Fabrication du ciment
Ciment & applications
Pour fabriquer du ciment, il faut réunir quatre éléments principaux selon des dosages préétablis : la chaux ( 65 %), la silice ( 20 %), l'alumine ( 10 %), l'oxyde de fer ( 5 %). L'élément prépondérant étant le calcaire ou la craie. Les cimenteries sont d’ailleurs implantées à proximité d'importants gisements de ces matières.
L’ensemble de ces éléments, appelé cru, est ensuite traité en installations procédant par voie humide ou par voie sèche, suivant la teneur en eau du calcaire ou de la craie.
Dans la voie humide, le cru est broyé et malaxé avec de l'eau pour constituer une pâte liquide qui est homogénéisée et stockée dans de grandes cuves cylindriques. Cette pâte est ensuite introduite dans la partie supérieure du four.
Dans la voie sèche, le cru est séché puis broyé. Il est ensuite homogénéisé dans de grands silos. Il est enfin introduit sous forme pulvérulente dans une tour de préchauffage où la décarbonatation se déroule partiellement, avant d'entrer dans le four proprement dit.
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Les fours rotatifs de cimenteries sont légèrement inclinés. Leur lente rotation permet d’acheminer progressivement la matière à contre courant des gaz chauds. L'intérieur est revêtu de briques réfractaires. La flamme (à environ 2.000°C) provoque une réaction physico-chimique, dite "clinkérisation", des différents oxydes. La clinkérisation débute vers 1.450°C. Les granules incandescents doivent être refroidis rapidement. On obtient ainsi des grains solides à 150°C : c’est le clinker, qui est transporté vers d’énormes silos de stockage. La première étape du procédé est maintenant terminée.
La deuxième étape, qui va conduire au ciment, s’appelle le broyage. Cette étape consiste à doser les différents constituants, puis à les mélanger et à les broyer de façon à obtenir une poudre homogène et très fine : le ciment. Le clinker est le constituant de base des ciments Portland. Il peut être broyé avec d’autres matières premières industrielles ou naturelles:
- le laitier de haut fourneau qui, lui aussi, est hydraulique,
- les cendres volantes de centrales électriques au charbon, qui ont des propriétés pouzzolaniques,
- les fillers, qui sont des matières souvent très fines et généralement à base de calcaire.
Différentes formes de sulfate de calcium (gypse, anhydrite) sont utilisées dans le mélange, afin de réguler le temps de prise du ciment, ce qui facilite sa mise en oeuvre.
La machine traditionnellement utilisée dans cette deuxième étape est le broyeur à boulets. De nouvelles techniques de broyage sont développées aujourd’hui - avec pour objectif de réduire drastiquement la consommation d’électricité - notamment les broyeurs à rouleau et les broyeurs verticaux.
