Valorisation du phosphogypse de Tunisie en vue de son utilisation comme substituant au gypse naturel dans la fabrication du ciment
Authors: Charfi Fourati Faouzia , Bouaziz Jamel , Belayouni Habib 
Published: June 2015

The substitution of natural gypsum by raw phosphogypsum residue in the preparation of industrial cement, causes a considerable delay in the cement hardening. The aim of this work is to identify, among the mineral and/or the organic compounds present in the phosphogypsum residue, those which cause such a delay and then to perform tests in order to remove or to decrease such impurities. Several tests have been carried out on the industrial cement by adding several mineral and organic compounds to the cement components, demonstrated that Phosphorus, Organic Matter and Fluorine, are the main and exclusive elements which causes a delay in the cement hardening. When they are present in significant amounts, those elements react with the cement particles, thus inhibiting their hydration, and causing by the same time a considerable delay in the cement hardening. Such result means, that in order to use successfully the phosphogypsum instead of natural gypsum in the preparation of industrial cement, the only need is to find out a method that would be able to remove (or decrease the amounts of) these elements from the phosphogypsum residue. Several tests have been carried out in order to remove (or decrease the amounts of) Phosphorus, Organic and Fluorine compounds, which were previously identified as compounds causing a considerable delay in the setting time of the cement. Treatments such as floatation, calcination, washing with sulfuric acid solution (up to 50% H2SO4) produce a good quality phosphogypsum, which may substitutes to natural gypsum in the cement preparation. The setting times of the cements prepared using treated phosphogypsum were indeed, much more lesser than those obtained with non-treated phosphogypsum. The most acceptable setting times of the cement were obtained when the treatment process decreases the amounts of Phosphorus, Organic matter and Fluorine in the phosphogypsum, respectively to 0,2%, 0,05% and 0,05% or less. Treatments by washing the phosphogypsum with a sulfuric concentrated solution, equal or higher than 40% H2SO4, were found to be the most efficient.

L’utilisation du phosphogypse brut en tant que substituant du gypse naturel dans la fabrication du ciment entraine un retard considérable de la prise du ciment. Dans ce travail nous avons cherché à identifier, parmi les impuretés minérales et organiques dans le phosphogypse brut, les éléments qui, par leur présence, occasionnent les retards de prise. Les essais que nous avons menés ont permis de démontrer que, parmi toutes les impuretés présentes dans le phosphogypse brut, la matière organique, le fluor et surtout le phosphore, sont les principaux éléments dont la présence en quantités significatives occasionne des retards de prise du ciment. Ces éléments, en s’adsorbant sur les particules de ciment, empêchent en effet leur hydratation et induisent donc des retards de prise considérables. Ce résultat signifie qu’il suffit de mettre au point un procédé de traitement qui éliminerait ces trois éléments à partir du phosphogypse brut pour que celui-ci puisse être utilise avec succès comme adjuvant au clinker. Les différents traitements réalisés en vue d'éliminer ces éléments pénalisants a partir du phosphogypse montrent que la flottation, la calcination et le lavage avec une solution d’acide sulfurique, sont des traitements qui améliorent sensiblement la qualité du phosphogypse, par rapport au phosphogypse brut. Dans tous les cas, nous avons obtenu des temps de début et de fin de prise de la pâte de ciment inferieurs a ceux obtenus avec le phosphogypse brut. Les temps juges les plus acceptables sont ceux obtenus avec les phosphogypses ou le traitement a pu abaisser les teneurs des impuretés a des valeurs inferieures a 0,2 % pour le phosphore, inferieures a 0,05 % pour le fluor et inferieures a 0,05 % pour la matière organique. De ce point de vue, le mode de traitement le plus efficace est le lavage par des solutions concentrées (≥ 40 %) en acide sulfurique.