Brevet FR2503694A1 — publié le 19821015

L'invention concerne un mélange a plusieurs com posants apte a la prise hydraulique et son utilisation en tant que matériau de second oeuvre et de remblayage dans l'exploitation minière. Dans les centrales de fore motrice avec épuration des gaz de fumée, on obtient en produits résiduaires des cendres volantes de houille et des boues de sulfite-sulíaLe et avec certains procédés, du plâtre de gaz de fumée en tant que produit de désulfuration. On sait que l'on peut éliminer ces déchets an les utilisant pour combler des espaces creux dans l'exploitation minière - soit en second oeuvre soit en remblayage - et ils sont transportés a l'endroit d'utilisation par transport pneumatique ; le plâtre est a l'état d'alpha-hémihydrate. Toutefois, un tel matériau de second oeuvre et de remblayage pour ltexploitation minière doit repondre a certaines exigences en matière de résistance mécanique : il doit posséde-r une haute résistance initiale et une résistance finale déterminée par les conditions particulières du terrain et suffisamment supérieure a la résistance initiale. Jusqu'à maintenant, pour répondre a ces exigences de résistance mécanique, on utilisait essentiellement l'alpha-hémihydrate car il assure une augmentation de résistance très rapide avec des valeurs de résistance initiale relativement élevées. Toutefois, lorsque, en quelques heures ou même en quelques fractions d'heure, on a atteint la résistance initiale on ne constate plus -d'augmentation de résistance a l'état humide, au contraire dans cet état, la résistance diminue.En outre cette utilisation de l'alpha-hémihydrate se heurte a d'autres inconvénients : les prix élevés de préparation et la mauvaise aptitude au transport pneumatique. Un autre inconvénient de ces matériaux de second oeuvre et de remblayage connus réside en ce que l'alpha-hémihydrate doit etre exempt de chlorure car les impuretés du type chlorure conduisent A des diminutions de résistance. Cela signifie que llalpha-hémihydrare obtenu å l'épuration des gaz de fumée doit lui-mAme outre purifié et que les eaux résiduaires obtenues, contenant des chlorures, doivent etre traitées. Finalement, ces matériaux de second oeuvre et de remblayage connus ont un inconvénient essentiel : ils ne permettent pas de se débarrasser de tous les déchets provenant d'une centrale. En effets au fonctionnement d'une centrale, les proportions relatives formées de cedres volantes et de plâtre de-gaz de :L':ree sont entre lies de 2 : 1 e 5 : i, c'est-à-dire qu'il y a beaucoup plus de cendres volantes que de plâtr 'e gaz de fumé, alors que dans les matériaux de second oeuvre et de remblayage les proportions relatives cendres volantes/plâtre de gaz de fumée sont au maximum de 1 : 1 @ dans la plupart des cas même il faut plus J'aipha-hérir.ydrate que de cendres volantes, de sorte que ces dernières ne peuvent être éliminées qu'en partie. Dans un procédé décrit dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne n 2 603 699 pour éliminer le résidu du lavage des gaz résiduaires de chaudière, on transforme d'abord les boues de sulfite-sulfate en plâtre sous la forme d'alpha-hémi- hydrate et on transporte ensuite cet alpha-hémihydrate sec sous terre, où il est utilisé pour le renforcement des galeries. Dans ce procédé connu, on rencontre tous les inconvénients mentionnés cidessus : les frais de préparation élevés de l'alpha-hémihydrate, la mauvaise aptitude au transport de ce matériau et la résistance mécanique qui diminue dans le temps a l'état humide ; mais surtout, on n'assure pas ainsi l'élimination du déchet que constituent les cendres volantes. Selon une publication de la Steinkohlenbergbauverein (Kurznachrichten aus Bergtechnik und Kohlenveredelung n 10@, février 1979), on prévoit l'utilisation de l'alpha-he'mihydrate seuil ou avec une adjonction d'anhydrite naturelle, de cendres d'électro- filtre (cendres volantes) ou de remblais obtenus sur place ou avec une adjonction de cendres d'électrofîltre et de remblais obtenus sur place en tant que matière de charge de remblayage de bordure et de matière de charge de terre-plein. Dans ce matériau de second oeuvre er de remblayage connu, les cendres d'électrofiltre ne participent pas au processus de prise.Loi-squ'on a atteint la résistance initiale au bout de quelques heures, il n'y a plus d'augmentation de résistance, comme on peut le constater en examinant les courbes 3 et 5 du graphique annexé a la publication précitée. Par suite, il n'est pas possible d'augmenter d'une maniere notable la proportion de cendres d'électrofiltre au-dela des proportions indiquées de 1 : 1 en volume sans une forte diminution de la résistance mécanique, de sorte que ce matériau ne permet pas non plus d'absorber la proportion beaucoup plus forte de cendres volantes obtenue au fonctionnement d'une centrale. La même observation s'applique dans le cas d'une proposition antérieure qui concerne un procédé pour le remblayage pneumatique de l'alpha-hémthydrate et/ou du btta-hémihydrate prove-' nant en particulier des residus de centrales alimentées en charbon et pour l'utilisation sous terre, dans le quel on utilise un mélange d'alpha-hémihydrate, de cendres volantes et d'anhydrite naturelle a gros grains et! ou de calcaire.Dans cette proposition antérieure, on donne comme exemple de mélange utilisable un mélange de 60 % d'alpha-hémihydrate, 30 % de cendres volantes et 10 % d'anhydrite naturelle, ce qui montre clairement que la proportion de cendres volantes doit etre maintenue beaucoup plus faible que la proportion d 'alpha-bémihydrate. L'invention vise å remédier à ces inconvénients, c'est-a-dire b mieux adapter qu'auparavant les quantités de cendres volantes et de plâtre, produits résiduaires de l'épuration des gaz de fumée, prélevées pour la préparation d'un matériau de second oeuvre et de remblayage pour l'exploitation minire, aux quantités réelles formées de ces matériaux, sans amoindrissement des propriétés de résistance mécanique du matériau final et marne, au contraire, en assurant une augmentation permanente de le résistance mécanique, ainsi qu'a permettre l'utilisation de 1'alpha-hémihydrate brut, contenant des chlorures en impuretés, ainsi que les eaux obtenues conte eau de gachage. D'autres buts et avantages de l'invention apparattront a la lecture de la description ci-apres. Ces buts et avantages ont été atteints otaformémeat å l'invention en utilisant un melange plusieurs composants, apte a la prise hydraulique, comme matériau de second oeuvre et de remblayage dans l'exploitation minière, ce mélange consistant en plate alpha, cendres volante8 de houille, un granulat minéral en gros grains et un composant fournissant de la chaux, auquel on ajoute dc manière connue en soi la quantité d'eau nécessaire pour la prise. Comparativement aux matériaux de second oeuvre et de remblayage connus, l'utilisation d'un tel matériau apporte les avantages suivants : le composant apportant la chaux, faisant fonc tion d'activateur, transforme les cendres volantes en un composant apte a la prise hydraulique, qui assure une augmentation persistante de résistance mécanique (cf le graphique de la figure unique du dessin annexé). Pour parvenir å la résistance finale voulue, on n'est donc plus limité a l'alpha-hémihydrate seul, et on peut abaisser la proportion de ce composant en faveur de la proportion de cendres volantes jusqu'au niveau nécessaire pour atteindre une résistance initiale suffisante.En outre, on a constaté avec une surprise totale que, en raison de la prise hydraulique des cendres volantes de houille, le chlorure contenu dans l'alpha-hémihydrate brut n'avait plus ses effets amoindrissants sur la résistance mécanique. Certes, on a dejà décrit dans la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne publiée sous n0 DOS 2 803 764 et le brevet japonais n 79/141 818 des matériaux de composition analogue (hémihydrate + cendres volantes + chaux/ciwent + anhydrite ou philtre + cendres volantes + ciment + sable) mais ces matériaux étaient prévus pour une utilisation tout a fait différente b savoir la fabrication d'éléments de construction conçue pour la construction de biti- sentis, par exemple des parpaings, des panneaux de construction ou des articles analogues.Lors de l'utilisation de ce matériau dans des buts de second oeuvre et de remblayage en exploitation minière, on a maintenant constaté avec surprise que ce mélange a plusieurs composants convenait exceptionnellement pour ce domaine d'application particulier car, dans ce cas comme dans aucun autre cas d'utilisatian connu ant6- rieurement, les conditions n'existent pas d'elles-mêmes pour une utilisation optimale d'un tel matériau. Selon une caractéristique avantageuse de l'inven tion, on utilise comme composant apportant la chaux de la chaux cal cinée broyée, de la chaux hydratée ou des ciments, en particulier du ciment Portland. En plus de ces composants apportant la chaux, on peut utiliser en tant qu'activateurs des composés alcalins a rédaction basique, parmi lesquels par exemple des lessives résiduaires. I1 est préférable que le granulat minéral en grains grossiers consiste en anhydrite naturelle, en calcaire, en remblai ou en platre alpha compacté. Ce composant assure en premier lieu la bonne aptitude du matériau au transport pneumatique ; en outre, il contribue à ce que le matériau de second oeuvre et de rembiayage, avant d'etre pris, possède un frottement interne suffisant pour exiler par exemple les tendances au glissement lors d'une pulvérisation sur des talus. Conformément à l'invention) on peut ajouter au melange à plusieurs composants un plâtre alpha prépare a partir de plâtre de gaz de fumée, a l'état impur, c'est-à-dire un pitre alpha brut. Les impuretés, principalement des chlorures, n'ont aucun inconvénient aux proportions habituelles qui vont jusqu'à 1,5 7 en poids. En outre, on peut utiliser des eaux obtenues lors de la désulfuration des gaz de fumée ou lors de la préparation du platre alpha comme eau de gâchage jusqu'a une teneur totale en chlorure du mortier représentant 2,5 % en poids de C1. On a obtenu des résultats particulièrement avantageux avec un mélange dans lequel les proportions de plâtre alpha et de cendres volantes représentent chacune de 25 a 55 Z en poids le granulat minéral en grains grossiers de 10 a 40 % en poids et le composant apportant la chaux de 1 & 6 % en poids, la proportion du même composant, rapportée aux cendres volantes, représentant de 3 å 12 7 en poids, le plâtre alpha non compacté étant de préférence à une dimension de grain inférieure a 1,0 mm, les cendres volantes dans l'état où elles sont obtenues, le granulat minéral en grains grossiers à une dimension de grain allant jusqu'à 25 mm et le composant apportant la chaux à une dimension de grain inférieure à 0,5mm. Le graphique de la figure unique du dessin annexé illustre l'influence du composant apportant la chaux sur le comportement de résistance mécanique d'un mélange de plâtre alpha, de cendres volantes de houille et d'anhydrite naturelle. Sur ce graphique, on a compard le développe;ient de la résistance mécanique dans le temps pour un mélange à plusieurs composants selon l'invention avec composant apportant de la chaux t1) et pour un mélange analogue mais sans composant apportant de li chaux (2) ; le rapport eau/substances solides est de 0,19. La courbe 1 représente la variation de résistance pour le mélange -selon l'invention qui contient lui-meme 30 7 de plâtre alpha, 35 % de cendres volantes, 32 % de gres d'anhydrite et 3 % de chaux hydratée ; la courbe 2 a té obtenue avec un mélange de 31 % de plâtre alpha, 36 7 de cendres volantes et 33 % de grès d'anhydrite. On a porté en abscisses la durée de stockage en jours et en ordonnées la résistance à la compression a l'état humide, en MN/m2. REVENDICATIONS 1. Mélange å plusieurs composants, apte à la prise hydraulique, caractérisé en ce qu'il consiste en pl8tre alpha, cendres volantes d houille, un granulat minéral à grains grossiers et un composant apportant de la chaux et auquel on ajoute de manière connue en soi la quantité d'eau nécessaire å la prise. 2. Mélange selon la revendication 1 > caractérisé en ce qu'il contient en tant que composant apportant la chaux de la chaux calcine broyée, de la chaux hydratée ou des cimente, en particulier du ciment Portland. 3. Mélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que le granulat minéral en grains grossiers consiste en anhydrite naturelle, calcaire, remblais ou platre alpha compacté. 4. Mélange selon la revandication 1, caractérisé en ce que le plâtre alpha introduit dans le mélange consiste en plâtre alpha préparé a partir de plâtre de gaz de fusée et a l'état non purifié. 5. Mélange selon l'une quelconque des revendications 1 v 4, caractérisé en ce que les proportions de plate alpha et de cendres volantes sont chacune de 25 a 55 % en poids, les proportions du granulat minéral en grains grossiers sont de 10 a 40 % an poids et les proportions du composant apportant la chaux de 1 a 6 % an poids. 6. Mélange selon la revendication 5, caractérisé en ce que les proportions du composant ipportant la chaux, rapportées aux cendres volantes, représentent de 3 a 12 7. en poids. 7. Mélange selon l'une quelconque des revendications 1 6 6, caractérisé en ce que le plâtre alpha non compacté est a une dimension de grain inEerieure a l,o sm, les cendres volantes sont dans l'état où on les obtient, le granulat minéral à grains grossiers est a une dimension de grain allant jusqu'à 25 mm et le composant apportant a chaux est 3 une dimension de grain inférieure à 0,5 mn. 8. . Utilisation d'un mélange å plusieurs composants selon l'une quelconque des revendications 1 å 7 en tant que matériau de second oeuvre et de remblayage dans l'exploitation des mines.