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Le ciment est l’un des matériaux de base dans toutes constructions tant sur les bâtiments que les travaux publics, il tient alors une place essentielle dans l’urbanisme moderne. Des études ont été réalisées dans le cadre de la préservation de l’environnement sur la fabrication du ciment qui constitue un facteur de pollution important vue son émission de CO2 polluant. Plusieurs solutions ont été prises en compte par les industries cimentaires. Parmi les plus courantes, l’utilisation d’ajout est surtout choisie par sa facilité de réalisation et ne requiert qu’une adaptation de technologie limité.
GENERALITES SUR LES CIMENTS
DEFINITON DU CIMENT
Les ciments sont des poudres fines obtenues par la cuisson à haute température et le broyage d’un mélange minéral (calcaire + argile en général). Ces poudres sont constituées de sels minéraux anhydres instables (en particulier silicates et aluminates de chaux). Par réaction avec l’eau, ils se transforment en des composées hydratés stables et très peu soluble, d’où le nom de « liants hydrauliques ».
Ils présentent une ou plusieurs des propriétés suivantes :
● Des propriétés hydrauliques : ils forment par réaction avec l’eau des composés hydratés stables très peu solubles dans l’eau ;
● Des propriétés pouzzolaniques : ils ont la faculté de former à température ordinaire, en présence d’eau, par combinaison avec la chaux, des composés hydratés stables ;
● Des propriétés physiques qui améliorent certaines qualités du ciment (accroissement de la maniabilité et de la compacité, diminution du ressuage, …) .
PROCEDE DE FABRICATION
EXTRACTION ET CONCASSAGE
Les matières premières sont extraites de carrières généralement à ciel ouvert. Les blocs obtenus sont réduits, dans des concasseurs situés généralement sur les lieux mêmes de l’extraction, en éléments d’une dimension maximale de 50 mm.
PREPARATION DES MATIERES PREMIERES – LE CRU
Les grains de calcaire et d’argile sont intimement mélangés par broyage ou délayage, dans des proportions définies, en un mélange très fin, le « cru ». Ce mélange cru est préparé sous forme de poudre. La préhomogénéisation permet d’atteindre un dosage parfait des deux constituants essentiels du ciment par superposition de multiples couches.
A la sortie du hall de pré homogénéisation, le mélange est très finement broyé dans des broyeurs sécheurs, qui éliminent l’humidité résiduelle et permettent d’obtenir une poudre qui présente la finesse requise ; cette poudre, le « cru », est une nouvelle fois homogénéisée par fluidisation pour obtenir un produit parfaitement homogène, de caractéristiques chimiques uniformes, apte à être cuit.
CUISSON DU CRU
Les installations de cuisson comportent deux parties :
➥ Un échangeur de chaleur comportant une série de quatre à cinq cyclones dans lesquels la poudre déversée à la partie supérieure progresse jusqu’à l’entrée du four. Elle se réchauffe au contact des gaz chauds sortant de ce four; Une décarbonatation (réaction chimique) a lieu. La poudre est ainsi portée à une température d’environ 800 °C à 1 000 °C.
➥ Un four horizontal rotatif cylindrique en tôle d’acier (avec revêtement réfractaire intérieur), légèrement incliné et tournant de 1 à 3 tours/mn.
➥ La matière pénètre à l’amont du four où s’achève la décarbonatation, et progresse jusqu’à la zone de clinkérisation (environ 1 450 °C). Le temps de séjour est de l’ordre de 1 heure.
Cette opération a pour but d’abaisser la température du clinker qui est de l’ordre de 1200 à 1450°C à la sortie du four à environ 50/250°C suivant les types de refroidisseurs. Cette opération a également une incidence sur la qualité du ciment, un refroidissement trop lent pouvant amener la libération de chaux libre et la transformation du C3S en C2S qui entraîne une baisse des résistances.
BROYAGE DU CLINKER
A la fin de la cuisson, la matière brusquement refroidie se présente sous forme de granules qui constituent le clinker. Celui-ci finement broyé avec du gypse (< 5 %) pour régulariser la prise donne le ciment Portland. Les autres catégories de ciment sont obtenues en ajoutant d’autres constituants tels que laitier granulé de haut fourneau, matériaux pouzzolaniques, cendres volantes, schistes calcinés, calcaire, fumées de silice…
INTRODUCTION GENERALE |
