Coke (charbon) - Définition

Histoire

Le démarrage

C’est le risque de pénurie de charbon de bois qui oblige l’industrie métallurgique anglaise à rechercher une autre matière première. L’idée est d’utiliser le charbon de terre. Or, à l’état brut celui-ci est impropre aux utilisations de cette industrie.

La date de l’invention du coke n’est pas réellement connue et l’on trouve dans la littérature diverses dates. Le grand métallurgiste allemand du XIX^e siècle, Ledebur, mentionne un dépôt de brevet par l’anglais Dudd Dudley en 1619. Jacques Corbion, dans son dictionnaire sur les hauts-fourneaux précise très clairement que la date est très variable en fonction des sources. Il mentionne par exemple plusieurs dates de tentatives a priori non couronnées de succès : 1612 (Sturtevant), 1619 (Dudley), 1631 (Buck), 1677 (Blavenstein).

Le nom et l’orthographe du coke fut longtemps variable. On trouve les noms suivants : coacks, coacs, coadks, coak, coaks, cock, cocke, coghes, cook, coque, coucke, couke, cowkes, koacks, koak, kock, koeks.

Le développement réel de la production de coke aura lien à la fin du XVIII^e siècle. C’est notamment le remplacement du charbon de bois par le coke par Abraham Darby qui lança son utilisation industrielle.

L’évolution des moyens de productions

La combustion en meule

Coupe d’une meule à coke avec une cheminée en brique : « On construit dans l’axe de la meule une cheminée percée de nombreuses ouvertures dans la partie qui dit être entourée par la houille ; cette cheminée est surmontée d’un chapeau en tôle qui permet de régler le tirage ; la figure indique comment la houille est disposée autour de cette cheminée. DD sont les canaux qui amènent l’air vers la cheminée ; on les établit en briques, depuis le bord inférieur de la meule, jusqu’au point C ; à partir de là ils se continuent en gros morceaux de houille ; on place à la partie inférieure de la meule les plus gros morceaux, au-dessus les fragments d’une moyenne grosseur que l’on recouvre avec les plus menus ; au milieu de ces derniers on ménage quelques canaux en briques prolongés jusqu’à la cheminée et on recouvre le tout de débris de coke. La meule a ordinairement de 1,50 m à 2 m de hauteur et contient 10 à 30 tonnes de houille. »

La méthode de fabrication la plus ancienne est la combustion en meule. La méthode est identique à celle de la combustion en meule pour la fabrication du charbon de bois :

« Dans les plus anciennes meules, disposées à peu près comme les meules de bois dans les forêts, la houille est réduite en morceaux d’un décimètre cube qu’on range de façon à former un tertre conique, qu’on recouvre de paille et de terre franche humectée. Ce tertre contient 7500 kilog., de combustible. Au bout de quatre jours de feu, on obtient 40 p. 100 de coke, qu’on éteint en l’arrosant d’eau… »

— M. J. Girardin

Ce procédé, issu de la fabrication du charbon de bois ne donne pas de bon résultats et ne peut être utilisé qu’avec des morceaux de charbon de grosse dimension. Un premier perfectionnement a consisté en l’installation une cheminée en brique au milieu de la meule. Girardin attribue cette invention au métallurgiste britannique Wilkinson.

La combustion en four

Ensuite, les producteurs utilisèrent des fours simples. Le four Schaumburg était constitué d’un simple mur d’enceinte sans voûte. Girardin décrit un four constitué d’un simple cylindre en terre ou en fonte qui ne permet que la fabrication d’un coke à usage « domestique » et impropre aux utilisations métallurgiques.

Les besoins croissants de l’industrie métallurgique font que les fours se perfectionnent. Ces fours améliorés ont les caractéristiques suivantes : chambres étroites, chauffées de l’extérieur. Ils sont chauffés par les gaz qui se dégagent de la carbonisation et qui sont brûlés dans les carmeaux constituant le système de chauffage. On remarquera que ces caractéristiques sont celles du four actuel décrit dans cet article.

Le four Appolt.

À partir de ces caractéristiques plusieurs conceptions ont vu le jour. Les fours à remplissage vertical comme par exemple le four Appolt. D’après Ledebur ce type de four avait de gros avantages techniques mais le gros désavantage de coûter plus cher lors de la construction et des réparations.

Les fours à remplissage horizontal comme les fours Haldy, François-Rexroth ou Coppée.

« Four François-Rexroth : … Les gaz sortent de la cornue par 14 ouvertures latérales et descendent par autant de carmeaux latéraux verticaux séparés les uns des autres par des cloisons très minces qui procurent aux parois du four une très grande solidité… de ces carmeaux les gaz arrivent sous la sole qu’ils parcourent deux fois dans toute la longueur, puis dans une galerie souterraine d’où ils vont à la cheminée. »

— Adolf Ledebur

Un exemple de four avec récupération des sous-produits, le four Hoffman Otto : « Les produits volatils sortent du four par les ouvertures bb et sont dirigés par des tuyaux verticaux vers les barillets cc qui règnent sur toute la batterie… Des barillets, les gaz sont appelés par un aspirateur dans l’appareil où se fait la condensation et l’épuration… »

Un perfectionnement important est la récupération des sous-produits (goudron, ammoniac). Ce serait François Carvès en 1867 qui fit une des premières installations de ce type de four à Saint-Étienne.