La fabrication du ciment se distingue en cinq étapes majeures :
* l’extraction
* la préhomogénéisation
* le séchage et le broyage
* la cuisson
* le broyage
Extraction
L’extraction consiste à extraire les matières premières vierges (comme le calcaire et l’argile) à partir de carrières naturelles à ciel ouvert. Ces matières premières sont extraites des parois rocheuses par abattage à l’explosif ou à la pelle mécanique. La roche est acheminée par des dumpers et/ou des bandes transporteuses vers un atelier de concassage. Les matières premières doivent être échantillonnées, dosées et mélangées de façon à obtenir une composition régulière dans le temps. La prise d’échantillons en continu permet de déterminer la quantité des différents ajouts nécessaires (oxyde de fer, alumine et silice).
Préhomogénéisation
La phase de préhomogénéisation consiste à créer dans un hall un mélange préhomogène en disposant la matière en couches horizontales superposées, puis en la reprenant verticalement à l’aide d’une roue-pelle.
Principes et méthodes de fabrication. La fabrication de ciment se réduit schématiquement aux trois opérations suivantes :
* préparation du cru
* cuisson
* broyage et conditionnement
Il existe 4 méthodes de fabrication du ciment qui dépendent essentiellement du matériau :
* Fabrication du ciment par voie humide (la plus ancienne).
* Fabrication du ciment par voie semi-humide (en partant de la voie humide).
* Fabrication du ciment par voie sèche (la plus utilisée).
* Fabrication du ciment par voie semi-sèche (en partant de la voie sèche).
La composition de base des ciments actuels est un mélange de silicates et d’aluminates de calcium résultant de la combinaison de la chaux (CaO) avec de la silice (SiO2), de l’alumine (Al2O3), et de l’oxyde de fer (Fe2O3). La chaux nécessaire est apportée par des roches calcaires, l’alumine, la silice et l’oxyde de fer par des argiles. Les matériaux se trouvent dans la nature sous forme de calcaire, argile ou marne et contiennent, en plus des oxydes déjà mentionnés, d’autres oxydes et en particulier Fe2O3, l’oxyde ferrique.
Le principe de la fabrication du ciment est le suivant: calcaires et argiles sont extraits des carrières, puis concassés, homogénéisés, portés à haute température (1450°C) dans un four. Le produit obtenu après refroidissement rapide (la trempe) est le clinker.
Un mélange d’argile et de calcaire est chauffé. Au début, on provoque le départ de l’eau de mouillage, puis au delà de 100°C, le départ d’eau davantage liée. à€ partir de 500°C commence la décomposition du carbonate de calcium (CaCO3) contenu dans le calcaire en gaz carbonique (CO2) et en chaux (CaO). Le mélange est porté à 1450-1550°C, température de fusion. Le liquide ainsi obtenu permet l’obtention des différentes réactions. On suppose que les composants du ciment sont formés de la façon suivante: un partie de CaO est retenu par Al2O3 et Fe2O3 en formant une phase liquide. Le SiO2 et le CaO restant réagissent pour donner le silicate bicalcique dont une partie se transforme en silicate tricalcique dans la mesure o๠il reste encore du CaO non combiné. Ce sont ces silicates qui donnent l’essentiel des résistances dans le ciment.
Fabrication par voie humide
Cette voie est utilisée depuis longtemps. C’est le procédé le plus ancien, le plus simple mais qui demande le plus d’énergie. Dans ce procédé, le calcaire et l’argile sont mélangés et broyés finement avec l’eau de façon à constituer une pâte assez liquide (28 à 42% d’eau).On brasse énergiquement cette pâte dans de grands bassins de 8 à 10 m de diamètre, dans lesquels tourne un manège de herses. La pâte est ensuite stockée dans de grands bassins de plusieurs milliers de mètres cubes, o๠elle est continuellement malaxée et donc homogénéisée. Ce mélange est appelé le cru. Des analyses chimiques permettent de contrôler la composition de cette pâte, et d’apporter les corrections nécessaires avant sa cuisson. La pâte est ensuite envoyée à l’entrée d’un four tournant, chauffé à son extrémité par une flamme intérieure. Un four rotatif légèrement incliné est constitué d’un cylindre d’acier dont la longueur peut atteindre 200 mètres. On distingue à l’intérieure du four plusieurs zones, dont les 3 zones principales sont:
* Zone de séchage.
* Zone de décarbonatation.
* Zone de clinkerisation.
Les parois de la partie supérieure du four (zone de séchage – environ 20% de la longueur du four) sont garnies de chaînes marines afin d’augmenter les échanges caloriques entre la pâte et les parties chaudes du four. Le clinker à la sortie du four, passe dans des refroidisseurs (trempe du clinker) dont il existe plusieurs types (refroidisseur à grille, à ballonnets). La vitesse de trempe a une influence sur les propriétés du clinker (phase vitreuse). De toutes façons, quelle que soit la méthode de fabrication, à la sortie du four, on a un même clinker qui est encore chaud de environ 600-1200°C. Il faut broyer celui-ci très finement et très régulièrement avec environ 5% de gypse CaSO4 afin de «régulariser» la prise. Le broyage est une opération délicate et coûteuse, non seulement parce que le clinker est un matériau dur, mais aussi parce que même les meilleurs broyeurs ont des rendements énergétiques déplorables. Les broyeurs à boulets sont de grands cylindres disposés presque horizontalement, remplis à moitié de boulets d’acier et que l’on fait tourner rapidement autour de leur axe (20t/mn) et le ciment atteint une température élevée (160°C), ce qui nécessite l’arrosage extérieur des broyeurs. On introduit le clinker avec un certain pourcentage de gypse en partie haute et on récupère la poudre en partie basse. Dans le broyage à circuit ouvert, le clinker ne passe qu’une fois dans le broyage. Dans le broyage en circuit fermé, le clinker passe rapidement dans le broyeur puis à la sortie, est trié dans un cyclone. Le broyage a pour but, d’une part de réduire les grains du clinker en poudre, d’autre part de procéder à l’ajout du gypse (environ 4%) pour réguler quelques propriétés du ciment portland (le temps de prise et de durcissement). A la sortie du broyeur, le ciment a une température environ de 160 °C et avant d’être transporté vers des silos de stockage, il doit passer au refroidisseur à force centrifuge pour que la température du ciment reste à environ 65 °C.
Fabrication par voie sèche
Les ciments usuels sont fabriqués à partir d’un mélange de calcaire (CaCO3) environ de 80% et d’argile (SiO2–Al2O3) environ de 20%. Selon l’origine des matières premières, ce mélange peut être corrigé par apport de bauxite, oxyde de fer ou autres matériaux fournissant le complément d’alumine et de silice requis. Après avoir été finement broyée, la poudre est transportée depuis le silo homogénéisateur jusqu’au four, soit par pompe, soit par aéroglisseur.
Les fours sont constitués de deux parties:
Un four vertical fixe, préchauffeur (cyclones échangeurs de chaleur). Un four rotatif. Les gaz réchauffent la poudre crue qui circule dans les cyclones en sens inverse, par gravité. La poudre s’échauffe ainsi jusqu’à 800 °C environ et perd donc son gaz carbonique (CO2) et son eau. La poudre pénètre ensuite dans un four rotatif analogue à celui utilisé dans la voie humide, mais beaucoup plus court.
La méthode de fabrication par voie sèche pose aux fabricants d’importants problèmes techniques:
La ségrégation possible entre argile et calcaire dans les préchauffeurs. En effet, le système utilisé semble être néfaste et en fait, est utilisé ailleurs, pour trier des particules. Dans le cas de la fabrication des ciments, il n’en est rien. La poudre reste homogène et ceci peut s’expliquer par le fait que l’argile et le calcaire ont la même densité (2,70 g/cm³). De plus, le matériel a été conçu dans cet esprit et toutes les précautions ont été prises. Le problème des poussières. Ce problème est rendu d’autant plus aigu, que les pouvoirs publics, très sensibilisés par les problèmes de nuisance, imposent des conditions draconiennes. Ceci oblige les fabricants à installer des dépoussiéreurs, ce qui augmente considérablement les investissements de la cimenterie. Les dépoussiéreurs sont constitués de grilles de fils métalliques portés à haute tension et sur lesquels viennent se fixer des grains de poussière ionisée. Ces grains de poussière s’agglomèrent et sous l’action de vibreurs qui agitent les fils retombent au fond du dépoussiéreur o๠ils sont récupérés et renvoyés dans le four. En dehors des pannes, ces appareils ont des rendements de l’ordre de 99%, mais absorbent une part importante du capital d’équipement de la cimenterie. Le problème de l’homogénéité du cru est délicat. Nous avons vu comment il pouvait être résolu au moyen d’une préhomogénéisation puis d’une homogénéisation.
Séchage et le broyage
Le séchage et le broyage est l’étape visant à favoriser les réactions chimiques ultérieures. Les matières premières sont séchées et broyées très finement (de l’ordre du micron) dans des broyeurs à boulets (ou plus récemment, dans des broyeurs verticaux à meules, plus économes en énergie).
On distingue trois types principaux de “voies” en fonction du type de préparation :
* la voie humide : c’est la technique la plus ancienne. Elle est aussi la plus gourmande en énergie, nécessaire à l’évaporation de l’excédent d’eau.
Dans les deux techniques suivantes, les matières premières sont parfaitement homogénéisées et séchées sous forme de « cru » ou « farine ».
* la voie sèche : la farine est introduite directement dans le four sous forme pulvérulente, après un préchauffage dans une tour à échangeurs thermiques.
* la voie semi-sèche : avant introduction dans le four, la farine est transformée en “granules†par humidification dans de grandes « assiettes » rotatives inclinées.
Le cru est ensuite introduit dans un long four (60m à 200m) rotatif (1.5 à 3 tours par minute) tubulaire (jusqu’à 6m de diamètre), légèrement incliné (2 à 3 % d’inclinaison)
Cuisson
Le cru va suivre différentes étapes de transformation lors de sa lente progression dans le four vers la partie basse à la rencontre de la flamme. Cette source de chaleur est alimentée au charbon broyé, fuel lourd, gaz, ou encore en partie avec des combustibles de substitution provenant d’autres industries, tels que le coke de pétrole, les pneus usagés, les farines animales, les huiles usagées. La température nécessaire à la clinkerisation est de l’ordre de 1 450°C. L’énergie consommée se situe entre 3 200 et 4 200 k Joules par tonne de clinker, qui est le produit semi fini obtenu à la fin du cycle de cuisson. Il se présente sous forme de granules grises. A la sortie du four, un refroidisseur à grilles permet d’assurer la trempe des nodules incandescents et de les ramener à une température d’environ 100°C.
* l’extraction
* la préhomogénéisation
* le séchage et le broyage
* la cuisson
* le broyage
Extraction
L’extraction consiste à extraire les matières premières vierges (comme le calcaire et l’argile) à partir de carrières naturelles à ciel ouvert. Ces matières premières sont extraites des parois rocheuses par abattage à l’explosif ou à la pelle mécanique. La roche est acheminée par des dumpers et/ou des bandes transporteuses vers un atelier de concassage. Les matières premières doivent être échantillonnées, dosées et mélangées de façon à obtenir une composition régulière dans le temps. La prise d’échantillons en continu permet de déterminer la quantité des différents ajouts nécessaires (oxyde de fer, alumine et silice).
Préhomogénéisation
La phase de préhomogénéisation consiste à créer dans un hall un mélange préhomogène en disposant la matière en couches horizontales superposées, puis en la reprenant verticalement à l’aide d’une roue-pelle.
Principes et méthodes de fabrication. La fabrication de ciment se réduit schématiquement aux trois opérations suivantes :
* préparation du cru
* cuisson
* broyage et conditionnement
Il existe 4 méthodes de fabrication du ciment qui dépendent essentiellement du matériau :
* Fabrication du ciment par voie humide (la plus ancienne).
* Fabrication du ciment par voie semi-humide (en partant de la voie humide).
* Fabrication du ciment par voie sèche (la plus utilisée).
* Fabrication du ciment par voie semi-sèche (en partant de la voie sèche).
La composition de base des ciments actuels est un mélange de silicates et d’aluminates de calcium résultant de la combinaison de la chaux (CaO) avec de la silice (SiO2), de l’alumine (Al2O3), et de l’oxyde de fer (Fe2O3). La chaux nécessaire est apportée par des roches calcaires, l’alumine, la silice et l’oxyde de fer par des argiles. Les matériaux se trouvent dans la nature sous forme de calcaire, argile ou marne et contiennent, en plus des oxydes déjà mentionnés, d’autres oxydes et en particulier Fe2O3, l’oxyde ferrique.
Le principe de la fabrication du ciment est le suivant: calcaires et argiles sont extraits des carrières, puis concassés, homogénéisés, portés à haute température (1450°C) dans un four. Le produit obtenu après refroidissement rapide (la trempe) est le clinker.
Un mélange d’argile et de calcaire est chauffé. Au début, on provoque le départ de l’eau de mouillage, puis au delà de 100°C, le départ d’eau davantage liée. à€ partir de 500°C commence la décomposition du carbonate de calcium (CaCO3) contenu dans le calcaire en gaz carbonique (CO2) et en chaux (CaO). Le mélange est porté à 1450-1550°C, température de fusion. Le liquide ainsi obtenu permet l’obtention des différentes réactions. On suppose que les composants du ciment sont formés de la façon suivante: un partie de CaO est retenu par Al2O3 et Fe2O3 en formant une phase liquide. Le SiO2 et le CaO restant réagissent pour donner le silicate bicalcique dont une partie se transforme en silicate tricalcique dans la mesure o๠il reste encore du CaO non combiné. Ce sont ces silicates qui donnent l’essentiel des résistances dans le ciment.
Fabrication par voie humide
Cette voie est utilisée depuis longtemps. C’est le procédé le plus ancien, le plus simple mais qui demande le plus d’énergie. Dans ce procédé, le calcaire et l’argile sont mélangés et broyés finement avec l’eau de façon à constituer une pâte assez liquide (28 à 42% d’eau).On brasse énergiquement cette pâte dans de grands bassins de 8 à 10 m de diamètre, dans lesquels tourne un manège de herses. La pâte est ensuite stockée dans de grands bassins de plusieurs milliers de mètres cubes, o๠elle est continuellement malaxée et donc homogénéisée. Ce mélange est appelé le cru. Des analyses chimiques permettent de contrôler la composition de cette pâte, et d’apporter les corrections nécessaires avant sa cuisson. La pâte est ensuite envoyée à l’entrée d’un four tournant, chauffé à son extrémité par une flamme intérieure. Un four rotatif légèrement incliné est constitué d’un cylindre d’acier dont la longueur peut atteindre 200 mètres. On distingue à l’intérieure du four plusieurs zones, dont les 3 zones principales sont:
* Zone de séchage.
* Zone de décarbonatation.
* Zone de clinkerisation.
Les parois de la partie supérieure du four (zone de séchage – environ 20% de la longueur du four) sont garnies de chaînes marines afin d’augmenter les échanges caloriques entre la pâte et les parties chaudes du four. Le clinker à la sortie du four, passe dans des refroidisseurs (trempe du clinker) dont il existe plusieurs types (refroidisseur à grille, à ballonnets). La vitesse de trempe a une influence sur les propriétés du clinker (phase vitreuse). De toutes façons, quelle que soit la méthode de fabrication, à la sortie du four, on a un même clinker qui est encore chaud de environ 600-1200°C. Il faut broyer celui-ci très finement et très régulièrement avec environ 5% de gypse CaSO4 afin de «régulariser» la prise. Le broyage est une opération délicate et coûteuse, non seulement parce que le clinker est un matériau dur, mais aussi parce que même les meilleurs broyeurs ont des rendements énergétiques déplorables. Les broyeurs à boulets sont de grands cylindres disposés presque horizontalement, remplis à moitié de boulets d’acier et que l’on fait tourner rapidement autour de leur axe (20t/mn) et le ciment atteint une température élevée (160°C), ce qui nécessite l’arrosage extérieur des broyeurs. On introduit le clinker avec un certain pourcentage de gypse en partie haute et on récupère la poudre en partie basse. Dans le broyage à circuit ouvert, le clinker ne passe qu’une fois dans le broyage. Dans le broyage en circuit fermé, le clinker passe rapidement dans le broyeur puis à la sortie, est trié dans un cyclone. Le broyage a pour but, d’une part de réduire les grains du clinker en poudre, d’autre part de procéder à l’ajout du gypse (environ 4%) pour réguler quelques propriétés du ciment portland (le temps de prise et de durcissement). A la sortie du broyeur, le ciment a une température environ de 160 °C et avant d’être transporté vers des silos de stockage, il doit passer au refroidisseur à force centrifuge pour que la température du ciment reste à environ 65 °C.
Fabrication par voie sèche
Les ciments usuels sont fabriqués à partir d’un mélange de calcaire (CaCO3) environ de 80% et d’argile (SiO2–Al2O3) environ de 20%. Selon l’origine des matières premières, ce mélange peut être corrigé par apport de bauxite, oxyde de fer ou autres matériaux fournissant le complément d’alumine et de silice requis. Après avoir été finement broyée, la poudre est transportée depuis le silo homogénéisateur jusqu’au four, soit par pompe, soit par aéroglisseur.
Les fours sont constitués de deux parties:
Un four vertical fixe, préchauffeur (cyclones échangeurs de chaleur). Un four rotatif. Les gaz réchauffent la poudre crue qui circule dans les cyclones en sens inverse, par gravité. La poudre s’échauffe ainsi jusqu’à 800 °C environ et perd donc son gaz carbonique (CO2) et son eau. La poudre pénètre ensuite dans un four rotatif analogue à celui utilisé dans la voie humide, mais beaucoup plus court.
La méthode de fabrication par voie sèche pose aux fabricants d’importants problèmes techniques:
La ségrégation possible entre argile et calcaire dans les préchauffeurs. En effet, le système utilisé semble être néfaste et en fait, est utilisé ailleurs, pour trier des particules. Dans le cas de la fabrication des ciments, il n’en est rien. La poudre reste homogène et ceci peut s’expliquer par le fait que l’argile et le calcaire ont la même densité (2,70 g/cm³). De plus, le matériel a été conçu dans cet esprit et toutes les précautions ont été prises. Le problème des poussières. Ce problème est rendu d’autant plus aigu, que les pouvoirs publics, très sensibilisés par les problèmes de nuisance, imposent des conditions draconiennes. Ceci oblige les fabricants à installer des dépoussiéreurs, ce qui augmente considérablement les investissements de la cimenterie. Les dépoussiéreurs sont constitués de grilles de fils métalliques portés à haute tension et sur lesquels viennent se fixer des grains de poussière ionisée. Ces grains de poussière s’agglomèrent et sous l’action de vibreurs qui agitent les fils retombent au fond du dépoussiéreur o๠ils sont récupérés et renvoyés dans le four. En dehors des pannes, ces appareils ont des rendements de l’ordre de 99%, mais absorbent une part importante du capital d’équipement de la cimenterie. Le problème de l’homogénéité du cru est délicat. Nous avons vu comment il pouvait être résolu au moyen d’une préhomogénéisation puis d’une homogénéisation.
Séchage et le broyage
Le séchage et le broyage est l’étape visant à favoriser les réactions chimiques ultérieures. Les matières premières sont séchées et broyées très finement (de l’ordre du micron) dans des broyeurs à boulets (ou plus récemment, dans des broyeurs verticaux à meules, plus économes en énergie).
On distingue trois types principaux de “voies” en fonction du type de préparation :
* la voie humide : c’est la technique la plus ancienne. Elle est aussi la plus gourmande en énergie, nécessaire à l’évaporation de l’excédent d’eau.
Dans les deux techniques suivantes, les matières premières sont parfaitement homogénéisées et séchées sous forme de « cru » ou « farine ».
* la voie sèche : la farine est introduite directement dans le four sous forme pulvérulente, après un préchauffage dans une tour à échangeurs thermiques.
* la voie semi-sèche : avant introduction dans le four, la farine est transformée en “granules†par humidification dans de grandes « assiettes » rotatives inclinées.
Le cru est ensuite introduit dans un long four (60m à 200m) rotatif (1.5 à 3 tours par minute) tubulaire (jusqu’à 6m de diamètre), légèrement incliné (2 à 3 % d’inclinaison)
Cuisson
Le cru va suivre différentes étapes de transformation lors de sa lente progression dans le four vers la partie basse à la rencontre de la flamme. Cette source de chaleur est alimentée au charbon broyé, fuel lourd, gaz, ou encore en partie avec des combustibles de substitution provenant d’autres industries, tels que le coke de pétrole, les pneus usagés, les farines animales, les huiles usagées. La température nécessaire à la clinkerisation est de l’ordre de 1 450°C. L’énergie consommée se situe entre 3 200 et 4 200 k Joules par tonne de clinker, qui est le produit semi fini obtenu à la fin du cycle de cuisson. Il se présente sous forme de granules grises. A la sortie du four, un refroidisseur à grilles permet d’assurer la trempe des nodules incandescents et de les ramener à une température d’environ 100°C.
Le clinker est le résultat d’un ensemble de réactions physico-chimiques progressives (clinkerisation) permettant :
* La décarbonatation du carbonate de calcium (donnant la chaux vive)
* La scission de l’argile en silice et alumine
* La combinaison de la silice et de l’alumine avec la chaux pour former des silicates et des aluminates de chaux.
Broyage
Le clinker est ensuite finement broyé pour donner un ciment aux propriétés hydrauliques actives. Ce broyage s’effectue dans des broyeurs à boulets, dispositifs cylindriques chargés de boulets d’acier et mis en rotation. Lors de cette étape, le gypse (3 à 5 %), indispensable à la régulation de prise du ciment, est ajouté au clinker. On obtient alors le ciment Portland.
Les ciments à ajouts sont obtenus par l’addition lors de la phase de broyage d’éléments minéraux supplémentaires contenus dans des matériaux tels que :
* le laitier de hauts fourneaux (résidus de la sidérurgie)
* les cendres volantes de centrales électriques
* les fillers calcaires (granulats)
* les pouzzolanes naturelles ou artificielles
* La décarbonatation du carbonate de calcium (donnant la chaux vive)
* La scission de l’argile en silice et alumine
* La combinaison de la silice et de l’alumine avec la chaux pour former des silicates et des aluminates de chaux.
Broyage
Le clinker est ensuite finement broyé pour donner un ciment aux propriétés hydrauliques actives. Ce broyage s’effectue dans des broyeurs à boulets, dispositifs cylindriques chargés de boulets d’acier et mis en rotation. Lors de cette étape, le gypse (3 à 5 %), indispensable à la régulation de prise du ciment, est ajouté au clinker. On obtient alors le ciment Portland.
Les ciments à ajouts sont obtenus par l’addition lors de la phase de broyage d’éléments minéraux supplémentaires contenus dans des matériaux tels que :
* le laitier de hauts fourneaux (résidus de la sidérurgie)
* les cendres volantes de centrales électriques
* les fillers calcaires (granulats)
* les pouzzolanes naturelles ou artificielles
Source: Wikipedia. Vous aurez compris que ce billet a été créé à cause de la pénurie que rencontre l’ensemble de l’île à propos du ciment. Un syndicat continue de faire sa loi sur l’île, privant ainsi des milliers de travailleurs de leur matière première. En tout cas, leur site vient d’être mis à jour, découvrez dès maintenant leur propagande à propos: D’Holcim, De la Grêve Générale annoncée pour lundi prochain à cause d’E.C.T., ou encore cette Lettre Ouverte au Président du Gouvernement de Nouvelle-Calédonie.
La mafia calédonienne est inquiète !
En effet depuis un mois et un jour, le cruel manque de ciment fait que nos mafieux locaux n’ont plus de béton pour apprendre à nager à leurs amis.
Heureusement Jodar & Co arrivent à couler l’économie de ce pays en contrepartie…
Alors mieux vaut une mafia heureuse ou un Jodar comblé ?
Qui a dit que c’étaient les mêmes ?
Vous avez raison de poursuivre VOTRE mouvement, avec un peu de chance ou de ras le bol, HOLCIM finira par fermer et quitter définitivement le territoire, ce qui entrainera l’importation de ciment donc la hausse des prix à l’achat, vive la liberté de travail des artisans en Nouvelle Calédonie !
MERCI PS: J’espère que vous ne manquez de rien Mr JODAR (au fait êtes vous un kanak exploité ou exploitez vous les kanaks à des fins politiques ??)
Ils sont joueurs ces requins tigres !
J’ai vraiment hate que tu nous explique comment on transforme le pétrole en plastique !