Four à chaux

La chaux est obtenue par calcination d'une pierre calcaire à environ 900 °C, dans des fours à chaux, opération pendant laquelle du dioxyde de carbone (CO₂) et de l'oxyde de calcium (CaO, aussi appelé « chaux vive ») sont produits. Cette dernière prend l'apparence de pierres pulvérulentes en surface.

L'opération suivante consiste à hydrater (« éteindre ») ces pierres par immersion dans l'eau. Cette réaction très exothermique transforme le CaO en hydroxyde de calcium (Ca(OH)₂) et provoque la dislocation ainsi qu'un foisonnement. Le résultat est une pâte, qui prend le nom de « chaux éteinte ». La présence d'autres composés (argiles…) dans la pierre peut modifier la phase d'extinction, conduisant à produire différents types de chaux (voir chaux).

Cette matière, mêlée éventuellement à des agrégats, est utilisée dans le bâtiment pour la confection d'enduits et de mortiers.

Au XIX^e 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. Le temps qu'exige la cuisson varie selon la qualité du bois de 100 à 150 heures pour un four de 75 à 80 mètres cubes de capacité. C'est par le tassement de la charge arrivé de ¹⁄₆^e à ¹⁄₅^e 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[1].

Four à chaux antique en meule, servant à la fabrication du ciment des aqueducs alimentant Lyon.

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[1].

L'archéologue Jean-Pierre Adam[2], sur base d’installations de chaufourniers observées dans les pays méditerranéens, qui sont restées assez semblables à celles de l'Antiquité, distingue trois procédés :

• la cuisson au four avec foyer à la base ;
• la cuisson au four par empilement ;
• la cuisson sur aire extérieure.

Représentation d'un four à chaux en 1906 (Leçons élémentaires de chimie de l'enseignement secondaire des jeunes filles).

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. 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. Une fois la cuisson faite, la chaux était récupérée grâce à une ouverture basse du four appelée l'« ébraisoir ». 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.

Au cours du XIX^e siècle, la chaux est également utilisée en agriculture pour chauler les terres, c'est-à-dire rétablir un PH neutre (autour de 7) de la terre qui a tendance à s'acidifier. Assez vite, à la fin du siècle, l'utilisation des fours à chaux à des fins agricoles périclitera avec l'apparition et le développement d’engrais chimiques. Dans l'Ouest de la France, en Mayenne, cette activité au plus fort de son expansion vers 1864,utilisait 240 fours au charbon et 3 000 ouvriers[3].

Grâce aux fouilles archéologiques, la datation et les conditions de fonctionnement des fours à chaux gallo-romains[4], mérovingiens[5] sont mieux connues.

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.

Les fours à chaux n'ont pas disparu, mais ont suivi, comme toute industrie lourde, une course à la taille qui les a raréfiés. On en retrouve encore, destinés à l'alimentation de procédés industriels, dont notamment la sidérurgie.

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  Fours à chaux destinés à l'alimentation de l'aciérie de Scunthorpe, Angleterre.