Brevet FR2546508A1 — publié le 19841130

Matières premières secondaires pour la fabrication du ciment. L'invention est relative à l'utilisation de matières premières secondaires, pour la fabrication du ciment, qui se produisent lors de la combustion suivant le principe du lit fluidisé. Les matières premières qui sont employées pour la fabrication du ciment doivent contenir les constituants principaux suivants: chaux, silice, alumine et oxyde de fer Comme matières premières naturelles, on utilise de préférence à cet effet du calcaire marneux ou de la marne ayant une teneur en carbonate de calcium d'environ 60 à % Dans les cas o l'on ne dispose pas de calcaire mar- neux ou de marne, on doit exploiter des gisements de pierre à chaux et des glaisières de haute valeur. Le principe des foyers à lit fluidisé convient particulièrement bien à la combustion de combustibles de valeur médiocre et même de résidus industriels qui, sans cela, devraient être mis à la décharge à grands frais et au détriment de l'environnement, et qui sont constitués par exemple par des déchets ou stériles de flottation, des déchets de lavage, des boues de bassin provenant de houil- lères et deschlammes épaissis; selon ce procédé, on peut naturellement faire brûler aussi d'autres combustibles tels que des charbons de meilleure qualité, des charbons ballasts, des tourbes et des schistes bitumineux Grâce à la combustion de tels déchets, on peut certes atténuer le problème de leur décharge mais on n'est pas encore parvenu jusqu'ici a exploiter de façon économique les ré- sidus de la combustion en lit fluidisé Jusqu'ici, ils ont dû à nouveau être mis à la décharge On a simplement tenté de mettre en oeuvre les résidus provenant spéciale- ment de la combustion des déchets de flottation pour la fabrication de briques, comme additif aux liants de mortier et pour la fabrication d'une matière d'addition aux bétons légers En raison de leur analogie physicochimique avec les matières premières naturelles (argile, par exemple), les résidus de la combustion de déchets de flottation pos- sèdent une particularité qui ne peut être retrouvée sur les résidus de combustion d'autres matières et notamment de la houille et dont on évitera donc de parler dans ce qui suit C'est en particulier pour les résidus de la combus- tion de combustibles fossiles, selon le principe du lit fluidisé, qu'il n'existe encore à l'heure actuelle aucune possibilité d'utilisation. Les résidus qui sont produits lors de la com- bustion en lit fluidisé peuvent différer complètement les uns des autres en ce qui concerne leurs propriétés physico- chimiques Ceci dépend: du genre des matières à brûler; du mode opératoire de la combustion; des matières utilisées pour la désulfuration et du degré de désulfuration; des endroits de prélèvement dans l'installa- tion (par exemple cendres derrière un lit fluidisé, cendres derrière un cyclone, cen- dres derrière un filtre). Les résidus provenant de divers endroits de prélèvement présentent en outre des différences en qui concerne leur granulométrie. Ces résidus ne sont pas non plus analogues aux cendres provenant d'installations mettant en oeuvre d'autres techniques de combustion telles que foyer à grille, foyer à combustible pulvérisé; et foyer à chambre de fusion car, dans ce cas, la combustion se fait à des températures nettement plus élevées (supérieuresà 10000 C) Alors que les résidus des foyers à grille, à combustible pulvérisé ou à chambre de fusion ont une teneur en constituants vitreux qui est le plus souvent supérieure à 90 %, les résidus de la combustion en lit fluidisé se présentent surtout à l'état cristallin, ce qui s'oppose à leur utilisation dans de nom- breux domaines de l'industrie des matériaux de construction. L'invention a donc pour but de résoudre le pro- blème des résidus de la combustion en lit fluidisé ainsi que d'épargner les gisements de matières premières de grande valeur. A cet effet, il est proposé, selon l'invention, d'utiliser, comme matières premières secondaires de la fa- brication du ciment, les résidus qui se produisent lors de la combustion selon le principe du lit fluidisé Avantageu- sement, ces matières premières secondaires ont une teneur en poids, rapportée au mélange constituant la poudre brute to- tale, comprise entre 1 et 60 % et de préférence entre 5 et %, les matières premières secondaires pouvant être broyées avec les matières premières principales Selon leur compo- sition chimique, les résidus qui sont produits en divers endroits lors de la combustion en lit fluidisé (cendres de lit, poussière de cyclone, poussière de filtre) peuvent être utilisés isolémentdeux par deux ou trois par trois, en mé- lange à sec En d'autres termes, les résidus de la combustion peuvent être prélevés derrière le lit fluidisé, en tant Que "cendres de lit", ou en tant que fine poussière derrière un séparateur cyclone, ou derrière un filtre, et être utilisés comme matières premières secondaires soit sans être mélangés à d'autres résidus de la combustion en lit fluidisé, soit après avoir été mélangés à sec pour consti- tuer un résidu unique. Il est possible d'utiliser de diverses façons les matières premières secondaires Elles peuvent être amenées en quantités dosées aux installations de prépara- tion usuelles et connues,,vec les matières premières naturel- les, et être enfin broyées avec celles-ci pour constituer la poudre brute de, ciment Il est à cet effet d'un intérêt tout particulier d'utiliser les résidus avec des teneurs en car- bone élevées, dont l'énergie latente est mise à profit lors de la cuisson du clinker Dans ce cas, le composant calcaire non utilisé en cas de désulfuration directe avec des moyens d'absorption contenant du calcium peut aussi être utilisé selon l'invention en tant que constituant nécessaire de la poudre brute de ciment Selon l'invention, les matières pre- mières secondaires contiennent de préférence de 0,1 à 34 % en poids, depzéférence de 1,5 à 15 % en poids, de chaux en excès ou Ca O libre. Selon l'invention, les matières premières secon- daires peuvent être ajoutées à un clinker de ciment déjà cuit, en proportions comprises entre 5 et 30 % en poids et, de pré- férence, entre 10 et 15 % en poids et être broyées avec celui- ci Avant leur addition, les matières premières secondaires peuvent être réparties enfractions granulométriques A cet effet, il est particulièrement avantageux d'utiliser les matières premières contenant lanhydrite, ainsi que le Ca O et le carbonaterestant, avec une grosseur de grains inférieure à 90 micromètres pour leur plus grande partie, après tamisage. Des essais ont en effet permis de constater ce phénomène sur- prenant que le composant Ca SO 4 (anhydrite II) s'enrichit par- ticulièrement dans ce domaine granulométrique Dans ce cas, l'anhydrite sert aussi à la régularisation ultérieure de la prise du ciment et peut, de cette façon, remplacer en tout ou en partie l'addition d'un agent sulfatant premières En cas de besoin, les matières/secondaires peuvent aussi être broyées séparément et être ajoutées sous cette forme à la poudre brute de ciment. Les matières premières secondaires contiennent avantageusement 1 à 40 % en poids, de préférence 3 à 20 % en poids, de Ca SO 4 sous forme d'anhydrite Il. Un avantage décisif que permet d'obtenir l'in- vention consiste en ce que, lorsqu'on ajoute à la poudre de ciment brut des résidus produits par combustion en lit fluidisé, les propriétés du ciment fini sont conformes aux spécifications Ce facteur économique est encore renforcé par le fait qu'une mise à la décharge coûteuse est évitée et que des gisements de haute valeur sont en outre épargnés. REVENDICATIONS 1 Matières premières secondaires pour la fabrica- tion du ciment, caractérisées en ce qu'elles sont consti- tuées par des résidus de la combustion selon le principe du lit fluidisé. 2 Matières premières secondaires selon la revendica- tion 1, caractérisées en ce qu'elles sont prélevées sous forme de "cendres de lit" derrière le lit fluidisé et sont utilisées en tant que matières premières sans avoir été mélangées à d'autres résidus de la combustion en lit fluidisé. 3 Matières premières secondaires selon la revendica- tion 1, caractérisées en'ce qu'elles sont prélevées sous forme de fine poussière derrière un séparateur cyclone et sont utilisées en tant que matières premières sans avoir été mélangées à d'autres résidus de la combustion en lit fluidisé. 4 Matières premières secondaires selon la revendication 1, caractérisées en ce qu'elles sont prélevées derrière un filtre et sont utilisées en tant que matières premières sans avoir été mélangées à d'autres-résidus de la combustion en lit fluidisé. 5 Matières premières secondaires selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisées en ce que les résidus produits aux divers endroits de prélèvement sont, en totalité ou en partie, mélangés à sec de façon à constituer un résidu unique. 6 Matières premières secondaires selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisées en ce qu'elles contiennent entre 1 et 40 % en poids, de préférence entre 3 et 20 % en poids, de Ca 504 sous forme d'anhydrite Il. 7 Matières premières secondaires selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisées en ce qu'elles contiennent entre 0,1 et 34 % en poids, de préférence entre 1,5 et 15 % en poids, de Ca O libre. 8 Matières premières secondaires selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisées en ce que l'an- hydrite ainsi que le Ca O et le carbonate restant y sont contenus en majeure partie avec une grosseur de grains inférieure à 90 micromètres. 9 Matières premières secondaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisées en ce qu'elles sont broyées avec les matières premières principa- les du ciment en proportions comprises entre 1 et 60 % en poids, de préférence entre 5 et 40 % en poids, de façon à former une poudre brute de ciment. 10 Matières premières selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caract&riséesen ce qu'après cuisson de la poudre brute, elles sont broyées, en une proportion comprise entre 5 et 30 % en poids, de préférence entre 10 et % en poids, avec le clinker de ciment cuit, de façon à former le ciment. 11 Matières premières selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5 et l'une au moins dés revendications 9 et 10, caractérisées en ce qu'elles sont réparties en frac- tions granulométriques avant leur addition.