Brevet FR2948358A1 — publié le 20110128

-1-DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE Le domaine technique de la présente invention est 5 celui des composés du ciment. La présente invention concerne plus particulièrement la fabrication de chaux (CaO) à partir de carbonate de calcium (CaCO3) . ETAT DE LA TECHNIQUE La chaux est un des principaux constituants du ciment. Elle est obtenue industriellement en une seule étape par décomposition directe du carbonate de calcium selon la réaction suivante : CaCO3 -> CaO + CO2 (1) Cette réaction de décomposition directe nécessite toutefois de chauffer le carbonate de calcium à une 20 température d'environ 1000°C. Une telle température est le plus souvent atteinte en brûlant une quantité importante d'énergie fossile (fioul, charbon,...), ce qui représente un coût énergétique et environnemental important. 25 EXPOSE DE L'INVENTION Un des buts de l'invention est précisément de fournir un procédé de décomposition du carbonate de calcium en chaux qui peut présenter un coût énergétique et/ou environnemental réduit par rapport à la technique actuelle de fabrication de 30 la chaux. 10 15 -2- La présente invention concerne ainsi un procédé de fabrication de la chaux, comprenant les étapes successives suivantes : a) on ajoute de l'acide nitrique à du carbonate de calcium afin de le convertir en nitrate de calcium ; b) on chauffe le nitrate de calcium jusqu'à une température supérieure ou égale à celle à laquelle il se décompose en chaux. Une des caractéristiques essentielles du procédé de fabrication de l'invention réside dans le fait, qu'au contraire du procédé de l'état de la technique, le carbonate de calcium est décomposé indirectement lors de l'étape (b) du procédé de fabrication de l'invention, via un composé intermédiaire spécifique qu'est le nitrate de calcium, selon la réaction simplifiée suivante : Ca(NO3)2 -> CaO + 2 NOS (2) Cette réaction (2) de décomposition du nitrate de calcium (Ca(NO2)2) en chaux et vapeurs nitreuses (NOS) , a pour avantage qu'elle peut être mise en oeuvre en chauffant le nitrate de calcium à une température inférieure à 1000°C, à savoir une température typiquement comprise entre 500°C et 750°C. Les vapeurs nitreuses, de formule générale NOS, sont généralement composées d'un mélange de NO2, 02, NO, N2, N2O4 avec une stoechiométrie correspondant à 2 NO2 + 0,5 02. Dans un mode de réalisation préféré du procédé de fabrication de l'invention, le nitrate de calcium peut ainsi être chauffé au cours de l'étape (b) à partir d'une source de chaleur issue d'un réacteur nucléaire. Une telle source a en effet pour avantages i) qu'elle peut être directement disponible à une température comprise entre 500°C et 750°C (niveau de température disponible notamment pour des réacteurs nucléaires de type � Réacteur à -3- Neutrons Rapides refroidi au Gaz � (RNR-G) ou � Réacteur Haute Température � (RHT)), et ii) qu'elle n'a pas pour origine la combustion d'une énergie fossile, ce qui permet de limiter le coût énergétique et/ou environnemental du procédé de fabrication de l'invention. En pratique, on peut ainsi envisager de coupler une installation de production de chaux (telle qu'une cimenterie) avec une source de chaleur issue d'un réacteur nucléaire. Préférentiellement, le nitrate de calcium mis en oeuvre au cours de l'étape (b) de décomposition se présente sous forme liquide, ce qui permet d'augmenter significativement la vitesse de décomposition du nitrate de calcium en chaux et de faciliter la séparation du nitrate de calcium (qui n'aurait pas réagi) de la chaux CaO solide produite. Pour cela, on peut par exemple chauffer le nitrate de calcium au cours de l'étape (b) à une température comprise entre 561°C et 700°C, température à laquelle le nitrate de calcium se présente sous forme liquide à pression atmosphérique. La réaction (2) mise en oeuvre lors de l'étape (b) du procédé de fabrication de l'invention a pour produit de départ le nitrate de calcium. Ce dernier résulte de la conversion du carbonate de calcium au cours de l'étape (a) de ce même procédé. L'étape (a) de conversion est réalisée par ajout d'acide nitrique (le plus souvent concentré, c'est à dire supérieur à 30 % molaire) au carbonate de calcium selon la réaction suivante : CaCO3 + 2 HNO3 -> Ça (NO3) 2 + H2O + CO2 (3) Le nitrate de calcium produit par la réaction (3) est sous la forme hydratée Ca(NO3)2(H2O)n où n est un indice -4- compris entre 0 et 4 qui traduit le degré d'hydratation du nitrate de calcium. Il est ensuite déshydraté sous la forme Ca(NO3)2 au cours de l'étape (a) du procédé de fabrication de l'invention par chauffage à une température généralement comprise entre 70°C et 500°C. Selon un mode de réalisation préféré, le procédé de fabrication de l'invention comprend en outre une étape (c) au cours de laquelle on ajoute de l'eau aux vapeurs nitreuses (NO.) obtenues à l'issue de l'étape (b), afin de régénérer l'acide nitrique. L'acide nitrique utilisé comme réactif au cours de l'étape (a) peut ainsi être produit en continu selon la réaction simplifiée suivante connue de l'homme du métier : 2 NO, + H2O -> 2 HNO3 (4) Cette réaction (4) est généralement menée à basse température, à savoir une température typiquement comprise entre 15°C et 80°C. Selon un autre mode de réalisation préféré, le procédé de fabrication de l'invention comprend une extraction de dioxyde de carbone (CO2) obtenu à l'issue de l'étape (a) (voir réaction (3)). L'invention concerne également un procédé de captation du dioxyde de carbone présent dans un milieu, comprenant les étapes suivantes : i) fabrication de chaux par le procédé de fabrication de l'invention ; ii) combinaison spontanée du dioxyde de carbone présent dans un milieu et de la chaux obtenue lors de l'étape (i), afin de former du carbonate de calcium. Le carbone présent dans un milieu est de préférence le dioxyde de carbone atmosphérique. -5- Lorsque la source de chaleur mise en œuvre dans l'étape (i) (voir réaction (3)) est issue d'un réacteur nucléaire, la captation du dioxyde de carbone présent dans un milieu a avantageusement été réalisée sans utiliser d'énergie fossile, ce qui rend une telle captation particulièrement intéressante d'un point de vue environnemental. Selon un mode de réalisation préféré, le procédé de captation de l'invention comprend en outre une étape iii) d'extraction du dioxyde de carbone présent dans un milieu, dans laquelle on ajoute de l'acide nitrique audit carbonate de calcium obtenu à l'issue de l'étape (ii). Cet ajout d'acide nitrique permet de produire le dioxyde de carbone présent dans un milieu selon la réaction (3), puis de l'extraire. Le dioxyde de carbone obtenu à l'issue de l'étape d'extraction selon le mode réalisation préféré du procédé de fabrication ou de captation de l'invention est relativement pur. Il peut notamment être utilisé pour fabriquer du carburant de synthèse. Il ressort de la description qui précède que l'invention permet de fabriquer de la chaux à partir de carbonate de calcium selon un procédé qui peut présenter un coût énergétique et/ou environnemental réduit par rapport à la technique de fabrication actuelle. Le procédé de fabrication de l'invention peut en outre permettre de réaliser un procédé de captation du dioxyde de carbone présent dans un milieu tel que l'atmosphère.30 REVENDICATIONS1) Procédé de fabrication de la chaux, comprenant les étapes successives suivantes : a) on ajoute de l'acide nitrique à du carbonate de calcium afin de le convertir en nitrate de calcium ; b) on chauffe ledit nitrate de calcium jusqu'à une température supérieure ou égale à celle à laquelle il se décompose en chaux. 2) Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel, au cours de l'étape (b), on chauffe ledit nitrate de calcium à partir d'une source de chaleur issue d'un réacteur nucléaire. 3) Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, au cours de l'étape (b), ledit nitrate de calcium se présente sous forme liquide. 4) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, ladite température à laquelle on chauffe ledit nitrate de calcium est comprise entre 561°C et 700°C. 25 5) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape (c) au cours de laquelle on ajoute de l'eau aux vapeurs nitreuses obtenues à l'issue de l'étape (b), afin de 30 régénérer l'acide nitrique.20 -7- 6) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une extraction de dioxyde de carbone obtenu à l'issue de l'étape (a). 7) Procédé de captation du dioxyde de carbone présent dans un milieu, comprenant les étapes suivantes : i) fabrication de chaux par le procédé tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes ; ii) combinaison spontanée dudit dioxyde de carbone présent dans un milieu et de la chaux obtenue lors de l'étape (i), afin de former du carbonate de calcium. 8) Procédé de captation selon la revendication 7, comprenant en outre une étape iii) d'extraction dudit dioxyde de carbone présent dans un milieu, dans laquelle on ajoute de l'acide nitrique audit carbonate de calcium obtenu à l'issue de l'étape (ii).