Etapes de fabrication du ciment courant, ou ciment Portland

Etapes de fabrication du ciment courant, ou ciment Portland

La fabrication du ciment se distingue en cinq étapes principales :
    l'extraction
   la préhomogénéisation
   le séchage et le broyage
   la cuisson
   le refroidissement
   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 (engin utilisé sur les chantiers pour effectuer différents travaux de terrassement).

Préhomogénéisation
•  La phase de préhomogénéisation consiste à créer un mélange homogène dans un hall de préhomogénéisation où la matière est disposée en couches horizontales superposées puis reprise verticalement.

Séchage et broyage
•  Le séchage et le broyage est l'étape visant à faciliter les réactions chimiques ultérieures. Les matières premières sont séchées et broyées particulièrement finement (de l'ordre du micron) dans des 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 ) ou dans des broyeurs à meules verticaux.

   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 les deniers procédés, les matières premières sont parfaitement homogénéisées et séchées lors de l’opération de broyage afin d’obtenir la farine.

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, gaz, ou encore en partie avec des combustibles de substitution provenant d'autres industries, tels que les pneus usagés, les farines animales, les huiles usagées.

•  La température indispensable à la clinkerisation est de l'ordre de 1 450 °C. L'énergie consommée se situe entre 3 200 et 4 200 kJ 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.

•  À la sortie du four, le clinker doit être refroidi et broyé avant d'être stocké dans des silos de clinker.

Refroidissement

•  Dans le cas des ciments gris, le clinker est refroidi dans la majorité des cimenteries actuelles par un refroidisseur à grilles :

•  le clinker va avancer a l'intérieur du refroidisseur,

•  au travers des grilles, de puissants ventilateurs vont souffler sous le clinker pour le refroidir,

•  au début ou a la fin du refroidisseur (cela dépend du modèle utilisé), un concasseur à un ou plusieurs rouleaux va broyer de manière grossière le clinker.

Broyage

•  Le clinker est ensuite finement broyé pour donner un ciment aux propriétés hydrauliques actives. Ce broyage s'effectue dans des broyeurs à boulets,

•  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 générées par la combustion du charbon dans les centrales thermiques,

•  la fumée de silice émanant de certains procédés métallurgiques

•  les fillers calcaires

•  les pouzzolanes naturelles ou artificielles