Brevet FR2774089A1 — publié le 19990730

CIMENT A BASE DE VERRE La présente invention se rapporte à l'utilisation d'un déchet dans la fabrication du ciment. Il est connu d'ajouter des produits d'addition dans le ciment lors de sa fabrication, tels que la pouzzolane, des laitiers ou des cendres volantes. L'ajout de ces produits d'addition permet de substituer du ciment et d'améliorer les propriétés de durabilité du béton grâce à la consommation de Ca(OH)2. Malheureusement l'utilisation de ces produits d'addition entraîne souvent des difficultés d'approvisionnement. Aussi, il subsiste le besoin de pouvoir disposer facilement de matières premières destinées à la fabrication de ciment. La présente invention a donc pour objet l'utilisation d'un déchet comme produit d'addition dans la fabrication du ciment. L'utilisation de tels matériaux présente l'avantage de réduire les quantités des produits d'addition classiques utilisés lors de la fabrication du ciment, ainsi que la quantité de ciment en elle-même, et, par conséquent son colt de revient. Un autre avantage de l'utilisation selon l'invention, réside en ce qu'il consiste à réutiliser un déchet, existant en quantité importante, et qui habituellement est mis directement en décharge. Un autre objet de l'invention est un ciment comprenant un déchet comme produit d'addition. Le déchet selon l'invention peut être un produit à base d'oxyde formateur et peut comprendre au moins 50 % de silice. De préférence, le déchet comprend en outre au moins un oxyde d'un élément choisi parmi l'aluminium, les alcalins, les alcalino-terreux, le plomb, le zirconium, le cérium, le titane, l'antimoine, l'arsenic, les éléments colorants (tels que Cr2O3, Cl304, Nio, Fe203, Nd203) et leurs mélanges. Les déchets peuvent être du verre provenant de tube cathodique ou de verre, défectueux ou non, destiné ou non à la fabrication de tube cathodique. Les tubes cathodiques peuvent être ceux de produits électroniques, tels que les produits électroniques arrivés en fin de vie, les produits électroniques défectueux. Par produits électroniques, on entend les téléviseurs, les Minitels, les ordinateurs, les écrans de contrôle. Le verre provenant de tube cathodique peut être issu de différents constituants présents dans les tubes cathodiques. Ces constituants sont les suivants: - le col qui est l'extrémité du tube cathodique et qui abrite le canon à électrons; - le cône qui est la partie arrière du tube sur laquelle est soudé le col; - la dalle qui reste visible de l'extérieur, et - la fritte qui est une soudure entre la dalle et le cône du tube pour des tubes cathodiques en couleur. Les tableaux I et II ci-après rassemblent les concentrations de chaque élément chimique constituant, d'une part, le verre issu du cône et/ou de la dalle pour le tableau I, et d'autre part le verre issu de la dalle couleur pour le tableau II. Ces résultats sont donnés en pourcentage massique. TABLEAU I TABLEAU II SiO2 50-70 sio2 57-65 A12O3 1-6 Al2O3 1-4 MgO 0-4 MgO 0-2 BaO 0-14 BaO 0-14 CaO 0-6 CaO 0-5 K20 5-11 K2O 6-il Sb2O3 0-1 Sb203 0-1 SrO 0-12 SrO 0-12 Na2O 5-10 Na20 7-10 PbO 0-24 PbO 0-4 ZnO 0-1 ZnO 0-1 ZrO2 0-3 ZrO2 0-3 Fe203 0-1 Fe203 0-1 As203 0-1 As2O3 0-1 TiO2 0-2 TiC2 0-2 CeO2 0-2 CeO2 0-2 Le tableau I correspond au verre provenant du cône et/ou de la dalle. Le tableau II correspond au verre provenant de la dalle couleur. Afin d'être utilisé correctement, le verre peut être broyé, et peut présenter une surface spécifique comprise entre 2500 et 6500 cm2 par gramme. La surface spécifique est mesurée à l'aide d'un perméabilimêtre de Blaine. Le déchet utilisé selon l'invention peut être compris en une quantité allant de 0,1 à 50 %, et de préférence de 10 à 30 % en poids par rapport au poids total du mélange initial. Le mélange initial est constitué du déchet et de ciment. Le déchet peut comprendre au moins 50 % de silice. Ce déchet peut être du verre provenant de tube cathodique. On rappelle que pour fabriquer du ciment il faut du calcaire et de l'argile. Le calcaire est disponible en général dans la nature sous forme de carbonate de calcium CaCO3, plus ou moins pur selon le site d'extraction. Porté à température élevée le carbonate de calcium se décarbonate, se transforme en chaux (CaO), entre 700 et 900 C. La chaux est l'un des constituants de base du ciment, tel que le ciment Portland. Les argiles sont des composés plus ou moins complexes comprenant de la silice, de 1 a l'alumine, des oxydes de fer et de l'eau. Soumis à des températures élevées, les argiles perdent leur eau de constitution, et se décomposent en libérant trois autres constituants de base qui sont la silice (SiO2), l'alumine (au203) et l'oxyde de fer (Fe203). Lorsqu'on élève la température jusqu'à 1500 OC environ, les différents constituants d'origine calcaire ou d'origine argileuse vont progressivement se lier entre eux, pour former de nouveaux composants, tels que du silicate tricalcique, du silicate bicalcique, de l'aluminate tricalcique et du ferroaluminate tétracalcique. Dès que ces composés sont formés, il convient de les "fixer" par refroidissement rapide. A l'issu de ce refroidissement on obtient un constituant de forme granuleuse, appelé clinker. L'invention va maintenant être décrite à l'aide des exemples qui suivent et qui ne sont nullement limitatifs. Le verre utilisé selon l'invention dans les exemples 1 et 2 correspond à la définition du tableau I sus-mentionné. Exemple 1 : CIMENT - Ciment Portland 90 % - verre de tube cathodique broyé afin d'atteindre une surface spécifique de 2900 cm2/g 10 % Exemple 2 : CIMENT - Ciment Portland 80 % - verre de tube cathodique broyé afin d'atteindre une surface spécifique de 2900 cm2/g 20 % Le verre utilisé selon l'invention dans les exemples 3 et 4 correspond à la définition du tableau II sus-mentionné. ExemPle 3 : CIMENT - Ciment Portland 90 % - verre de tube cathodique broyé afin d'atteindre une surface spécifique de 2800 cm2/g 10 % Exemple 4 : CIMENT - Ciment Portland 80 % - verre de tube cathodique broyé afin d'atteindre une surface spécifique de 2800 cm2/g 20 % Dans ces quatre exemples, la présence du verre de tube cathodique dans la composition du ciment permet de réduire la consommation de clinker nécessaire à l'obtention du ciment, et par conséquent la consommation des matières de départ constituées par l'argile et le calcaire, qui sont non renouvelables. Le verre selon l'invention joue un rôle dans la diminution du dégagement de CO2 lié à la décarbonatation de la calcite. La présence du verre selon l'invention ne modifie ni les mécanismes d'hydratation, ni le temps de prise du ciment. REVENDICATIONS 1. Utilisation d'un déchet comme produit d'addition dans la fabrication du ciment. 2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le déchet comprend au moins 50 % de silice. 3. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déchet comprend en outre au moins un oxyde d'un élément choisi parmi l'aluminium, les alcalins, les alcalino-terreux, le plomb, le zirconium, le cérium, le titane, l'antimoine, l'arsenic, les éléments colorants choisis parmi Cr203, Co304, Nio, Fe203, Nd203, et leurs mélanges. 4. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déchet est du verre provenant de tube cathodique. 5. Utilisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le verre est broyé, et présente une surface spécifique allant de 2500 à 6500 cm2 par gramme (cm2/g). 6. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déchet est présent en une quantité allant de 0,1 à 50 % en poids, et de préférence de 10 à 30 % en poids par rapport au poids total du mélange initial constitué du déchet et de ciment. 7. Ciment caractérisé en ce qu'il comprend un déchet comme produit d'addition. 8. Ciment selon la revendication 7, caractérisé en ce que le déchet est un produit à base d'oxyde formateur. 9. Ciment selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le déchet comprend au moins 50 % de silice. 10. Ciment selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le déchet comprend en outre au moins un oxyde d'un élément choisi parmi l'aluminium, les alcalins, les alcalino-terreux, le plomb, le zirconium, le cérium, le titane, l'antimoine, l'arsenic, les éléments colorants choisis parmi Cr203, CO3O4, Nio, Fe2O3, Nd203, et leurs mélanges. 11. Ciment selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le déchet est du verre provenant de tubes cathodiques. 12. Ciment selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le déchet est présent en une quantité allant de 0,1 à 50 8 en poids par rapport au poids total du mélange initial.