Brevet FR2263986A1 — publié le 19751010

La présente invention a pour objet un procé d de fabrication de chaux vive à vitesse dsshydratat-on contrô lée. Il est connu que la réactivité de la chaux vive, c est-à-dire la vitesse d'hydrataticn, dépend dalla température ei de la durée de la calcination, lors du processus d'obtention de cette chaux. Il est aussi connu que la réactivité de ia chaux vive dépend également de la présence d'impuretés, telles que la silice et l'oxyde de fer qui diminuent toutes deux cette réactivité, ou telle que l'alumine qui augmente cette réactivité. En ce qui concerne les chaux à réactivité basse, on sait que les chaux dont la réactivité est la plus basse sont obtenues industriellement à partir de calcaires impurs, par une calcination prolongée dans un four droit en utilisant le coke comme combustible, on sait encore que les cendrées~de ce type de four, qui sont le produit de réaction des fines de calcaire avec le résidu minéral de la combustion du coke, se caractérisent par une hydratation particulièrement lente. Ce type de calcination au four droit présente l'inconvénient de p~oduire souvent des chaux à vitesses d'hydratation irrégulières, ou au moins difficilement contrôlables, ce qui est extremement genant pour certaines applications industrielles où une chaux à faible vitesse d'hydratation est recherchée. Tel est le cas de la fabrication du béton cellulaire autoclavé ou de la fabrication de produits silico-calcaires. En dehors du type de calcination au four droit, qui tend à disparaître progressivement, tous les autres types de four rotatif, annuaire, etc... utilisés pour la calcination du calcaire produisent des chaux à réactivité généralement élevée. Pour contrôler efficacement la réactivité de la chaux vive, on a déjà pensé à ajouter à l'eau d'hydratation de la chaux certains sels, la présence d'ions sulfate dans cette eau retardant l'hydratation tandis que la présence d'ions aluminate accélère ladite hydratation. On a aussi pensé à modifier et à contrôler la réactivité de la chaux vive en agissant sur la température du mélange chaux-eau. L'invention a pour but de procurer un procédé d'obtention de chaux vive permettant le contrôle de la réactivité de cette dernière, d'une manière au moins aussi efficace que celle qui consiste à ajouter les sels susdits à l'eau d'hydratation de la chaux, ce procédé présentant le grand avantage de permettre l'abaissement de la température de la calcination du calcaire ou le raccourcissement de la durée de cette dernière, ce qui permet, en outre, de ne pas courir le risque que la chaux vive obtenue soit surcuite et de ce fait difficilement hydratable. A cet effet, suivant l'invention,'le procédé consiste à calciner, pour la transformer en oxyde de calcium, une matière à base de calcium en présence d'une substance connue pour modifier la vitesse d'hydratation de la chaux, la quantité de cette substance, la température de calcination et la durée de cette dernière étant choisies en fonction de la vitesse d'hydratation désirée pour la chaux vive. L'invention a également pour objet la chaux vive obtenue par le procédé susdit ainsi que les matériaux réalisés à partir de cette chaux hydratée. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description du procédé donnée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, et illustrée par des exemples et courbes d'hydratation de chaux vives obtenues par ce procédé. Suivant l'invention, on calcine la matière à base de calcaire, telle que carbonate de calcium, hydroxyde de calcium contenu dans aes résidus industriels, en présence d'une substance connue pour modifier la vitesse d'hydratation de la chaux vive, cette matière pouvant contenir des impuretés telles que de l'oxyde de silicium, de l'oxyde d'aluminium, de l'oxyde de fer, de l'oxyde de magnésium, etc..., la quantité totale des impuretés présentes dans la matière étant inférieure ou égale à 20% de la teneur en oxyde de calcium de la matière soumise à calcination. La quantité de substance mise en présence de la matière susdite est réglée suivant la vitesse d'hydratation que l'on desire obtenir, cette dernière étant également fonction de la durée et de la température de calcination. Etant donné qu'en pratique l'on vise essentiellement la réduction de la vitesse d'hydratation de la chaux vive, c'est surtout sur les moyens de réduire cette vitesse, grâce au procédé suivant l'invention, que l'on reviendra ci-après, bien que ledit procédé vise également les moyens d'accélerer la vitesse d'hydratation. Pour réduire la vitesse d'hydratation de la chaux vive, la substance susdite à incorporer à la matière à calciner est avantageusement un composé oxygéné de soufre, tel que le dioxyde de soufre ou l'une de ses combinaisons avec un oxyde métallique, le trioxyde de soufre ou l'une de ses combinaisons avec un oxyde métallique, le sulfate de calcium, un sulfate alcalin ou alcalino-terreux ou un sous-produit de l'in- dustrie comprenant l'un ou l'autre de ces sulfates.On peut également utiliser du soufre élémentaire, un sulfure de l'hydrogène sulfuré ou un autre composé du soufre qui donneront par calcina- tion le composé oxygéné du soufre susdit. L'effet retardateur des sulfates dans le produit calciné est d'autant plus efficace que les produits calcaires sont impurs, ces impuretés étant la silice ou l'oxyde de fer, par exemple. I1 en résulte que la quantité de composé de soufre à ajouter, exprimée en sulfate, dépend du degré de pureté du calcaire. Cette quantité peut varier entre 0,1 et 2% du poids d'oxyde de calcium présent dans la matière soumise à calcination. Le composé de soufre peut être soit mélangé à la matière à calciner avant de procéder à la calcination de cette dernière, soit mis en présence de ladite matière, en cours de calcination de cette dernière, sous forme gazeuse, en suspension dans un gaz ou une fumée ou encore en utilisant, comme véhicule pour ledit composé de soufre, le combustible utilisé pour la calcination. L'effet retardateur des sulfates ainsi présents est nettement plus efficace qu'une même quantité de sulfates additionnée à l'eau au moment de l'extinction de la chaux. Cette présence de sulfates permet d'abaisser la température ou de raccourcir la durée de calcination tout en réalisant des chaux à hydratation lente sans le risque de la présence de chaux surcuite et difficilement hydratable. En effet, la température de calcination sera située entre 9000C et 14000C suivant le type de réactivité de chaux à obtenir et suivant la durée de calcination qui peut varier, d'après le type de four, de 1/4 h à 12 h et même 24 h dans les cas extrêmes. A la figure 1 des dessins, annexés au présent mémoire, sont représentées les courbes d'hydratation de chaux vives obtenues par calcination à 13000C pendant 4 h à partir d'une craie traitée dans deux conditions différentes - 1) en absence de gypse (courbe I, Fig. 1), - 2) en présence de 1% de gypse (courbe II, Fig. 1) Le gypse utilisé pour les essais contenait plus de 99"in de sulfate de calcium hydraté (CaS04.2H20). Les relevés des températures d'hydratation ont été effectués dans un vase Dewar d'une contenance de 1 litre et à partir de 135 g de chaux vive mise en suspension dans 600 ml d'eau portée préalablement à 250C. Un agitateur mécanique tournant à 250 tours/min. assurait l'homogénéisation du mélange eau-chaux. Pour cet essai, la chaux a été préalablement broyée dans un broyeur vibratoire hermétiquement fermé. Le broyage s'est prolongé jusqu'au moment où l'on a obtenu un résidu de 5% sur le tamis à ouverture de maille de 90 microns. La composition chimique du calcaire utilisé était (% en poids) SiO2 1,24% A12 3 0,24% Fie203 0,24% CaO 54,6 % MgO 0,34% C02 41,7 % Sur la même figure 1 est portée la courbe III qui concerne l'hydratation de la chaux obtenue par calcination en absence de gypse, mais où une quantité équivalente à 1% de gypse par rapport S la matière calcareuse (soit'1,7% par rapport à la chaux vive, soit 0,5% de S03 par rapport à la chaux vive} a été ajoutée aux 600 mI d'eau lors de lthydrata- tion de la chaux. On remarque que la vitesse d'hydratation de la chaux calcinée- en présence de gypse (courbe II, Fig. 1) est nettement inférieure à celle de la chaux calcinée dans des conditions identiques de durée et de température, mais en absence de sulfate de calcium (courbe I, Fig. 1) et que la diminu- tion de réactivité par le gypse est nettement plus prononcée quand le sulfate de calcium est ajouté à la calcination par rapport à une addition de sulfate de calcium à l'eau d'hydratation. Pour apprécie l'effet retardateur des sulfates sur un calcaire impur, il suffira de comparer les courbes d'hydratation reprises à la figure 2, la courbe I se rapporte à de la chaux obtenue par calcination à 12500C pendant 2 heures, tandis que la courbe II se rapporte à de la chaux obtenue dans les mêmes conditions mais en ajoutant 1% de gypse àlL matière calcareuse pendant la calcination de cette dernière. La courbe III se rapporte à la même chaux que celle faisant l'objet de la courbe I mais pour laquelle on a ajouté une quantité équivalente de sulfate de calcium à l'eau d'hydratation. La courbe Iv est relative à la calcination du même calcaire pendant 16 h à 12500C en l'absence de gypse et indique nettement que l'effet obtenu par addition de sulfate de calclum-au calcaire à calciner est nettement plus efficace qu'une calcination prolongée pendant 16 heures. La composition chimique du calcaire utilisé pour ces derniers essais est la suivante (% en poids) SiO2 4,0 A1203 1,5 Fe203 0,5 CaO 52,3 MgO 0,3 CO 2 41,4 C 2 41,4 Une conséquence de l'invention est que l'on peut réduire la réactivité de la chaux vis-C-vis de l'eau par l'ad- dition de sulfate de calcium au calcaire à calciner, tout en diminuant soit la température, soit la durée de calcination. I1 en résulte une réduction importante de la consommation calorifique de 11 opération de calcination.Cet effet est illustré à la figure 3, où la courbe I est la courbe d'hydratation obtenue à partir d'un calcaire calciné à 12000C pendant 16 h et la courbe Il est la courbe d'hydratation obtenue à partir du même calcaire à la température de 130O0C pendant 16h, la courbe III étant obtenue à partir d'un calcaire additionné de 1% de sulfate de calcium (soit 0,8% de S03 par rapport à la chaux calcinée) et calciné à 12000C pendant 8 h. On remarque donc nettement que la réactivité de la chaux est réduite sous l'effet de l'addition de sulfate de calcium à la calcination tout en réduisant la température et la durée de la cuisson. I1 doit être entendu que l'inventionn'est pas limitée aux formes de réalisation citées ci-dessus. C'est ainsi que les quantités citées des constituants peuvent etre modifiées suivant les caractéristiques du calcaire utilisé ou les résultats à obtenir, sans sortir du cadre du brevet. REVENDICA2IONS 1. Procédé de fabrication de chaux vive à vitesse d'hydratation contr'olée, caractérisé en ce que l'on calcine, pour la transformer en oxyde de calcium, une matière à base de calcium en présence d'une substance connue pour modifier la vitesse d'hydratation de la chaux, la quantité de cette substance, la température de calcination et la durée de cette dernière étant choisies en fonction de la vitesse d'hydratation désirée pour la chaux vive. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la substance susdite réduit la vitesse d'hydratation de la chaux vive. 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2; caractérisé en ce que la matière à base de calcium précitée est du carbonate de calcium. 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications i et 2, caractérisé en ce que la matière à base de calcium susdite est un résidu industriel principalement constitué d'hydroxyde de calcium. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la matière à base de calcium précitée contient des impuretés telles que de l'oxyde de silicium, de l'oxyde d'aluminium, de 11 oxyde de fer, de l'oxyde de magnésium2 la quantité totale de ces impuretés contenue dans ladite matière étant inférieure ou égale à 20% de la teneur en oxyde de calcium de la matière soumise à calcination. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la substance réduisant la vitesse d'hydratation de la chaux vive est un composé oxygéné du soufre. 7. Procédé suivant la revendication-6, caractérisé en ce-que le composé oxygéné du soufre est le dioxyde de soufre. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la substance susdite est une combinaison du dioxyde de soufre et d'au moins un oxyde métallique. 9. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le composé oxygéné du soufre est le trioxyde de soufre. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la substance susdite est une combinaison de trioxyde de soufre et d'au moins un oxyde métallique. 11. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le composé oxygéné du soufre est du sulfate de calcium. 12. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le composé oxygéné du soufre susdit est soit un sulfate alcalin ou alcalino-terreux, soit un produit contenant ce sulfate alcalin ou alcalino-terreux. 13. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la substance susdite est un composé du soufre, tel que sulfure, hydrogène sulfuré, soufre élémentaire qui, lors de la calcination, donnera le composé oxygéné de soufre précité. 14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que la quantité du composé oxygéné du soufre précité, compté comme sulfate de calcium (CaS04), mis, lors de la calcination, en présence de la matière à calciner, est comprise entre 0,1 et 2%, en poids, de la teneur en oxyde de calcium de la matière soumise à calcination. 15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la substance précitée est mélangée à la matière à calciner avant de procéder à la calcination de cette dernière. 16. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la substance précitée, sous forme gazeuse, est mise en présence de la matière à calciner, au cours de la calcination. 17. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la substance précitée est mise en présence de la matière à calciner, au cours de la calcination, en suspension soit dans un gaz, soit dans une fumée. 18. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la substance précitée est mise en présence de la matière à calciner, au cours de la calcination, en se servant,commevéhicule pour la substance, du combustible utilisé pour la calcination. 19. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 18, caractérisé en ce que la température de calcination est comprise entre 900 et 14000C. 20. procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 19, caractérisé en ce que la durée de calcination est comprise entre 0,25 et 25 heures. 21. Chaux vive à vitesse d'hydratation contrôlée obtenue par le procédé suivant 11 une quelconque des revendications 1 à 20. 22. Matériaux réalisés à l'aide de chaux vive à vitesse d'hydratation contrôlée obtenue par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 20.