir dans les creusets pla- «s dans ces fourneaux. J'ai développé dans un précédent INdémoire (p. 324) les causes auxquelles il me paraît qu'on <3i.oit attribuer cette différence d'action des deux combustibles.

La porosité du charbon de bois me paraît être la cause J^rincipale de l'action rapide qu'il exerce sur l'air et l'ac::ide carbonique. D'après M. Mitscherlich (i), le diamètre Dttoyen des cellules du charbon de bois est de j~ de pouce. ^En comparant le poids du charbon sec- au poids du mèmi^ cTiarbon imbibé d'eau et au diamètre des cellules, M. Mitscherlich a calculé que la surface totale des cellules, dans un "niorceau de charbon de bois qui pesait o^"^ ,go6S, était d'environ ^3 pieds carrés. Comme les gaz peuvent pénétrer dans ces cellules, on voit que le charbon de bois présente ainsi une surface très-considérable sous un faible volume. Le cokftcst bien loin de présenter une porosité pareille à celle du charbon de bois , et par conséquent une surface aussi considérable sous le même volume. Son action condensante

(0 Ànnalcsdes Mines, tome III, page 39^, 4* série.

sur les gaz est aussi beaucoup moins marquée que celle du charbon de bois. Si le charbon de bois une fois allumé continue à brûler à Tair libre, c'est que la perte de chaleurqu'il éprouve par le rayonnement, dans un temps donné ^ est plus faible que la quantité de chaleur dégagée par combustion. La perte de chaleur par le rayonnement dépend que de la surface extérieure du charbon, tandis qi:^^ la chaleur dégagée par la combustion dépend de la surfa^ exposée au contact de l'air, qui comprend à la fois la sn.^-^ face extérieure et une partie de la surface des pores du ch^ bon. Si le coke une fois allumé s'éteint très-facilement Tair libre , on doit l'attribuer à son peu de porosité. Cfcj, peut ainsi rendre compte des différences de conibustibîli des diverses variétés de charbon, sans qu'il soit nécessai d'admettre de différence dans leur affinité chimique pou.r l'oxygène.

Pour évaluer la chaleur latente de combustion des çsiz ([ui s'échappent du cubilot , prenons la moyenne des tr» îs expériences rapportées plus haut, on aura, si l'on calctm.le comme nous T avons déjà fait pour les gaz des fourneaux \ ienne et de Pont-l'Evêque :

Vapeur do carl)one.

Acide carboDiquc 1 1 ,65 5,825 '

Oxyde de carbone i4î*û 7 »^^*^

Hydrogène o,8vS

Azote 73,30

I litre de ce ga/. correspond à o*'Si2()o5 de vapeur carbone, qui donneraient par une combuslion coinpl^^** 1,01 4 calories.

Or o^'^, 1499 d'oxyde de carbone et d'hydrogène dom raient 469 calories par leur combustion.

La chaleur latente de combustion des gaz représent*donc les o , 46 de celle du conibusiible.

Quant à la chaleur sensible des gaz à leur sortie du cubiot , il est assez difficile de Févaluer, mais elle est peuconsi- !érable; car c'est à peine si Ton voit rougir faiblement les arois intérieures du cubilot à o"*,2o ou o"*,3o de promdeur. L'antimoine fond dans le courant de gaz. Si Ton iralue sa température à 600 degrés , on trouve que la cha- 5ur sensible de i litre de gaz représente 196 unités ou les y x8 de la chaleur de combustion du carbone consommé, a chaleur perdue totale représenterait donc les 0,64 de la laleur du combustible employé.

On a essayé, à l'usine de Bourguignon (Doubs) , d'emloyer les gaz d'un cubilot au coke pour refondre la fonte a four à réverbère, en les brûlant par un courant d'air tiaud projeté à la fois par plusieurs orifices, comme cela 3 pratique maintenant pour la combustion des gaz des auts fourneaux. Cet essai n'a pas réussi , et on s'en rend ien raison par la faible teneur en gaz combustibles et Tir-* égularité de composition des gaz employés.

Nowelles recherches sur la composition des gaz des hauts fourneaux et sur la théorie de ces appareils. (Quatrième Mémoire.)

Plusieurs chimistes se sont occupés, dans le cours des dernières années, de la détermination de la composition des gaz des hauts fourneaux à fondre les minerais de fer, La solution de cette question présentait une grande utilité au double point de vue de la théorie et de la pratique. Les emplois nombreux et importants, des gaz des hauts fourneaux rendaient nécessaire la détermination exacte de leur pouvoir calorifique, élément qui pouvait se déduire avec facilité

de leur composition chimique -, et , d'un autre cèté , en co s parant les unes aux autres les analyses des gaz d'un mè:» fourneau pris h diverses hauteurs dans l'appareil ^ on vait pouvoir en tirer des conclusions d'une certaine nett.*^ pour l'appréciation exacte des réactions chimiques qui 5 produisent.

M. Bunsen est le premier chimiste qui ail traité question. Il a recueilli les gaz du fourneau de Veckerha^c dans sept points différents compris entre o"*,9i4 614"*, 5^ au-dessous du gueulard. Le haut fourneau n'avait que 6"*, ^ de hauteur (i).

Je vais rappeler succinctement les méthodes suivies pai

(i) Le Mémoire de M. Bunsen a été traduit par M. Regnault, et insère dans les Annales des Mines, 3^ série, t. XVI , p. 2o3 (iSSg). Les résultats dei analyses ont été depuis notablement corrigés par l'auteur. Ceux qui sont discutés plus bas sont ceux que M. Bunsen a définitivement adoptés. Voici les nombres qui représentent les gaz combustibles avant et après correction.

fies

ti .

\ OxyUc de anthows.

3oj(i3

Cl , it. 1

r. Buuseu, tant pour recueillir les gaz que pour les aiia- -ser.

Un long tube de fer^ formé par des canons de fusil soudés sons aux autres, était enfoncé dans le haut fourneau jusi^k une profondeur déterminée. Un tuyau de plomb , soude l'extrémité supérieure du tube de fer, était suivi d'un tube chlomr^ de calcium et d'une série d'ampoules en verre .irées auic extrémités. Les gaz traversaient ordinairement appareil avec un excès de pression , mais , pour plus de kreté, on les a aspirés avec une machine pneumatique. Les npoules étaient ensuite fermées au chalumeau pour n'être jvertes qu^au moment de l'analyse.

Les analyses ont été faites dans un eudiomètre gradué ar M. Bunsen , et qui permettait d'apprécier 0,00 1 du vojane du gaz. L'acide carbonique était absorbé d'abord par t potasse, puis on introduisait de l'oxygène pur dans l'euiomètre et l'on faisait détoner. L'acide carbonique produit ans cette combustion était absorbé par la potasse, sans enir compte de l'humidité des gaz ; il ne restait plus alors Uns l'eudiomètre que l'azote et Texcès d'oxygène. Ce derlier était absorbé au moyen d'un globule de phosphore qui aissait l'azote. M* Bunsen a tenu compte de la tension de sapeur de Tacide phosphoreux produit , et il a admis qu'elle ^Mgmentait le volume du gaz restant de ^. Avec les données fournies par l'expérience , on a tout ce qu'il faut pour déterminer par le calcul les proportions relatives de trois gaz ^Hmibustibles. Si l'on admet que les gaz combustibles exis- ÉbIs soient de l'hydrogène , de l'hydrogène prolocarboné et Je l'oxyde de carbone , et que l'on appelle

a la contraction de volume par suite de la détonation ,

6 l'acide carbonique produit,

c l'oxygène absorbé 5

Soient aussi »t, y, Jt les volumes d'oxyde de carbone, d'hylï^ogène et de gaz des marais qui entrent dans le mélange^ *U aura, pour déterminer les trois inconnucî^, les trois équa-

lions suitantes :

d'où l'on tire :

Lb a — 3c

Voici, en suivant celle méthode, qui sera discutée pI»J lard, les résultats obtenus par M. Bunsen :

PROFO!fDEin

au-deMoos du gueulard.

(7) A*MTa.

Acide carbonique.

Oxyde de carbone.

Gaz des marais. . .

Hydrogène

ioo»oo

Oxyj'ène combiné (i) rapporte à 100 vol. azote. . .

Vapeur de carboue pour 100 volumes d'azote . . .

(1) L'oxygène qui correspond a 100 volumes d'azote dans Vair atmotpl»** Vique est représenté par 2^ .3^.

M. Bunsen déduit de son travail les conclusions suivantes: <( L^acide carbonique, qui se trouve d^ abord en quantité » assez notable dans la partie supérieure du fourneau, di- » minue rapidement quand on descend , et il reste ensuite » sensiblement constant : il augmente seulement un peu en » descendant. Cette plus forte proportion d'acide carbo- » nique tient évidemment à un dégagement de ce gaz qui a lieu dans cette partie du fourneau , dégagement produit par le lit de fusion , et qui est facilité probablement par * la grande quantité de vapeur d'eau qui se dégage également dans ces régions ( i ) . Mais ce qui est surtout trèsremarquable et en opposition avec ce que Ton avait cru ^ jusqu'ici, c'est la constance presque absolue de la quanlité d'oxyde de carbone que l'on rencontre depuis le niveau des charges jusqu'à une profondeur de ^"'îîiSy , et qui très-probablement continue encore à avoir lieu à de ^ plus grandes profondeurs. »

M. Bunsen montre ensuite que le charbon décompose l'eau en produisant de l'acide carbonique, de l'oxyde de Carbone et de l'hydrogène sans hydrogène carboné, et il ajoute :

« Les observations précédentes nous montrent très-clairement les fonctions que remplissent les différentes parties de la cuve du haut fourneau -, on peut la diviser en

* trois étages : dans le premier, la réduction se prépare^ ^> dans le second, elle s'exécute; dans le troisième, elle ^> s'achève.

L'étage supérieur est caractérisé par un dégagement » très-abondant de vapeur d'eau; il descend jusqu'à une

* profondeur de i™,22 au-dessous du niveau des charges : ^ il fait l'effet d'un fourneau de grillage. L'eau hygromé- ^ trique ou combinée du lit de fusion et du combustible

(0 On voit que M. Bunsen n'attribue pas à la réduction de l'oxyde de fer P*f l'oxyde de carbone l'au^rmentalion qu*il constate dans l'acide carbonique ""Sneulard.

( 4oo )

)) s'échappe dans celle pariîe du fourneau. Les minerais ; » gîleux sont calcinés et s'agglomèrent sous forme de ma^ » poreuses, et l'acide carbonique se dégage facilement à M faveur de la grande quantité de vapeur d'eau.

» Le second étage est caractérisé par la grande quanti

d'oxyde de carbone qui s'y trouve, etqui s'élève à plos^ )) 3opour loo(i): il s'étend jusqu'à la partie inférieurei* n étalages . on peut l'appeler étage réducteur. L'oxyde ^ » carbone, riiydrô^ène carboné et l'hydrogène pénètre^ » dans les vides de la masse poreuse qui a été préparée dar )) Tétage supérieur. Le minerai de fer commence parètfl )) ramené à l'état d'oxyde magnétique, puis il se rédu » complètement dans les parties inférieures ; la tempéra » turc n'est pas encore assez élevée pour produire la fusio: )) des silicates calcaires.

M Le troisième étage, l'étage inférieur, comprend 1*01] » vrage; il fait l'office d'un fourneau de fusion. Le laitic » commence à se former 5 le fer réduit se carbure, et il î » forme des silicates terreux. >»

Les conclusions qui précèdent n'avaient pas , comme 0 voit, beaucoup de netteté ni de nouveauté. De plus, il e facile de montrer qu'elles sont complètement en désaccoi avec les résultats des analyses.

Pour pouvoir suivre , en effet , avec quelque précision les modifications que la colonne gazeuse ascendante d'u haut fourneau éprouve dans sa composition , et pour poi voir en déduire les réactions chimiques qui les produisen. en remontant de l'effet à la cause , il est nécessaire de ra] porter les divers éléments contenus dans le gaz à une pr« portion fixe d'un de ces éléments. Or, il en est un, l'azot qui ne se trouve renfermé en quantité notable ni dans minerai , ni dans le combustible employé , ni dans la» pc" duits fixes de l'opération métallurgique, et qui pouriai

(i) Voyez la note de In page 3f)().

( 4oi )

forme la majeure partie des produits gazeux. On peut ad* mettre, à priori, que tout l'azote de l'air introduit par la niyère du haut fourneau se retrouvera dans les gaz en même proportion absolue à toutes les hauteurs. En rapportant tous les éléments du gaz à une quantité d'azote constante, loo par exemple, on pourra donc suivre les modifications cju'éprouve sa composition à mesure qu'il s'élève dans le fourneau. J'ai calculé, pour chacune des analyses de ]M. Bunsen, les volumes d'oxygène et de vapeur de car- Ix)ne combinés dans le gaz et rapportés à loo volumes d'azote. Les nombres obtenus nous permettront d'examiner ses conclusions.

(( L'étage supérieur, dit M. Bunsen, descend à une pro- » fondeur de i™,22; l'eau hygrométrique et combinée » se dégage; les minerais se calcinent et s'agglomèrent, et » l'acide carbonique s'échappe facilement à la faveur de ^ la grande quantité de vapeur d'eau. »

Si les choses se passent ainsi que l'annonce M. Bunsen, on doit retrouver dans les gaz, au gueulard, plus d'acide carbonique, et partant plus d'oxygène et de carbone qu'à la profondeur de i™,346. Or les analyses donnent , à o™,3o48 du gueulard, 33,4 d'oxygène et 29,1 de vapeur de carbone pour 100 d'azote, et à i"*,346, 37,3 d'oxygène et 29,3 de carbone, ce qui est tout le contraire de ce qui aurait du ^ver, d'après l'assertion de M. Bunsen.

L'étage moyen, dit M. Bunsen, est l'étage réducteur. Si cela est ainsi , la proportion d'oxygène combiné dans le gaz doit aller en augmenrànt à mesure que les gaz s'élèvent dans le fourneau , puisqu'ils réduisent le minerai de fer. Les variations devraient suivre une progression à peu près continue et dans le même sens. Or il n'en est pas ainsi -, on remarque avec étonnement que les gaz pris à 1^,828 de profondeur (3) renferment moins d'oxygène combiné qu'il n'y en a dans l'air atmosphérique; la proportion d'oxygène combiné est plus forte à 3"",657 et à 4*^,670 qu'à 2^,285 de profon- U. 26

deur^ résultai inconciliable avec le rôle que M. Bunsen at trîbue à celle région du fourneau.

On voit donc que les conclusions de Fauteur ne sont pa justifiées par les résultats des expériences , et qu'il est à pei près impossible d'en, tirer quelque parti au point de vue de h théorie des bauts fourneaux.

Les expériences qui suivent le travail de M. Bunsen son celles que j'ai faites en i84i (i) sur les bauts foumeanx di Clervaleld'Audincourtmarcbanlaucharbondebois(p.258) et, en i843 , sur les fourneaux au coke de Vienne et de Pont rÉvêque(p. 336). La méthode que j'ai suivie pour analyser le gaz était tout à fait différente de celle de M. Bunsen. Pou obtenir les gaz du fourneau , je faisais descendre dans L cuve , à diverses profondeurs , une colonne de tuyaux d'ai moins o^^io de diamètre par l'extrémité desquels le gaz sor tait avec une grande vitesse. Le tube aspirateur venait pion ger au milieu de ce courant rapide. Aucune prise de gaz n'i été faite toutes les fois qu ime diminution survenue dans h vitesse de sortie a pu me faire craindre quelque obstructioi sur la longueur ou à la base de la colonne de tuyaux. Danj les parties inférieures du fourneau, les prises de gaz ont ét€ faites au moyen d'ouvertures percées au fleuret dans la maçonnerie.

Pour analyser les gaz , j'ai employé , au lieu de la méthode eudiométrique dont les résultats étaient alors fort incertains, un procédé d'analyse par les pesées, dont je vais rappeler le principe. Les gaz étaient recueillis bien secs sur le mercure dans une cloche graduée d'environ 2 litres, d'où ils passaient, après avoir été mesurés , dans les appareils suivants : 1° un appareil h boules de Liebig rempli de potasse dissoute et suivi d'un tube rempli de potasse solide pour absorber l'acide carbonique; 2^ un tube rempli

(1) Je ne rapporte pas ici les conclusions d'un premier travail fait peu de temps après celui de M. Bunsen , mais sans que je connusse ses résultats I^s (ïaz n'avaient été analysés qu'au {çuculard du fourneau (p. aa4)'

j'oxyde de cuivre > pesé exactement avant rexpérience, et qui servait à brûler les gaz combustibles ] 3^ un tube contenant du ctlorure de calcium ; 4^ appareil à boules de Liebig rempli de potasse liquide y et suivi d'un tube rempli de potasse solide. Ces derniers appareils servaient a condenser l'eau et l'acide carbonique provenant de la combustion par l'oxyde de cilivre. Une disposition particulière perniettait de remplacer tout Pair contenu dàns les tubes au commencement de Texpérience par de l'azote pur et parfaitement sec, dont on faisait passer une nouvelle quantité à la fin de l'opération pour balayer tout l'appareil. La perte de poids du tube à combustion donnait l'oxygène absorbé par la transformation des gaz combustibles en eau et acide carbonique, et l'on avait ainsi trois données d'où l'on pouvait déduire les proportions relatives d'hydrogène , d'oxyde de carbone et d'hydrogène protocarboné. L'azote pouvait ^^re dosé directement et même plusieurs fois dans la même ^^alyse, de façon qu'il était possible de vérifier son dosage par différence , avantage que la méthode eudiométrique ne donne jamais.

Cette méthode m'a fourni, dans plusieurs expériences successives faites sur les mêmes gaz ^ des résultats remarquablement concordants, et qui m'ont donné une confiance ^ï^tîère dans son exactitude.

Analyse des gaz du haut fourneau de Clerval. — Le Isl- ^ïeau suivant renferme les analyses des gaz du fourneau de Clerval. Chacune des analyses est en général la moyenne de plusieurs expériences.

On voit immédiatement par ce tableau : que la vapeur d'eau se dégage entre i™,33 et ^.'^jGj de profondeur, sans qut; les autres éléments du gaz éprouvent de variations notables dans leurs proportions relatives ; 2^ que de 2"*, 67 à 5*^,67 (ventre) la proportion d'acide carbonique diminue ^l'ès-rapidement, tandis que celle de l'oxyde de carbone aug- *^ente d'une manière correspondante 5 d'où l'on peut con-

dure avec certitude , que dans cette région du fourneau^ y a réduction du minerai par la transformation de Fox]^ de carbone en acide carbonique ^ 3** que dans toute la régi^S inférieure du haut fourneau jusque dans le voisinage ^ tuyères, il n'y a plus d'acide carbonique.

PROFONDEUR aa-dessoas da gueulard.

Au gueulard.

(rentre)

A tr

Âcide carbonique.

Oxyde de carbone.

Hydrog[ène

Azote ....

Totaux...

Oxygène rapporté

à 100 TOl.

d'azote. . .

Vapeur de carbone

pour 100 V.

d'azote. . .

Vapeur* d'eau

pour 100 V.

de gaz. . . .

Le haut fourneau de Clerval marchait au charbon debol^ et à Pair chaud. Le fourneau d'Audincourt, sur lequel j'^^ continué mes expériences , brûlait un mélange de bois nature et de charbon. Sa hauteur était de 1 1 mètres. Ava^^^

Taspirer les gaz pour en faire l'analyse, j'ai cherché à reconnaître, par des expériences directes, la position de là ;one de carbonisation du bois dans la cuve du fourneau ] j'ai :roavé que le bois se carbonisait tout entier dans une zone ^ emprise entre i^^oo et 4"?^o profondeur au-dessous du ^eulard, et que , dans toute la partie de la cuve supérieure 1 cette zone , la température du milieu gazeux était si faible, que les minerais ne perdaient pas même leur eau de mouillage. La température du courant s'était abaissée, sur X mètre de hauteur, du rouge vif au-dessous de loo degrés, par suite de l'absorption de chaleur produite par la distillalion du bois. Dans toute la partie du fourneau supérieure à U zone de distillation , aucune réaction chimique n'avait donc pu se produire entre les minerais et les gaz de la colonne ascendante. Les gaz aspirés au-dessous de la zone de distillation , jusque dans le voisinage de la tuyère, ont donné à l'analyse des résultats identiques à ceux qui avaient été obtenus dans le fourneau de Clerval , et de la même netteté.

En opérant sur les hauts fourneaux au coke de Vienne Wde Ponl-l'Évêque , j'ai obtenu, dans deux nouvelles séries d'analyses, des résultats tout à fait comparables à %ux que les hauts fourneaux au charbon de bois m'avaient oumis; seulement, dans les hauts fourneaux au coke, Ja •One de réduction des minerais parait plus rapprochée du [Ueulard que dans le fourneau au charbon de bois. La zone lans laquelle il n'existe que de l'oxyde de carbone et peu 'U point d'acide carbonique, s'étend du voisinage de la * ujère jusque vers le milieu de la cuve. Analyse du gaz du haut fourneau de Bârum (Norwége).

MM. Scheerer et Langberg ont employé les mêmes mélodes que M. Bunsen, tant pour puiser les gaz dans le ^VLi fourneau que pour les analyser. Le haut fourneau marchait au charbon de bois et au vent chaud. Il avait "",534 de hauteur.

Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau vaut (i).