CHARBONS ARTIFICIELS

640. Coke. — Le coke est le résultat définitif de la distillation de la houille en vase clos (689). et il représente environ les 60 centièmes

de son poids. Il brûle en laissant beaucoup de cendres, car il contient toutes les matières minérales de la houille employée : ainsi par exemple, une houille qui donne 7 centièmes de cendres fournira un coke en renfermant 12 pour 100 environ.

L'aspect du coke varie avec la nature de la houille employée à le produire, et avec la manière dont la distillation a été conduite. Quand on se sert de houilles sèches qui ne se ramollissent pas, il garde Taspect et la forme de la substance employée. Les houilles grasses rapidement chauffées donnent un coke volumineux, en masses caverneuses et légères ; le coke qu'elles laissent est au contraire en blocs compacts quand on les calcine très lentement.

Le coke est un charbon gris, métallique, dur, plus ou moins compact, comme on vient de TexpUquer; il s'allume difficilement, mais sous l'influence d'un courant d'air actif, il dégage une grande quantité de chaleur, puisqu'il contient au moins 88 pour 100 de carbone, capable de devenir acide carbonique.

•4t. ChariioB de bols* — Le charbon de bois est le résidu de la combustion incomplète du bois, ou de sa distillation en vase clos; il contient donc, outre du carbone, toutes les substances minérales que le bois renferme, et qui restent sous forme de cendres quand on le brûle totalement au contact de l'oxygène ou de l'air en excès ; il retient toujours aussi un peu d'hydrogène.

Le bois est une substance organisée qui renferme en grande quantité du carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène ; quand on le chauffe il se décompose, et laisse dégager de l'eau, ainsi que des composés ternaires de charbon, hydrogène et oxygène; il reste un charbon impur qui représente à peu près les 27 centièmes du bois employé.

•4t. — Le charbon de bois préparé à basse température (vers 400*) contient encore des composés hydrogénés très faciles à brûler avec grand dégagement de chaleur. Il est mauvais conducteur de la chaleur et de l'électricité, mais il s'enflamme facilement, c'e qui tient à ce que, conduisant mal la chaleur, celle qu'on lui fournit se concentre aux points directement chauffés, et suffit pour les porter au rouge.

•491. — Le charbon préparé à température élevée (de 1200 à 1500**) conduit bien mieux que le précédent la chaleur et l'électricité, ce qui explique l'emploi de la braise de boulanger pour environner les conducteurs de paratonnerres dans les points que l'on veut mettre en communication avec le sol ; mais il est plus difficile à enflammer, car la chaleur directement appliquée en quelques-uns de ses points se répartit dans toute la masse grâce à sa conductibilité et n'est pas suiffisante pour la porter à l'incandescence, ce qui arriverait aux points directement chauffés, si elle y restait tout entière comme dans les charbons mauvais conducteurs.

I. — Les charbons de bois ont à peu près tous la même composi-

tion, et à poids égal ils dégagent en brûlant la même quantité de chaleur. •4S. — Le bois se décomposant sans fondre» le charbon qui en provient garde la forme'l etla structure du végétal qui a servi à le produire; il est toujours poreux, et d'autant plus que le bois employé est plus léger. Il doit à cette porosité la propriété que nous avons déjà signalée (t88, St4) d'absorber les gaz en quantité plus ou moins grande ; c'est ainsi que 1 centimètre cube de charbon de bois absoii)e :

90^ de gaz ammoniac, 85 d'acide chlorhydrique, 65 — sulfureux, 55 — suiniy4rique.

35" d'acide carbonique, 9 d'oxygène, 7 d'azote, 1,8 d'hydrogène.

Ces gaz se dégagent d'ailleurs quand on place le charbon dans le vide ou lorsque on le chauffe à l'abri de l'air.

C'est cette qualité absorbante du charbon qui le fait employer pour filtrer les eaux impures contenant, par exemple, des gaz provenant de la décomposition de matières organiques. Non seulement dans ce cas le charbon s'empare des gaz, mais il retient aussi les matières organiques et colorantes, et cela d'autant mieux qu'il est plus poreux.

646. PrépMWtton dn eharlN»D de hoîm, — 1» Procédé des mealee. — On (Tispose verticalement quelques bûches sur une surface bien plane, et on forme autour d'elles une couche circulaire avec des morceaux de bois de 35 centimètres de long environ, que l'on appuie verticalement les uns contre les autres en les serrant le plus possible; au-dessus de cette couche on en place une seconde pareille, mais de diamètre un peu moindre, puis une troisième et ainsi de suite, de façon à constituer une meule arrondie (/îgr. 118) de 2 à5 mètres de haut. On la couvre avec des débris de bois, des feuilles, de la mousse, etc., puis avec un enduit de terre dans lequel on ménage par en bas des trous ou évents.

Cela fait, on enlève les bûches centrales de manière à obtenir une cheminée qui communique avec les évents: on y jette des brins de bois enflammés qui communiquent le feu à la masse, puis quand la combustion est bien établie, on remplit la cheminée avec du bois et on la bouche à la partie supérieure ; en même temps on ouvre quelques trous dans le haut de la couche de terre pour permettre aux produits gazeux de la combustion de s'échapper. La fumée qui se dégage est d'abord noire; mais elle devient bientôt bleu clairet transparente, et cela signifie que la carbonisation est terminée au voisinage des évents supérieurs ; on les bouche alors, on en ouvre d'autres à 30 centimètres environ au-dessous de ceux-là, et on continue ainsi en fermant successivement les évents et en ouvrant de nouveaux au-dessous, jusqu'à ce qu'on soit arrivé au niveau du sol. A ce moment on bouche tous les trous, on recouvre la meule d'une couche de terre humide et on

la laisse refroidir, puis on la démonte et on sépare le charbon bien calciné des portions incomplètement carbonisées ou fumerons; ceux-ci ont une couleur terne, résistent à la rupture et donnent de la fumée quand on les brûle ; le charbon bien cuit, au contraire, est dur, sonore, compact, à cassure brillante, et sa combustion a lieu sans fumée.

Pig. 118. — Préparation du charbon de bois par le procédé des meules.

Le procédé des meules, rapide et peu coûteux, donne en charbon 17 à 18 centièmes tout au plus du poids du bois employé, et il laisse perdre dans Tatmosphère tous les produits volatils de sa décomposition.

•49. 2* IHatllIatfoD da bols. — Le bois est placé dans de grandes cornues cylindriques en tôle qui peuvent en contenir jusqu'à 5 stères, et dont le col communique avec des réservoirs destinés à recueillir les produits liquides de la distillation (vinaigre de bois, goudrons, etc.) ; quand celle-ci est terminée, il reste environ 28 pour 100 de charbon, mais il a fallu brûler 13 parties de bois pour en distiller 100. Le procédé de distillation rend donc plus de charbon que celui des meules, ut il est plus coûteux, mais les produits volatils recueillis se vendent à en prix plus ou moins élevé, et servent à couvrir les frais de la distillation.

648. Noir animal. — Le charbon poreux capable de retenir les gaz (646) est susceptible aussi d'absorber et de condenser dans ses pores les matières organiques et en particulier les substances colorantes. Cette propriété est d'autant plus caractérisée que le charbon est phis divisé, elle se trouve portée au plus haut degré dans le noir animal.

Nous savons que les os des animaux contiennent environ 30 pour iOO de leur poids de substances organiques qui brûlent et disparaissent quand on les calcine à Tair libre, en laissant un résidu blanc de matière minérale (S9t), Mais si on chauffe les os en vase clos, ils subiront comme le bois une sorte de distillation, on obtiendra un dégagement de gaz, et il restera un mélange de charbon et de matières minérales qui constitue le noir animal.

Le noir animal est un produit noir conservant la forme des os et formé par leur portion minérale, revêtue de charbon très divisé qui représente de iO à 12 centièmes du poids total de la matière. Il absorbe avec une grande énergie les substances colorantes; ainsi, quand on en agite avec un liquide coloré tel que le vin, la teinture de tournesol, etc., et qu'on filtre le mélange, la Kqueur qui passe est incolore. Cette propriété est utilisée dans l'industrie pour décolorer les jus sucrés qu'on extrait des betteraves et des cannes à sucre.

Le noir qui a servi pendant quelque temps à absorber des matières colorantes en est comme saturé et a perdu sa propriété. On la lui rend en le lavant bien, puis le calcinant en vase clos; cette opération, détruisant les substances étrangères, rend au noir toutes ses qualités ; on dit alors qu'il est revivifié.

•49. Préparation dm notr animal. — Les es concassés sont introduits dans des marmites de fonte disposées de telle sorte que le fond de l'une serve de couvercle à celle qui est placée au-dessous. On superpose un certain nombre de ces marmites, dont la dernière est fermée seule par un couvercle spécial, on range les piles ainsi formées dans un four, les unes à côté des autres, et on chauffe graduellement. Les os des marmites inférieures se décomposent et les gaz combustibles qui s'en échappent s'enflamment et chauffent les marmites placées immédiatement au-dessus; les os que celles-ci renferment se décomposent à leur tour en donnant des prodtiîts gazeux qui chauffent en brûlant les marmites de la troisième couche, et ainsi de suite de proche en proche. Quand l'opération est terminée, on laisse refroidir le système, puis on retire le contenu des marmites, on le broie sous des meules et on le passe au tamis, de manière à séparer le noir en petits fragments ou noir en grains, du noir en poussière ou noir fin. Ces deux espèces de noir sont employées toutes deux dans la décoloration des sirops de sucre, mais dans des circonstances différentes.

•SO. CSaz d'éclairage. — On appelle ainsi un mélange gazeux que Ton obtient par la distillation de la houille en vase clos ; il se produit dans cette opération de Thydrogène libre et des carbures d'hydrogène nombreux aux dépens de Thydrogène que la houille renferme; de l'acide carbonique et de l'oxyde de carbone aux dépens de l'oxygène qu'elle contient ; de l'azote, et quelques composés sulfurés parmi lesquels l'acide suif hydrique ; ces derniers proviennent de ce que le plus souvent la houille renferme de petites quantités de sulfure de fer (pyrite de fer), que Ton voit former à son intérieur des veines brillantes d'un jaune de laiton. Voifci la composition d'un gaz d'éclairage de bonne qualité :

Hydrogène 45,6

Formène .....' 35,0

Carbures d'hydrogène divers 6,5

Oxyde de carbone 6,6

Acide carbonique 3,6

Azote 2,4

Acide sulfhydrique 0,3

•5t. Préparation du g;az d'éclairage. — La distillation de la houille s'effectue dans de grandes cornues hémicylindriques A, en terre réfractaire ou en fonte ; elles sont munies à leur partie antérieure ouverte, d'une armature de fer B fixée contre les parois à l'aide de pinces courbes munies de vis; cette armature porte un tube de dégagement E, et elle peut être fermée par une plaque de fer mobile C (fig. 119).

Fig. 119. — Cornue avec son armature, pour la distillation de la houille.

Pour faire une distillation, on commence par enlever cette plaque, puis on introduit dans la cornue 100 kilogrammes environ de houille, qui ne doivent occuper que la moitié de sa capacité à cause de l'augmentation de volume que la houille éprouve en se gonflant sous l'action de la chaleur ; on place plusieurs cornues semblables côte à côte dans

un même fourneau, et les armatures étant refermées par leur plaque de fer, on chauffe le four doucement d* abord, puis de plus en plus jusqu'à ce que la température atteigne le rouge cerise qu'on maintient pendant 4 heures. Au commencement de Topération il se dégage un gaz riche en éthylène (C*H*), puis, quand la température s'élève, le mélange est formé presque exclusivement de formène (C*H*), d'hydrogène et d'oxyde de carbone; à la fin, le formène disparaît presque entièrement.

Le gaz ne peut pas être employé au moment où il sort des cornues, il est chargé de vapeurs carburées qui en rendraient la flamme fumeuse ; son odeur est très désagréable à cause de l'acide sulfhydrique et des carbures d'hydrogène qu'il contient, et comme une partie de ceux-ci se condensent quand la température du gaz s'abaisse, ils obstrueraient les tuyaux de conduite. Il faut lui enlever d'abord les produits condensables, et ensuite ceux qui diminuent son pouvoir éclairant ou qui sont des substances vénéneuses, telles que l'acide sulfhydrique, par exemple.

65t. Epuration physique du gaz. — Au sortir des cornues G, le

^\^ix^ .^i^'^

Fjg. 120. — Ensemble des appareils destinés à la fabrication et â Tépuration du gaz

d'éclairage.

gaz arrive dans un cyHndre horizontal D à moitié rempli d'eau, le barillet (fig, 120), où il abandonne ses parties les moins volatiles; de là il passe

dans le condenseur, système de larges tubes de fonte en U refroidis par Tair extérieur, où il laisse de la vapeur d'eau, des produits huileux, des goudrons, des sels ammoniacaux, etc. ; chaque tube en U communique par Hin tuyau fixé à sa partie inférieure avec un réservoir E dans lequel vont se réunh* tous les produits condensés. Enfin, au sortir de ces tuyaux, le gaz se rend dans un grand cylindre de tôle rempli de coke, à travers lequel il filtre en se dépouillant encore de quelques produits huileux et de sels ammoniacaux. Son épuration physique est alors terminée, et- il ne reste qu'à lui enlever Tacide sulfhydrique et les composés ammoniacaux très volatils (sulfhydrate d'ammoniaque, etc.). 6SS. Éperation chimique dn gaz. — On le dirige, à cet effet, dans de grandes caisses LL' contenant des claies superposées couvertes par un mélange de chaux, de sulfate de chaux et de sesquioxyde de fer hydraté*. Ce dernier décompose l'acide sulfhydrique en donnant de Teau, du sulfure de fer et du soufre :

Fe*0M10 -h 3HS = 4H0 -j- 2FeS + S + (4 X 34,5 + + 2x11,9 — 95,0 — 3x2,3) calories*.

Le sulfate de chaux décompose le carbonate d'ammoniaque en donnant du sulfate d'ammoniaque et du carbonate de chaux :

SOS,CaO + CO«,AzH*0 = CO«,CaO + S05,AzH*0 -f (134,6 + + 157,2 — 160,0 — x) calories ».

Enfin, l'acide carbonique libre est absorbé par la chaux hydratée :

CU« + CaO,HO = CO«,CaO + HO + (134,6 + 34,5 - 48,5 — 108,0) calories.

Toutes ces réactions exothermiques s'accomplissent à la température ordinaire; aussi, en sortant des caisses, Y épuration chimique du gaz est suffisante et il se rend par des tuyaux H dans les gazomètres, vastes cloches de tôle supportées par des contrepoids et renversées dans de grandes cuves de maçonnerie remplies d'eau ifig, 120).

654. — Les houilles à longue flamme sont celles -qui conviennent le mieux pour la fabrication du gaz; 100 kilogrammes donnent de 23 à

i. Ce mélange s'obtient avec une dissolution concentrée de sulfate de protoxyde de fer qu'on agite à l'air, après lui avoir ajouté un excès de chaux éteinte ; il se produit du sulfate de chaul et du protoxyde de fer qui, au contact de l'oxygène de l'air, se transforme en sesquioxyde de fer hydraté.