Ligne de production de briques d'argile sous vide VP75 avec four tunnel

Dans la production de briques frittées, le séchage est une étape cruciale pour la rentabilité de l'entreprise. Sans un rendement et une qualité optimaux des briques crues sèches, il n'y a pas de profit. La préparation et le moulage du mélange en amont du séchage, ainsi que la cuisson en aval, contribuent fortement à l'amélioration de l'efficacité de l'entreprise, mais le séchage demeure aujourd'hui l'étape la plus importante.

Qu'il s'agisse d'une petite entreprise utilisant un four Hoffman à séchage naturel, d'une ligne de production en four tunnel avec cuisson secondaire ou d'une ligne de production moderne à grande échelle en four tunnel à cuisson primaire, le séchage des ébauches humides demeure un facteur déterminant pour la production et la qualité des briques frittées. Il influence considérablement l'efficacité de l'entreprise. Par conséquent, pour accroître la production des briqueteries frittées, il est essentiel de se concentrer sur l'étape de séchage, et non sur celle de cuisson.

(1) Source et forme de l'humidité

Le processus d'élimination de l'humidité du corps vert est appelé séchage.

L'eau contenue dans le corps vert est principalement composée de trois parties : l'eau libre, l'eau adsorbée et l'eau chimiquement liée.

L'eau libre, également appelée eau mécanique ou eau de contact, est répartie entre les particules et dans les capillaires. La liaison est alors relâchée, ce qui facilite son élimination. Cette eau libre est évacuée lors du séchage, entraînant une diminution du volume.

Eau adsorbée : fixée à la surface des particules, sa quantité est liée à la température et à l’humidité ambiantes et présente une certaine relation d’équilibre, c’est-à-dire qu’elle varie de manière réversible en fonction des conditions du milieu environnant, tandis que son volume reste inchangé.

Eau chimiquement liée : présente dans la structure moléculaire des minéraux, sa liaison est forte et son élimination requiert une grande quantité d’énergie. La teneur en eau chimiquement liée étant faible, la température de sortie dans la section de préchauffage du four de grillage se situe généralement entre 430 °C et 750 °C.

Dans des conditions de séchage fixes, l'humidité contenue dans le corps vert peut être divisée en humidité libre et en humidité d'équilibre, et l'humidité libre doit être éliminée au maximum lors de la phase de séchage.

D'un point de vue technologique, l'humidité de la brique provient de la matière première elle-même, qui contient de l'eau, du premier et du second malaxage, ainsi que de l'ajout d'eau lors de l'extrusion. La teneur en humidité des briques produites par différents procédés de moulage est très variable. En pratique, on a tendance à privilégier une production excessive, ce qui réduit la pression d'extrusion de l'adobe et entraîne une diminution de sa résistance et une augmentation de sa teneur en humidité.

Certains codes de remplissage sont élevés, dépassant largement la capacité portante des briques inférieures, ce qui entraîne un très faible rendement des produits cuits. Dans ce cas, il convient de privilégier un procédé de moulage à faible teneur en humidité afin d'éviter toute déformation ou fissure des briques après leur placement sur le wagonnet du four, et de garantir que les briques inférieures puissent supporter la pression des briques supérieures.

(2) Mécanisme de séchage corporel écologique

Dans la chambre de séchage, le fluide de séchage (chaleur résiduelle et gaz de combustion chauds) transfère de la chaleur à la surface de la pièce crue par échange thermique. Une fois la surface chauffée, la chaleur se propage à l'intérieur de la pièce par conduction ; il s'agit d'un processus de transfert de chaleur. L'eau présente en surface se vaporise et s'évapore, tandis que l'eau contenue à l'intérieur de la pièce migre vers la surface en raison de la différence d'humidité relative du matériau. Cette eau s'évapore ensuite à partir de la surface jusqu'au séchage complet de la pièce crue ; il s'agit d'un processus de transfert de masse.

On constate que le processus de séchage complet est à la fois un transfert de chaleur et un transfert de masse. Ce dernier se divise en deux étapes : la vaporisation et l’évaporation de l’eau en surface, appelée diffusion externe, et la migration de l’eau interne vers la surface, appelée diffusion interne. Durant le séchage, ces trois processus sont interdépendants et simultanés.

Lorsque le milieu de séchage est stable et que le corps vert ne subit pas de modifications chimiques, le séchage du corps vert peut être divisé en quatre étapes :

① Phase d'accélération

Les voitures neuves entrent constamment dans la chambre de séchage. À ce stade, la surface de la carrosserie est chauffée à une température égale à la température humide du milieu de séchage, et le taux d'évaporation de l'eau augmente rapidement. Cette étape est courte et la quantité d'eau éliminée est faible. Le milieu de séchage présente alors la température la plus basse et l'humidité la plus élevée.

② Étape de séchage isocinétique

L'eau évaporée à la surface du corps vert est continuellement compensée par un apport d'eau de l'intérieur vers sa surface, maintenant ainsi cette dernière constamment humide. À ce stade, la vitesse de séchage et la température de surface du corps vert restent constantes, et l'eau s'évapore librement. L'humidité du milieu de séchage augmente progressivement.

③ Ralentir l'étape de séchage

La surface cesse de se rétracter et le séchage continu ne fait qu'accroître la porosité à l'intérieur du corps cru. La vitesse de séchage diminue, la consommation d'énergie thermique baisse et la température de surface du corps cru augmente.

④ Étape d'équilibre

Lorsque l'humidité superficielle du produit cru atteint son niveau d'équilibre, la vitesse de séchage s'arrête. L'humidité finale dépend de la température et de l'humidité du milieu de séchage. Les étapes de séchage ne sont pas fixes et s'adaptent à ces paramètres. En pratique, il est nécessaire de déterminer la courbe de séchage optimale en fonction des caractéristiques des matières premières et des conditions spécifiques.

L'étude du mécanisme et de la vitesse de séchage révèle que les facteurs influençant cette dernière sont essentiellement ceux qui affectent le taux de transfert thermique et la vitesse de diffusion. Les facteurs influençant le taux de transfert thermique sont la température, l'humidité et le débit du fluide de séchage. De manière générale, l'unité de mesure est la quantité de chaleur transmise à la chambre de séchage au fil du temps.

En pratique, ce phénomène est fréquent. Certaines lignes de production envoient de l'air chaud à haute température dans la chambre de séchage, mais le séchage est très lent et peu efficace. Cela s'explique par un débit d'air insuffisant, empêchant l'air de chauffer suffisamment la chambre de séchage. À l'inverse, sur d'autres lignes, la température de l'air soufflé est plus basse, mais le séchage est très efficace. Ceci est dû à un débit d'air important, permettant à la chambre de séchage de chauffer suffisamment.