ainsi q u e la tension entre les électrodes: les meilleurs résul- tats furent o b t e n u s p o u r o,3 a m p è r e s et u o o volts. S o u s ces conditions, et e n a d m e t t a n t les bases d u calcul d e C r o o k e s , si T o n e m p l o y a i t d e l'air enrichi e n o x y g è n e p a r la liquéfaction, il serait possible d'établir la t o n n e d e nitrate à m o i n s d e u o francs, prix e x t r ê m e m e n t séduisant.
C e n e sont là, m a l h e u r e u s e m e n t encore, q u e des chiffres théoriques. C r o o k e s s e m b l e trop c o m p t e r sans les difficul- tés d'ordre pratique q u e présente la liquéfaction industrielle d e l'air. D'autre part, m a l g r é les p r o m e s s e s d e leurs pre- mières expériences, M a c D o u g l a s et H o w l e s n e sont p a s encore e n état d ' e n t a m e r des essais industriels, car ils n e réussirent à actionner u n e série d e leurs appareils par u n seul alternateur, qu'au prix d'une perte considérable d'éner- gie, d a n s u n e foule d e régulateurs, et sans obtenir u n e m a r c h e régulière.
Ainsi, l'industrie électrochimique des nitrates n'est p a s encore créée ; m a i s les résultats auxquels ont conduit les études déjà faites m o n t r e n t assez qu'elles doivent d'être poursuivies et élargies. C e s résultats d o n n e n t à prévoir q u e les applications pratiques n e d é p e n d e n t plus q u e d e l'in- vention d e dispositifs é c o n o m i q u e s et sûrs, d e v a n t p e r m e t - tre u n meilleur e m p l o i d e l'énergie.
Et, p o u r p e u q u e l'activité des électrochimistes r é p o n d e à l'importance d u p r o b l è m e q u i leur est p o s é , il n'y a a u - c u n e exagération à lui prédire u n e solution prochaine ; celle- ci est m o i n s c o m p l e x e d'ailleurs, q u e celle d e la p r o d u c t i o n d u fer, o ù les électrométallurgistes touchent p r e s q u e a u but ; et alors q u e les m o i n d r e s essais d'électrométallurgie entraî- nent des d é p e n s e s qui se c o m p t e n t p a r centaines d e mille francs, il apparaît q u e les d é p e n s e s relatives a u x essais d e fabrication d e s nitrates n e doivent se chiffrer q u e p a r quelques milliers d e francs.
Il est à désirer q u e p o u r hâter l'avènement d'une telle industrie qui, à nulle autre pareille, intéresse l'avenir in- dustriel d e notre p a y s , les propriétaires des forces naturelles tentent quelques efforts. L e s travaux d e laboratoire d o n t n o u s v e n o n s d e parler valent la peine d'être reproduits sur u n e plus g r a n d e échelle et n o u s s o m m e s c o n v a i n c u s qu'ils l'auraient été déjà si, p o u r des expériences d e ce g e n r e , il était facile d e trouver d e l'énergie électrique à b o n c o m p t e .
P . PIERRON, Chef des travaux
à VEcole de Chimie industrielle de Lyon
Les desiderata à réaliser dans la réduction des minerais de fer au four électrique.
L a Métallurgie n e pouvait m a n q u e r d e participer a u m o u v e m e n t en avant d e l'industrie électrotechnique. O n a c o m m e n c é et, d u reste, m e n é à bien, la fabrication courante des fontes d e fer réactives, alliées d a n s d e s proportions déterminées à toute u n e série d e m é t a u x rares, d e v a n t d o n n e r des propriétés nouvelles a u x aciers industriels fabri-
q u é s en g r a n d e s m a s s e s d a n s les usines i m p o r t a n t e s . O n p e u t c o m p t e r , d a n s ces m é t a u x alliés, c o m m e d a n s c e u x qui sont déjà d a n s les transactions c o m m e r c i a l e s en France,et surtout en A l l e m a g n e et e n Angleterre, les fontes a u c h r o m e , a u nickel, a u m o l y b d è n e , a u tantale, a u titane, a u tungstène, a u v a n a d i u m . C e u x sur lesquels d e s essais sont encore à l'étude sont les fontes a u cobalt, à l'iridium, à l ' o s m i u m , a u p a l l a d i u m et a u r h o d i u m ; enfin l'aluminium est o b t e n u e n g r a n d p r e s q u e à l'état d e pureté. M a i s , ainsi q u e le fait r e m a r q u e r , ici m ê m e , M . P i e r r o n , l'électro- c h i m i e n e pouvait se restreindre à la fabrication des réactifs métallurgiques, v u la petite quantité d e matière e m p l o y é e et, par suite, v u l'exiguité d e s o n m a r c h é industriel. Il fallait d o n c viser plus h a u t et, actuellement, il n e s'agit rien m o i n s q u e d e prendre les lieu et place d u haut-four- n e a u .
N o u s arrivons d o n c à n o u s d e m a n d e r quelles sont les conditions désirables à réaliser p o u r atteindre ce b u t : m a i s avant d ë les formuler, il faut d'abord connaître les résultats o b t e n u s par les m o y e n s d o n t o n dispose actuellement.
I
O n sait q u e les corps qui s'unissent le plus facilement a u fer et q u i f o r m e n t avec lui les c o m b i n a i s o n s les plus stables, sont l'acide c a r b o n i q u e , l'oxygène, le soufre et le p h o s p h o r e . M a i s ce sont surtout les d e u x p r e m i e r s qui constituent avec le fer la g r a n d e majorité d e s matières d o n t o n cherche à isoler le métal. O n tâche d o n c d e chasser d e ces corps c o m - plexes, soit leur acide c a r b o n i q u e , soit leur o x y g è n e et, p o u r cela, o n c h e r c h e u n autre corps d o n t l'affinité p o u r ces derniers éléments soit plus g r a n d e q u e p o u r le fer qui doit être séparé. Cette opération est la réduction et, jusqu'à pré- sent, le corps réducteur le plus e m p l o y é , e n présence d e la chaleur, est le c a r b o n e .
L e haut-fourneau est l'appareil destiné à cet objet. D o n c , les matières q u i entrent d a n s l'appareil sont : les corps à réduire, le corps réducteur et l'agent o x y d a n t devant d o n n e r , avec u n e partie d u corps réducteur, la quantité d e chaleur nécessaire à l'opération. D ' u n autre côté, les matières q u i sortent d u h a u t - f o u r n e a u sont : le m é t a l réduit,combiné d a n s u n e certaine proportion, variable d u reste, a u corps r é d u c - teur ; les matières f o n d u e s séparées d u métal et les g a z résultant d e l'opération.
L e s matières les plus g é n é r a l e m e n t e m p l o y é e s sont les m i n e r a i s d e fer p r o p r e m e n t dits s o u s d e u x états: i° les minerais carbonates ; 2° les o x y d e s très divers.
L e s minerais carbonates sont,en général : le fer carbonate spathique; les sphérosidérites; Phématite b r u n e , s e s q u i o x y d e o u carbonate d e p r o t o x y d e d e fer; l'hématite b r u n e m a m e - lonnée ; l'hématite b r u n e ordinaire; la minette oolithique s o u v e n t très p h o s p h o r e u s e .
L e s o x y d e s les plus e m p l o y é s sont :
L'hématite r o u g e F e2 0-\ le minerai m a g n é t i q u e d e p r o - t o x y d e et d e p e r o x y d e d e fer F e3 O4. Restent les sulfures d e fer o u pyrites, m a i s qu'il est nécessaire d e désulfurer p o u r les faire passer à l'état d'oxydes avant leur e m p l o i ; ce n'est d o n c pas u n e matière traitée directement. E n plus, tous ces
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1902010
carbonates et m ê m e ces o x y d e s d e fer subissent, suivant les cas, l'opération d u grillage ; ils entrent d a n s le lit d e fusion soit à l'état cru, soit grillés. N o u s n e parlerons d o n c pas d e ces opérations préliminaires q u i se trouvent d a n s tous les traités d e métallurgie; ce q u e n o u s retiendrons surtout,c'est q u e le haut-fourneau doit séparer le fer des corps qui lui sont unis.
Il n e faut p a s perdre d e v u e q u e , le plus souvent, les minerais seuls n e suffisent pas p o u r q u e le p h é n o m è n e d e la réduction se fasse c o n v e n a b l e m e n t . O n est obligé d e leur ajouter u n e classe d e matières diverses, c o n n u e s s o u s le n o m d e fondants et, suivant la c o m p o s i t i o n c h i m i q u e d u minerai, ce fondant est choisi d e telle sorte qu'il facilite la fusibilité d e s matières résultant d e la fusion réductive.
N a t u r e l l e m e n t , la c o m p o s i t i o n et la proportion d u fon- d a n t variera suivant le o u les minerais e m p l o y é s et le produit q u e T o n se p r o p o s e d'obtenir; ces matières n'inter- viennent q u e r a r e m e n t d a n s le p h é n o m è n e d e la fusion e n tant q u e corps combustibles.
Enfin, l'agent réducteur le plus e m p l o y é est le c a r b o n e , à l'état d e c h a r b o n d e bois, d e houille crue, q u o i q u e b e a u - c o u p plus r a r e m e n t , d e coke p r e s q u e toujours a u m o i n s e n E u r o p e , et d'anthracite surtout e n A m é r i q u e . P o u r m é m o i r e , o n a essayé la réduction des minerais d e fer a u m o y e n d e s h y d r o c a r b u r e s liquides et g a z e u x , m a i s n o u s n e connaissons pas les résultats d e ces expériences.
E n plus, l'élément o x y d a n t indispensable à la production calorifique est l'air injecté d a n s le f o u r n e a u , à u n e pression variant d e ok, o 3 o à ik par centimètre carré.
L e s matières produites p a r l'appareil sont : le fer c o m b i n é a u c a r b o n e , o u fonte ; les laitiers, résultat d e la fusion des matières séparées d u fer, et les g a z , acide c a r b o n i q u e , o x y d e d e c a r b o n e , azote, v a p e u r d'eau p o u v a n t être considérée c o m m e u n g a z à cette t e m p é r a t u r e , v e n a n t d e l'air et d u minerai s'il e n contient, ce q u i est g é n é r a l e m e n t le cas.
D o n c , u n e partie d u c a r b o n e f o r m e les c o m b i n a i s o n s solides et gazeuses d e la réduction, le surplus d o n n e la quantité d e chaleur nécessaire à cette opération.
U n e circonstance très favorable a u x b o n s résultats d e s opérations d e réduction réside d a n s le sens d e la m a r c h e des diverses matières sur lesquelles se fait la c o m b i n a i s o n . E n effet, les matières solides d e v a n t se c o m b i n e r sont déversées a u s o m m e t d e l'appareil^ elles m a r c h e n t d o n c d e h a u t en bas ; d'un autre côté les éléments d e v a n t p r o v o q u e r la réduction, avant la fusion, sont les g a z c h a u d s p r o v e - n a n t d e la c o m b u s t i o n d u c a r b o n e qui c h e m i n e n t d e bas e n h a u t e n sens inverse d e s matières à réduire ; le c a r b o n e d e s c e n d a n t est chauffé par e u x ainsi q u e les minerais, et cet e n s e m b l e subit u n e préparation avantageuse p o u r le résultat final. O n peut dire q u e la fusion réductive est m é t h o d i q u e , ainsi q u e la transmission calorifique ; c'est certainement là le fait capital a u q u e l est d u e la b o n n e utilisation d e la cha- leur n o m b r e d e fois constatée d a n s la m a r c h e d e s four- n e a u x .
N o u s ferons encore r e m a r q u e r q u e les matériaux q u i entrent d a n s la construction d u f o u r n e a u agissent aussi p e n d a n t l'opération d e la fusion réductive c o m m e agents c h i m i q u e s . Ainsi, par e x e m p l e , s'il s'agissait d e traiter u n e matière d a n s laquelle les bases, c o m m e la c h a u x , la
H A U T F O U R N E A U T Y P E D U L U X E M B O U R G C O U P E S U I V A N T a - b !
m a g n é s i e , voire m ê m e l'alumine d a n s certains cas, seraient e n g r a n d e s proportions, il serait nécessaire q u e les m a t é - riaux d u four aient u n e c o m p o s i t i o n a n a l o g u e , a u t r e m e n t dit lussent basiques-, si, a u contraire, les matières précitées contenaient u n e proportion p r é p o n d é r a n t e d e silice laquelle, d a n s le cas particulier, remplirait u n e fonction acide, les m a t é r i a u x d e construction d u four devraient être acides.
Si l'on n'observait p a s ces conditions, o n risquerait d e voir les matériaux d u four et les matières à traiter f o r m e r d e s c o m b i n a i s o n s très fusibles et, s o u s l'influence d e la haute t e m p é r a t u r e , l'appareil serait r a p i d e m e n t h o r s d e service.
II
T o u t le m o n d e sait c o m m e n t est c o m p o s é u n h a u t - fourneau. Toutefois, p o u r d o n n e r u n e idée d e s d i m e n - sions colossales qu'atteignent g é n é r a l e m e n t ces appareils, n o u s d o n n o n s ci-contre la p h o t o g r a v u r e d'un avant-projet d e h a u t - f o u r n e a u suivant le type actuellement e n m a r c h e d a n s le g r a n d d u c h é d e L u x e m b o u r g .
L a partie C \ la c u v e , a 8m8oo d e hauteur, 4m4oo d e diamètre intérieur a u g u e u l a r d et 3 m è t r e s d e r a y o n a u g r a n d d i a m è t r e ; le ventre, V , d a n s sa partie cylindrique a le m ê m e diamètre et u n e hauteur d e tm2oo; les étalages, E , o n t 6m4oo d e h a u t et im5oo d e r a y o n à leur r é u n i o n avec l'ouvrage et le creuset O . C . q u i constituent u n cylindre de im8oo d e hauteur. Ainsi les d i m e n s i o n s intérieures d e cet appareil sont : h a u t e u r i8m20o,, plus g r a n d d i a m è t r e : (i m è t r e s . E x t é r i e u r e m e n t , ses d i m e n s i o n s sont d e 7in6oo a u plus g r a n d diamètre et d e 21 '"07 d e h a u t e u r c o m p t é e d u sol a u gueulard.
L e f o u r n e a u m a r c h e à gueulard f e r m é ; o n voit la prise d e g a z a u s o m m e t et le c ô n e d e d é c h a r g e m e n t . N o u s p e n - s o n s q u e le s y s t è m e d e f e r m e t u r e a d o p t é , variable avec
c h a q u e appareil est celui désigné e n Angleterre s o u s le n o m d e C u p a n d C o n e . Il y a 7 tuyères à l'ouvrage, et le creuset c o m p o r t e u n trou d e coulée d u laitier et u n trou d e coulée d u métal, le tout à circulation d'eau p o u r la réfrigération.
O b s e r v o n s aussi q u e , q u o i q u e traitant des matières basiques difficiles à m a i n t e n i r liquides, le fourneau n'est p a s à poi- trine ouverte ; d o n c , si l'on n e craint p a s les accrochages, cela doit tenir, p o u r u n e part, à la t e m p é r a t u r e élevée d u vent.
L e v o l u m e intérieur d u f o u r n e a u étant d e 3i4'»34o4 n o u s p o u v o n s d o n n e r les r e n s e i g n e m e n t s suivants : la p r o - duction d e fonte p a r 24 h e u r e s est d e u 5 . o o 8k; le lit d e fusion rendrait 35, 5 «/„, d'où il résulterait q u e , p a r h e u r e , o n aurait 4-79?-k d e fonte et p a r m è t r e carré d e section d e l'ouvrage et p a r h e u r e = 677K9- L a production p a r h e u r e d u laitier très basique serait d e 7.460'- et la c o n s o m - m a t i o n d e c o k e d e 4 . 8 5 5k. Il est bien évident q u e n o u s n'avons p a s p u vérifier ces chiffres, n o u s n e les acceptons d o n c q u e s o u s toutes réserves.
M a i n t e n a n t , si l'on n e considère q u e la construction d u f o u r n e a u sans les appareils à air c h a u d et s a n s m a c h i n e s soufflantes, o n arrive à voir q u e la m a ç o n n e r i e réfractaire c o m p t e p o u r 1.335™:V32 et e n poids 2.404 t o n n e s ; la fonte y entrerait p o u r 80 tonnes et la tôle d'acier p o u r i5o. E n
r é s u m é , la construction reviendrait e n bloc à fr. 48c). 000 d a n s le p a y s L u x e m b o u r g e o i s .
N o u s n e dirons rien d e s p h é n o m è n e s d e fusion réductive q u i o n t lieu d a n s cet appareil et d o n t o n trouve la théorie d a n s tous les traités d e métallurgie. N o u s d o n n e r o n s , toute- fois, ce qui nousparaît indispensable, u n e balance de chaleur fournie p a r M . le professeur L e d e b u r d e Freiberg p o u r u n f o u r n e a u produisant d e la fonte grise. Cela constituera une indication réelle au point de vue de la répartition calorifique et les électro-chimistes pourront peut-être avoir là des données pour de futurs appareils de réduction.
L e f o u r n e a u produisait 6 3 . o o ok d e fonte grise e n 24 h e u r e s ; il a 23 m è t r e s d e h a u t e u r et u n e capacité d e 5 8 4m 3.
ELÉMENTS DE LA BALANCE DE CHALEUR
P o u r produire ik d e fonte o n c o n s o m m a i t :
iki o o d e coke contenant 92, 5 °/0 d e c a r b o n e soit, en c a r b o n e , iko r7.
2k44o d e m i n e r a i grillé o u le fer était à l'état d e F e2 O3. okÔ25 d e castine c o n t e n a n t 43 ° /0 d'acide c a r b o n i q u e o u oko ~ 3 d e c a r b o n e et ok 197 d ' o x y g è n e f o r m a n t e n s e m b l e ok27o d e C O2.
C O2
O n produisait 1^480 d e laitiers; le rapport d e -,--=r était d e 0,542,
L a c o m p o s i t i o n d e la fonte était :
C , 3,4;Si, i,2;Mn,o,5;Ph,i,3;Fe,g3,6. T o t a l : 100.00.
L a quantité d e c a r b o n e introduite d a n s le h a u t - f o u r n e a u p a r kilog. d e fonte était :
C a r b o n e p r o v e n a n t d u c o k e , iko i7 ) (
C a r b o n e p r o v e n a n t d e C O 2 ok073 ) 1 i 0 ( j 0
L a fonte retenait oko34
Différence iko 5 6
différence q u i se retrouve d a n s les g a z d u gueulard.
L a quantité d'oxyde d e c a r b o n e c o n t e n u e d a n s ces g a z est d o n n é e p a r la f o r m u l e
5 . 3 ,, , 77 p
7 \i u • ro -j- 21 m
D a n s ces expressions :
p représente le poids d e c a r b o n e p a r kilog. d e fonte produite ;
y le poids d'oxyde d e c a r b o n e ; C O 2
m le rapport JTQ d é t e r m i n é p a r l'analyse ; my le poids d e l'acide c a r b o n i q u e .
O n a d o n c , d a n s le cas qui n o u s o c c u p e :
v — 7 7 X i o 5 6 _
y ~~ 33 + 21 X0^.042 ~"
et my — 0.542 X I.83I — 0^992,
O n p e u t alors apprécier la quantité d e g a z produite et celle d'air insufflé p a r kilog. d e fonte. O n a, e n effet ;
j k831 d e C O q u i contient 1 ko46 d ' o x y g è n e ok992 d e C O * qui contient ok 7a t d'oxygène L e g a z r e n f e r m e d o n c . . . . 1^767 d ' o x y g è n e
E x a m i n o n s m a i n t e n a n t la quantité d o x y g è n e q u e d o n n e le lit d e fusion.
L'acide c a r b o n i q u e d e la castine a apporté 0*197 d'oxygène 1*337 de F e208 produisant F e = 0 * 9 3 6 a apporté 0*401 d'oxygène o*o25de Si O 2 produisant Si =0*012 a apporté oko i 3 d'oxygène 0*007 de M n 204 produisant M n — o*oo5 a apporté 0*002 d'oxygène 0*029 de P h * O5 produisant Ph = 0*0 r 3 a apporté 0*016 d'oxygène Total d e l'oxygène p r o v e n a n t d u lit d e fusion 0*629 d'oxygène
L'air a d o n c apporté 1*767 — 0*629 = 1*1 3 8 d'oxygène c o r r e s p o n d a n t à
I*.î3S X ~Q = 3*8io d'azote.
20
O n a insufflé, p o u r obtenir 1* d e fonte : 1*138 + 3*8io = 4*948
et les 6*633 d e g a z d u gueulard étaient c o m p o s é s c o m m e suit :
C O , i*831 ; C O2, 0*992 et A z , 3 * S i o ; a u total 6*633, e n s u p p o s a n t , bien e n t e n d u , ce g a z e x e m p t d e v a p e u r d'eau.
O n peut m a i n t e n a n t établir le c o m p t e des chaleurs reçues et dépensées.
i° CHALEURS REÇUES
(a) C o m b u s t i o n d u c a r b o n e :
P a r kilog d e fonte p r o d u i t e , les g a z d u g e u l a r d c o n t e n a i e n t 0*992 d'acide c a r b o n i q u e , d o n t 0*270 p r o v e n a i e n t d u lit d e fusion ; l'excé- dent,soit 0*7*2,étaient d u s à la c o m b u s t i o n d e 0*197 d e c a r b o n e .
L e c a r b o n e total b r û l é était égal à 11*017 — 0*034 = 0*983, d o n t 0*197 passaient à l'état d e C O2, et le reste, 0*786, était t r a n s f o r m é e n o x y d e d e c a r b o n e .
O n doit calculer ainsi la c h a l e u r d é v e l o p p é e :
calories P o u r la p r o d u c t i o n d e C O2 0*197 X 8.080 = 1.591 / 0 ^ P o u r la p r o d u c t i o n d e C O 0*786 X 2473 1.943 I ^ - ^ 4 ib) C h a l e u r p r o v e n a n t d e Pair c h a u d r
4*948 d'air chauffé à 7800 o n t a p p o r t é 914
Total de la chaleur reçue 4.448
2° CHALEURS DÉPENSÉES (a) P o u r la r é d u c t i o n d u m i n e r a i :
calories 0*936 d e F e p r o v e n a n t d e F e204 o n t exigé 0*936 X * - 7 96 ~- i.68t 0*012 d e Si p r o v e n a n t d e S i O2 o n t exigé 0*012 X 7«83o — 94 0*005 d e M n p r o v e n a n t d e M n30/ ( o n t exigé o * o o 5 X 2.000—- 10 0*013 d e P h p r o v e n a n t d e P h205 o n t exigé 0*01 3 X 5,700 _jb
T o t a l d e s calories d e la r é d u c t i o n . , . . 1.860 calories
(b) C h a l e u r e m p o r t é e p a r la fonte 280 (c) C h a l e u r e m p o r t é e p a r l e s laitiers 1*480 X 5 o o — 740
(d) C h a l e u r e m p o r t é e p a r les g a z 6*663 X 412 X 0.237 (1) = 647 (e) C h a l e u r a b s o r b é e p a r la vaporisation d e P e a u 3.412° (2) 102 (/) C h a l e u r a b s o r b é e p a r la d é c o m p o s i t i o n d e la castine... 254
(gît) R e f r o i d i s s e m e n t s , tuyères et pertes, , 465 Total des chaleurs dépensées 4.44
(1) Cette c h a l e u r est c o n s i d é r é e c o m m e utilisée a u chauffage d u v e n t et n o n p a s p e r d u e .
(2) E n a d m e t t a n t q u e le m i a e r a ï c o n t i e n n e 4 % d'eau h y g r o m é t r i - q u e et le c o k e 2,5 ° /0, o n avait à vaporiser : 0*097 + 0*028 = 0*125 g r a m m e s d'eau q u i exigeaient 78 C . -}•• 24 C . — 102 calories.
Quel est maintenant le rendement calorifique de cet appareil ? N o u s a v o n s p o u r la c h a l e u r afïectivement utilisé : 4,448 C . r e ç u e s
— 465 C . p e r d u e s ~- 3.983 calories.
Le rendement est donc de X * o o 89 °/».
A u s s i T o n peut constater qu'au point d e v u e d e la répar- tition calorifique, u n haut-fourneau m a r c h a n t à u n e allure n o r m a l e , p o u r la fonte o b t e n u e , n e laisse à p e u près rien à désirer.
M a i s il n'en est pas m o i n s vrai q u e s o n f o n c t i o n n e m e n t est bien loin d'être facile ; il faut u n e g r a n d e expérience et u n e surveillance d e tous les instants p o u r n e p a s avoir d e déboires d a n s la fabrication et T o n n e parvient p a s toujours à les éviter ! L a g r a n d e m a s s e d e matières portées à u n e haute t e m p é r a t u r e s'oppose à tout arrêt d a n s la m a r c h e d u fourneau ; d e plus elle cause u n e aggravation d a n s tout d é r a n g e m e n t d e l'allure n o r m a l e . D ' u n autre côté, lorsque T o n peut constater l'origine d'une m a u v a i s e allure, p a r l'examen des g a z o u d e s laitiers, o n a b e a u agir i m m é d i a t e - m e n t , soit sur les charges d u lit d e fusion, o u sur celles d u c o m b u s t i b l e , il faut attendre q u e ces matières soient arri- vées vers l'ouvrage p o u r en percevoir les effets ; ce t e m p s est g é n é r a l e m e n t long, d a n s tous les cas, plusieurs h e u r e s , d e sorte q u e , p e n d a n t cette période, le m a l s'augmente, et l'on arrive quelquefois, m a l g r é tout, à u n e situation irrépa- rable.
Il n e faut pas oublier, d'autre part, q u e le f o u r n e a u a s o u - vent coûté d e 5 à 700.000 francs, sans les m a c h i n e s et les appareils à chauffer le vent ; enfin il n e p e u t subir a u c u n arrêt, m ê m e p o u r faire d e s réparations urgentes. A u t r e - m e n t dit, l'appareil n'a pas une marche élastique et, v u ses g r a n d e s d i m e n s i o n s , la c o n s o m m a t i o n d e c o m b u s t i b l e est é n o r m e ; d a n s le f o u r n e a u moyen d u L u x e m b o u r g elle serait, p a r 24 h e u r e s d e 116 bio kil.
C e t e n s e m b l e est d o n c u n bloc essentiellement i m m o b i l e ; quels q u e soient les c h a n g e m e n t s é c o n o m i q u e s d e la fabri- cation, il restera e n place, quitte à n e plus être utilisés si ces c h a r g e m e n t s sont par trop défavorables.
III
L e s desiderata à résoudre p a r le h a u t - f o u r n e a u élec- trique doivent d o n c être :
i° L'emploi d e l'énergie électrique d e telle m a n i è r e qu'elle d o n n e la t e m p é r a t u r e nécessaire a u x réactions d e réduction et qu'en m ê m e t e m p s elle économise e n g r a n d e partie o u m ê m e s u p p r i m e c o m p l è t e m e n t le corps réducteur c'est-à-dire le c a r b o n e actuellement e m p l o y é .
20 Uobtention d'un rendement calorifique au ??îoins égal à celui du haut-fourneau.
3° L ' a u g m e n t a t i o n d e la rapidité d e fusion et partant d e la production, d a n s le but d'arriver é c o n o m i q u e m e n t à u n e m a r c h e discontinue qui, d e ce fait, deviendrait élastique et éviterait la formation d e s loups entraînant la perte d e s appareils actuels; d e plus, d a n s ces conditions,le travail d e nuit serait p r o b a b l e m e n t s u p p r i m é .
40 D e d i m i n u e r , p a r t o n n e d e matière produite, le v o l u m e intérieur et par suite le v o l u m e total d u haut-fourneau, c o n - s é q u e m m e n t abaisser d a n s d e g r a n d e s limites ses é n o r m e s frais d e p r e m i e r établissement.
5° L ' e m p l o i , p o u r la construction d u fourneau, d e m a t é - riaux réfractaires, m a i s neutres, c'est-à-dire p o u v a n t passer d e la m a r c h e acide à la m a r c h e basique, o u i n v e r s e m e n t , sans avoir à craindre les détériorations d u e s à la formation d e matières fusibles lorsque la c o m p o s i t i o n d u lit de fusion c h a n g e .
Le four où ces desiderata seraient réalisés, l'appareil réducteur des minerais de fer ne serait plus un haut-fourneau.
Celui-ci, avec sa m a s s e m o n u m e n t a l e , ses récupérateurs e x t r ê m e m e n t e n c o m b r a n t s , ses i m m e n s e s m a c h i n e s souf- flantes constitue u n g r o u p e d o n t l'ensemble est colossal et le prix d e p r e m i e r établissement hors d e proportion avec sa production journalière.
Le four électrique, a u x d i m e n s i o n s c o n s i d é r a b l e m e n t ré- duites et m a r c h a n t sans l'aide d'accessoires c o m p a r a b l e s à c e u x d u haut-fourneau actuel, n o u s apparaît, a u contraire, c o m m e devant être u n appareil d'installation rapide et p e u coûteuse, et d'adaptation facile aux diverses exigences éco- nomiques.
C BROUZET, Métallurgiste Ingénieur civil (E. C. P.)
D U C H O I X D E S C I M E N T S dans les travaux d'aménagement des chutes d'eau.
L a plupart des industriels « q u i font bâtir » et m ê m e b o n n o m b r e d'entrepreneurs n'ont jamais, faute d'études spé- ciales o u d e t e m p s , raisonné la question c i m e n t a u point d e v u e technique. Ainsi, r a r e m e n t o n voit d a n s les cahiers d e s charges des entreprises privées, u n ingénieur i m p o s e r des prescriptions spéciales à l'emploi des c i m e n t s ; tout a u plus y indique-t-on le d o s a g e d e s mortiers. P r e s q u e toujours, c'est l'entrepreneur qui choisît la m a r q u e d u produit — s u r la réputation acquise — et qui, d e ce fait, e n d o s s e toute la responsabilité inhérente à s o n initiative. E t n o u s s o m m e s des p r e m i e r s à reconnaître qu'industriels, ingénieurs et entrepreneurs, e n agissant ainsi, font bien c h a c u n s o n métier p u i s q u e les o u v r a g e s exécutés r é p o n d e n t à leurs fins.
M a i s les u n s et les autres doivent-ils considérer c o m m e superflue la connaissance des élémentaires notions scienti- fiques qui, tout e n dévoilant le secret d e la fabrication d e s ciments — q u e d'aucuns s'imaginent p e r d u d e p u i s les R o m a i n s — permettent d e concevoir d e plus judicieux e m p l o i s d e m a t é r i a u x ? Le bon produit fait le bon entre- preneur, n o u s disait très justement l'un d'eux. Il faut d o n c
q u e celui qui le fait e m p l o y e r , c o m m e celui qui l'emploie, sache apprécier u n b o n produit et e n tirer le meilleur parti possible.
R e g a r d o n s ce qui se passe a u x Ponts-et-Chaussées. U n cahier des charges en 23 articles i m p o s e le contrôle, p a r r Administration, d e la fabrication d a n s l'usine ; la vérifica- tion et l'essai après l'arrivée a u m a g a s i n , la détermination d e la densité, d e la finesse d e m o u t u r e , d e la composition c h i m i q u e ; des essais s u r lâ confection des mortiers, sur la durée d e la prise, la d é f o r m a t i o n à froid et à c h a u d d e s
mortiers, leur résistance à l'arrachement et à l'écrasement, etc... C h a q u e fois q u ' u n e fourniture doit être faite p o u r u n o u v r a g e q u e l c o n q u e , u n p o n c e a u o u u n e jetée, le c i m e n t n'est a d m i s sur le chantier q u e s'il a satisfait a u x prescrip- tions d u cahier des charges. Il est certain q u e le G é n i e civil, p o u r ce q u i est du bâtiment, n'a n u l besoin d e toutes ces précautions et q u e l'emploi d'une b o n n e m a r q u e est u n e condition d e sécurité suffisante; m a i s lorsqu'il s'agit, p o u r dériver u n torrent, d'établir des barrages, d e s canalisations e n c i m e n t , c'est-à-dire d e s o u v r a g e s tenant s u s p e n d u e s a u flanc des vallées des m a s s e s d'eau é n o r m e s q u ' u n défaut d e construction peut précipiter sur des villages et y a m e n e r la ruine, les conditions d e sécurité à remplir sont tout autres, et les auteurs d e ces travaux n e sauraient s'entourer d e trop d e garanties.
N o u s n o u s p r o p o s o n s e n cet article, d'expliquer s o m m a i - r e m e n t ce qu'est u n c i m e n t , d e décrire les particularités distinctives des différentes sortes d e ce produit et ainsi per- mettre a u x constructeurs d e se rendre c o m p t e des qualités o u des défauts d u produit qu'ils emploient.
L o r s q u ' o n analyse u n échantillon d e c i m e n t e n p o u d r e , o n trouve qu'il se c o m p o s e d e silice, d'alumine et d'oxyde d e fer, d'une part, d e c h a u x et d e m a g n é s i e d'autre part, et qu'il s'y trouve d e l'acide sulfurique. S u i v a n t les propor- tions relatives d e ces éléments c o m b i n é s entre e u x , o n a des ciments, soit à prise lente (Portlands), soit à prise p r o m p t e (ciments p r o m p t s ) . C e s derniers renferment plus d'alumine q u e les Portlands.
L a théorie d e M . L e C h â t e l i e r , actuellementadmise, m o n t r e q u e les c i m e n t s sont essentiellement constitués p a r d e s silicates d e c h a u x et des aluminates d e c h a u x ; les autres c o m p o s a n t s : o x y d e d e fer, sulfate d e c h a u x et m a g n é s i e , n e jouent q u ' u n rôle secondaire. A u contact d e l'eau d e g â c h a g e , il se produit d e u x réactions f o n d a m e n t a l e s : l'une d é t e r m i n a n t la rapidité d e la prise, l'autre, le durcissement.
L a p r e m i è r e est l'hydratation plus o u m o i n s rapide d e P a l u m i n a t e d e c h a u x , suivant les proportions d e cet élé- m e n t ; la s e c o n d e est le d é d o u b l e m e n t d u silicate basique d e c h a u x en silicate m o n o c a l c i q u e et hydrate d e c h a u x .
U n c i m e n t est d'autant meilleur q u e toute la c h a u x qu'il contient peut, p e n d a n t la cuisson, se c o m b i n e r à la silice et à l'alumine, e n sorte qu'après la fabrication il n e reste p a s d e c h a u x libre d a n s le produit. N o u s dirons plus loin quels sont les graves inconvénients d û s à cette c h a u x libre et les m o y e n s e m p l o y é s p o u r atténuer ses effets.
Voici u n tableau indiquant entre quelles limites varient les éléments constitutifs des principaux c i m e n t s :
Corps composants.
i
Portlands artificiels.
Portlands naturels et ciments de grappiers.
Ciments prompts»
Silice 20.30 à 20.10 21,30 à 27.50 21.70 à 23.60 Alumine 5.20 à 10.H0 1.80 à 10.02 7.99 à 10.03 Oxyde 4c fer 2.10 à 5.30 1.01 à 4-.08 3.71 à i.31 Chaux 58 12 à 67.31 52.50 à 62.70 52.68 à 57.40 Magnésie 0.33 à 2,30 0.40 à 3.06 1.50 à 3.62 Acide sulfurique ... 0.26 à 1.78 0.55 à 3.70 2.10 à 3.56
Perte au feu » » 3.00 à 14.20 2.75 à 0.20
Eléments non dosés
0.11 à 0.35
et pertes 0.11 à 0.35
