PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A HYDRAULIC BINDING AGENT

Abstract: 1. A process for preparing a hydraulic binder, characterized in that it comprises grinding oxygen steel mill and mixing them with calcium sulfate, the calcium sulfate content in said mixture with two components being comprised between 2 and 50 % by weight.

Description: "Procédé de fabrication de liant hydraulique et liant obtenu par ce procédé". La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de liants hydrauliques à partir de scories d'aciéries à l'oxygène, par activation de ces scories par du sulfate de calcium anhydre ou hydraté. Parmi les scories d'aciéries à l'oxygène utilisées pour la mise en oeuvre de ce procédé figurent la scorie "LD" qui est un sous-produit de l'affinage des fontes suivant le procédé à l'oxygène LINZ-DONAWITZ, qui connaît un grand développement depuis une vingtaine d'années, et la scorie "LD AC" qui est le sous-produit de l'affinage des fontes suivant le procédé appelé LINZ-DONAWITZ-ARBED-CENTRE DE RECHERCHES META LURGIQUES qui permet le traitement des minerais phosphoreux et qui constitue une variante du procédé LINZ-DONAWITZ, Jusqu'à présent, on n'a trouvé pratiquement aucun débouché pour ces scories d'aciéries et on se contente de les stocker en terrils. Une analyse de ces scories a permis de déterminer leur composition chimique qui est reprise, pour fixer les idées et à titre d'exemple, ci-après CaO : 40 à 48 % dont 2 à 12 % de CaO libre MgO : 3 à 6 % SiO2 : 8 à 18 % A1203 : 0,3 à 2,0 % 2 3 : 21 à 35 % Fe à diverses valences MnO : 4 à 6 % P205 : 1,5 à 2,5 % (rarement 3 ou 4 %) S= : < 0,2 % F' 0,2 à 0,3 % Les variations de composition résultent, d'une part, de la composition chimique des fontes et mitrailles traitées et, d'autre part, du degré d'affinage des fontes imposé. Des études, pour la mise au point du procédé suivant l'invention et notamment par diffraction de rayons X, ont montré que ces scories renfermaient les principaux constituants minéralogiques suivants - le silicate bicalcique 2CaO.SiO2 de forme , vrai semblablement stabilisé sous cette forme par la présence de FeO et P205 - la wustite FeO, contenant probablement des oxydes MnO et Mgo - le ferrite bicalcique 2CaO.Fe203. La somme de ces trois constituants dépasse 75 % de la masse de la scorie, dans les proportions suivantes données à titre d'exemple 2CaO.SiO2 : 38 % FeO = 30 % 2Ca0.Fe203 : 14 % A ces trois constituants vient s'ajouter une quantité de chaux libre variable de l'ordre de 5 %. Ces études ont permis de déterminer que la scorie d'aciérie à l'oxygène finement broyée (par exemple à 5.000 2 cm /g suivant BLAINE), peut donner avec de l'eau une pâte qui raidit après quelques minutes, avec dégagement de chaleur. Des essais de mortiers obtenus par mélange de sable et de scorie pure broyée ont montré que ces mortiers ne développent pas de résistance au cours du temps; bien au contraire, les éprouvettes se fissurent après quelques jours. De plus, des études d'orientation ont montré que la scorie d'aciérie à l'oxygène ne présentait pas de caractère hydraulique en présence de clinker de ciment portland. Lors des études pour la mise au point du procédé suivant l'invention et en partant du fait que les scories d'aciérie finement broyées et mélangées à de l'eau forment une pâte qui raidit, on a pensé à stimuler l'activité hydraulique des scories en les mélangeant à du sulfate de calcium. Ce mélange de scories et de sulfate de calcium, broyés simultanément ou non, et gâché avec de l'eau, manifeste au cours du temps des phénomènes de prise et de durcissement analogues à ceux d'un liant hydraulique classique, tels les ciments portland ou métallurgiques. Suivant les proportions de scories et de sulfate, et suivant leur composition chimique, cn peut obtenir un temps de prise et un développement des résistances plus lent ou plus rapide. L'hydraulicité des scories d'aciérie, en présence de sulfate de calcium, qui a été constatée lors des études susdites étant un phénomène nouveau et auquel on ne pouvait pas s attendre, on ne peut, à l'heure actuelle, qu'émettre des hypothèses concernant le mécanisme d'hydratation des constituants principaux de ces scories. Les réactions d'hydratation pourraient se dérouler comme suit EMI3.1 réaction probablement activée par la présence de CaS04, comme dans le cas bien connu du silicate tricalcique. EMI3.2 3 CaO.Fe203. 3 CaSO4. nH2O et enfin EMI3.3 Des essais ont par ailleurs montré qu'en cas d'utilisation d'un mélange de scories LD et d'anhydrite, cette anhydrite se transforme d'abord en gypse avant de donner lieu aux réactions énumérées ci-dessus. Si l'activation de l'hydraulicité des scories d'aciérie à l'oxygène s'obtient en présence de sulfate de calcium, les essais réalisés ont montré que les chlorures de sodium et de calcium n'activent pratiquement pas l'hydraulicité de la scorie et, qu'en outre, les éprouvettes contenant des chlorures se fissurent complètement au bout de quelques jours. La mise au point du procédé suivant l'invention permettant d'obtenir un liant hydraulique par simple mouture et mélange de scories d'aciérie à l'oxygène et de sulfate de calcium est particulièrement intéressante au point de vue économique étant donné que des quantités énormes de scories et de gypse résiduaire (sous-produit de la fabrication d'acide phosphorique par exemple) s'accumulent en terrils, sans trouver d'utilisation. A titre d'exemple, le nouveau liant hydraulique obtenu par le procédé suivant l'invention peut être avantageusement utilisé dans les fondations de routes (béton maigre et empierrement stabilisé) et dans le sable stabilisé. A titre d'exemple, sont donnés ci-après quelques résultats d'essais sur pates et mortiers préparés à base du liant obtenu, par le procédé suivant l'invention, par mélange de scories d'aciérie à l'oxygène et de gypse. Exemple nO 1 On a préparé en laboratoire un mélange intime de 2 544 g de scorie broyée à la finesse de 5.200 cm/g (Blaine), avec respectivement 54,4 et 109 g de gypse naturel; à l'aide de ces mélanges et de sable normalisé, on a confectionné des éprouvettes RILEM qui ont été cassées en compression à différents ages. Les résultats sont donnés ci-après, comparés aux résultats obtenus sur un échantillon témoin de scorie broyée sans sulfate de calcium. Scories Résistance à la compression en N/mm2 2 5.200 cm /g 2 jours 3 j. 7 j. 14 j. 21 j. 28 j. sans sulfate 0,4 0,4 0,4 N N N 9 % gypse 0,5 0,6 1,4 2,8 3,2 3,7 17 % gypse 0,8 1,1 2,3 3,7 5,5 6,2 éprouvette fissurée. Exemple nO 2 On a préparé en laboratoire un mélange intime de 2.000 g de scorie broyée, de dimension O - 1 mm, et respectivement 600 g de gypse résiduaire de la fabrication d'acide phosphorique. Des éprouvettes (sans sable supplémentaire) de dimensions4 x 4 x 16 cm ont été moulées à l'aide de ces mélanges, et essayées en compression à différents âges; les résultats de ces essais sont donnés ci-après Scorie Résistance à la compression en N/mm2 O - 1 mm 2 jours 3 j. 7 j. 14 j. 21 j. 28j. 23% gypse naturel 1,7 2,3 3,8 5,5 6,6 7,5 23% gypse résiduaire 1,1 1,5 2,8 4,6 6,1 6,8 Exemple nO 3 On a préparé en laboratoire les mélanges suivants Scorie O - lmm Gypse résiduaire Mélange 23 % 1.800 g 540 g Mélange 33 % 1.600 g 800 g Ces mélanges, moulés en éprouvettes 4 x 4 x 16 cm, donnent après étuvage de 5h à 750C les résistances en compression suivantes mélange à 23 % gypse : 3,3 N/mm2 2 mélange à 33 % gypse : 3,3 N/mm2.

Claims: REVENDICATIONS. 1. Procédé de préparation de liant hydraulique, ca ractérisé en ce qu'il consiste à broyer des scories d'aciérie à l'oxygène et à les mélanger à du sulfate de calcium, la teneur de sulfate de calcium dans ce mélange étant comprise entre 2 et 50 %. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute, au mélange susdit, un adjuvant choisi de manière à modifier le temps de prise et/ou de durcissement du liant hydraulique. 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on ajoute, au mélange susdit, un constituant ternaire, tel que du laitier de haut fourneau, des cendres volantes. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le sulfate ce calcium mélangé aux scories est anhydre. 5.Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le sulfate de calcium mélangé aux scories est hydraté. 6. Liant hydraulique obtenu par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5.

Inventors: DAUBE, JEAN, HARVENGT, LEON, Harvengt, Léon
Applicants: CIMENTERIES C.B.R. CEMENTBEDRIJVEN
Application year: 1979
Main classification: C04B7
IPC codes: C04B7