Notre ambition est de devenir le secteur industriel le plus avancé en matière de décarbonation au niveau belge et au niveau européen.
Le rôle sociétal du ciment
Climat
Consciente de son impact sur le changement climatique, l’industrie du ciment continue d’investir et d’accélérer sa conversion pour réduire ses émissions et atteindre la neutralité carbone. De plus, de nombreuses solutions de transition à faible émission de carbone (mobilité, logement, énergie) ne peuvent se passer du ciment.
Économie circulaire
Une autre composante essentielle de l’industrie cimentière est son rôle dans l’économie circulaire. Depuis des décennies, les cimentiers sont devenus au fur et à mesure un maillon essentiel au fonctionnement de tout un tissu industriel, ils sont au cœur de ce qu’on nomme la symbiose industrielle. En effet, les cimenteries permettent de valoriser et de recycler dans leur process de production des déchets issus d’autres industries, et ce à plusieurs niveaux du procédé de fabrication du ciment.
Une chaine de valeur locale
Notre industrie est un maillon essentiel de la chaîne de valeur de la construction. Sans ciment, il n’y a pas de béton, et sans béton, il n’y a pas de construction ! L’industrie cimentière utilise des matières premières locales dans une chaîne courte. Elle est donc difficile à délocaliser et beaucoup moins sujette aux problèmes d’approvisionnement, ce qui permet de trouver des solutions efficaces et durables aux problèmes de construction.
Le ciment en transition
Les cimentiers belges confirment leur engagement sans faille à la transition vers une construction circulaire et neutre en carbone.
Production de ciment
Extraction et préparation des matières premières
Les cimenteries (ou plus exactement clinkereries) sont généralement situées à proximité de matériaux naturels tels que le calcaire ou la craie, qui constituent la matière première principale du ciment, et sont à cette fin extraits des carrières. Pour la fabrication du clinker, quatre éléments principaux sont nécessaires selon des proportions assez précises : du carbonate de calcium (CaCO3) pour 65 %, de la silice (SiO2) pour 20 %, de l’alumine (Al2O3) pour 10 % et de l’oxyde de fer (Fe2O3) pour 5 %.
La première étape est donc l’extraction des matières premières, qui sont ensuite concassées, broyées et séchées. Eventuellement des minéraux complémentaires sont ajoutés pour assurer une proportion précise des différents éléments chimiques nécessaires. Cette matière est appelée « cru ».
Production de clinker
Le cru est ensuite introduit, sous forme de poudre, dans une tour de préchauffage avant d’entrer dans le four proprement dit. 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 et la température de la flamme atteint environ 2.000°C. À ces hautes températures, la matière première va subir deux réactions chimiques, la décarbonatation et la clinkérisation :
• Décarbonatation : vers 850°C, le carbonate de calcium se décompose en oxyde de calcium et en CO2 selon la réaction chimique suivante : CaCO3 ➔ CaO + CO2. Le dioxyde de carbone émis est dit « CO2 de process », il est la principale source d’émissions de gaz à effet de serre liée à la fabrication de ciment. La seconde source importante d’émissions de gaz à effet de serre est liée à l’utilisation de combustibles fossiles et de substitution.
• Clinkérisation : vers 1.450°C, les différents oxydes se combinent pour former le constituant actif du ciment, le clinker.
Production de ciment
À la sortie du four, les granules incandescents de clinker sont refroidis rapidement à environ 150°C. Le clinker est transporté vers d’énormes silos de stockage. L’étape suivante est le broyage, également appelée « mouture ». Cette étape consiste à doser les différents constituants (dont le clinker), 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 d’origine naturelle ou non : le laitier de haut-fourneau, les cendres volantes de centrales électriques au charbon, le calcaire, l’argile calcinée ou encore les fines de granulats de béton. Différentes formes de sulfate de calcium (gypse, anhydrite) sont également utilisées dans le mélange, afin de réguler le temps de prise du ciment, ce qui est indispensable à sa mise en œuvre.
Contrôle qualité, stockage et transport
Le ciment est alors prêt à être livré, majoritairement en vrac, pour alimenter toute la chaîne de valeur du béton.
Process
Étape 1
Carrières (calcaire, argile)
Étape 2
Sondeur
Étape 3
Dumper
Étape 4
Concassage
Étape 5
Préhomogénéisation
Étape 6
Broyage
Étape 7
Filter
Étape 8
Préchauffage
Étape 9
Four rotatif
Étape 10
Refroidisseur
Étape 11
Stockage clinker
Étape 12
Ajouts
Étape 13
Broyage ciment
Étape 14
Silos à ciment, expédition
Étape 15
Broyage
Étape 16
Délayage et homogénéisation
Étape 17
Filtre
Étape 18
Four
Histoire du ciment
Le mot « ciment » est dérivé du terme latin « caementum », qui signifie mortier ou liant de maçonnerie. Aujourd’hui, ce sens originel désigne les liants hydrauliques, c’est-à-dire les liants qui durcissent au contact de l’eau.
Les Grecs ont été les premiers à fabriquer de la chaux en cuisant du calcaire. Les Romains ont amélioré ce liant en y ajoutant des cendres volcaniques et de la poudre de brique. Ils ont ainsi créé un liant hydraulique, forme intermédiaire entre la chaux et le véritable ciment. Ce liant a permis de construire de grandes structures telles que des arènes, des thermes, des amphithéâtres ou des aqueducs, dont certains sont parfaitement conservés 20 siècles plus tard.
Au XVIIIe siècle, on produit pour la première fois de la chaux hydraulique, très proche de notre ciment moderne. Ceci est principalement dû aux progrès des procédés de cuisson. En 1759, l’Anglais John Smeaton produit un mortier aussi dur que la pierre en mélangeant de la chaux hydraulique à des cendres volcaniques. En 1817, le Français Louis Vicat découvre les principes chimiques du ciment et définit les règles de fabrication du ciment hydraulique. Il est donc considéré comme le père du ciment moderne.
En 1824, l’Anglais Joseph Aspdin fait breveter le ciment Portland, produit de la combustion du calcaire et de l’argile dans des fours à charbon. Le nom de Portland est dû à la ressemblance de ce matériau avec la pierre de Portland (sud de l’Angleterre) en termes de couleur et de dureté. Portland est toujours un nom courant dans l’industrie du ciment.
La première usine de ciment en Belgique date de 1872 (Messieurs Duffossez et Henry ont fondé le premier site de production de ciment Portland du pays à Cronfestu). Depuis la fin du 19e siècle, le béton moderne à base de ciment Portland est largement utilisé dans l’industrie de la construction.
Au cours du XXe siècle, la production de ciment a été améliorée à plusieurs reprises. Des ciments spéciaux ont notamment été produits, mais sans toucher aux propriétés physico-chimiques et aux caractéristiques fondamentales du ciment Portland.
ABC du ciment et du béton
Dans « L’ABC du ciment et du béton », vous trouverez un aperçu clair et concis des différents aspects du béton, de la production du ciment aux propriétés du béton durci, avec une attention particulière pour les compositions du béton et les techniques de mise en œuvre.
« L’ABC du ciment et du béton » est divisé en quatre chapitres : Les composants du béton, Faire du béton, Le béton frais et Le béton durci.