2.2.1. L'extraction et la préparation des
matières premières
Les matières premières sont extraites des parois
rocheuses d'une carrière à ciel ouvert par abattage à
l'explosif ou à la pelle mécanique ou encore par ripage au
bulldozer. La roche est reprise par des dumpers vers un atelier de concassage.
Pour produire des ciments de qualités constantes, les matières
premières doivent être très soigneusement
échantillonnées, dosées et mélangées de
façon à obtenir une composition parfaitement
régulière dans le temps.
2.2.2. Le séchage et le broyage
Pour favoriser les réactions chimiques qui suivent, les
matières premières doivent être séchées et
broyées très finement (quelques microns) dans des broyeurs
à boulets ou dans des broyeurs à meules verticaux.
Ces derniers, plus récents, sont plus
économiques en énergie et permettent un séchage plus
efficace.
Ensuite 3 voies sont possibles : la voie humide, la voie
sèche et semi-sèche.
La première est plus ancienne et implique une grande
consommation d'énergie pour évaporer l'eau excédentaire.
Dans ces procédés, les matières premières sont
parfaitement homogénéisées et séchées lors
de l'opération de broyage afin d'obtenir la farine. Celle-ci peut
être introduite directement dans le four sous forme pulvérulente
(voie sèche), ou préalablement transformée en
«granules» par humidification (voie semi sèche).
Figure 1 : Le broyeur de la
matière première
2.2.3. La cuisson
La cuisson se fait à une température voisine de
1450C dans un four rotatif, long cylindre tournant de 1,5 à 3
tour/minute et légèrement incliné.
La matière chemine lentement et se préchauffe le
cru à environ 800°C. A la sortie du four, un refroidisseur
à grille permet d'assurer la trempe des nodules incandescents et de les
ramener à une température d'environ 100°C. Tout au long de
la cuisson, un ensemble de réactions physico-chimiques conduit à
l'obtention du clinker
ü la décarbonatation du carbonate de calcium
(calcaire) donne de gypse
ü la marne se scinde en sa constituante silice et alumine
qui se combinent à la chaux pour former des silicates et aluminates de
chaux. Ce phénomène progressif constitue la
clinkérisation.
2.2.4. Le broyage du clinker
Pour obtenir un ciment aux propriétés
hydrauliques actives, le clinker doit être à son tour broyé
très finement. Ce broyage s'effectue dans des broyeurs à boulets.
Les corps broyant sont constitués de boulets d'acier qui, par choc, font
éclater les grains de clinker et amènent progressivement le
ciment à l'état de fine farine, ne comportant que très peu
de grains supérieurs à 80 microns. A la sortie du broyeur, un
cyclone sépare les éléments suffisamment fins des autres
qui sont renvoyés à l'entrée du broyeur. C'est
également lors du broyage que l'on ajoute au clinker le gypse (3
à 5%) indispensable à la régulation de prise du ciment.
On obtient alors le ciment. Les ciments avec "ajouts" sont
obtenus par l'addition au clinker, lors de son broyage,
d'éléments minéraux supplémentaires contenus par
exemple dans les laitiers de hauts fourneaux, les cendres de centrales
thermiques, les fillers calcaires, les pouzzolanes naturelles. Ainsi sont
obtenues les différentes catégories de ciments qui permettront la
réalisation d'ouvrage allant du plus courant au plus exigeant.
Figure 2 : Concassage et broyage de
clinker
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