Guide du chimiste mélallurgiste, p

mum de sable, que la houille essayée a pu agglomérer en se carbonisant, de manière à former avec lui une masse encore solide.

Le pouvoir agglutinant des houilles diminue quand elles sont exposées à l'air et subissent une oxydation. Le mème eflet se produit par une oxydalion lente dans les tas de houille exposés à l'air (Fayol) el plus rapidement, dans l’espace de quelques jours ou même de quelques heures, sur la houille chauffée à 100°, surtout dans une atmosphère humide (Mahler et Goutal).

Le poids augmente par fixation d'oxygène, le pouvoir calorifique diminue, ainsi que le pouvoir agglutinant ; Les houilles flambantes se rapprochent ainsi des lignites et l’on y retrouve de l’acide ulmique, soluble dans la potasse, qu'il colore en brun.

D. — Incinération.

Le but de l'opération est de déterminer la proportion des cendres, c'est-à-dire des matières minérales, qui restent après la combustion complète du charbon. L'incinération peut être faite, soit directement sur un poids donné du combustible lui-même, soit sur le coke ou une partie du coke obtenu par la carbonisation.

La combustion complète est facile à obtenir pour les lignites, ainsi que pour la tourbe et le bois. Il faut, au contraire, des précautions très grandes pour les houilles, qui produisent fréquemment, même lorsqu'elles sont en poudre assez fine, des projections et des pertes, ou une agglomération, qui peut rendre difficile la combustion complète, surtout si l’on opère sur un brüleur Bunsen.

Il convient, dans ce cas, de placer la houille en poudre très fine (de 1 à 2 grammes en général) dans un creuset de platine couvert, où on la chauffe très doucement, de manière à volatiliser les produits gazeux et oxyder doucement le charbon sans agglutiner fortement le résidu. C’est seulement ensuite qu’on découvre le creuset pour opérer la combustion.

L'incinération de la houille peut également se faire dans le

moufle. Quelques chimistes opèrent à température basse, allument le moulle après y avoir placé les capsules contenant les échantillons et poussent le feu peu à peu jusqu’au rouge; l'opération dure alors environ deux heures. D’autres préfèrent aller plus vite et n'introduisent les capsules couvertes dans le moufle, que lorsque celui-ci est déjà au rouge sombre; il faut éviter toute projection et laisser les matières volatiles brûler lentement avant de découvrir et de pousser le feu pour arriver au rouge; l'opération est naturellement plus courte que dans le premier cas.

La première façon d'opérer, outre qu'elle est plus lente, est aussi un peu plus gènante dans les laboratoires, où l’on a beaucoup d'incinérations à faire ; mais elle est plus sûre, en ce sens qu'on y est moins exposé à un entrainement de cendres légères, que lorsque les gaz sont dégagés brusquement ; on a cependant observé quelquefois un poids de cendres plus fort (de 1 à 2 millièmes) par le second procédé que par le premier sur des charbons pyriteux, ce que l’on attribue à la formation de sulfates en plus grande quantité dans le second cas.

Les cendres obtenues ne sont pas toujours exemptes de charbon; celui-ci se reconnait souvent lorsqu'on remue les cendres avec un fil de fer ou de platine; on le voit mieux encore en versant dans la capsule un peu d'eau ou d’alcool, qui le fait apparaître en noir et qui, imbibant la cendre et la collant aux parois de la capsule ou du creuset, facilite l'achèvement de l’incinération après évaporation du liquide. On peut ensuite prendre le poids des cendres et les soumettre à un examen qualitatif et même quantitatif, si la proportion des cendres est assez notable et si la question a quelque intérêt.

L'emploi d’un creuset de platine chauffé longtemps sur la flamme a l'inconvénient de donner lieu parfois à un dépôt de charbon et, en même temps, à la formation d’une poussière de platine provenant de l’altération du creuset, qui s’enlève facilement lorsqu'on frotte l'extérieur du vase et peut donner lieu à des erreurs assez graves sur le poids des cendres.

La proportion des cendres de houille est très variable; elle

s'élève pour les charbons industriels, depuis 3 ou 4 0/0 et plus souvent de 5 à 100/0dans les meilleures couches des bassins de Newcastle, du Pays de Galles, d’Anzin et de Saint- Étienne, jusqu'à 10 et 15 0/0 dans les mines du Centre de la France et parfois jusqu'à des chiffres beaucoup plus élevés pour des charbons, qu'il est nécessaire de laver avant de pouvoir les vendre ou les carboniser.

Lorsqu'on sait la proportion de cendres et le rendement en coke, on a, par différence, le carbone fixe. On peut, dès lors, dresser le lableau complet de la composition centésimale de la houille non désséchée:

En faisant abstraction de l'humidité et des cendres, on a le rendement de la houile supposée pure et desséchée! :

Matières volatiles.......

Carbonesixe mr rer

ONE ce 100.00.

La nature des cendres se déduit d’un examen sommaire. On Juge aisément, d’après leur couleur, si elles sont particulièrement ferrugineuses; à la loupe ou au microscope, on reconnait très bien si le résidu est composé de quartz, à aspect vitreux ou d'argile opaque. Une goutte d'acide fait savoir s'il y à de la chaux, provenant de la calcination de calcaire ; celui-ci, d’ailleurs, ne se rencontre guère dans les combustibles minéraux, en dehors des lignites.

Lorsque l'emploi que l’on veut faire de la houille et surtout du coke. dans les hauts-fourneaux par exemple, exige que l’on connaisse la composition centésimale en même temps que la

1. Le calcul de ces ncmbres est irès facile à faire : si l'on désigne par V et C les teneurs en matières volatiles et en carbonne fixe de la houiïlle naturelle soumise aux essais, et par V'et C’ celles de la même houille supposée exempte de cendres et d'humidité, on aura: :

VAE 100 V ce 100 G V+C T2

proportion totale des cendres, on fait l’incinération sur une quantité suffisante et on procède ensuite à l'examen.

Les matières que l'on y rencontre fréquemment sont : la silice libre, l'argile, les silicates de fer, de calcium, de magnésium, les silicates alcalins et alumineux, le peroxyde de fer, les carbonates de calcium et de magnésium, les sulfates de calcium et de fer, les phosphates de calcium, de fer et parfois d'aluminium, les arséniates des mêmes métaux. Le coke luimême contient des sulfures de fer et de calcium, des phosphures de ces deux mélaux avec des phosphates de fer, de calcium et d'aluminium, des arséniures et des arséniates de ces mêmes métaux.

Analyse des cendres. — Elle se fait sur 5 grammes, que l’on attaque au creuset de platine par 20 grammes d'un mélange de carbonates de sodium et de potassium. La masse est reprise par de l’eau chlorhydrique. La solution évaporée laisse un résidu que l’on sèche à 110° et que l’on humecte ensuite d'acide chlorhydrique ; on ajoute enfin 200 centimètres cubes d'eau bouillante, on filtre pour recueillir la silice, le filtrat et les eaux de lavage étant reçus dans une fiole jaugée de 500 centimètres cubes.

L'oxyde de fer et l’alumine sont précipités par l’ammoniaque dans 100 centimètres cubes de solution (correspondant à Î gramme); ils sont pesés après lavage et calcination. Ils contiennent l’acide phosphorique des cendres.

Le fer seul est dosé, après précipitation de 100 autres centimètres cubes par l’ammoniaque, en dissolvant le précipité dans l'acide sulfurique étendu, réduisant par le zinc et titrant au permanganate.

Le manganèse, précipité avec le fer. et l'alumine par addition de brome et d’ammoniaque dans 100 autres centimètres eubes, est redissous dans l'acide chlorhydrique, puis titré par le permanganale, après évaporation, reprise par l’eau et addition d'oxyde de zinc.

La chaux et la magnésie se retrouvent dans le liquide ammoniacal séparé du fer, de l’alumine et du manganèse par la

première opération. On les précipite, la première sous forme d'oxalate, la seconde sous celle de phosphate ammoniaco-magnésien.

L'acide sulfurique est précipité par le chlorure de baryum également dans 100 centimètres cubes.

Enfin l’acide phosphorique, précipité avec le fer et l'alumine dans les 100 derniers centimètres cubes, est redissous dans l'acide azotique, précipité à l’état de phosphomolybdate par 40 à 50 centimètres cubes de liqueur molybdique, recueilli et pesé sur filtre taré.

Le dosage des alcalis se fait par l’une des méthodes décrites à l’analyse des silicates.

La composition des cendres permet d’apprécier dans une certaine mesure leur degré de fusibilité, qui dépend surtout : d'une part, des proportions relatives de silice et d'alumine; d'autre part, du rapport existant entre l'alumine et les autres bases. L'infusibilité augmente avec la proportion d’alumine et décroît jusqu'à une certaine limite, à mesure que la quantité des autres bases augmente.

Nous donnons, d’après E. Prost, la composition et le degré de fusibilité de quelques cendres :

SUICE RARES RER 49, 46 50, 23 45, 24 48, 60 Alumines tros dre re 33,28 29, 20 27, 42 23,43 Oxyderdetfer semer 5, 50 7,62 9,28 14,68 CNE RME Eee : 2, 76 4,16 8, 52 3, 08 MAgnESIe RPM E RES 0,78 1,98 2, 48 2, 88 AG AS MM Re en 3, 83 » » »

Anhydride phosphorique .. 1,42 0,26 0, 30 1,85 sulfurique ..... 1,50 1723 3, 92 0, Température de fusion.... AO AS DOM SD EMEA 0

Les montres fusibles de Seger peuvent être utilisées pour la détermination approximative du point de fusion des cendres. Ce sont de petites pyramides formées de silicates divers, dont les points de fusion diffèrent entre eux d'environ 30°.

On les place à côté d’une pyramide semblable, façonnée

1. Nous reviendrons plus loin (p. 213) sur le dosage du soufre dans les charbons eux-mêmes.

avec les cendres à étudier, sur un petit plateau réfractaire disposé dans un creuset, que l’on introduit dans un four à vent (fig. 47). On chauffe d'abord lentement, puis on active le feu

FiG. 47: Fi. 48.

en découvrant le creuset de temps en temps, pour saisir autant que possible le moment où la petile pyramide des cendres se ramollit et commence à s'affaisser. Il suffit de retirer le creuset du feu; la température obtenue est fournie par l'observation des montres de Seger; elle correspond au point de fusion du silicate qui a subi un commencement d’affaissement B (fig. 48). En {ous cas, on peut dire que le point de fusion des cendres sera voisin de celui du silicate qui aura éprouvé une déformation semblable.

ITT. — Dosace pu SOUFRE DANS LES COMBUSTIBLES

Le soufre existe dans les combustibles minéraux sous différents élats :

1° Sulfates alcalino-terreux (ordinairement du gypse);

2° Sulfures métalliques (surtout pyrite de fer);

3° Soufre organique.

Pendant la carbonisation, une partie du soufre se dégage, une autre reste dans le coke.

Dans la combustion, la presque totalité du soufre des deux dernières portions est brûlée, la première reste dans les cendres.

1° Soufre total. — Les procédés d'attaque par voie humide ne suffisent pas à produire la dissolution de la totalité du soufre. Rivot, Daquin et Beudant ont employé la potasse et le

chlore, Lunge a fait usage d'acide azotique fumant ou d’eau régale. Une grande partie du soufre organique résiste à ces traitements.

L'oxydation par voie sèche fournit de meilleurs résultats.

On a souvent employé le procédé consistant à fondre, avec 1 gramme de houille : KAzO*, 8 grammes; Na?C0*, 4 grammes NaCI, 16 grammes. La masse, reprise par l’eau et l'acide chlorhydrique, fournit une solution que l'on évapore à see, pour séparer la silice, et dont l'acide sulfurique est précipité par BaCP.

Blair a recommandé, également pour 1 gramme de houille, un mélange de : Na?C0*, 10 grammes; KAZO®, 6 grammes. La solution provenant de l’action de l’eau sur le résidu est filtrée, acidifiée par HCI, rendue ammoniacale, saturée de gaz carbonique, filtrée pour séparer Si0?, APO3 ct Fe?03, enfin précipitée par le chlorure de baryum après acidification.

Hempel a proposé le peroxyde de sodium, 3 grammes pour 500 milligrammes de houille. La masse, humectée d’eau, est desséchée lentement, puis caleinée modérément. L'évaporation et la calcination sont répétées après une nouvelle addition de 2 grammes de peroxyde et un peu d'eau. La masse, reprise par l’eau bouillante, fournit une liqueur que l'on traite comme ci-dessus.

Eschka a préconisé, dès 1874!, l'emploi de la magnésie et des carbonates alcalins desséchés, sans sels oxydants, l'air intervenant pour produire l'oxydation du soufre.

L'opération se conduit de la facon suivante,

On mélange intimement dans un mortier : 1°,200 de houille finement pulvérisée, 1*,250 de magnésie, 05,300 de carbonate de sodium et 0*‘,300 de carbonate de potassium; on place le tout dans une capsule de platine, on recouvre avec 0“',500 de magnésie et on chauffe au rouge sombre sur une lampe à alcool à double courant ou sur un bec Bunsen, de manière à ne porter au rouge que le fond du creuset et à laisser toute la masse à l'état pulvérulent. On remue de temps à autre avec un gros