X-x * o 00 "ôo Oi o e»» o 00 eo

en S

co co

en S< va M O) » o en va en ô

i S "b» ^ *b en CA 5 en e»» (O oo

0» x x CM

» »- o eo o •îj' © 8i ^ 8 00 8 "Sa 8

MM. Bunsen et Playfaîr tirent de leur travail diverses ooncluslons que je vais indiquer :

Le gaz des marais descend jusqu'à près de 7^,3 1 5 de pxofondeur. Or, comme il ne peut être produit que par la [distillation de la houille, il en résulte que la conversion de La houille en coke n'est complète qu'à cette profondeur de

Les auteurs ajoutent : « Les analyses démontrent que la » proportion de l'azote Jans les gaz est à son minimum à la *> profondeur de 4™? 267, tandis que les gaz hydrogénés *i> sont , au contraire , au maximum. Or, comme le gaz hy- *^ drogène est uniquement produit par la houille sous l'influence d'une haute température, il en résulte ce fait, ^ que la distillation de la houille atteint son maximum à la

* profondeur de 4"? ^67 .

1» On a remarqué, dans les expériences, que les gaz,

* jusqu'à une profondeur de 4^5 267, sont exempts de Vapeur de goudron, mais qu'à partir de ce point jusqu'à

^ la profondeur de 5^,179, ils en sont abondamment

* chargés. La disparition de ces vapeurs, dans les parties supérieures du fourneau, démontre donc que, lors de

^* leur passage à travers la couche incandescente de houille, ^ elles éprouvent une décomposition par suite de la haute ^ température qui y règne et de la vapeur d'eau qui est

présente; ce qui explique les rapports irréguliers qu'on *^ observe, dans les régions supérieures du fourneau , entre

l'acide carbonique et l'oxyde de carbone. »

Après une longue discussion des résultats de leurs analyses , les auteurs arrivent à ces conclusions que dans ^ les hauts fourneaux anglais la composition moyenne

des gaz, dans les points où le dégagement des gaz pro-

duits par la distillation est à son maximum, ne peut ^ être fixée exactement 5 2° que la réduction du minerai ^ et le dégagement de l'acide carbonique de la castine ^ ont lieu dans la portion inférieure du fourneau et les

» éulagcs, c'est-à-dire entre 7"',3i5 et io"*,363 de pro- » fondeur. »

On peut comparer ces résultats avec mes expériences déjà citées sur le haut fourneau d'Audincourt , où l'on con — ^ ^ sommait un mélange de bois en nature et de charbon. De^^^ expériences directes m'ont appris que dans toute la partie ^ de la cuve supérieure à la zone de distillation , il n'y avai ni réduction de minerai, ni même dessiccation du bois. 1^*!*=^ expérienc es que j'ai faites en i837*au haut fourneau de Velff^-^ lexon (p. i58) m'avaieut conduit aux mêmes conclusions. E. est regrettable que des expériences semblables n'aient poii::Kr j été faites à Alfretou. Il ne me parait pas possible d^admettr» ~zxt avec MM. Bunsen et Playfair, que si Ton ne trouve du gow— dron que dans les gaz recueillis entre /i^^^ô'j et 5^,179 ^ à profond(îur, il faut l'attribuer à la décomposition éprouv—^^éc par les vapeurs de ce goudron en traversant les couches i périeures incandescentes de houille. S'il existe, en effet, < dessus de la profondeur de 4"^? 267, une zone incande cente, on ne comprendrait pas comment la houille arriver, à cette profondeur de 4"^jii6y sans avoir perdu au moî^Sm une grande partie de son goudron, et comment elle p€=mt traverser cette zone où le goudron se décompose pour ar- -river à une profondeur plus grande où le goudron ne fait^^ue se dégager. Ce qui est infiniment probable, c'est que la distillation de la houille ne commence réellement q"i«'à 4"*, 267 de profondeur, et que le minerai et le combusti -A'c froids, qui occupent toute la partie supérieure de la cw^^i servent d'appareils de condensation pour les vapeurs goudron. J'avoue que je ne comprends pas non plus co ment la forte proportion d'hydrogène (1994^ pour i^::»^) qu'on a trouvée dans les gaz pris à 4"j267 de profonde «Jr, prouverait que la distillation de la houille atteint son ma^^' mum dans cette zone. S'il n'y a pas réduction du miœ'^' de fer dans toute la partie supérieure de la cuve en raîw de l'abaissement de la température, il est évident que unit

J'hydrogène trouvé à 4^5^67 doit se rclrouvcr dans les gaz au gueulard.

Les huit premières analyses de MM. Bunsen etPlayfair se rapportent toutes à des gaz qui u^ont point agi sur le minerai de fer, puisque la proportion d'oxygène combiné qu'ils renferment à 7"*,3i5 de profondeur est plus grande même que celles qu'ils contiennent au gueulard. Je ne puis donc considérer ces analyses comme exprimant les modifications successives qu'éprouve, dans un haut fourneau marchant d'une manière normale, le courant gazeux ascendant. Tout le travail de MM. Bunsen et Playfair se résume poTir moi dans deux analyses : l'une quelconque ou la moyenne des huit premières analyses, et la neuvième qui a été faite sur des gaz extraits à i"*,828 au-dessus des tuyères. Cette dernière analyse a vérifié le fait que j'avais constaté le premier dans toutes mes expériences, la disparition complète de l'acide carbonique dans le gaz pris à une petite distance de la tuyère jusqu'à une certaine hauteur dans le Jumeau , où l'acide carbonique reparait eu raison de la Induction de l'oxyde de fer par l'oxyde de carbone.

MM. Bunsen et Playfair ont comparé la méthode eudio- ^étrique qu'ils ont suivie à la méthode d'analyse par l'oxyde cuivre que j'ai employée. Ils insistent sur ce que cette Méthode n'a pas donné de gaz des marais dans les analyses des gaz du fourneau de Clerval. Cette absence du gaz des Uiarais prouve, d'après eux, le peu d'exactitude de mon procédé, et ils en concluent qu'on doit accorder peu de confiance aux résultats de mes analyses.

On me permettra de répondre aux critiques de ces savants distingués, et de comparer avec quelques détails les deux procédés d'analyse.

Toutes les personnes qui s'occupent d'analyses chimiques savent combien est délicate et souvent incertaine la détermination des éléments d'un corps , quand elle doit s'opérer à l'aide du calcul , et que l'un ou plusieurs de ces éléments

ne sont qu^en petite proportion dans le composé. Si nous prenons , par exemple , un mélange de chlorure de potassium et de chlorure de sodium, on peut déterminer avec facilité par le calcul les proportions relatives des deux chlorures, si Ton connaît leur poids total et le poids du précipité qu'ils produisent quand on les décompose par le nitrated'argent. La détermination sera suffisamment exacte, si les deux chlorures sont tous les deux en forte proportion ^ elle deviendra très-incertaine par rapport à l'un deux , s'il ne se trouve qu en très-petite quantité dans le mélange. On pourrait être amené ainsi à conclure que Fun des chlorures se trouve en petite quantité dans le mélange, alors qu'il n'y existerait pas réellement, ou à admettre le résultat inverse, suivant le sens des erreurs de T expérience ^ une méthode directe de dosage est alors bien préférable.

Dans la méthode de M. Bunsen ^ comme dans la mienne , ^ les proportions des trois gaz combustibles, oxyde de car^ boue, hydrogène et gaz des marais, sont déduites du calcul. ^ Les éléments qui servent de base au calcul, dans la méthode^^^ de combustion par l'oxyde de cuivre, sont: la perte de poidsss J du tube à combustion, l'augmentation de poids du tube àal^Kà chlorure de calcium , l'augmentation du poids de l'appareiKT J

à jriotasse. Si l'air n'a pas été complètement expulsé de l'ap

pareil avant l'analyse par le courant -d'azote qui y circule.-- , s'il y a un peu d'air mélangé avec les gaz analysés , la pert^^M de poids du tube à combustion sera trop faible, et parcon — séquent les analyses pourraient n'indiquer que de l'oxyd^^^

de carbone et de l'hydrogène, dans le cas même où il y au

rait de l'hydrogène carboné. Dans ce procédé, les cause d'erreur sont évidemment dans le sens que j'indique. Elletendent à diminuer la proporlion d'hydrogène carboné.

On peut signaler bien des causes d'erreur dans la melhod c

eudiomélrique de M. Bunsen. Je ne parle pas des difficulte==» qu'on éprouve à constater exactement le volume et la leii^^pérature des gaz, leur degré d'humidité 5 ce sont là dc^LJS

causes d'erreur bien connues que M. Bunsen n évite pas complètement , mais qui peuvent agir tantôt dans un sens eltanlôtdans un autre. Il y en a d'autres qui agissent toujours dans le même sens. M. Bunsen absorbe Texcès d*oxy- • gène par le phosphore, et il admet que l'acide phosphoreux et le phosphore en vapeur dans l'azote qui reste augmentent son volume de 7^. Je ne sais d'après quelles expériences il est permis d'admettre l'exactitude de cette correction. MM. Scheerer etLaugberg ont reconnu qu'elle éiaLÎt presque ^jours trop forte. Cette cause d'erreur affecte directement l'oxygène absorbé par la combustion des gaz.

M. Bunsen absorbe l'acide carbonique par la potasse solide après la combustion des gaz, sans avoir préalablement desséché ceux-ci. lien résulte une erreur sur la contraction de volume résultant de la détonation, et une autre erreur siir la détermination de Tacide carbonique produit (i).

On sait quelle difficulté on éprouve à avoir des gaz absolvent purs. Supposons une petite quantité d'azote dans ^'oxygène introduit, il est facile de voir qu'on serait conduit à admettre pour l'oxygène absorbé dans la détonation ^ nombre trop fort de tout le volume du gaz étranger, et ^ctte circonstance tend à augmenter la proportion de l'hydrogène carboné.

Une autre cause d'erreur dans les analyses eudiométri- ^Ues de mélanges d'azote et de gaz combustibles a été si- St^alée par MM. Bunsen et Kolbe (2) , par MM. Regnault -

Reiset (3), et enfin par M. Doyère (4). Quand on fait détoner en présence d'un excès d'oxygène un mélange de S^z combustibles et d'azote, il se forme des composés ni- ^eux toutes les fois que le mélange détonant forme une ^i*^ction un peu considérable du mélange total. D'après

(i) Yc^yes la note page 896.

(a) Amnalen der Chemie und Pharmacie, t. LIX , p. 208.

(3) Anmmles de Chimie et de Physique , 3« série, t. XXVI, p. 35o.

(4) Amuiles de Chimie et de Physique, 3« série, t. XXVIII, p. 24 et Sa.

MM. Rognault et Rcisct, la formation des produits nitreux ne coiunicncc c[uc quand le mélange détonant forme les 45 pour 100 du gaz. D'après M. Doyère, la production de ces composés est déjà sensible quand le mélange détonant d'oxygène et d'hydrogène est le tiers du volume total des gaz.En présc^nce du mercure et d'un excès d'oxygène hu* mide, les produits nitreux donnent lieu à du nitrate de protoxyde de mercure. Il est clair que cette formation conduit à des nombres trop forts pour T oxygène absorbé dans la détonaticm, et par conséquent à une quantité trop con* « sidérable d'hydrogène carboné. Il me paratt difficile que M. Bunsen ait évité dans ses analyses des gaz de Vecker—^ hagen et d'Alfreton, cette cause d'erreur qui n'avait point» ^ encore été signalée.

On peut établir, du reste, que les analyses des gaz diCL^J haut fourneau de Veckerhagen ont été influencées par les causes d'erreur indiquées. Je rappelle ici les proportion: Mr:^ d'hydrogène carboné et d'hydrogène qu'ils renferment.

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) « Gaz des marais. .. . 3,36 3, 10 49^4 ^9^4 ^9^7 ^1^4 1 98^^^ Hydrogène i,33 1,27 o,58 1,77 2,17 o,i5 i,om^mÊ(

Hydrogène contenu \

dans les deux gaz I 9,o3 7,37 8,66 6,25 49^" 7988 ^^S^^: (vohimc) )

Le gaz des marais ne peut provenir que de la distiUsB* lion du charbon de bois dans le haut fourneau. M. Bukt» sen a reconnu lui-même que la vapeur d'eau , au conta.^:^ du charbon incandescent, ne produisait que de Thydn^èDC et de l'oxyde de carbone. L'hydrogène carboné devait donc être en proportion plus faible par rapport à l'hydrogène total que dans les produits de la distillation du charbon.

Pour résoudre la question de la composition des gaz produits par la dislillation du charbon , j'ai rempli unecomoe de porcelaine de charbon de bois de chêne de CIcrval, desséché préalablement à une température de 12Q degréi.

Les gaz ont été recueillis au bout d'un certain temps , quand 00 a pu penser que tout Fair avait été expulsé de Tappareil. Le premier produit de cette distillation devait renfermer plus d'hydrogène carboné que tous les autres. Je l'ai analysé dans Teudiomètre de M. Regnault. L'acide carlouique a été absorbé par la potasse dans le laboratoire de l'eudiomètre , puis on a fait détoner les gaz avec un excès d'oxygène. La contraction de volume a été mesurée, puis Tadde carbonique a été absorbé par la potasse. Le résidu renfermait l'excès d'oxygène ; on l'a fait détoner avec un «ces d'hydrogène pour s'assurer s'il n'y avait pas d'azote dans le mélange gazeux. Les gaz ont été calculés comme il a été dit j^lus haut. On a obtenu :

Volumes.

Acide carbonique 3 , i

Hydrogène 73,3

Hydrogène protocarboné 1 1 , 8

Oxyde de c^irbone 1 1 , 3

Azote o,5

lOO.O

La proportion de l'hydrogène protocarboné trouvé dans ^^tie analyse correspond à 23,6 d'hydrogène.

Ainsi l'hydrogène protocarboné forme moins de \ du vo- ^^me de l'hydrogène libre et -J seulement du volume total

l'hydrogène. On comprend donc difficilement comment ^Ise trouve en proportion trois fois plus considérable que ^^hydrogène dans les gaz du fourneau de Veckerhagen pris î^rès du gueulard, et comment il se fait qu'il y ait 3,84 ^Tiydrogène carboné , et seulement o,i5 d'hydrogène dans

gaz pris à 3",657 de profondeur.

Appliquons les mêmes résultats aux gaz du fourneau de derval, dont les analyses n'ont pas accusé d'hydrogène Carboné. La proportion d'hydrogène contenue dans les gaz gueulard est de 5,82 pour loo , pris au ventre du fourneau, ils en contiennent encore 1,92 pour 100 , et cethy-

drogène provient tout entier de la décomposition par le charbon de la vapeur d'eau contenue dans l'air, puisque le charbon arrive au ventre du fourneau complètement calciné. La portion d'hydrogène qui provient de la distillation du charbon est donc de 3,90. Si nous admettons que l'hydrogène protocarboné s'y trouve en même proportion que dans l'analyse citée plus haut des gaz de la distillation , on^ trouvera que sur les 3,90 d'hydrogène, il devait y avoic^ 12 pour 100 ou seulement 0,47 pour 100 d'hydrogène car — • boné. J'admets volontiers que la méthode d'analyse em.^ ployée pour les gaz du fourneau de Clerval ne m'ait permis de reconnaître et de doser 4^5 millièmes de gaa^ des marais existant dans les gaz au gueulard, et qui ne retrouve plus dans les parties inférieures du foumea^u Cette exactitude absolue, fort désirable dans tous les ca s n'était pourtant pas nécessaire pour atteindre le but q~^mj je me proposais. Qu'il y ait ou qu'il n'y ait pas dans H^e gaz au gueulard des hauts fourneaux au charbon de boS <s quelques millièmes d'hydrogène protocarboné, la qu^^stion est assurément de bien peu d'importance^ mais je ne saurais admettre que la méthode de M. Bunsen, cpii trouve près de 4 pour 100 d'hydrogène carboné dans des gaz qui n'en renferment pas , soit plus exacte que la mieruic qui aurait laissé échapper quelques millièmes du mèin^ gaz.

Ce n'est pourtant pas à la méthode d'analyse de M. Bunsen que j'attribuerai les différences essentielles qui se présentent entre ses résultats et les miens. M. Bunsen a rendu assurément la méthode eudiométrique plus précise qu'elle n'était avant lui, et je suis convaincu qu'il aurait parfaitement reconnu la succession des phénomènes qui se passent dans les hauts fourneaux sans une circonstance dont ni M. Bunsen ni MM. Scheerer et Langberg ne me paraissent avoir soupçonné l'importance. L'emploi d'un tuyau étroit, formé par des canons de fusil soudés et descendant dans le

haut fourneau à une profondeur considérable, me parait un très-mauvais moyen d'obtenir des gaz dont la com[)OsitioQ moyenne soit celle de la zone qui correspond à sa partie inférieure. Un tuyau aussi étroit s'engorgera certainement par du minerai et du charbon qui modifieront la composition des gaz provenant de Torifice inférieur. J'aitoujours %vi soin , dans mes expériences , de me servir de tuyaux d'un grand diamètre. Le courant de gaz qui en sortit était animé ordinairement d'une vitesse assez grande pour projeter au dehors des fragments de charbon et des grains de minerai. Je crois que si M. Bunsen eût employé mode d'extraction, s'il eût percé le fourneau dans ses parties inférieures, il aurait constaté dans les gaz du haut fovimeau de Veckerhagen les mêmes modifications progressa^ ves de composition que j'ai signalées depuis à Clerval et * Audincourt, au lieu des anomalies inexplicables et des ''^sultats contradictoires que présente la succession de ses ^ïxalyses.

Pour justifier, autant qu'il dépendait de moi, les résul- ^^is de mes précédentes recherches, j'ai voulu vérifier, par ^He méthode eudiométrique aussi précise que possible, les Conclusions auxquelles j'avais été conduit par la méthode ^'Ss pesées. J'ai donc recommencé deux nouvelles séries ^'etperiences , l'une sur les gaz du haut fourneau de Cler- 'Val, qui roule au charbon de bois; Tautre sur les gaz 4' un des hauts fourneaux au coke de l'usine de Serai ng (Belgique).

Analyse des gaz du haut fourneau de Clerval.

Les dimensions du haut fourneau de Clerval , en octobre iB48 (i), époque à laquelle j'ai effectué mes prises de

(i) M. Auguste Bouchot , l'un des propriétaires des hauts fourneaux de Clerval , a bien voulu mettre à ma disposition tous les moyens qu'il possédait pour rexécutiun de mes expériences. Je lui renouvelle ici tous mes rttnieretments pour la bienveillance amicale qu'il m'a témoignée.

gaz, étaient très-notabicmcnt différentes de ce qu'elles étaient en septembre i84i« La hauteur totale avait été portée de 8"^y6j à io'",oo et le diamètre au grand ventre de 2",i6 k '2",5o. Le haut fourneau présente en outre une partie cylindrique de ©""jSo de hauteur entre les deux troncs de cône, qui constituent l'un la cuve, l'autre les étalages. Voici, du reste, les principales dimensions du fourneau :

Diamètre au gueulard o,56

Hauteur de la cuve 6,67

Hauteur de la partie cylindrique. . o,5o

Diamètre au ventre 2 , 5o

Hauteur des étalages 2,o3

Hauteur de l'ouvrage. 0^4^

Hauteur du creuset Oy^o

Distance de la tuyère au contrevent, o , 58 Hauteur totale du fourneau ...... 10,00

Le haut fourneau marchait à l'air froid. On avait su^jw primé l'emploi de Tair chaud comme nuisible à la qualiK^ ^ des fontes, bien qu'il produisît une économie notable siw^<* la consommation du combustible. La buse a o™,o63 de dia^' mètre , et la tuyère o'",09 de largeur sur o", 10 de hauteur.

La charge se com|X)sai t de :

m.c k'il

Charbon de bois o,5oo pesant ii5

Blinerais en grains divers o, 100 — 180 J

Minerai calcaire de Laissey o,o65 — ii5>3i<:^^

Castine 0,010 — i5)

On passe trente-deux charges par 24 heures. La coulc^^ se fait après vingt charges et produit 1,800 kilogrammes (S^^ fonte noire pour seconde fusion. La production joumaliè^^^ est donc d'environ 2,800 à 2,900 kilogrammes de fonte.

Le vent était injecté dans le fourneau sous une pressiez*" de o"*,o33 de mercure. La soufflerie était mise en mouv^^" ment par une machine à vapeur dont le générateur ét»alimenté par les gaz du gueulard. Ceux-ci se rassemblaîc

dans un espace annulaire ménagé au sommet dû foiiriieau autour d'un cylindre en fonte qui recevait la charge, et ils étaient amenés ensuite sur le sol de l'usine jusque sous la chaudière où on les enflammait.

Les gaz ont été recueillis en cinq points différents du haut fourneau dans de larges tubes en verre auxquels on avait soudé des tubes plus étroits aux deux extrémités. Les tubes étroits convenablement étirés ont élé mis en communication , d^une part avec la source de gaz , d'autre part avec un aspirateur. On les fermait à la lampe, après y avoir fait passer deux ou trois litres de gaz du haut fourneau.

L'analyse en a été faite dans l'cudiomèlre décrit par MM. Regnault etReiset (i). On sait que dans cet appareil toutes les opérations de mesurage de gaz se trouvent ramenées à des déterminations de hauteur d'une colonne de mercure et de la pression barométrique, et qu'on n'a à s'inquiéter ni de la température qui reste constante , ni de l'état hygrométrique, attendu que les gaz sont toujours mesurés saturés de vapeur d'eau, et que la correction à faire se trouve donnée immédiatement par les tables qui indiquent les tensions maxima de la vapeur d'eau aux diverses températures.

Les gaz ont été traités d'abord par la potasse , pour absorber l'acide carbonique, puis mêlés avec de l'oxygène. On a fait passer une étincelle électrique dans le mesureur. La diminution de pression résultant de la détonation a été mesurée, puis on a absorbé l'acide carbonique par la potasse. L'oxygène restant avec Tazote a été déterminé par une nouvelle combustion avec un excès d'hydrogène.

On a admis , pour calculer les proportions des gaz combustibles, que ceux-ci étaient formés d'hydrogène, d'hydrogène protocarboné et d'oxyde de carbone.

Le tableau suivant fait connaître les résultats obtenus.

(i) Ammales de Chimie et de Physique, 3^ série, t. XXVI , p. 333.

> SS B o

ër

5* rfï

(i). Gaz pris dans la conduite qui amène les gaz du haut /barneau sous la chaudière à vapeur. La prise des gaz est à 1^,00 environ de roriiiee de chargement. L'aspiration a été faite très-peu de temps avant qu on introduisit la charge. II se dépose beaucoup d'eau dans les tubes d'aspiration.

(3). Gaz pris après le précèdent, un quart d'heure après la charge.

(3) et (4)* Gaz pris à 3°^ ,00 de profondeur au-dessous du gueulard, au moyen d'une colonne de tuyaux en fonte de 0*^,10 de diamètre. Les gaz sortent de ce tuyau avec bruit et en produisant une flamme de près d'un mètre de hauteur. Des fragments de charbon et de petits grains de minerai sont projetés au dehors.

L'analyse (4) s'applique au même gaz que l'analyse (3) ^ ^Ue a été faite exactement dans les mêmes conditions que la première, c'est-à-dire en opérant sur le même volume gaz et employant à très^peu près les mêmes quantités d* oxygène pour effectuer la coçibustion. Il s^est formé une Petite quantité de produits nitrcux dans la détonation en Présence d'un excès d'oxygène.

(5) . Gaz pris à 6"*,oo de profondeur, au moyen d'une Ouverture pratiquée dans la maçonnerie du fourneau,

qui donne issue à un courant rapide de gaz qui vient l^ruler à l'air avec une flamme bleuâtre.

(6) . Gaz pris dans le même orifice que le précédent, uuc Vieure après environ.

(7) . Gaz pris dans un orifice percé dans la maçonnerie ^u fourneau à la rustine, c'est-à-dire sur la face opposée à la poitrine du fourneau. Cet orifice est à i™,o5 au-dessus ^e la tuyère. Le gaz sort de cet orifice avec force et vient ))ruler à l'air avec une flanune blanche et des fumées épaisses d^oxyde de zinc. On a extrait les gaz en faisant plonger dans l'orifice un tube de porcelaine à l'extrémité duquel on «flectuait l'aspiration.

(8) , Gaz pris en iulroduisant dans la lympc, à o*",4o

de profondeur, un canon de fusil dam lequel on avait, placé un tube de porcelaine. Le courant de gaz qui se dégageait de ce tuyau était assez rapide pour projeter au dehors du laitier et de la fonte incandescente. On a pu néanmoins aspirer le gaz sans trop de difficulté.

Les gaz extraits de la partie inférieure du fourneau de Clerval entraînent des proportions assez considérables de vapeur de zinc. Je n'y ai pas rencontré de cyanogène, bien que j'aie cherché à le reconnaître dans les gaz des expériences (5) à (8).

Les résultats des analyses précédentes sont complètement d'accord avec ceux obtenus par la méthode de combustipu-^-n au moyen de l'oxyde de cuivre , à une exception près> quiff^^i se rapporte à la présence de quelques millièmes d'hydrogèncz» c

carboné. Or, comme les produits obtenus dans les détona ^-

tions en présence d'un excès d'oxygène renfermaient incou m- ^itestablcment de petites quantités de produits nitreux qii ni avaient attaqué le mercure, il est peimis de penser que sans cette circonstance, on n'aurait point trouvé d'hydro gène carboné dans les dernières analyses, et que la propor tion de ce gaz contenu dans les gaz du gueulard aurait ét réduite à 6 ou 7 millièmes au plus. On peut remarquez:: également qu'en ajoutant au nombre qui représente l'hy^^ J" drogène le double du volume du gaz des marais, représen^-«tant l'hydrogène contenu dans ce gaz, on arrive à d^^ es résultats qui se confondent pour ainsi dire avec ceux deKT la méthode par les poids.

Les conclusions qu'on peut tirer des analyses qui précê dent sont absolument les mêmes que celles de mon préce dent travail. On voit que l'acide carbonique, qui existe proportion assez forte dans les gaz du gueulard , dimini rapidement à mesure qu'on descend dans le fourneau, dis que l'oxyde de carbone augmente. A la profondeur 6 mètres , l'acide carbonique a disparu et ne se rclrou plus que tout à fait à la base du founieau.

En examiuant les nombres qui représentent Foxygène eL le carbone rapportés aux loo volumes d'azote, on voit la réduction suivre une marche progressive de la profondeur de 6™5op au gueulard. L'oxygène combiné s'élève de 28,2 à 4^98. La proportion de carbone s' élève, dans la même zone, de 28,5 à 32,8, résultat qui provient tant de l'acide carbonique dégagé par la castine et le minerai calcaire, que des produits gazeux de la distillation du charbon. On voit que la réduction du minerai est déjà très-avanoée à 6™, 00 de profondeur, et qu'elle s'opère , pour ainsi dire , sans consommation de charbon , par la transformation de l'oxyde de carbone en acide carbonique.

Les proportions d'hydrogène et d'hydrogène carboné renfermés dans les gaz suivent une marche inverse de celle de l'oxyde de carbone. Elles tendent à augmenter depuis les étalages jusqu'au gueulard. Il semble donc que Thydrogènc n'exerce aucune action réductive dans le fourneau.

Tous ces faits sont absolument les mêmes que ceux que j'avais précédemment signalés et développés (pages 3i4 et suivantes);

Une seule circonstance mérite d'être remarquée : la zone de réduction est évidemment plus voisine du gueulard dans ces dernières expériences que dans celles faites en septembre 1841; à 3™, 00 de profondeur, les gaz ne renferment plus que 4>2 pour 100 d'acide carbonique. Dans les expériences de septembre i84i , la réduction ne commençait pas encore à 2"*, 67 de profondeur, puisque l'acide carbonique était à son maximum dans cette région du fourneau. A 4"*,oo au-dessous du gueulard, la quantité d'acide carbonique était encore de 8,86 pour 100. Il est permis d'attribuer cette dillérence de position de la zone de réduction à la substitutionde l'air froid à l'air chauffé que l'on employait en i84i. On sait, en effet, que l'emploi de l'air chaud a pour résultat d'élever la température dans les régions inférieures du fourneau et de l'abaisser, au contraire , dans la

cuve. J'ai donné de ce fait une explication qui me parait s'accorder de tout point avec les circonstances de sa production (page 33i ).

Les analyses (7) ei (8), faites sur des gaz pris à i"*,o5 de la tuyère et à la tympe, peuvent être rapprochées de celles faites en i84i à o™,44 au-dessus de la tuyère et à la lympe. La proportion d'oxyde de carbone s'élève très-notablement au-dessus de celle qui serait contenue dans un gaz formé par de l'air dont l'oxygène serait changé en oxyde de carbone (34,4 pour 65,6 azote); mais la dilférence est moins grande ici que dans les analyses de 1841 9 où la quantité d'oxyde de carbone contenue dans les gaz pris à la tympe s'était élevée à 5i,35. Ce fait me parait pouvoir être attribué à la rapidité du courant , lors de la dernière expérience. L'oxyde de carbone produit par la réaction des laitiers ferreux sur le carbone de la foute se trouvait en proportion moindre, par rapport au gaz de la colonne ascendante, que dans les expériences précédentes (p. 3i3). La rapidité de la sortie des gaz explique aussi la présence d'une certaine quantité d'acide carbonique dans les gaz pris sous la tympe.

Je me dispenserai de déterminer ici les nombres qui représentent la puissance calorifique des gaz du fourneau de C^erval, le rapport de cette valeur au pouvoir calorifique du charbon consommé, les quantités d'air à employer pour la combustion , les températures maxima que ces gaz peuvent produire , etc. ; ces déterminations ont élé faites, on les trouvera plus loin dans un Mémoire qui traitera spécialement de l'emploi des gaz combustibles prove* nant des hauts fourneaux. Il m'a semblé qu'il y aurait peu d'intérêt à reproduire des calculs analogues à ceux que j'ai présentés plus haut pour les fourneaux de Vienne et de Pont-l'Évêque (p. 376), et qui conduiraient à des résultats presque identiques à ceux que je donnerai pour le fourneau de Clerval , comme correspondant au roulement de 184 I*

Analyse des gaz du haut fourneau de Seraing,

Les expériences ont été faites en septembre 1848 sur le haut fourneau n? 6 de l'usine de Seraing. M. Coste, ancien préparateur de l'École des Mines de Paris, aujourd'hui chargé de la direction des hauts fourneaux de Seraing , a kîen voulu faire prendre quelques dispositions pour Tex- ''^ciiondes gaz à diverses hauteurs. J'ai eu (paiement l'a- ^«ntage de me rencontrer dans cette usine avec un savant métallurgiste belge , M. Valérius, dont on connaît l'excelouvrage sur la fabrication du fer, et qui m'a cora- ^tiniqué beaucoup de renseignements intéressants pour ^squels je le prie d'agréer tous mes remercîments. Voici les principales dimensions du fourneau sur lequel

2s expériences ont été faites :

Hauteur de la cuve 8 , 1 28

Diamètre au gueulard 2 , 743

Diamètre au ventre 4 > ^7 ^

Hauteur des étalages ^^621

Largeur en haut de l'ouvrage. . i ,092

Hauteur de l'ouvrage i , 820

Largeur entre les tuyères 0,914

Hauteur du creuset. o,8i3

Hauteur totale du fourneau. . . i5,24o

-•o fourneau est à deux tuyères. La quantité de vent que les avises lancent dans le fourneau est de 122 mètres cubes par ï^înute sous une pression de,o,o5 de mercure. L'air est

-ïiaiiffé à 100 degrés.

La charge se compose de :

kii

Minerais non grillés 65o

Scories de forge de chaufferie 65o

Castine ^5o

Coke, 2 mètres cubes, ou 800

coule toutes les douze heures , et Ton obtient 8,5oo kilo-

grammes de fonte blanche un peu cristalline , que Ton coule en plaques minces et que Ton passe dans les fours à puddlei^ sans mazéage préliminaire.

Le rendement des minerais est de 4^ pour loo et la coil sommation en coke d'environ i,5oo kilogrammes ai^ i,ooo kilogrammes de fonte (Valérius). Elle s'élève i,8oo ou 2,000 kilogrammes pour i ,000 de fonte quand fourneau marche en foute de moulage. Le haut foum€« ctai t en feu depuis un an , quand les expériences ont été fait^

Les gaz ont été pris au moyen d'un tuyau enfoncé dm.i la cuve jusqu'à 3™,567 de profondeur. Dans la partie i.^ férieure du fourneau, ils ont été extraits par une ou vertu r pratiquée dans la maçonnerie.

Dans tous les cas , de même que pour les expérieDoei exécutées à Clerval , les gaz ont été recueillis en cinq poinii dans de largrs tubes en verre, aux extrémités desquels og-' avait soudé d^autres tubes plus étroits, convenablemem^ étirés et tjui communiquaient d'une part avec la source de } gaz, de 1 autre avec un aspirateur. On les fermait à la lampe après avoir fait [Kisser deux ou trois litres de gaz. On faisait l'analyse dans l'eudiomètre de MM. Renault et Reiset.

Les gaz ont été traités d'abord par la potasse, pour absorbtT l'acide caibonique. puis mêlés avec de l'oxygène. On a fait détoner. La diminution de pression a été mesurée ; puis on a absorbé l'acide carbonique par la potasse. L^oxygène restant avec l'azote a été déterminé par unenou- \elle combustion par un excès d'hydrogène.

Ainsi les méthodes d'analyse sont celles employées pour déterminer la comi)o>ition des iraz de Clerval. Elles onl donné des résultats aus^i concordants pour ces deux fourneaux que ceux trouvés primitivement poor les fouriifauï d Audincourl et de Vienne, dv Clerval et de PonlA'Kn'fp^' La méthiKio d analyse n*a donc pas eu d influrnce sur ni*?5 conilu5ion>. Voici le> résultats obtenus :

(i). Le gaz est pris en enfonçant dans le gueulard uu tube en fer d'environ o™,o3 de diamètre à o™,3o5 environ de profondeur. Le tube aspirateur vient plonger dans c: tuyau d'où le gaz se dégage avec abondance.

(a). Celte analyse a été faite sur le même gaz que gaz (i). ^

(3). Gaz pris à 1^^220 de profondeur dans les mèo^ conditions que le gaz (i). Le courant cpii s'échappe ^ l'extrémité du tuyau est assez rapide et vient s'enflamcr spontanément à Tair.

(4 ). Courant rapide de gaz , s'enflammant sponlaném^: flamme bleuâtre.

(5) et (6). Gaz pris à 3",o48 de profondeur. Il en a <f; fait deux analyses consécutives.

(7) . Gaz pris par le tuyau en fer à 3'",657 de profondeur. Le tuyau de fer a été retiré du fourneau après celte prise de gaz. Son extrémité était encore chauffée au roiifie cerise quand il a été retiré.

(8) . Gaz pris à la rustine par une ouverture pratiquée dans la maçonnerie, à 0^,609 environ au-dessus dei tuyères. Les gaz qui se dégagent par cet orifice sont accontpagnés d'une fumée blanche abondante qui contient, d'aprà* M. Valérius, du cyanure de potassium; d'après ce métallurgiste, les fumées blanches qui se dégagent avec abondance du gueulard des hauts fourneaux de Seraing et qû* Ton attribuait exclusivement à l'oxyde de zinc, contiendraient également de fortes proportions de cyanure alcalin-

J'ai recherché le cyanogène dans le gaz (8). La potasse ne diminue pas leur volume d'une quantité appréciable- Ils ne renferment donc ni acide carbonique, ni acide sutf* hydrique, ni cyanogène.

Si l'on compare les rcsuluts des analyses qui prétcden* avec ceux des gaz des fourneaux au coke de Vienne et dePon^' rÉvèque (p. 357 et 358), on sera conduit aux mêmes concl**" sions théoriques. On voit Tacide carbonique dimiiuierirt;^'

rapidement 9 en même temps que Foxygène combiné dans le gaz, à mesure qu'on s'enfonce dans la cuve , ce qui prouve qu une réduction énergique s'opère par Toxyde de carbone dans le voisinage du gueulard sous Tinfluence de la haute température que possède encore dans cette région le courant gazeux ascendant. C'est aussi dans cette région , comfrise entre o",3o4 et 2™,743 de profondeur, que s opère la calcina tion de la castine. La composition des gaz en fournit une preuve directe. En effet, la quantité de vapeur de carbone rapportée à loo volumes d'azote est à 2™,743 de profondeur de 29,4 à 3o,o et au gueulard de 35,2 à 35,7. Le coke ne dégage qu'une quantité presque insignifiante de produits carbonés par la distillation. La réduction du minerai se fait dans cette région par la transformation de l'oxyde de carbone en acide carbonique, sans changement de volume et sans consommation de charbon. D'un autre côté, l'augmentation dans la proportion d'hydrogène est trop peu considérable pour que l'on puisse admettre que la vapeur d'eau en se décomposant a pu dissoudre une quantité notable de charbon. On ne peut expliquer cet ac- .çroîssement rapide dans la proportion du carbone combiné

? ^qu'en l'attribuant à la décomposition de la castine.

On peut vérifier, du reste, par la comparaison des résultats des analyses avec les données inscrites plus haut sur le roulement du fourneau , si les analyses peuvent représenter la moyenne du courant gazeux qui s'échappe du

fr.' gueulard.

^ Les minerais rendent en moyenne 4 2 pour 100 de fonte. .1 On admet à Seraing que la richesse des minerais et des scories de forges est à peu près la même. Le coke contient ^ moyenne :

Carbone. , 91 9 00

Eau et produits volatils 3 , 00

Cendres 6,00

Cela posé, la charge contient :

Coke 800 correspondant à carbone pur 7^^:

, „ ( 200 acide carbonique . ( Carbone Casline. . . 4^0 { ^ , î /^ »

^ ( 25o chaux I Oxygène..

i3oo kil. / \ / oxygène du prominerais 1 Scories. . . 65o I \ toxyde de fer.

/ ) contenant S » , '

et hlinerais.. G5o l oxygène du per-

scories. ( / \ oxyde de fer. x

On a donc :

kil

Carbone total 782

ide la castine ^4^ ]

des scories 76 | 34i

des minerais 117]

Si les analyses des gaz du gueulard représentaient bien la composition moyenne au sortir du fourneau, les poids de l'oxygène et du carbone inscrits plus haut devraient être dans le même rapport que le carbone et l'oxygène des gaz, en déduisant de ce dernier la proportion correspondante a l'azote renfermé dans le gaz. Or le nombre qui représente Toxygène au gueulard est égal à 4^50 , et eu en déduisant :i(),3 qui correspondent à Tazote, de 18,7 : les rapportsde r oxygène et du carbone sont de 18,7 à 35,2 en volumcsj et en poids de 18,7 à.26,4- Le rapport est ici d'environ 3a 4 tandis qu'il devrait être inférieur à \ d'après les nombres donnés plus haut.

Il faut conclure de là que les analyses des gaz du gueulard no i^eprésentent pas la composition moyenne du courant gazeux à sa sortie. Ce fait se conçoit du reste assez aisenieni , et il doit se produire toutes les fois qu'on soutire le gaz par un orilice d'une section faible par rapport à cdle du fourneau , dans une région ou des réactions chimiqu** sapèrent avec rapidité. Le courant gazeux n'a pas partool la même vitesse dans tous les points d'une même section liO* rizonlale: il est beaucoup plus rapide le long des parois de la c uve. I^a ]K>rlion de ce courant qui filtre à travers lenU-

;rai et la casline doit nécessairement éprouver des modiuitions plus profondes dans sa composition que le gaz qui dégage le long des parois , et se charger d'une proportion us forte d'oxygène et d'acide carbonique. Il est évident qu'on atténuera d'autant plus cette diffénce entre la composition moyenne du courant et celle des iz qui se dégagent par le tuyau abducteur, (jue la section î celui-ci sera une fraction plus considérable de la section orizontale du fourneau correspondant à son extrémité, a section du tube dont nous nous sommes servis à Seling, à défaut d'un plus large, n'était que le o,oooi de la irface du gueulard. Les tuyaux dont je m'étais servi pour Pendre les gaz à Clerval et à Audincourt avaient une secon ^ale au trentième de la surface du gueulard, et le couint s'en échappait avec une grande vitesse , ce qui pericuait d'en conclure que l'analyse des gaz de ce courant evait représenter avec précision la composition moyenne ela tranche gazeuse correspondante.

-Quand on arrive dans une région du fourneau où la imposition de la tranche gazeuse varie peu sur une faible auteur, on conçoit que le gaz sortant par un orifice troit pourra représenter assez exactement la composition ttçyenne , puisque celle-ci est alors sensiblement la même ur tous les points d'une môme section horizontale. Ainsi, [uand on arrive dans le haut fourneau de Seraing à 3"^,657 le profondeur, l'acide carbonique a disparu et ne reparaît plus que vers la tuyère du fourneau. Dans cet espace

io"',o6o formant les deux tiers de la hauteur du fourbu , le courant gazeux est essentiellement formé d'oxyde

carbone et d'azote dans des proportions qui varient très- Icwement. La proportion d'oxygène dans l'air atmosphé- ^que est de 26,3 pour loo volumes d'azote. Elle est de ^9)9 à 3"^,657 de profondeur. La différence 3,6 repré- ^le l'oxygène enlevé au lit de fusion depuis la tuyère juscette hauteur. Le rapport du poids de cet oxygène au

poids du carbone contenu dans les gaz est celui de 3,6 à 22,4 ou i6 pour loo. Or le rapport de l'oxygène contenu dans le protoxyde de fer des scories de forgçs au carbone du coke est de 70 : 728 ou 1 1 pour 100 seulement ^ en sorte qu'on pourrait admettre que la réduction des silicates de fer qui constituent les scories de forges s'opère tout entière dans la zone comprise entre 3™, 65 7 de profondeur et la tuyère. On sait que les silicates de fer se réduisent bien plus difficilement que les oxydes, mais celte réduction paraît néanmoins pouvoir s'effectuer par l'hydrogène et par l'oxyde de carbone dans les régions fortement échauffées du haut fourneau. Des expériences faites en 1839 ^^^^ neau de Clerval (p. 206), ont montré que des scories riches appelées sorties se réduisaient lentement par cémentation dans la partie inférieure de la cuve. 11 est clair que la réduction pourra être d'autant plus complète que le temps pendant lequel elle pourra s'opérer sera considérable. Or, celte condition est évidemment remplie dans les hauts fourneaux qui , comme celui de Seraing^ présentent un très-grand volume à l'intérieur et une température élevée sur une très -grande partie de leur hauteur. La réduction des scories de forges dans' les régions fortement échauffées donne lieu à la formation d'une quantité correspondante d'oxyde de carbone, et par conséquent à une consommation de combustible. Celle réaction produit aussi une absorption considérable de chaleur latente , ainsi que j'ai eu occasion de le démontrer (p. 327).

La proportion très-considérable d'oxyde de carbone que l'on rencontre dans les gaz pris à 1 3^,71 6 de profondeur est un fait qui s'est présenté dans les analyses des gaz de tous les hauts fourneaux à cette hauteur. J'ai essayé de donner l'explication de cette circonstance à l'occasion des analyses des gaz pris à la tympe du fourneau de Clerval.

La zone de réduction des minerais autres que les scories de forges est placée tout près du gueulard du haut four-

neau. Cest là un fait qui paraît commun à tous les fourneaux au coke, car je l'avais observé déjà dans les hauts fourneaux de Vienne et de Pont-l'Evêque. Il est dû sans aucun doute à la température élevée que possèdent les gaz jusque dans les parties supérieures de l'appareil. L^élévation de température des gaz doit être attribuée à la consommation du combustible plus forte dans les fourneaux au coke que dans les fourneaux au charbon de bois. Le haut fourneau de Seraing consommait 728 kilogrammes de carbone réel pour 546 kilogrammes de fonte ^ soit i33 de carbone pour 100 de fonte. Cette consommation est faible pour un haut fourneau au coke , mais elle est encore plus considérable que celle des hauts fourneaux au charbon de bois marchant en fonte blanche d'affinage , qui ne consomment que 75 de carbone réel pour loo de fonte produite. Cette plus grande consommation de combustible, dont j'ai essayé d'indiquer la cause dam un de mes précédents Mémoires (p. 368), donne lieu à un volume plus considérable de produits gazeux, et partant à une température bien plus élevée àkns les régions supérieures du fourneau. C'est probaUement à cette circonstance que tient le succès de l'emploi des scories de forges en proportion considérable dans le lit de fusion de ce haut fourneau au coke. On sait en effet qu'il suffit d'introduire une faible quantité de ces scories dans la charge des hauts fourneaux au charbon dé bois pour en altérer très-notablement la marche , blanchir les fontes et corroder rapidement les parois de l'ouvrage. Les scories fondent alors sans être complètement réduites, et arrivent rapidement devant la tuyère du fourneau.

Résumé.

Les recherches qu'on vient de lire me paraissent confirmer de la manière la plus nette les conclusions de mes précédents Mémoires sur la composition des gaz des hauts fourneaux et sur les réactions chimiques qui se passent IL 28

dans ces appareils. Ces six séries d'expériences , faîtes sur six hauts fourneaux différents , dont les uns marchent au charbon de bois , les autres au coke , qui roulent les uns à l'air chaud, les autres à F air froid, conduisent toutes à des conclusions parfaitement comparables entre elles : les différences constatées entre les diverses séries d^ analyses sont la conséquence rationnelle des différences que présente le roulement de ces fourneaux.

Les analyses faites par la méthode eudiométrique ont éié presque complètement d'accord avec celles faites antérieurement par l'oxyde de cuivret Quelques millièmes d'hydrogène protocarboné ont été obtenus dans les analyses eudiométriques ; mais il est bien établi que ce gaz existe seulement dans la partie supérieure du fourneau au charbon de bois , qu'il y est en proportion insignifiante , et de plus qu'il ne parait exercer aucune action appréciable dans les phénomènes chimiques qui s'y produisent.

On peut donc, je crois, considérer comme constants et parfaitement établis les faits suivants qui résultent tant de ce travail que des précédents :

i^. L'air atmosphérique, lancé dans la tuyère ia haut fourneau, produit successivement de Tacide carbonique et de l'oxyde de carbone à une faible disUnce de l'orifice Centrée. La première de ces réactions donne lieu à une température extrêmement élevée 5 la seconde, au contraire, produit une absorption considérable de chaleur latente et un abaissement correspondant dans la température du cou« Tant gazeux. Les limites de la zone de fusion sont en rapport avec celles de l'espace dans lequel s'est effectuée cette transformation de l'acide carbonique en oxyde de carbone.

2**. Le courant ascendant, formé d'oxyde de carbone, d'un peu d'hydrogène et d'azote , produit en s'élevant dans le fourneau deux effets distincts : il communique une partie de la chaleur sensible qu'il possède aux matériaux de la c(y loune descendante^ il se chaîne de tous les produit» volatils

qui se dégagent à diverses hauteurs dans le fourneau ; il xiéduit enfin Toxyde de fer à Tétat métallique. Tantôt cette €Litinsformation donne lieu à un accroissement dans la pro- 2>ortion d'oxyde de carbone 5 tantôt, au contraire, elle s'o- ^2)ère parle changement de Toxyde de carbone en acide car- !})onique sans changemenl de volume et sans consommation ^e combustible.

Toutes les fois que la réduction de l'oxyde de fer se fait ^vec production d'oxyde de carbone, il y a consommation de combustible et absorption de chaleur latente. Il importe <bnc an bon roulement du fourneau que le minerai arrive déjà complètement réduit dans la portion où la tempérarature est suffisamment élevée pour que Tacide carbonique s'y change en oxyde de carbone au contact du charbon. Cette condition se réalise à peu près , soit dans les hauts fourneaux au charbon de bois , soit dans les hauts fourneaux au coke quand l'oxyde de fer est à l'état libre dans le minerai. La réduction de l'oxyde de fer en combinaison avec la silice exige au contraire l'intervention d'une haute température ; elle ne s'opère que dans la zone où l'acide carbonique a complètement disparu.

3**. La zone où l'oxyde de carbone existe seul est beaucoup plus étendue dans les hauts fourneaux au coke que dans les fourneaux au charbon de bois. La zone de réduction par l'oxyde de carbone est beaucoup plus rapprochée du gueulard dans les fourneaux au coke que dans les fourneaux au charbon de bois-, elle s'abaisse au contraire dans la cuve quand on substitue l'air chaud à l'air froid, le combustible restant le même. Toutes ces circonstances s'expliquent naturellement par les différences constatées dans les consommations des divers combustibles, ou du même combustible dans les divers états de roulement.

4°. Les matières volatiles combustibles que dégage le charbon de bois à la distillation se retrouvent dans les gaz du gueulard et ne paraissent exercer aucune action réduc-

tîve sur le minerai contenu dans le haut fourneau ; cette circonstance s'explique par la masse considérable de l'oxyde de carbone par rapport à celle des autres produits gazeux,

Recherches sur V emploi des gaz comme combustible.

Je commencerai ce Mémoire par le détail de quelque essais faits au fourneau de Yellexon , dans le but de chercber à utiliser pour la réduction du minerai les vapeurs combustibles qui s'échappent du gueulard.

Entre le gueulard et le four à air chaud se trouve four peu étendu , sur la sole duquel nous avons placé 1^^ minerai à réduire : on avait fermé aussi bien que possibl^^ la plupart des ouvertures qui permettaient le mélange Tair extérieur avec les gaz du gueulard , de manière à ce que la flamme conservât ses propriétés réductives. La tempéra — ture du four suffisait pour la cuisson de la chaux. Le mi — nerai soumis au grillage était celui de la fontaine Godard . J'ai examiné deux échantillons retirés après une demi-heuxr^ et après deux heures de grillage^ tous les deux étaient très — magnétiques^ l'acide chlorhydrique les attaque facilemexxl sans dégagement de gaz. La proportion relative des deu:3c oxydes de fer a été recherchée au moyen de l'acide sulfu — reux et du chlorure de barium.

Le minerai , après 2 heures de grillage , renferme :

Oxygène. Rapport».

Argile et silice gélatineuse. . . 0,07 »

Alumine soluble 0,07 »

Peroxyde de fer 0,67 0,175 3

Protoxyde de fer 0,26 o^oSg i

Oxyde de manganèse 0,02

Le minerai retiré après une demi-heure^ a donné :

Sulfate de baryte 0,91

Correspondanl: à peroxyde de fer o^i

D'où protoxyde , , o , a3

Ces résultats prouvent que les minerais se réduisent facilement en oxyde magnétique, mais qu'ils ne dépassent pas ce degré de réduction. En disposant le gueulard d'une manière plus convenable, afin de pouvoir introduire des Spiantités d'air déterminées dans le mélange réductif, et ^» mêlant le minerai avec de la sciure de bois, on parviendrait sans doute à une réduction beaucoup plus avancée.

Jusqu'à ces derniers temps, malgré ces faits, qui sont d'une date déjà ancienne, l'emploi des gaz des hauts fourneaux n'était utilisé généralement que pour certains usages qui n'exigent pas une très-haute température, conmie le ^kauffage de l'air ou des chaudières à vapeur, la torréfaction du bois , la cuisson de la chaux ou des briques. Le gaz s' enflammait naturellement à sa sortie du gueulard et s'introduisait^ vec une certaine quantité d'air atmosphérique d^ns l«s fours où sa chaleur devait être utilisée. Un registre placé au-dessus de la cheminée par où s'échappaient les pit>duits de la combustion était le seul moyen de régulariser Tintroduction de l'air.

Dans ce mode de combustion des gaz , on obtenait rare-i? Client une température très-élevée; j'attribue ce résultat ^Ux causes suivantes :

Les flammes qui se prolongent souvent à une grande distance de l'orifice du four, prouvent que le mélange du combustible avec l'air comburant ne se fait que lentement. Il en résulte que le lieu du maximum de tempéra- ^U.re se déplace constamment dans le four, suivant la direct ^^on prise par le courant d'air et de gaz , et ce maximum doit être à une assez grande distance du point où commence ^'inflammation. En outre, il n'est pas possible de régler

d'une manière convenable la quantité d^air nécessaire à la combustion. Enfin, les gaz, à leur sortie du fourneau, renferment une proporlion assez considérable de vapeur d'eau, variable avec Tallure du fourneau aux différentes époques de la charge , et la présence de ce corps , dont le calorique spécifique est -très-considérable, diminue trèsnotablement la température de combustion.

Pour atteindre un haut degré de chaleur par la combustion des gaz du fourneau , il faut donc satisfaire aux conditions suivantes :

i^. Brûler un gaz contenant peu ou point de vapeur d'eau.

3^. Opérer la combustion du gaz dans un espace trèsrétréci , de façon que le maximum de température se produise toujours dans la même partie du four, et i une petite distance de l'orifice d'arrivée.

3°. Rendre l'arrivée des gaz dans le four indépendante des charges , et pouvoir régler à volonté la proportion d'air nécessaire à la combustion.

Toutes ces conditions se trouvent réalisées dans Fappareil que M « Faber-Dufaur a établi à Yasseralfingen pour le puddlage de la fonte, appareil que l'on monte actuellement dans plusieurs usines françaises (i). Je dois me contenter ici de donner une idée généri^le des dispositions qu'il présente :

(i) M. Sire y actuellement employé aux usines de Ç^rTal» a pris en i836 un brevet d'invention pour le puddlage de la fonte au four à rérerbère , au moyen des gaz du haut fourneau. Le gaz était pris à la base de la cuve. M. Sire n'a pas fait l'application des procédés décrits dans son breret, mais sa date lui donne le droit incontestable de participer à llionnear de l'in- Tontion.

A Toocasion d'une communication, faite par extrait^ démon travail à l'Académie des Sciences, A^M. D'Andelarre, Thomas et Lanrens m*ont adressé une réclamation de priorité relative à Tinvention du procédé da puddlage au gaz des hauts fourneaux. Ce procédé est maintmant employé régoliérement à l'usine de Tréveray (Meuse). J'inscris ici cette rédamation, en faisant observer que je ne prétends en rien préjuger la qucrtfoa de pro« priété du procédé, question à laquelle je dois rester tout à fait étranger.

En avant de la »ole du four à puddler, se trouve une ouverture étroite , occupant toute la largeur du four, par laquelle arrive le courant de gaz. Plusieurs tuyères parallèles placées au-dessus de cette ouverture, lancent de Tair cbauffé à 200 ou 3oo degrés sur le courant , de manière à opérer presque instantanément le mélange de cet air avec le gaz. Le lieu de la combustion est placé dans le foiir, à une faible distance de l'oriGce de sortie du gaz, et dans une position presque invariable. On se trouve donc dans les meilleures conditions pour obtenir la température indiquée par la théorie. La sole du four à puddler est établie comme dans tous les appareils analogues. La chaleur que conservent les gaz produits par la combusiion est utilisée , à la sortie du four, pour chauffer l'air.

Le gaz est pris à peu près à la moitié de la hauteur de la cu\e, par des ouvertures pratiquées sur les parois du four- '^eau. On n'a donc pas à craindre l'influence de la vapeur d^eau et les irrégularités provenant de l'introduction des ^Varges dans le fourneau.

La fonte , avant d'être puddlée , subit à Vasseralfingen ^Xi commencement de décarburation dans un four à peu Près semblable au four à puddler, qu'on appelle four à l^lancbir^ mais cette opération préliminaire ne parait nul- Ornent nécessaire. Les massiaux de fer brut obtenus par le Puddlage, sont portés au blanc soudant dans un autre four ^tissi alimenté par la flamme du gaz.

L'empressement que mettent les maîtres de forges français à essayer les procédés de M. Faber-Dufaur, prouve Qu'ils en comprennent toute l'importance , et l'influence ^ue leur application doit avoir sur l'avenir de la fabrica- 1,ion du fer au charbon de bois et sur les conditions d'éta- )>lissement des usines. Si chaque haut fourneau peut développer, par la combustion de ses gaz, la quantité de cbaleur nécessaire à l'affinage de la fonte qu'il produit , il est évident que des fours à gaz et des appareils mécaniques

pour l'étirage du fer^ deviendront des accessoires indispensables à tout haut fourneau qu'on voudra faire rouler économiquement. Les usines de cette espèce devront donc pouvoir disposer à Tavenir d'une force motrice supérieure à celle qui leur est actuellement nécessaire. La fonte en gueuses, qui est aujourd'hui le produit marchand livré par les hauts fourneaux aux ateliers d'affinage , sera remplacée par du fer puddlé en gros massiaux, qui sera soudé et étire dans de grandes usines d'élaboration, placées sur des cours d'eau puissants et à la portée des voies de communication.

Emploi des gaz des hauts fourneaux au charbon de bois.

Pour tirer des analyses rapportées (pages ^58 et suiv^,) quelques résultats applicables à l'emploi des gaz cono^me combustible, il faut en déduire, par la comparaison de leurs données avec celles qui résultent du roulement du haut fourneau : la (quantité totale de chaleur que peut fournir la combustion du courant de gaz, pris à diverses hauteurs dans le fourneau^ i^ le volume de l'air nécessaire dans chaque cas pour leur combustion ; 3® enfin , la température maximum qui doit en résulter. Je vais indiquer les bases de ces calculs et en appliquer les résultat^ , d'abord au fourneau de Clerval , ensuite à celui d'Audincourt.

D'après les données que j'ai inscrites (p. 271) sur le roulement du fourneau de Clerval , on trouve que : Chaque charge passe moyennement en 53 minutes.

La quantité de charbon consommée par ininute ku

est de 2,190

Le poids des minerais et de la castine est dans

le même temps ^,645

Les matièr<»s volatiles (eau, oxygène, acide

carbonique) I9930

ii5 kilogrammes de charbon équivalent à

charbon sec 106,000

Ils renferment en carbone , 93,200

On a trouvé que pour fondre i de minerai et de castine renfermant o,og2 d'acide carbonique, on consommait Oy388 charbon, ou o,3i8 carbone. Or, 0,092 d'acide carbonique renfermant o,025 de carbone, le rapport du carbone de la casliue au carbone total contenu dans le

courant du gaz, est égal à ^ 3i8+^o^ oaS ^>^74 Pdu carbone total.

D'après les résultats des analyses des gaz du gueulard :

100 volumes d'azote correspondent à 3i,5 vapeur de carbone, et en défalquant 7,4 pour 100, à 29,2.

100 d'azote en poids correspondent à 24)9 carbone du charbon pour gS''**, 20 carbone consommé par charge , on a donc introduit dans le fourneau 374^*^3 d'azote correspondant à 486*^'*,! d'air atmosphérique.

Par minute on introduit dans le fourneau 9*^*^17 ou 7"-% 060 d'air (i).

Le volume du gaz sec qui sort par minute du fourneau sera donné par la proportion

d'où

= /Cft — = 9 Mo.

(i) On peut comparer ce volume à celui lancé par la buse, et qu'on déduira de la formule

jui représente le volume d'air lancé par Seconde. On a

d diamètre de ToBil de la buse = o,o65 h pression du manomètre. ... = 0,018

t température de l'air = 180°

b pression atmosphérique (moy.) o™,742

On trouve q = 0^-^,2.^2 à 180® et à la pression b-i-h. Ramené à o*> et à o">,76o de pression, on a 7' = o™'Si46 et par minute ^'"^76.

La perte de vent est donc par minute de i™'*^,70 ou de i de l'air lancé >ar la buse.

On aura le volume total du gaz renfermant ia vapei d*eau, en ajoutant au nombre précédent 1 1 ^90 pour 101 ce qui donne lo^'^jjgô.

Pour avoir la quantité de chaleur produite par la cot bustion du gaz , il faut remarquer que :

I litre gaz sec renferme o,235t oxyde de carbone o,o582 hydrogène

L'hydrogène et l'oxyde de carbone produisent , à volui égal, d'après Dulong, sensiblement la même quantité 1 chaleur, 3, i3o unités par litre de gaz.

En prenant une unité mille fois plus grande , nous Iroi verons que i litre de gaz sec produit par la combustio 0,918 unités de chaleur, et consonmie o**S ^47 d'oxygène ou o**',7o5 d'air atmosphérique.

La quantité totale de chaleur développée par la combus tion des 9^*^,640 de gaz sec, sera donc de 8y849>6c lories (i).

Pour obtenir la température de combustion, on fait calcul suivant :

(i) On peut comparer la chaleur développée par la combustion du gas gueulard à celle que produirait le charbon employé.

Les 3*^,19 de charbon consommé par minute correspondent à 3^^,01 charbon sec , qui renferment :

Carbone 1,77

Hydrogène 0,06 Hydrogène o,o45

Oxygène 0,12 Eau 0,1 35

Cendres 0,06

1^,77 de charbon donnera 1610 litres vapeur de carbone qui produisent , calories i3,65i

0^,045 hydrogène correspondant à 5oo litres :

calories i ,565

Total i4,!ii6

Rapport de la chaleur de combustion du gax à celle du chariMB employé 0,6330

Pour I lître de gas sec ^ qui consomme 0,706 d'aîr atmosphérique, on a :

Produit davoidt

Produltf. Poidi. par la chalear

I Acide carbonique ^ ipéclOque.

contenu dans le Acide carbonique ' produit par combustion o,335i ,

1 Vapeur d'eau correspondante à ' ïî'"^ «>''9 lo,,77 0,143 0,121 Vapeur d'eau pro- ' duite par combustion o,o58

I Azote contenu dans \ • ""'^'^ (i,i36 1,485 0,396 Azote contenu dans l Tair introduit. . . 0,558 ]

i,8fl4 i}677 0,675

ï«a température de combustion sera Q^g^g = i,36o®.

Ce nombre est un minimum , puisque les calculs suppo- ^^^l que la température initiale de Fair et du gaz est égale à ^«-0(1).

On peut calculer pour le fourneau d^Âudincourt des ''^svdtats semblables aux précédents.

I^our avoir le volume des gaz sortis par minute du gueu-

on part des données suivantes :

On charge moyennement de 5o en 5o minutes :

Charbon iio^**

Bois ii5

Cl ) La température des gaz du gueulard est généralement très-peu élerée, dans les fourneaux où Ton n'emploie que du charbon. Quand on " ^t-ilise pas la flamme perdue, on remarque souvent que les gaz s'éteignent ^I^Otitanément sans se rallumer, et leur chaleur propre est si faible, qu'on tenir la main plongée dans le courant pendant longtemps sans en être ^^'^^lé.

Le charbon pris dans la halle renferme :

Humidité 8,00

Carbone 9 matières volatiles et cendres. 9^900

après dessiccation , il contient 88 pour 100 de carbone Le bois employé peut être considéré comme composé

Carbone 87,00

Eau 63, 00

On consomme par minute 2*''^,64 de carbone.

Un calcul semblable à celui indiqué plus haut ] Clerval , donne ce résultat que le carbone provenant c castine forme les 0,066 du carbone total contenu dai gaz.

Or I litre de gaz au gueulard renferme o, 18923 va de carbone, et, en faisant la correction, o^**,i745]

En poids, 0^*^,188 pour 0^^,700 azote.

Le poids d'azote contenu dans le gaz expulsé par mi du gueidard sera donné par la proportion :

2,64 : 0,188 :: : 0,700; d'où x=r 9^^,33,

Air atmosphérique 12*^,76 = 9™ •%8i (i).

(i) La surface de la buse égale 32, i centimètres carrés. Elle équivaut cercle de o™,o638 de diamètre.

La formule q — 289 d* ^' ^^^^ donne, en y subst

<i« = o, 004088, ^ = 0,070, « = 25o<>, fc = o,735, 7 = o"»-«,48o, et la pression h-i-h.

Ramené à o**et à la pression de o™,76o, ce volume devient ^' = o™'* et par minute i5™,84. La perte d'air est donc de 6™**,o3o, ou lei de la quantité totale. On observe effectivement qu'il y a constamm< remous d'air considérable devant la tuyère. On s'en assure en projeta corps légers vers cet orifice ; ils sont toujours cbassés en arrière av grande vitesse. J*attribue cette difficulté qu'on éprouve à faire passer l'emploi de la braise et du bois en nature qui produit beaucoup de charbon dans le fourneau.

co

CT