Brevet FR2633921A1 — publié le 19900112

La présente invention a trait au domaine de l'utilisation des cendres silico-alumineuses des centrales thermiques au charbon, ou matières analogues, qui sont stockées à l'air libre, pour la fabrication de bétons. Elle concerne plus spécialement un procédé de traitement, essentiellement mécanique, de ces cendres pour les rendre fluides et directement utilisables dans une bétonnière. I1 est bien connu que les cendres silico-alumineuses ont un pouvoir pouzzolanique et constituent, dans le béton, un ajout hydrauliquement actif : grâce à l'intervention de l'hydroxyde de calcium produit par l'hydratation du clinker, ces cendres réagissent avec l'eau pour donner des composés hydratés semblables à ceux du clinker et donc doués de propriétés liantes. Il existe en France et dans le monde de nombreuses centrales thermiques au charbon qui produisent des tonnages de cendres, principalement pendant les mois d'hiver. Ces centrales modernes sont équipées de foyers fonctionnant au charbon pulvérisé. Celui-ci est injecté dans des brûleurs assez semblables aux brûleurs à fuel, de sorte que les cendres sont de nature pulvérulente. Elles sont récupérées au moyen de séparateurs pneumatiques et électrostatiques et stockées, soit dans des silos pour leur utilisation directement dans des centrales à béton ou pour la fabrication des ciments composés (ciments avec ajouts, dits CPJ) soit pumidifiées et mises en stock sur des "parcs à cendres" et ne sont, alors que rarement réutilisées (seulement dans les travaux routiers). Ces cendres silico-alumineuses contiennent les trois constituants fondamentaux du clinker, à savoir : la chaux, la silice et l'alumine. Il en résulte, qu'on peut caractériser leur composition en ces trois oxydes par un point en représentation triangulaire du système CaO, Si02, A1203. Les cendres sèches sont largement utilisées par les cimentiers et les bétonniers du fait, notamment,qu'elles peuvent être facilement dosées comme des matières pulvérulentes. Toutefois la production de ces cendres est de plus en plus limitée pendant les mois d'été et le coût élevé de mise en place de silos de stockage permettant un approvisionnement permanent constitue un handicap pour la généralisation de l'utilisation de ces cendres sèches en centrale de cimenterie ou de béton. En fait et en pratique, une bonne partie des cendres de centra les thermiques est stockée en terrils à l'air libre, que l'on arrose périodiquement et qui forment une épaisse croûte à l'extérieur ou encore dans des bassins où elles sont immergées. De telles cendres qui contiennent généralement 15 à 25 % d'eau et parfois plus, ne peuvent être utilisées par les bétonniers du fait qu'elles forment des grumeaux et que la teneur en eau est très irrégulière dans le stock. En outre, on ne peut effectuer un dosage correct puisque ces matières ne coulent pas et ont tendance à former des mottes. Il a maintenant été trouvé que l'on pouvait utiliser de telles cendres de terrils en les rendant facilement coulables et réaliser d'importantes économies par la diminution ou suppression des coûteux silos de stockage de cendres sèches tout en permettant ainsi la valorisation de déchets qui constituent un lourd handicap au plan écologique. Selon le procédé de l'invention, on soumet ces agglomérats et grumeaux de cendres humides à un brassage ou mixage énergique et rapide en présence d'eau jusqu'à obtention d'un milieu fluide, utilisable directement dans une unité ou centrale de fabrication de béton. On comprendra que, le but visé étant d'obtenir très rapidement un mélange coulable, assimilable à un liquide, donc facile à doser, il importe que l'énergie apportée lors du malaxage soit relativement forte sans pour autant faire perdre à la cendre ses bonnes caractéristiques d'hydraulicité. Pour parvenir à un tel résultat, le brassage peut être effectué par des moyens connus en soi tels que : agitateur rotatif, en position horizontale ou verticale, mixeur à palettes ou à couteaux... ou encore utilisation d'air comprimé ; ceci en fonction des caractéristiques physiques de la cendre (selon l'agglomération plus ou moins forte des grains) et de la teneur en eau. En pratique, les vitesses de rotation du dispositif de brassage ou mixage sont généralement comprises entre 500 et 1 500 tours/minutes et les dispositions des palettes ou couteaux sont définies de façon à obtenir la plus grande homogé;.4ité. Conformément à l'invention, on ajoute lors du malaxage une quantité d'eau suffisante pour obtenir une matière coulable renfermant au moins 50 % et de préférence 50 à 100 % d'eau (en poids). Dans certains cas, il peut être avantageux, pour faciliter la fluidification des grumeaux, d'introduire dans l'éau ajouté un agent de fluidification que l'on assimilera ici, par sa fonction, aux produits indifféremment dénommés : dispersants, défloculants, agents tensioactifs. C'est ainsi que l'on peut utiliser à cet effet des produits minéraux tels que : phosphates, polyphosphates, carbonates alcalins ; des agents tensioactifs soit anioniques (carboxylates, sulfates d'alcools gras, sulfonates...) soit cationiques (amines, composés d'ammonium) soit non ioniques (éther de polyols, etc). De tels produits sont bien connus en soi.Ils sont utilisés, dans le cadre de l'invention, en de faibles quantités tels que par exemple 0,01 à 0,5 X du poids du mélange à traiter. En pratique, et selon un autre perfectionnement et avantage de l'invention, le procédé susvisé permet d'incorporer dans le mixeur des produits utiliNables comme adjuvants du béton tels que chaux, soude, sels de calcium ou autres catalyseurs. En outre, il devient ainsi possible d'ajouter sur les centrales à béton une telle unité de mixage et brassage des éléments : cendres et eau (et adjuvant précité selon l'invention) constituant le liant hydraulique d'un béton puis d'injecter ce liant avec ajout éventuel de ciment dans le malaxeur d'une bétonnière afin de le mélanger avec le sable et les agrégats déjà dosés. On obtient de cette façon, grâce au procédé de l'invention, des bétons supérieurs en qualité à ceux obtenus dans les techniques connues à ce jour. On notera enfin que les cendres silico-alumineuses utilisées dans le cadre de l'invention ont généralement une granulométrie suffi sarment fine et ne nécessitent pas de broyage, la seule étape de mixage énergique susvisée étant suffisante. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement des cendres de centrales thermiques au charbon, stockées à l'air libre, pour leur utilisation dans les centrales de fabrication de béton, caractérisé en ce que ces cendres sont soumises à un mixage (ou brassage) énergique en présence d'eau jusqu'à obtention d'un milieu fluide utilisable directement dans une unité à béton. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brassage est effectué avec des vitesses de rotation de 500 à 1 500 tours/minutes, pour le dispositif connu en soi d'agitation. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la teneur en eau finale, tenant compte de l'humidification des cendres stockées à l'air libre ainsi que de l'eau ajoutée, est d'au moins 50 % et généralement comprise entre 50 et 100 % (en poids). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on ajoute à l'eau un agent dispersant, utilisé en quantités de 0,05 à 0,5 X (du poids de mélange total), choisi dans le groupe des défloculants et agents tensioactifs connus de type minéral et/ou organique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre directement sur le site de centrales à béton, le liant obtenu par ledit mixage étant introduit directement dans le malaxeur d'une bétonnière où les autres ingrédients connus, tels que ciment, sable, agrégats, sont ajoutés.