UNIVERSITE TECHNIQUE KATUMBA MWANKE Faculté polytechniques Département de chimie industrielle Travail pratique sur: les industries de la chaux et du ciment Présenté par: NDALA KIBANGASASE David Promotion :G3/chimie industrielle Encadreur: Ass.Ir Kennedy KALENGA Juin 2019 U K A M Groupe 3: industries de silicates Présenté par: NDALA KIBANGASASE David-Samuel NKULU KATEBE Thierry NGOYI LUSA DIAMINDA Berry G3/ Chimie industrielle U K A M a) Industrie du ciment 1. Introduction Le ciment est le matériau de base pour la construction d’ouvrages de bâtiment et de génie civil. La production de l’industrie cimentière est directement liée à l’activité du secteur de la construction en général et est donc étroitement tributaire de la conjoncture économique générale. U K A M 2. Matière première U K A M Les composants principaux du ciment en termes d’oxydes de métal sont le CaO , Le SiO2 ,Al2O3 et le Fe2O3. Habituellement, le Ca provient de la castine, le Si du sable ou de la cendre volante, l’Al de la cendre volante ou de l’argile et le Fe du minerai de fer ou de la scorie. Le composant principal du ciment classique est le clinker. Il est obtenu à partir de la cuisson d’un mélange de calcaire (environ 80 %) et d’argile (environ 20 %) appelé “cru”. 3. Procédé de fabrication 1. Carrières (calcaire, argile) 9. Cuisson 2. Extraction des matières 10. Refroidissement premières 3. Acheminement 11. Stockage du clinker 4. Concassage 12. Ajouts 5. Pré-homogénéisation 13. Broyage du ciment 6. Broyage du cru 14. Stockage dans des silos à ciment 7. Filtrage 15. Expédition 8. Préchauffage 16. Analyses des prélèvements U K A M 4. Etapes de la fabrication du ciment Étape 1 : L’extraction des matières premières . U K A M Étape 2 : La préparation du cru U K A M Composant du cru Proportion Carbonate de calcium (CaCO3) Silice (SiO2) 77 à 83 % Alumine (Al2O3) 2 à 10 % Oxyde de fer (Fe2O3) 1,5 à 5 % U K A M 13 à 14 % Le cru peut également être obtenu avec d’autres matières comme les laitiers. Le recours à ce matière alternative aide à préserver les ressources naturelles. Étape 3 : La cuisson U K A M U K A M Le cru pénètre ensuite dans un four à calcination. Ce mode de cuisson permet d’acheminer progressivement la matière à contre-courant des gaz chauds grâce à une lente rotation de 1 à 3 tour/min. Le temps de parcours de la matière peut varier entre 20 minutes et 1 heure, selon les techniques de production employées. L’intérieur des fours est en général revêtu de briques réfractaires, ce qui permet d’atteindre une température de 1450°C et de déclencher un phénomène physico-chimique appelée la “clinkérisation” (des différents oxydes). Étape 4 : Le refroidissement U K A M U K A M Étape 5 : Les ajouts Cette étape consiste à doser les différents constituants du ciment. Ainsi, plusieurs types de ciment peuvent être créés selon les produits ajoutés, appelés “adjuvants”. U K A M En général, une petite quantité de plâtre (3 à 5 %) et de gypse sont ajoutées au clinker afin de réguler les caractéristiques de prise du ciment. Si le clinker constitue en général l’élément de base du produit fini, notamment pour les ciments Portland, il peut néanmoins être mélangé et broyé avec d’autres minéraux industrielles ou naturelles : – le laitier de haut-fourneau (pour obtenir un ciment écologique), – des cendres volantes de centrales électriques au charbon (aux propriétés pouzzolaniques), – des fillers (matières souvent très fines généralement à base de calcaire), – différentes formes de sulfate de calcium (gypse, anhydrite) qui peuvent être utilisés pour réguler le temps de prise du ciment. Étape 6 : Le broyage U K A M Étape 7 : L’expédition U K A M Étape 8 : Le contrôle qualité U K A M U K A M Les méthodes de fabrication du ciment Il existe quatre méthodes de production de ciment différentes, selon la technique employée lors du mélange du cru : La fabrication du ciment par voie humide Le calcaire et l’argile sont broyés finement et malaxé avec une grande quantité d’eau de façon à former une pâte assez liquide (28 à 42 % d’eau). On brasse énergiquement cette pâte dans des bassins de 8 à 10 m de diamètre. Le cru peut être corrigé chimiquement avec des additions appropriées de calcaire ou d’argile notamment. Une fois homogénéisée, cette pâte est ensuite introduite à l’entrée d’un four rotatif, chauffé à son extrémité par une flamme intérieure pouvant atteindre les 2000°C. Ce procédé consomme beaucoup de combustible pour évaporer l’eau excédentaire ; c’est la raison pour laquelle on lui préfère d’autres méthodes de fabrication. U K A M La fabrication du ciment par voie semihumide La fabrication du ciment par voie semi-humide est une dérivée de la voie humide. Elle commence comme la précédente, mais avant d’être introduite dans le four, la pâte est débarrassée d’une partie de son eau grâce à des filtres-presses. La fabrication du ciment par voie sèche U K A M Le cru est d’abord homogénéisé et éventuellement corrigé chimiquement par l’apport de bauxite, oxyde de fer ou autres matériaux fournissant le complément d’alumine et de silice requis. Puis, il est séché et finement broyé de sorte à obtenir une poudre. Cette dernière est ensuite acheminée depuis le silo d’homogénéisation, vers l’étape de préchauffage et jusqu’au four proprement dit. La fabrication du ciment par voie semi-sèche Cette méthode de fabrication est une dérivée de la voie sèche. Sa particularité réside dans une manipulation supplémentaire : la poudre est transformée en “granules” par humidification dans de grandes assiettes rotatives inclinées avant d’être introduite dans le four U K A M b) Industrie de la chaux 1. Introduction U K A M La chaux est utilisée il y a 8000 ans au Proche Orient. Il a également été prouvé que, dans la construction, l’usage de la chaux vive (CaO) et de la chaux hydratée (Ca(OH)2) était courant dès l’an mille avant J-C. La chaux est employée dans un large éventail de produits et d’applications, chacun correspondant à des exigences particulières du marché. Par exemple, la chaux et ses dérivés servent de fondant pour l’affinage de l’acier, de liant dans le bâtiment et la construction et, dans le traitement de l’eau, pour précipiter les impuretés 2. Procédé de fabrication U K A M La matière première pour la fabrication de la chaux est le calcaire (pierre à chaux) ou, dans une moindre mesure, la dolomie ou le calcaire dolomitique. Le calcaire représente 10 % du volume total des roches sédimentaires de notre planète. les étapes élémentaires du procédé général de fabrication de la chaux: extraction des matières premières à partir des gisements de calcaire, stockage et préparation du calcaire, calcination du calcaire, hydratation et extinction de la chaux vive, broyage de la chaux vive, autres traitements de la chaux, stockage, manutention et transport. U K A M Le procédé de fabrication de la chaux consiste à brûler des carbonates de calcium ou de magnésium à des températures comprises entre 900 et 1200 °C qui sont suffisamment élevées pour libérer le dioxyde de carbone et obtenir l’oxyde dérivé (CaCO3 → CaO + CO2). L'oxyde de calcium produit par le four est habituellement concassé, broyé et/ou tamisé avant d'être transporté vers le stockage en silo. De là, la chaux calcinée est soit livrée à l’utilisateur final pour servir sous la forme de chaux vive, soit transférée vers une station d’hydratation où elle entre en réaction avec de l’eau afin de produire de la chaux hydratée ou éteinte. U K A M c) Conclusion U K A M Le ciment est un matériau de base dans les secteurs du bâtiment et du génie civil. La chaux est employée dans un large éventail de produits et d’applications, chacun correspondant à des exigences particulières du marché. Par exemple, la chaux et ses dérivés servent de fondant pour l’affinage de l’acier, de liant dans le bâtiment et la construction et, dans le traitement de l’eau, pour précipiter les impuretés. Elle est également largement utilisée pour la neutralisation des constituants acides des effluents industriels et des gaz de carneau. U K A M Merci de votre attention !!!
