Le four à chaux et la chaux

par Doc genie civil
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Le four à chaux et la chaux


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Le four à chaux ou chaufour est une catégorie de four à calcination dans lequel on transforme le calcaire en chaux par calcination et accessoirement où l’on cuit la céramique. C’est généralement un ouvrage vertical fixe et ouvert par le haut, mais on trouve également des fours horizontaux et rotatifs.
Dans le nord de la France, le sol était si riche et productif que pour ne pas en priver l’agriculture, pour extraire la craie, dont celle qui alimentait les fours à chaux, au lieu de faire des carrières à ciel ouvert, des milliers de petites carrières dites « catiches » ou boves ont été creusés sous le sol.
L’emplacement des anciens chaufours a été conservé dans des dizaines de toponymes à travers la France.
La fabrication de la chaux constitue l’art du chaufournier.
Le chaufournier est, dans la production de la chaux vive, l’ouvrier conducteur du four à chaux. Par extension, il désigne l’exploitant d’un four à chaux. Dans le langage des mines et carrières, chaufournier désigne aussi l’exploitant industriel d’une entreprise de production de chaux.
Les fours à chaux existent depuis l’Antiquité à travers le bassin méditerranéen et permettent la fabrication de la chaux. En Égypte, à l’époque pharaonique, les chaufourniers remployaient le calcaire utilisé dans la construction des temples, des palais… Sur base d’installations de chaufourniers observées dans les pays méditerranéens, qui sont restées assez semblables à celles de l’Antiquité, on peut distinguer trois procédés de fours antiques :
  • la cuisson au four avec foyer à la base
  • la cuisson au four par empilement
  • la cuisson sur aire extérieure.

Le four à alandier (alandier : foyer placé à la base d’un four)

Certainement le plus ancien et surtout le plus artisanal. Il était composé d’une cheminée, et d’une ouverture à sa base. Les pierres étaient bâties en voûte face à l’ouverture, puis elles remplissaient la cheminée jusqu’à son sommet. Un feu était allumé sous la voûte puis était alimenté en permanence durant plusieurs jours.
La chaux était récupérée après refroidissement. Les quantités produites étaient faibles. Des fours de ce type fonctionnaient encore au début du 20ème siècle pour des utilisations locales.

Le four à mélange

Le four à mélange est également de conception ancienne. Bâti en pierres, revêtu à l’intérieur de briques réfractaires, il a l’avantage de produire la chaux en continu: Le calcaire et le combustible sont mélangés en son sommet, la chaux en étant retirée à la base.
Ces fours donnent un produit de bonne qualité. Les quantités produites allant de quelques tonnes à près de 200 tonnes par jour. Ceci en fonction de sa taille et de ses équipements annexes.
Des fours de ce type encore utilisés de nos jours.
Les fours modernes n’ont pas changé le principe qui existe depuis des siècles.

Fonctionnement d’un four par empilement du XIXe siècle

Les fours à chaux étaient d’imposants fours, de forme cylindrique et avaient une large paroi intérieure le plus souvent revêtue de briques. Grâce à la pierre calcaire qui était réduite en petits morceaux, on pouvait réaliser de la chaux. Le four était alimenté par son ouverture située en haut (appelée le « gueulard ») dont une rampe permettait le plus souvent l’accès (souvent une passerelle reliant le sommet du four au promontoire rocheux). Les chaufourniers alternaient les lits de pierre et de charbon pour le remplir au maximum, et du bois était apporté au pied du bâtiment pour assurer la mise à feu. Le chaufournier devait alors toujours maintenir une température entre 800 °C et 1 000 °C tout en gardant le four rempli au maximum en le réapprovisionnant en pierre calcaire et devait également entretenir le feu. En effet, le bon déroulement de la combustion est tributaire du chargement du four. Le tirage doit s’effectuer ni trop vite, ni trop lentement.Une fois la cuisson faite, la chaux était récupérée grâce à une ouverture basse du four appelée l’« ébraisoir » (photo). La chaux vive était alors éteinte dans une fosse adjacente à l’aide d’une grande quantité d’eau, le plus souvent à l’aide de canalisations provenant d’une rivière voisine. La chaux éteinte était par la suite placée dans des barils avant d’être utilisée en maçonnerie.
La durée moyenne d’une combustion est d’environ trois jours et trois nuits. C’est durant cette période que la combustion reste la plus délicate, car le four n’étant pas une structure couverte, une pluie trop importante risque de perturber gravement son bon déroulement.
C’est au jugé, d’après la chaleur dégagée dans le proche alentour du four, que l’on décide du défournement. Cette dernière opération s’effectuera à l’aide de pelle par l’orifice d’allumage du four.
Les combustibles utilisés varient suivant l’époque et le lieu. Il est nécessaire de porter le calcaire à une température suffisamment élevée pour le transformer en chaux vive.
Pour ce faire, tout type de combustible peut être utilisé. D’abord, le plus ancien, le bois. Il est employé en bûches mélangées à la pierre, ou réduit en sciure, dans les fours modernes. Puis le charbon, qui a pleinement participé à la révolution industrielle, est mélangé au calcaire ou injecté sous forme pulvérulente.Et, actuellement pour les fours modernes, le gaz naturel (méthane), c’est le plus commode et le plus utilisé et le fuel lourd et ses résidus plus épais, également.
Au XIXe siècle, suivant les localités en France, on emploie pour combustible le bois de corde, le fagot, la bruyère, les houilles sèches, l’anthracite, les lignites et la tourbe et très rarement le charbon de bois. Le coke convient parfaitement à cette cuisson. La forme des fours varie avec la nature du combustible pour le bois et la bruyère qui brûlent avec une longue flamme, on construit en briques ou
autres matériaux aussi réfractaires que possible de vastes chambres, tantôt prismatiques, tantôt cylindriques beaucoup plus hautes que larges, avec une ouverture plus ou moins étroite dans le bas, on les remplit de pierres réduites au volume du petit moellon et de telle sorte que la charge soit portée sur une ou deux petites voûtes construites à sec avec les matériaux de la fournée les plus convenables à cette construction. L’entrée de ces voûtes correspond à celle de l’ouverture ménagée dans le bas du
four ; c’est le foyer où se brûle le combustible dont la flamme s’insinuant par les vides des petites voûtes, porte de proche en proche l’incandescence dans toutes les parties du chargement. Dans un four à chaux traditionnel, en pierre, sur le modèle de ceux qui ont dominé jusqu’au XIXème siècle, il faut entre 100 et 150 heures pour calciner 1m3 de chaux, et 22m3 de bois pour un four de 75 à 80 mètres cubes de capacité. C’est par le tassement de la charge arrivé de 1/6e à 1/5e de sa hauteur que les chaufourniers jugent la cuisson terminée. Chaque mètre cube de chaux exige en moyenne 1,66 stère de bois de corde essence chêne, 22 stères de fagots ordinaires et 30 stères de paquets de genêts ou bruyères. Ces chiffres on le comprend peuvent varier par une foule de circonstances dépendant de la qualité du bois, de la grosseur et de la densité de la pierre Avec les combustibles sans flamme tels que le coke, la houille sèche, et l’anthracite la pierre réduite par le cassage à la grosseur du poing se cuit au contact même du combustible dans des fours de forme ovoïde ou de cône renversé, en entonnoir. Les chargements se font par assises alternatives de pierre et de charbon et par le haut au fur et à mesure que la pierre cuite est retirée par le bas. On brûle en moyenne un tiers de mètre cube de houille sèche ou d’anthracite par mètre cube de pierre.
Avec le secours de la vapeur d’eau introduite dans l’air qui alimente la combustion, ces derniers combustibles jettent de longues flammes (gaz à l’eau) et peuvent être employés comme le bois.

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