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par des produits plus concentrés. On peut aussi envisager l'utilisation des poussières de fours comme amendement ou comme engrais. Mais les études qui ont été faites dans ce domaine montrent que les dépenses supplémentaires de stockage et de distribution rendent cette récupération économiquement difficile, ces frais pouvant être beaucoup mieux supportés par des produits plus concentrés. III. LE FOUR DE CIMENTERIES : UN PIEGE À SOUFRE EFFICACE Un article paru en avril 1978 dans la Revue des Matériaux de Construction sous la signature de P. Etoc (voir ci-après bibliographie) a illustré sur un exemple concret la remarquable faculté des fours
illustré sur un exemple concret la remarquable faculté des fours de cimenterie de capter le soufre du combustible utilisé. Dans le cas décrit, il s'agit d'un four à voie semi-sèche de 1 250 t/j, dont la consommation calorifique moyenne est de 760 thermies à la tonne de clinker. Le débit d'alimentation en poudre crue est d'environ 80 t/h. A l'entrée du dépoussiérage, le débit de poussière est d'environ 4 t/h, à la sortie d'environ 20 mg/m3 soit quelques kg/h. Le combustible, fuel lourd n° 2, a une teneur en soufre de 3,3 %. Le bilan soufre (chiffres arrondis) est le
de 3,3 %. Le bilan soufre (chiffres arrondis) est le suivant : — les matières crues apportent 3,300 t/24 h — le combustible apporte 3,200 t/24 h soit un total de ...... ### CORRECTION ### Dans un précédent article (Annales des Mines janvier-février 1978) nous avions fait le point sur les émissions de poussière par les cimenteries en France, en insistant sur la technologie de fabrication du ciment et la nature particulière des émissions de poussière dans ce type d'installation. Dans son cadre général, cette étude reste valable. Nous en rappellerons brièvement les principales indications avant de la compléter par
rappellerons brièvement les principales indications avant de la compléter par quelques réflexions destinées à orienter les actions encore nécessaires. Enfin nous mettrons à jour les informations qu'elle donnait sur l'évolution de la réglementation, les mesures prises et les résultats obtenus. 1. L'INDUSTRIE CIMENTIÈRE ET LA POLLUTION ATMOSPÉRIQUE La production de liants hydrauliques est actuellement légèrement inférieure à 30 Mt/an. Elle s'effectue dans 59 usines et 9 centres de broyage répartis d'une manière assez régulière sur le territoire. Les usines sont de tailles diverses. Les plus petites produisent 100 000 t/an, les plus grosses 1 500 000 t. L'ensemble du personnel
les plus grosses 1 500 000 t. L'ensemble du personnel des sociétés ciment 6,500 t de soufre/24 h On retrouve ce soufre à concurrence de: 4,600 t dans le clinker; 2,000 t dans les poussières; 0,141 t sous forme de SO2 dans les fumées. Le bilan ne boucle qu'à quelques % près, ce qui est très acceptable compte tenu des difficultés de mesure. Ce qui est important c'est qu'une part infime du soufre apporté par la combustion ou les matières premières se retrouve sous forme de SO2 dans les fumées. Cette faculté des fours à ciment de piéger le soufre
Cette faculté des fours à ciment de piéger le soufre est maintenant très généralement reconnue notamment par l'Administration qui retient pour le calcul de leur émission de SO2 la teneur réelle mesurée dans les fumées et non celle qui pourrait être théoriquement calculée à partir de la teneur en soufre du combustible. Dans certaines zones sensibles, des arrêtés préfectoraux imposent aux industries l'utilisation de fuel à basse teneur en soufre. Là encore, l'Administration a reconnu l'absence d'émissions sulfureuses par les fours à ciment et n'impose pas l'utilisation de combustible à basse teneur en soufre. Si certains fours consomment du fuel
basse teneur en soufre. Si certains fours consomment du fuel de ce type, c'est pour des impératifs spécifiques de fabrication tenant soit à la qualité des produits finis, soit à l'existence de concrétions gênantes dans les appareils de production. Il y a là un exemple significatif d'une bonne interprétation de la réglementation qui a permis de tenir compte des conditions particulières d'une industrie pour ne pas lui imposer des contraintes qui auraient pesé sur l'économie de son exploitation sans améliorer la situation de l'environnement. IV. LA LUTTE CONTRE LA POLLUTION : COMPLEMENTARITE AVEC LA RECHERCHE DES ECONOMIES D'ENERGIE S'il est
: COMPLEMENTARITE AVEC LA RECHERCHE DES ECONOMIES D'ENERGIE S'il est vrai que dans la plupart des cas la mise en place d'équipements destinés à économiser de l'énergie entraîne la modernisation ou le renforcement des systèmes de dépoussiérage, il convient d'apporter quelques précisions et quelques nuances sur ce point. Le cas le plus extrême est celui de la voie sèche où l'on manipule des poudres à tous les stades de la fabrication et où il est indispensable d'en contrôler parfaitement tous les flux. Le même dépoussiérage sert souvent pour le four et pour le broyeur à cru, les gaz du four
et pour le broyeur à cru, les gaz du four servant au séchage des matières premières. Dans le cas de la voie semi-sèche ou semi-humide, une partie des poussières est captée par la grille sur laquelle sont déposés les granules ou les boudins et que traversent les gaz issus du four rotatif situé en aval de la grille. Dans ce cas les émissions de poussière après la grille sont déjà notablement réduites tout au moins pour des débits modérés; de par sa conception, ce type de four devrait pouvoir se passer de dépoussiérage proprement dit, les émissions étant seulement de
passer de dépoussiérage proprement dit, les émissions étant seulement de quelques centaines de mg/m3. C'est l'application de la réglementation qui oblige dans ce cas à installer un dépoussiérage supplémentaire pour capter les poussières résiduelles dont la relativement faible quantité et la nature minéralogique pourrait permettre l'émission, dans certaines conditions locales, sans nuisance réelle pour l'environnement. Un autre aspect de la complémentarité de la diminution de la pollution atmosphérique et des économies d'énergie concerne la régularité de marche du four. C'est en effet lors de la marche la plus régulière que l'on a la meilleure consommation calorifique mais également la marche
l'on a la meilleure consommation calorifique mais également la marche optimale de l'installation de dépoussiérage. C'est l'objectif majeur de tout directeur d'usine et en particulier de tout directeur d'usine à ciment. On peut constater à ce sujet que les modifications qui peuvent parfois être apportées à la qualité du combustible, et notamment du fuel lourd entraînent des dérèglements du four et sont en fait contraires à la fois aux impératifs d'économies d'énergie et de lutte contre la pollution atmosphérique. Fig. 3. — Ciments Lafarge-France — Usine de Frangey (Yonne) — Grille Lepol (utilisée pour les voies semisèches ou semi-humides). (Doc.
Grille Lepol (utilisée pour les voies semisèches ou semi-humides). (Doc. Ciments Lafarge-France) Enfin on constate que les usines à ciment modernes consomment plus d'électricité que les usines anciennes à voie humide (3 à 5 % de plus environ). Cela est dû surtout aux procédés employés, mécaniquement plus complexes, mais aussi aux installations de dépoussiérage. Ces investissements se traduisent par des frais supplémentaires (frais financiers, amortissements, frais d'entretien et d'exploitation) qui viennent en partie consommer les économies faites sur le combustible. Les installations de dépoussiérage indispensables pour la modernisation d'une usine à ciment consomment donc une partie de l'amélioration de productivité
à ciment consomment donc une partie de l'amélioration de productivité apportée par la modernisation. Ces considérations peuvent utilement alimenter des réflexions au sujet du degré de complication des installations à monter dans certains pays en voie de développement ou à population peu concentrée, où l'on peut se poser la question de l'opportunité d'engager des coûts importants notamment pour la dépollution. Mais il s'agit là toujours de problèmes spécifiques à traiter cas par cas. V. LES TECHNIQUES DE DEPOUSSIERAGE ET LA RÉGLEMENTATION Sur le plan technique les moyens de résoudre les problèmes de dépoussiérage en cimenterie existent. On renverra pour cela
problèmes de dépoussiérage en cimenterie existent. On renverra pour cela aux articles spécialisés rappelés dans la bibliographie concernant notamment les types de dépoussiérage couramment utilisés. Les plus répandus sont les filtres électriques et les filtres à manche. Les filtres électriques sont particulièrement bien adaptés au dépoussiérage des fours et des broyeurs à cru. Pour certains fours en voie sèche les gaz contiennent insuffisamment de vapeur d'eau pour que le filtre fonctionne correctement et l'on doit installer des tours d'humidification des gaz. Mais un électrofiltre bien conçu fonctionne avec un excellent rendement et l'on atteint souvent dans les installations en service
rendement et l'on atteint souvent dans les installations en service des taux de poussière très inférieurs aux 150 mg de la réglementation. Il nous paraît cependant dangereux de prescrire des teneurs inférieures à ce chiffre car dans le domaine du dépoussiérage comme dans beaucoup d'autres, il faut plutôt raisonner en probabilités de dépassement pendant une courte période de pointe. Il en est de même pour les dépoussiérages à manches qui donnent d'excellents résultats lorsque les manches sont en bon état mais qui peuvent avoir pendant une courte période un mauvais rendement lorsqu'une manche est crevée. Ce type de dépoussiérage est
rendement lorsqu'une manche est crevée. Ce type de dépoussiérage est toujours installé sur des ateliers annexes dont la poussière intéresse essentiellement les installations de l'usine et les conditions de travail. L'on peut être assuré que les dispositions prises, notamment dans le cadre du comité d'hygiène et de sécurité, sont suffisantes pour que l'incident soit rapidement signalé et la réparation rapidement effectuée. Il est dans ce cas inutilement onéreux d'envisager des systèmes plus ou moins sophistiqués de surveillance qui ne se justifient pas. Les poussières des refroidisseurs à clinker posent un problème plus délicat car les installations que l'on peut envisager
problème plus délicat car les installations que l'on peut envisager : filtre à gravier, filtre humide ou autres nécessitent pas mal d'entretien. Quoi qu'il en soit ce problème n'intéresse pas directement l'environnement de l'usine. Les poussières de clinker sont très grosses et très lourdes et restent dans un rayon de quelques mètres ou quelques dizaines de mètres du refroidisseur. Un dispositif adopté assez souvent consiste à équiper le four de refroidisseurs planétaires à travers lesquels passe la totalité de l'air secondaire de combustion, ce qui fait que les poussières du refroidissement sont obligatoirement aspirées par le four. Ce système très
refroidissement sont obligatoirement aspirées par le four. Ce système très séduisant a néanmoins son revers. D'une part la conduite du four est moins souple puisque l'on ne dispose plus des nombreux paramètres de réglage que donnent un refroidisseur indépendant. D'autre part, les refroidisseurs planétaires sont assez bruyants, ce qui fait que l'on perd en partie sur le bruit ce que l'on gagne sur les poussières. Quoi qu'il en soit, là comme ailleurs, le choix des installations de refroidissement doit faire l'objet d'un examen spécifique dans chaque cas en tenant compte des impératifs de la production et des contraintes de l'environnement.
des impératifs de la production et des contraintes de l'environnement. VI. CONTRÔLE DES INSTALLATIONS DE DEPOUSSIÉRAGE Comme nous l'avons indiqué, une usine à ciment a tout intérêt à fonctionner de manière très régulière, ce qui entraîne un fonctionnement optimum des installations de dépoussiérage. La plupart des usines à ciment modernes sont équipées d'installations automatisées contrôlées par des ordinateurs dont toutes les informations sont rassemblées et exploitées dans une salle de contrôle centralisée. Ces dispositions donnent pratiquement l'assurance que les installations de dépoussiérage fonctionneront de manière optimale et continue. Les gaz sont régulièrement analysés, les températures enregistrées et contrôlées ainsi que
sont régulièrement analysés, les températures enregistrées et contrôlées ainsi que l'intensité des dépoussiérages électriques notamment celui du four. Les débits de poussière qui circulent sont également mesurés par diverses méthodes directes ou indirectes basées sur l'enregistrement des données des appareils de manutention. Dans ces conditions, on peut se demander si l'enregistrement supplémentaire de la quantité de poussière passant par la cheminée est bien indispensable. Quoi qu'il en soit, c'est dans cette direction que s'engage l'Administration, et les usines à ciment peuvent sans doute l'y suivre dans la mesure où cette collecte supplémentaire d'information ne s'accompagnera pas d'aggravation ultérieure des contraintes
collecte supplémentaire d'information ne s'accompagnera pas d'aggravation ultérieure des contraintes apportées aux exploitations. Il n'est pas non plus nécessaire d'avoir là des mesures quantitatives précises d'ailleurs pratiquement impossibles. Il faut surtout avoir l'enregistrement d'un signal permettant de contrôler le bon fonctionnement des installations de dépoussiérage. C'est le cas d'un certain nombre d'appareils simples existant sur le marché. Pour le ciment, mais également pour d'autres industries, le Centre technique de l'industrie cimentière (Cerilh) a mis au point un appareil particulièrement adapté à ce genre de surveillance et d'enregistrement qui, après quelques maladies de jeunesse dues essentiellement à la fiabilité des composants
maladies de jeunesse dues essentiellement à la fiabilité des composants électroniques qu'il utilise, devrait permettre de répondre économiquement au vœu de l'Administration pour la mise en place dans les usines d'un autocontrôle fiable. Ainsi l'examen annuel par des prélèvements à travers des cannes d'aspiration, qui est très lourd et très coûteux, devrait-il pouvoir servir seulement à l'étalonnage des appareils simplifiés d'autocontrôle. On peut même se demander si dans quelque temps ces contrôles ne pourraient pas être tout simplement remplacés par un étalonnage en laboratoire de ces appareils dont on peut penser que les indications deviendront prochainement plutôt meilleures que celles
penser que les indications deviendront prochainement plutôt meilleures que celles des systèmes fondés sur l'aspiration. VII. PRIX DES INSTALLATIONS DE DEPOUSSIÉRAGE Il est très difficile de donner des informations autres que globales sur ce point. Chaque cas est en effet spécifique et comprend des travaux de montage ou de génie civil, et notamment de fondations, qui dépendent beaucoup des conditions locales. Un ordre de grandeur moyen légèrement supérieur à 10 % pour les usines à ciment complètes reste valable. Le tableau I donne les résultats d'une étude actualisée en francs 1979 du coût d'une usine de 500 000 t où
1979 du coût d'une usine de 500 000 t où les installations de dépoussiérage ont été largement dimensionnées. Les chiffres ont été arrondis pour mieux mettre en valeur des ordres de grandeur. Mais deux autres exemples montrent bien que l'on peut obtenir des résultats très différents suivant les cas. Les installations de dépoussiérage d'un four ont en effet un coût à peu près indépendant de la production. Dans le cas de l'usine de 500 000 t, on a prévu un investissement de 7 MF. Il n'est pas impossible que lors des appels d'offres, on obtienne des prix inférieurs, par exemple
des appels d'offres, on obtienne des prix inférieurs, par exemple de l'ordre de 6 MF. C'est en effet le prix obtenu pour les installations de dépoussiérage des fours pour lesquels des consultations ont effectivement eu lieu. Pour un four de 1 400 t/j, le prix envisagé est de 6 500 000 F. Pour un autre four de 1 800 t/j de 5 800 000 F. Mais il n'est pas sûr que les conditions d'installation, de fondation, etc., soient les mêmes et que soient pris en compte les mêmes équipements. Ce qui est sûr c'est que les installations de dépoussiérage coûtent
qui est sûr c'est que les installations de dépoussiérage coûtent cher en investissements et en frais d'exploitation. Ces derniers représentent 2 à 3 % du chiffre d'affaires, ce qui est considérable puisqu'ils sont du même ordre de grandeur que le bénéfice net et correspondent à la moitié des frais financiers constatés dans les comptes des sociétés cimentières. Depuis quelque temps, la législation sur les installations classées s'est renforcée en subordonnant la délivrance des autorisations à la production d'études d'impact obligatoires pour l'ouverture de nouveaux établissements ou modification d'établissements existants. Il y a là sans doute un progrès pour la protection
y a là sans doute un progrès pour la protection de l'environnement, mais aussi de nouvelles contraintes pour les industries qui viennent parfois s'opposer aux efforts également indispensables engagés pour économiser l'énergie, améliorer la productivité ou protéger l'emploi. Dans certains cas, de trop grandes exigences pourraient même inciter l'industriel à renoncer à une modification favorable à la protection de l'environnement. Là aussi, une application de la réglementation tenant compte de toutes les conditions locales doit permettre d'aboutir à d'excellents résultats. Pour les cimenteries, ce que nous avons rappelé sur la nature des poussières, l'absence de SCL dans les fumées, les
nature des poussières, l'absence de SCL dans les fumées, les performances et le coût des dépoussiérages, etc., donnent aux administrations compétentes des éléments pour apprécier l'impact réel des installations projetées sans exiger d'études complémentaires coûteuses. Dans un cas récent, où il s'agissait de remplacer un four en voie humide par un four en voie semi-humide moderne, il avait été demandé une étude complémentaire sur la diffusion du panache de fumée. Cette étude s'est avérée extrêmement onéreuse pour un résultat très discutable. L'Administration y a fort sagement renoncé estimant que pouvaient suffire les garanties données par ailleurs (teneur en poussières, hauteur
suffire les garanties données par ailleurs (teneur en poussières, hauteur de la cheminée), supérieures à celles exigées par la réglementation, mais d'un coût raisonnable compte tenu de l'état de la technique et de la nature de l'investissement. C'est appliquée dans cet esprit que la réglementation actuelle permettra à l'industrie cimentière de terminer l'action entreprise depuis de nombreuses années déjà pour concilier les impératifs de la protection de l'environnement avec ceux de l'économie de l'énergie et de l'amélioration de la qualité des produits. Depuis toujours l'industrie cimentière s'est préoccupée de la protection de l'environnement tant sous la pression de ses voisins
protection de l'environnement tant sous la pression de ses voisins que des pouvoirs publics. C'est surtout à partir de 1950 que des travaux importants ont été entrepris pour le dépoussiérage des fours. À cette époque, les émissions de poussières représentaisoient environ 3 % de la production de liants des cimenteries. Ce taux était déjà réduit de moitié en 1957 et s'était abaissé à environ 0,5 % en 1968. Pendant le même temps, la production de liants hydrauliques était passée de 8,1 Mt en 1950 à 26,5 Mt en 1968. Malgré l'augmentation de la production, le tonnage rejeté dans l'atmosphère était
l'augmentation de la production, le tonnage rejeté dans l'atmosphère était donc réduit de moitié en valeur absolue. Pendant cette période on a assisté à une évolution des conditions de fabrication dont les effets se sont avérés en définitive favorables pour l'environnement. Le progrès technique dans l'homogénéisation des matières crues a permis d'exploiter des carrières hétérogènes et d'implanter de nouvelles unités de production plus près des centres de consommation. Cela s'est traduit par la construction d'usines modernes qui ont, bien entendu, été dotées d'installations de dépoussiérage très performantes. Par ailleurs, le développement de la fabrication par voie sèche a rendu techniquement
développement de la fabrication par voie sèche a rendu techniquement indispensable l'installation de dépoussiérages puissants. Ce mode de fabrication a en effet tendance à augmenter l'émission de poussières à production égale et la protection de l'environnement comme la productivité des installations rendent indispensable la stricte limitation des émissions de poussières. Enfin, la France a, dès ce moment-là, commencé à développer l'utilisation de constituants secondaires tels que laitier, cendres volantes et pouzzolanes pour fabriquer le ciment, ce qui a pour effet de réduire la production de clinker et donc la phase de fabrication qui émet les poussières les plus gênantes pour
de fabrication qui émet les poussières les plus gênantes pour l'environnement. Actuellement, les ciments produits en France contiennent en moyenne seulement 70 % de clinker et les émissions de poussières ont donc été indirectement réduites par cet artifice d'environ 30 %. En dehors de toute contrainte administrative, mais dans le cadre de leur responsabilité civile et des rapports de bon voisinage ainsi que de leur souci d'assurer la productivité et l'entretien de leurs installations, les cimenteries ont donc été amenées à porter une attention accrue à leurs émissions de poussières. En 1968, un tiers des fours en service assurant la
En 1968, un tiers des fours en service assurant la moitié de la production de clinker répondaient à des normes suffisantes puisque leurs émissions ne dépassaient pas la limite de 0,150 g/Nm3 adoptée dans plusieurs pays étrangers. Cependant, un nombre encore important de fours ne comportait pas de dépoussiérateurs électriques et l'on constatait encore pour certains d'entre eux des émissions de plusieurs grammes par m3. Cette situation a néanmoins continué à s'améliorer et au début de l'année 1971 toutes les installations neuves étaient dotées systématiquement d'appareils de dépoussiérage suivant au plus près les perfectionnements de la technique. C'est à cette
plus près les perfectionnements de la technique. C'est à cette époque qu'une circulaire du ministre de l'Environnement, prise en application de la législation sur les installations classées le 25 août 1971 a fixé les conditions requises pour la construction des cimenteries ou des installations nouvelles. Cette circulaire est fondée sur l'expérience de l'industrie, les réglementations étrangères et les impératifs de la protection de l'environnement compte tenu des conditions particulières de l'industrie cimentière. Elle fixe la teneur en poussière maximale de tous les gaz rejetés par les cimenteries à 150 mg/Nm3 en régime de croisière, avec des pointes pouvant atteindre 1
en régime de croisière, avec des pointes pouvant atteindre 1 g/Nm3 pendant une faible durée au moment des démarrages de fours ou à l'occasion de dérangements. Elle prévoit également des contrôles continus de la quantité de poussières émises par la cheminée du four avec un enregistrement. En application de cette circulaire, toutes les installations nouvelles mises en activité depuis 1971 sont parfaitement dépoussiérées. Elles consistent en quatre usines entièrement neuves construites sur site nouveau, comprenant trois fours rotatifs et deux fours droits, et treize fours, dont trois à ciments spéciaux, construits dans les usines existantes pour remplacer d'anciens fours. D'autre
construits dans les usines existantes pour remplacer d'anciens fours. D'autre part, quatre fours anciens ont été transformés de voie humide en voie sèche ou semi-humide. Les rejets de ces unités ont une teneur en poussière souvent bien inférieure aux seuils fixés par la réglementation, ne dépassant pas dans certains cas 50 mg/Nm3. À ces résultats obtenus dans les ateliers de cuisson s'ajoutent ceux acquis dans les dépoussiérages de toutes les autres installations ainsi que pour le maintien en état de propreté des cours et des aires de stationnement par l'utilisation d'engins de collecte des retombées. Enfin, des moyens de contrôle