アドリアン・シェノ

アドリアン・CB・シェノー（1803年8月30日生まれ、1855年11月27日死去）^[1]は、冶金学における発明と製造ガスの研究で最もよく知られているフランスの技術者である。彼は、石炭をレトルトで鉱石と反応させることに基づいた、鉄鉱石の直接還元の近代的方法の最初の1つを発明したことで有名である。彼は、1849年のリスボン万国博覧会で還元前の鉄鉱石の最初のサンプルを展示し、^[2] 1855年のパリ万国博覧会で「グラン・メダル・ドール」（名誉金メダル）^{[3] [4]}を受賞した。^[5]

バール＝シュル＝オーブに生まれ、ナンシーの学校に通い、その後パリに移った。1820年にパリ鉱山学校に入学し、卒業後は橋梁道路省の事務局に配属された。しばらくしてオーヴェルニュの鉱山を経営するためにこの職を辞めた。^[2]

1826年、シュノーはラグーズ公爵オーギュスト・ド・マルモンからシャティヨン＝シュル＝ソーヌで冶金学の研究を行うよう依頼され、反射炉の炉床で粉末鉱石と石炭を混ぜて処理することで鉄を直接製造する方法に関する最初の特許を申請した。

1832年、彼はオート＝ソーヌの自宅で最初の直接還元装置を作り、近隣の鍛冶職人の間でセンセーションを巻き起こし、その後クリシー＝ラ＝ガレンヌに移転した。^[2]

シェノーは、人工ガス、特に反響炉に供給する木材ガスの生産にも関心を持っていました。1842年まで、彼はガス、シェールオイル、硫酸鉛などの研究と特許取得に取り組みました。彼は、人工ガスの脱リンと脱硫にアルカリを使用することを発明し、アルカリとの反応性に基づいて可燃性ガスを分類することを提案しました。彼は、ガス生産を改善するために多孔質材料やスポンジの使用などを研究しました。

1849 年、彼は金属酸化物の還元に関する冶金学の研究に戻りました。溶解 (高炉)と精錬 (その後、苦労してパドリングによって実施) の段階を経ずに金属を生産する直接冶金学の発展には、以前は低温炉で経験的に行われていた化学反応の科学的最適化が必要でした。このアプローチは、冶金学に革命をもたらす可能性があるように思われました。

「実際、酸化によって熱を放出し、還元によって熱を吸収し、電気化学的および電気力学的電流を発生させ、それが宇宙に局所的な影響を急速に分散させる、それが自然界で機能する偉大なメカニズムです。新生体またはスポンジの作用によって。したがって、金属スポンジの製造の科学は、今後、冶金技術だけでなく、他のすべての技術の基礎として役立つはずです。」

- BC シェノ、1849

還元ガスの製造に関する知識は、酸化物還元プロセスの開発に不可欠です。同時に、プロセス自体と同様に、冶金プロセスに必要なガスの取得も改善されます。彼はまた、直接還元プロセスの経済的利益を確保するには鉱石の純度が重要であることを理解し、不毛な脈石から未精製鉱物の大部分を除去する「電気トリユーズ」を発明しました。

彼の研究は、多くの物質（アルミニウム、カルシウム、シリコン、バリウムなど）から金属スポンジを得ることに関するもので、鉄との合金の特性も研究しています。

シェノーは1855年11月に突然、予期せず亡くなりました^[4]。^{[3]原因は、}一酸化炭素中毒の実験による方向感覚の喪失と吐き気だったようです^[6] 。彼はまだ52歳で、実験中に吸入した有毒ガスのせいで非常に衰弱していましたが、晩年も活動的でした。

シェノ法は高炉に代わる最初の直接還元法の一つである。^[4]この方法の開発には25年以上かかった。^[3]

この方法は、高さ10メートル、幅1.5メートル、深さ0.5メートルのレトルト炉を2つ1組にして、その壁を4つの石炭火力で加熱するものである。レトルトには上から木炭と鉄鉱石の混合物が詰められ、詰め物が十分に減るとすぐに内容物が下方に排出される。^[7]レトルトの下には詰めた鉱石に熱を戻すための冷却器があるにもかかわらず、「加熱方法は[…]非常に不完全で、レトルト自体で使用される熱よりも多くの熱が外部に失われる」。実際、シェノー法では、1トンの予備還元鉄鉱石を生産するために、  木炭  3 ​​50kgと石炭780kgを消費するが、これは、コークスの消費量が1,000kg未満で、当時の製錬と還元の両方を行っていた高炉よりもはるかに多い  。このプロセスの熱効率は26%と推定され、当時の高炉の70%または80%と比較して高い。そのため、アイザック・ロウシアン・ベルは、燃料費は高炉とベッセマー転炉の2.3倍、損失は3.5倍と推定している。^{[8] [9]}

使用される鉱石は優れた品質（80～82% ヘマタイト）でなければならず、装置内に約8日間留まります（半分の時間はレトルトで、その後はクーラーで）。ただし、積み込みと排出は部分的であるため、より定期的です。処理能力は1日あたり1.2～1.5トンの鉱石で、つまり生産単位あたり年間400トンであり、高炉の生産能力からは程遠いものです。時代から。得られた鉄スポンジには13%の廃石が含まれており、使用可能な鉄の塊を得るには、これを加熱して切断するか、溶かす必要があります。^[7]

しかし、このプロセスは、冶金学における化学的酸化還元反応の新しい理解を活用し、検証したため、同時代の人々に強い印象を与えました。しかし、このプロセスは、近代冶金学の創始者の完璧な知識を示すものであるにもかかわらず、その収益性については多くの疑問を提起しています。

「シェノ法はもともと鉄産業に革命を起こすためのものと考えられていたが、それが完全に純粋な鉱石にしか適用できず、その場合、スポンジをるつぼやマルティン炉で再溶解する決心がつかない、ということは今日では理解しがたい。また、1 トンのスポンジあたり、還元に木炭 1,400 キロ、レトルト加熱に石炭 1,723 キロを消費する製品を製造するために、1 つの工場で 10 基の炉を組み立てる必要があり、かなりの費用がかかることも理解されていない。スポンジを鉄に変えるには、石炭を新たに消費するコストをかけてコントワ炉で凝集させるしかなかった。」^[5]

- A. レデバー、

1850年代にはフランスのいくつかの工場（1855年にシェノ・ド・クリシー工場、1856年にポンチャラ、1857年にオーモント）、スペイン（ 1852年にバラカルド）、ベルギー（1856年にクーイエ）、イタリアで稼働していた。 ^[5]このプロセスは米国でも試され、ブレアによる若干改良された変種が1846年までピッツバーグで稼働していた。レイヴンズデール（北スタッフォードシャー）の別の炉は1875年に稼働を開始したが、利益は上がらなかった。

イギリス人のイェイツは、レトルトを加熱する炉に石炭の代わりにガスを供給できるという事実を利用し、この意味で1860年にシェノ法の改良を提案した。^{[10] [7]}

1860年にはアメリカ人のレントン、1875年にはフランス人のヴェルディエがフィルミニで、より独創的な変法を提案した。それは、パドル炉の煙突からの廃熱を利用して小型のレトルトを加熱するというものである。しかし、「一見すると、この操作は合理的に思えるが、還元は不完全で、廃熱は高く、レトルトの底はすぐに腐食してしまう。廃熱の還元と街灯柱の底での精錬という2つの別々の操作を1つの炉で調整するのは常に難しい」^{[7] 。}

最後に、息子のウジェーヌ・シュノーが父の研究を引き継ぎ、1862年にクリシーのラマード工場で直接還元炉を建設しました。これは、ガスのみによる直接還元の連続プロセスの先駆けとなりましたが、成功しませんでした。父が開発したプロセスよりも優れたものでした。

鉄のスポンジの一部（約4分の1）を炭化液（木タールなど）に浸し、炭化したスポンジを炭化していないスポンジと一緒に溶かすことで鋼が得られる。この方法で得られた鋼は良質とされているが、これより優れた鋼もある。1867年、クリシーで生産されたシェノー鋼1トンの原価は1,097.29  フラン、  馬蹄釘として人気があったバラカルドでは500フランと推定された^{[10] 。 [3]}

一酸化炭素は、シェノー法における還元剤として機能した。 ^{[3]シェノーは、}一酸化炭素中毒の毒性を最初に報告した人物の一人である。^[11]彼は、数多くの実験中に一酸化炭素中毒の後遺症に苦しんだ。特に深刻な中毒に陥ったのは、1846年にプロイセンのサセネ侯爵の工場で働いていたときだった。彼によると、「一酸化炭素は炭酸に変わり、致命的な脱酸素を引き起こす。[…] 病態生理学的障害の原因は、血液中の炭素の過剰酸化による急激な体温上昇である可能性もある」。もちろん、シェノーは「血液中の一酸化炭素が冶金学におけるのと同じ還元体の役割を果たしていることを認めている」が、生理学的側面を注意深く分析していないため、部分的な説明しかできない。分析の限界にもかかわらず、シェノーは、このガスによる中毒のメカニズムの化学理論を最初に提唱した人物の一人である。^{[11] [12]}

アドリアン・シュノー氏はまた、フランスの主要鉄道路線の設立に関する法律の廃止を求めて運動した。

アドリアン・シェノの出版物