La cuisson des briques nécessite du charbon ou d'autres combustibles. L'optimisation du rendement thermique est un enjeu technique majeur dans la conception des fours à briques. La température de frittage des briques se situe entre 850 °C et 1050 °C. Afin de réduire la consommation de charbon, l'isolation thermique du four doit être améliorée. Le four tunnel rotatif est garni de fibres réfractaires, ce qui permet non seulement de réduire le poids du four et les contraintes de dilatation et de contraction thermiques, mais aussi d'améliorer son isolation thermique. La température du four est ainsi maintenue plus longtemps, et la quantité de briques cuites simultanément augmente sur une plus grande surface. L'énergie thermique de la combustion interne permet d'améliorer plus efficacement la température du four et de réaliser des économies de combustible.

Dans les fours tunnels ordinaires, afin d'éviter que les gaz de combustion à haute température ne pénètrent dans le wagon et n'endommagent les roues et les roulements, il est nécessaire d'installer une arrivée de gaz sous le wagon. Dans l'ensemble du système de chauffage, la pression d'air à la base et en surface du wagon doit être équilibrée, et il est impératif d'empêcher la remontée des gaz de combustion à haute température et de l'air froid au bas du wagon, afin de préserver la température du four.

Dans le four tunnel rotatif, les briques sont directement empilées à même le sol, sans alimentation en air sous le véhicule, ce qui permet d'exploiter pleinement la température du sol. On constate que la couverture en fibres de silicate d'aluminium peut encore être calcinée normalement après 48 heures d'arrêt de l'alimentation en charbon et en air en production réelle, ce qui est impossible pour les fours tunnels classiques. Dans le four tunnel rotatif annulaire, lorsque la température de cuisson des briques redescend à température ambiante, la chaleur dégagée suffit à sécher des briques humides de même volume. Il n'est donc pas nécessaire de construire un four à air chaud, ni d'utiliser un procédé de grillage à surchauffe nécessitant une consommation accrue de charbon pour le séchage.

Dans le système de chauffage du four tunnel rotatif annulaire, l'air sec pénètre par la sortie du four et refroidit les briques frittées à travers la section de refroidissement, abaissant ainsi leur température à température ambiante à la sortie du four. En d'autres termes, toute la chaleur dégagée par les briques frittées est acheminée vers les sections de cuisson et de séchage grâce à l'air entrant dans le four, assurant ainsi la combustion et le séchage. L'économie d'énergie est un atout majeur du four tunnel rotatif circulaire. Sa conception, son agencement et la simplicité de sa chaîne logistique contribuent également à réduire considérablement la consommation énergétique de l'ensemble de la briqueterie.

Le four tunnel rotatif circulaire est entièrement automatisé et doté d'un système de contrôle numérique. La température à l'intérieur du four est affichée directement sur l'écran du système de contrôle. L'absence de personnel qualifié pour la surveillance du feu élimine la fabrication manuelle des briques et accroît considérablement la production.

Comparé au four tunnel traditionnel, le nouveau four tunnel rotatif mobile, économe en énergie et respectueux de l'environnement, présente de nombreux avantages. On peut prévoir que ce mode de production, comparé à la couverture en fibres de silicate d'aluminium Helu, sera largement utilisé dans le secteur des briques frittées.

1. L'adobe malformé présente de larges fissures. Dans les cas les plus graves, l'ensemble de l'adobe se fissure.

Raisons : l’indice de plasticité du carlin est trop faible, il ne présente quasiment aucune plasticité.

Solution : augmenter l'indice de plasticité des matières premières, telles que l'argile, les boues de charbon ou les agents argileux, etc.

Pour les matières premières à faible indice de plasticité, celui-ci peut également être amélioré par vieillissement, humidification, agitation, laminage, extrusion et autres méthodes.

2. Le corps de l'adobe n'est pas lisse, les particules sont évidentes, il y a plus de trous de sable et il manque des cornes ou des cannelures.

Raisons : La fragmentation des matières premières ne répond pas aux exigences de la fabrication des briques car elle contient beaucoup de grosses particules.

Solutions : Installer des équipements de broyage fin, selon les besoins, pour concasser les matières premières afin d'obtenir des particules de 3 mm ou moins.

Certains propriétaires de fours à briques rechignent à investir dans des machines de prétraitement des matières premières, comme des concasseurs à rouleaux et des mélangeurs à double arbre. Certains fours ne possèdent qu'une paire de rouleaux, d'autres seulement des mélangeurs, et d'autres encore aucun des deux. Comment obtenir des briques de qualité si la boue contient des briques, des tuiles, des pierres et autres débris ? Même s'il est difficile d'envoyer quelqu'un les trier, la solution fondamentale réside dans l'installation d'équipements auxiliaires.

3. La qualité de l'adobe est instable, parfois bonne et parfois mauvaise.

Raisons : mélange inégal des matières premières

Solutions : Augmenter la taille du mélangeur et du doseur

Certaines briqueteries ne sont pas équipées de rouleaux et de mélangeurs, ni même d'alimentateurs ; l'alimentation de la machine à briques se fait entièrement à la pelle, ce qui engendre inévitablement deux inconvénients majeurs : 1) la terre, matière première, ne peut être correctement brassée et mélangée. La plasticité de la terre brute est très variable, parfois même très différente, comme c'est le cas pour les boues du fleuve Jaune. 2) les combustibles internes, tels que le charbon, les stériles de charbon et les boues, ne peuvent être mélangés de façon homogène. Cette hétérogénéité entraîne inévitablement une instabilité de la qualité des briques d'adobe.

4, colonne d'adobe et de boue malformée, se répandra immédiatement après la coupe.

Raisons : Défaillance de la chambre à vide

Solutions : a) Améliorer les techniques de maintenance, d'entretien et de réparation des machines à briques afin de garantir leur bon fonctionnement. b) Procéder aux transformations techniques nécessaires.

b) Une autre cause de défaillance de la chambre à vide est la présence de sable dans les matières premières. La couche de boue fermée de la vis sans fin supérieure est alors trop mince et facilement aspirée, ce qui provoque une défaillance du vide et empêche le moulage de l'adobe. La meilleure solution consiste à modifier les proportions des matières premières afin d'augmenter leur indice de plasticité. Une autre solution est de raccourcir l'extrémité avant de la vis sans fin supérieure de 2 à 10 centimètres en fonction des propriétés du sol (cette opération doit impérativement être effectuée sous la supervision d'un technicien qualifié ; ne la réalisez pas vous-même).

5. De nombreuses briques fissurées sur les adobes ou cassées en deux sections, plus de déchets après frittage.

Raisons : Les matières premières contiennent trop d’ingrédients visqueux, ce qui explique l’indice de plasticité trop élevé.

Solutions : modifier les proportions des matières premières, réduire l’indice de plasticité. L’indice de plasticité de l’argile peut atteindre 25 ; elle peut être incorporée à des cendres de charbon, des scories, des cendres volantes ou des déchets de poudre de brique pour obtenir une pâte plus fluide.

6. Adobe tendre, facile à modeler, ou qui se fissure après la découpe.

Raison : un contrôle inadéquat de l'humidité dans la boue.

Solution : Une pâte molle et facilement déformable indique un excès d’eau dans la boue ; il convient alors de réduire la quantité d’eau. Si la colonne de boue se fissure ou se fend rapidement après le moulage, cela est dû à un manque d’eau ; il faut alors ajouter l’eau nécessaire.

7. Capacité de production de briques instable

Raison : Non équipé d'une mangeoire à boîte

Solution : Afin de réaliser des économies, certains propriétaires de briqueteries refusent d’utiliser des doseurs automatiques et font alimenter les machines en terre manuellement par leurs ouvriers. Par conséquent, la quantité de terre introduite est instable : parfois supérieure aux besoins de l’extrudeuse, parfois inférieure, ce qui influe considérablement sur la capacité de production.

En résumé, la fabrication de briques nécessite diverses matières premières. Outre les variations climatiques, des situations anormales surviennent inévitablement lors de la production et sont difficiles à éviter. En cas de problème, deux points essentiels peuvent être utiles : premièrement, disposer d'une équipe responsable et d'une équipe technique composée de mécaniciens qualifiés ; deuxièmement, communiquer rapidement les problèmes techniques complexes avec les partenaires du secteur.

En été, les variations climatiques entraînent des fluctuations de l'humidité des matières premières. Il est donc essentiel de surveiller attentivement ces variations lors de la production. Lorsque l'humidité est trop faible, il convient d'ajouter de l'eau à la matière première afin d'atteindre le taux d'humidité requis pour le moulage. À l'inverse, si l'humidité est trop élevée, il est nécessaire de la réduire. Pour ce faire, on peut incorporer des matières sèches telles que des cendres volantes, des stériles de charbon, des scories, des résidus miniers ou d'autres déchets industriels. L'incorporation de ces composants doit être effectuée au moment opportun et au moment précis du broyage de la matière première. Ainsi, les composants ajoutés se mélangent harmonieusement aux autres composants, assurant ainsi des propriétés homogènes. Si l'incorporation est trop tardive ou intervient après le broyage de la matière première, les propriétés ne seront pas homogènes car les différents composants ne pourront pas se mélanger complètement, ce qui perturbera le moulage. Autrement dit, le formage est possible, mais la qualité de la pièce crue obtenue est extrêmement instable. Lors de l'ajout d'eau aux matières premières, il est crucial de respecter le moment de l'ajout. Il est nécessaire d'ajouter 98 % à 100 % de l'eau requise pour le moulage lorsque les matières premières sont broyées, afin que leur teneur en eau soit conforme aux exigences. Il ne faut pas attendre l'introduction des matières premières dans l'extrudeuse pour ajouter l'eau, car cela ne permet pas une dispersion homogène et la teneur en eau entre la surface et l'intérieur des particules sera très différente, ce qui nuit à la constance des propriétés des matières premières et risque d'affecter le moulage et la qualité de la pièce crue.

Concernant l'ajout d'eau de lubrification à la sortie de la machine, il convient de veiller à la quantité d'eau. Pour un moulage optimal, il est préférable d'en utiliser le moins possible. Bien qu'un excès d'eau soit possible, la surface de la pièce crue absorbera trop d'eau, ce qui nuira à son séchage et à l'homogénéité de ses propriétés. L'extrusion à vis entraîne inévitablement un délaminage, généralement appelé striation spirale. Cette texture (stratification) est due à l'extrusion irrégulière de la matière première à travers la spirale. Lors de la transformation des matières premières en lamelles de matière, l'objectif est d'augmenter la densité de la pièce crue par un compactage des particules, plutôt que par l'ajout de lubrifiants. Selon le principe de compacité maximale des matières premières, lorsque la proportion de chaque composant dans les particules grossières, moyennes et fines est répartie selon le principe « grosses aux extrémités et petites au centre », la densité de la pièce crue est maximale, c'est-à-dire que les particules atteignent une compacité optimale. Une granulométrie homogène ne permet pas un formage efficace, et un déséquilibre dans la proportion des composants compromet également le formage et favorise le délaminage.

Composants et structure

Un four à briques d'argile typique se compose de plusieurs parties principales :

Chambre de cuisson : C’est là que les briques sont empilées et cuites. Elle est conçue pour résister aux hautes températures et dispose d’une ventilation adéquate pour assurer une cuisson uniforme.

Système d'alimentation en combustible : Selon le type de four, celui-ci peut utiliser du charbon, du gaz ou d'autres combustibles. Le système d'alimentation en combustible contrôle la quantité de combustible introduite dans le four afin de maintenir la température souhaitée.

Système de ventilation : indispensable pour évacuer l’excès de chaleur et de gaz et assurer une bonne circulation de l’air pendant la cuisson. Ceci contribue à l’obtention de briques de qualité constante.

Types de fours à briques d'argile

Il existe différents types de fours à briques d'argile, notamment :

Four à tranchées Bull : Il s’agit d’une structure allongée en forme de tranchée où les briques sont disposées sur les côtés et cuites par une extrémité. C’est un four relativement simple et peu coûteux, mais son rendement thermique peut être moins bon.

Four à cheminée fixe : Il est équipé d’une cheminée fixe pour l’évacuation des gaz de combustion. Les briques sont empilées à l’intérieur et cuites. Ce type de four offre un meilleur contrôle du processus de cuisson que certains autres fours traditionnels.

four tunnel Un four plus moderne et industrialisé. Les briques sont acheminées par un convoyeur dans un long tunnel et cuites à différentes températures dans différentes zones. Ce procédé assure une production continue et un meilleur contrôle de la qualité.

Le processus de tir

Le processus de cuisson dans un four à briques d'argile comprend plusieurs étapes :

Séchage : Avant la cuisson, les briques doivent être séchées pour éliminer l’humidité. Cette opération se fait généralement dans une chambre de séchage séparée ou par séchage naturel à l’air libre.

Préchauffage : Les briques sont progressivement chauffées à une certaine température afin d’éliminer l’humidité restante et de les préparer à l’étape de cuisson à haute température.

Cuisson : Les briques sont soumises à des températures élevées, généralement comprises entre 800 et 1 200 degrés Celsius, selon le type de brique produite. Ce procédé provoque des transformations chimiques et physiques de l’argile, rendant les briques dures et résistantes.

Refroidissement : Après la cuisson, les briques doivent refroidir lentement pour éviter les fissures. Ce refroidissement peut être naturel ou assuré par une ventilation contrôlée.

impact environnemental

Les fours à briques d'argile peuvent avoir un impact environnemental :

Pollution de l'air : La combustion des combustibles dans le four libère des polluants tels que le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote et les particules fines, qui peuvent contribuer à la pollution de l'air.

Utilisation des terres : L'extraction d'argile pour la production de briques peut entraîner une dégradation des sols et une perte de terres agricoles.

Consommation d'énergie : Les fours nécessitent une quantité importante d'énergie pour la cuisson, ce qui peut contribuer aux émissions de gaz à effet de serre si des combustibles fossiles sont utilisés.

Pour remédier à ces problèmes, des efforts sont déployés pour développer des méthodes de production de briques plus durables, comme l'utilisation de combustibles alternatifs, l'amélioration du rendement des fours et le recyclage des déchets.

Four tunnel alimenté au charbon :

• Le four tunnel est équipé d'un système complet comprenant un système de combustion, un système d'évacuation des fumées, un système de refroidissement, un système de dissipation de chaleur, un système d'équilibrage de pression, un système d'exploitation et un système de surveillance. Le réglage de ces systèmes permet d'optimiser la courbe de torréfaction à l'intérieur du four et de mieux coordonner les opérations de production. Le four tunnel est doté d'une salle de préparation côté chargement, d'une porte d'arrêt à la jonction entre cette salle et la zone de préchauffage, ainsi que de portes d'extrémité, empêchant efficacement l'air froid de pénétrer dans le four et garantissant un fonctionnement continu et une torréfaction indépendante des conditions extérieures.
• Cela générera de la pollution, il est donc nécessaire d'installer une tour de désulfuration pour purifier l'air.
• La précision du contrôle de la température n'est pas élevée. Convient aux matériaux de construction bas de gamme, comme les briques de construction.
• L'investissement est inférieur à celui d'un four tunnel à gaz naturel.
• Rendement thermique : 60 % à 70 %

Four tunnel à gaz naturel :

• Les fours tunnels à gaz naturel se divisent en deux types : à combustion latérale et à combustion par le haut. 1. Les fours à combustion latérale sont conçus en fonction des caractéristiques de la cuisson des produits en argile. Plusieurs paires de canaux de combustion sont disposées le long des parties inférieures des parois du four, de part et d’autre de la zone de cuisson. Des brûleurs adaptés sont installés à l’extérieur de ces canaux, permettant aux flammes de pénétrer dans l’espace de combustion du four afin de chauffer et de cuire les produits. 2. Les fours à combustion par le haut sont équipés de brûleurs positionnés au plafond de la zone de cuisson. Le gaz naturel et l’air sont injectés directement dans l’espace de combustion du four par des orifices situés par le haut, ce qui élimine le besoin de canaux de combustion latéraux. Cette conception simplifie considérablement la structure du four, permet d’obtenir une section transversale plus large et, par conséquent, augmente son volume et sa capacité de production.
• Cela ne créera pas de pollution.
• La précision du contrôle de la température est élevée. Convient aux briques et carreaux de céramique haut de gamme, aux panneaux d'argile, aux céramiques architecturales, aux briques de parement, etc.
• En raison de la nécessité de poser des canalisations et divers systèmes de contrôle des vannes pour les réservoirs de stockage de gaz dans les fours tunnels à gaz naturel, et par rapport aux fours tunnels à charbon, la largeur du wagon et du four tunnel dans les fours tunnels à gaz naturel est beaucoup plus importante, par conséquent l'investissement est beaucoup plus élevé par rapport aux fours tunnels à charbon.
• Rendement thermique : supérieur à 80 %