Brevet FR2402628A1 — publié le 19790406

La présente invention se rapporte à l'industrie des matériaux de construction et à l'industrie des ciments, et plus précisément,à des mélanges bruts servant à préparer du clinker de ciment portland. On impose à ce genre de mélanges bruts des exigences sévères. Ils doivent présenter une combinaison requise de propriétés physico-chimiques et mécaniques ; par exemple, ils doivent posséder une plasticité déterminée, une certaine résistance et une certaine porosité, ce qui permet d'assurer l'obtention d1un clinker de qualité. On contact des mélanges bruts servant à la préparation des clinkers de ciment portland contenant, de pair avec les constituants principaux, divers additifs modificateurs. On introduit ces additifs pour faire varier les propriétés des mélanges bruts et, par c-onséquent, du clinker. Afin de préparer du clinker de ciment portland on utilise en tant qu'additifs modificateurs aussi bien des matières premières, par exemple de la diatomite, du tuf et de la ponce, que des produits et des déchets résultant de productions diverses, par exemple, métallurgique, chimique, etc. Du point de vue économique il est avantageux d'utiliser ces derniers. On comlatt: des mélanges bruts servant à la préparation de clinker de ciment portland contenant des constituants carbonaté, argileux et ferrifere. On introduit dans ces mélanges en tant qu'additif modificateur, par exemple de la poussière de gueulard résultant de la production en haut fourneau (voir clinker de ciment portland" par Yu.I4. Butt, V.V. Eimashev, Editions de la littérature relative aux matériaux de construction, Moscou, 1967), du gypse phosphorique résultant de la fabrication de l'acide phosphorique (voir certificat d'auteur dtinvention d'URSS NO 501047) et des déchets de production de soude contenant 70% de OaCl2 (voir certificat d'auteur d'invention dtURSS NO 326152). Les mélanges bruts précités sont largement utilisés. A partir de ces mélanges, on prépare un clinker présentant une résistance et un degré de minéralisation suffisantes, ainsi qu'une porosité réduite. Outre cela, la présence des additifs élève le degré de décarbonatation du mélange brut et rend plus intense le processus de cuisson. Cependant, aucun des additifs utilisés ne procure au mélange brut et, par conséquent, au clinker obtenu les propriétés positives requises. On connatt un mélange brut servant à la préparation du clinker de ciment portland renfermant des constituants carbonaté argileux et ferrifère et comme additif de minéralisation, un mélange de carbonate de magnésium et de sulfate de calcium, le rapport des constituants étant le suivant (en % en poids) constituant calcaire 70 à 82 constituant argileux 15 à 19 constituant ferrifère 2 à 5 additif modificateur 1 à 10 (voir certificat d'auteur d'invention-d'URSS N0 485986). Ce mélange brut présente une combinaison de propriétés positives et outre cela, l'utilisation des additifs précités permet de réduire la température de cuisson au-cours de la préparation du clinker. Cependant, les additifs utilisés n'assurent pas un effet de minéralisation satisfaisant du mélange brut et une plasticité suffisamment élevée. te clinker obtenu à partir de ce mélange présente une résistance et une porosité réduites. La présente invention vise à éliminer les inconvénients précités. On s'est proposé de choisir pour mélange brut servant à la préparation de clinker de ciment portland un additif modificateur susceptible de communiquer au mélange brut des propriétés de v-aleur, à savoir : une plasticité et une résistance élevées, une porosité réduite, ainsi que d'assurer au mélange un degré élevé de minéralisation. Ce but est atteint par le fait que dans le mélange brut composé de constituants calcaire, argileux, ferrifère et d'un additif modificateur, on utilise suivant l'invention des gâteaux de filtration, qui sont des déchets de production de magnésium et de titane, le rapport des constituants étant le suivant (en ffi en poids) constituant calcaire 88,3 à 77,8 constituant argileux 9,2 à 11,2 constituant ferrifère 2,0 à 5,0 additif modificateur 0,5 à 6,0. Comme constituant calcaire, il est possible d'utiliser du calcaire, de la marne et de la craie ; comme constituant argileux, diverses argiles et des sols argileux ; et en tant que constituant ferrifère, des résidus de pyrite, de l'hématite et des poussières de minerai. Comme il a été indiqué ci-dessus, en tant qu'additif modificateur on utilise des gâteaux de filtration, qui sont des déchets de production de magnésium et de titane. Ces déchets se présentent sous la forme d'une masse pâteuse dont l'humidité est de 60 à 70 % et qui contiennent plusieurs constituants. La composition chimique de ces déchets, calculée par rapport à la masse sèche, et exprimée en 96 en poids, est la suivante C 2,0 - 6,0 MgO 5,1 - 9,0 tri02 10,0 - 13,0 MnO 0,18 - 30,0 FeO 2,0 - 10,0 V205 0,12 - 0,40 val203 7,0 - 10,0 Cr203 0,30 - 0,80 Si02 7,0 - 30,0 S 0,9 - 1,5 CaO 15,0 - 30.0 C1 3,0 - 10,0 CaCl2 5,0 - 13,0 CaCO3 20,0 - 50,0 Les gâteaux de filtration renferment aussi une quantité insignifiante d'éléments des terres rares. Gr ee à la composition à plusieurs constituants de ces gâteaux de filtration, ils améliorent les propriétés du mélange brut et du clinker de ciment portland ; par exemple, les ions chlore favorisent~la formation des germes et la croissance des cristaux de minéraux, ce qui rend plus intense le processus de formation du clinker. Les ions chlore ainsi que CaO exercent une action favorable sur la plasticité du mélange brut et sur la résistance et porosité des granules. La présence de Au203 dans la composition des gâteaux de filtration-améliore la capacité réactionnelle du mélange étant donné que A1203 sous forme d'un oxyde libre a un haut degré de dispersion, ce qui conduit à une amélioration des caractéristiques de résistance du mélange brut et, par conséquent, du clinker. Be mélange brut suivant l'invention pour la préparation de clinker de ciment portland présente des propriétés physicochimiques et mécaniques améliorées. Ainsi, par exemple, l'indice de-plasticité dudit mélange est de 140 à 160 unités, ce qui est supérieur de 10 à 30 unités à un mélange brut dans lequel on utilise comme additif un mélange de carbonate de magnésium et de sulfate de calcium ; grâce à une augmentation de la teneur du mélange brut en CaO libre on est arrivé à augmenter considérablement (de 5 à 19 %) le degré de minéralisation. Le clinker obtenu à partir du mélange brut suivant l'invention a une densité suffisamment élevée (la porosité est de 15 à 21%) et une résistance élevée (la résistance à la compression est de 450 à 500 kg/cm2). En outre, pour la préparation du clinker à partir du mélange brut suivant l'invention, il n'est pas nécessaire de mettre en jeu des températures élevées de cuisson. Le procédé de préparation du mélange brut pour la production du clinker de ciment portland est simple du point de vue technologique et il est mis en oeuvre de la façon suivante. Le constituant calcaire est broyé en deux stades : tout d'abord dans un concasseur à mâchoires, et ensuite dans un broyeur à marteau. Après cela, le constituant calcaire broyé est chargé dans un tambour sécheur à écoulement direct où on le soeamet à un séchage jusqu'à obtenir un degré d'humidité de 5 %. A un autre tambour sécheur, on amène le constituant argileux et les gâteaux de filtration, c'est-à-dire les déchets de production de magnésium et de titane, et le mélange obtenu est aussi séché jusqutà un degré d'humidité de 5%. Les constituants séchés provenant des deux tambours sont chargés dans un moulin à billes où on introduit également le constituant ferrifère qui ne nécessite pas de traitement préalable. On égalise le mélange brut obtenu dans des silos de correction jusqu'à obtention d'une masse dont la composition chimique est homogène. Dans certains cas, pour la préparation du clinker, il est avantageux de soumettre le mé- lange brut à une granulation.A cet effet on introduit le mélange brut dans des granulateurs, par exemple dans des granulateurs à plateaux, où on envoie de l'eau à l'aide d'injecteurs. Ls exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration de l'invention. Exemple 1 On prépare un mélange brut ayant la composition suivante (en % en poids) calcaire 88,3 argile 9,2 poussières de minerai 2,0 gâteaux de filtration, c'est-à-dire déchets de production de magnésium et de titane 0,5 Pour obtenir un mélange brution broie le constituant calcaire en deux stades : tout d'abord dans un concasseur à machoires et ensuite, dans un broyeur à marteaux. Après cela le constituant calcaire broyé est chargé dans un tambour sécheur à écoulement direct où il subit un séchage jusqu'à ce que le degré d'humidité soit de 5%. Dans un autre tambour sécheur on charge le constituant argileux et les déchets résultant de la production de magnésium et de titane et on sèche le mélange obtenu Jusqu'à ce que le degré d'humidité soit aussi de 5%e Les constituants séchés provenant des deux tambours sont chargés dans un moulin à billes dans lequel on introduit également des poussières de minerai. On égalise le mélange obtenu dans des silos de correction pour obtenir une composition chimique homogène dudit mélange, et après cela on introduit ce mélange dans un granulateur à plateaux dans lequel on envoie de l'eau parl'in- termédiaire d'injecteurs.On obtient des granules de 8 à 12 wr de dimension. te mélange préparé possède les propriétés suivantes : plasticité 140 unités résistante des granules à la compression 4 kg résistance des granules en chute libre de la hautellr de 1 m 85 % porosité 23 % Lors de la préparation du clinker à partir de ce mélange brut la température à laquelle le processus de formation du clinker s'achève est réduite de 14700C à 140000. Exemple 2 On prépare un mélange brut ayant la composition suivante en en poids) : calcaire 83 argile 10 résidus de pyrites 3 gâteaux de filtration (déchets de production de magnésium et de titane) 4 Le mélange brut est préparé de la manière décrite dans l'exemple 1. Le mélange brut obtenu possède les propriétés sui vantes plasticité 150 unités résistance des granules à la compression 5 kg résistance des granules en chute libre de la hauteur de i m 90 % porosité 20 ffi Lors de la préparation du clinker à partir de ce mélange brut la température à laquelle le processus de formation du clinker s'achève est réduite de 14700C à 13500C. Exemple 3 On prépare un mélange brut ayant la composition suivante (en dp en poids) calcaire 77,8 argile 11,2 poussières de minerai 5 gâteaux de filtration (déchets de production de magnésium et de titane-) 6 On prépare le mélange brut de manière décrite dans l'exemple t. Le mélange brut obtenu possède les propriétés suivantes : plasticité 162 unités résistance des granules à la compression 9 kg résistance des granules en chute libre de la hauteur de 1 m 95 * porosité 18 y Lors de la préparation du clinker à partir de ce mélange la température à laquelle le processus de formation du clinker s'achève est réduite de 14700C à 13000C. REVENDICATION Mélange brut pour la préparation de clinker de ciment portland composé d'un constituant calcaire, d'un constituant argileux, d'ùn constituant ferrifère et d'un additif modificateur, caractérisé en ce qu'à titre d'additif modificateur le mélange contient des gâteaux de filtration qui sont des déchets résultant de la production de magnésium et de titane, le rapport des constituants, en ffi en poids, étant le suivant constituant calcaire 88,3 à 77,8 constituant argileux 9,2 à 11,2 constituant ferrifère 2,0 à 5,0 additif modificateur 0,5 à 6,0