Fabrication De Ciment

Fabrication De Ciment

Usine de Fès – Ras El Ma

Situation géographique et accessibilité

La cimenterie de Fès est située dans la localité de Ras El Ma à 25 Km de la ville de Fès et à 340 Km du port de Nador à partir duquel elle est alimentée en pet coke.
La liaison routière avec les autres régions du Royaume se fait à partir de l’autoroute reliant Casablanca et Oujda, tandis que l’accès à la ville de Fès se fait directement via les localités de Bensouda et de Zlilig. L’usine est raccordée à la voie ferrée depuis 2005.

Activité

L’usine de Fès – Ras El Ma a été mise en service en 1993 et ne produit que du clinker pendant les trois premières années de son activité. Depuis 1996, l’usine de Fès Ras El Ma produit et commercialise différentes qualités de ciment.
L’unité de production de Fès – Ras El Ma utilise le procédé de fabrication à voie sèche intégrale.
L’usine comprend des ateliers de concassage, de broyage, d’homogénéisation et de stockage de la farine, de cuisson et stockage du clinker, de broyage du ciment et d’ensachage et expédition du ciment.
La production s’effectue à partir de matières premières extraites de la carrière de calcaire et de la carrière de schiste, les deux se situant à proximité de l’usine.
L’usine de Fès est dotée des certificats de conformité aux normes ISO 9001 de la gestion de la qualité, ainsi que la norme relative au management environnemental ISO 14001.

La fabrication de ciment

Dans le présent chapitre, nous allons expliquer de façon assez brève, le processus de fabrication de ciment ainsi que les différentes qualités produites à Holcim Fès.

Processus de fabrication

Le processus de fabrication du ciment est un processus complexe et graduel par voie sèche, dans lequel la matière subit à partir de la carrière des transformations successives jusqu’au produit fini.
La fabrication du ciment est un procédé qui exige un savoir-faire, une maîtrise des outils et des techniques de production, des contrôles rigoureux et continus de la qualité.
La production du ciment s’opère selon un processus en six étapes :
• Extraction des matières premières
• Concassage et pré-homogénéisation des matières crues
• Broyage et homogénéisation de la matière crue
• Production du clinker
• Broyage du ciment
• Expédition du ciment

Extraction des matières premières

Les matières premières sont extraites des parois rocheuses d’une carrière à ciel ouvert par abattage à l’explosif.Pour produire des ciments de qualités constantes, les matières premières doivent être très soigneusement échantillonnées, dosées et mélangées de façon à obtenir une composition parfaitement régulière dans le temps.Le cimentier utilise aussi des matières qui sont emportées de différentes régions du Maroc.Les matières premières utilisées durant le processus de fabrication sont :Le calcaire : qui représente 80% du tonnage des matières premières est extrait des parois rocheuses d’une carrière à ciel ouvert à proximité de l’usine par abattage à l’explosif. La pureté du calcaire est caractérisée par sa teneur en carbonate de calcium CaCo3.
Le Schiste : est constitue de 20% de Al2O3 et de proportion très faible en SIO2 et FE2O3. Pour augmenter ces proportions faibles on le mélange avec l’argile et les minerais de Fer. Le taux moyen de schiste en cru est de 14%.Le gypse : est utilisé comme régulateur de prise dans le ciment à cause de la présence du sulfate de calcium, il est ajouté en faible quantité aux autres constituants du ciment au cours de sa fabrication.La pouzzolane : une matière siliceuse possédant en elle-même peu de propriétés de prise mais qui finement divisée et en présence de chaux, réagit avec l’hydroxyde de chaux à la température ordinaire pour former un composé ayant les propriétés d’un ciment. La pouzzolane est d’origine volcanique, elle améliore la qualité hydraulique des ciments.La Fluorine : une espèce minérale composée de Fluorure de Calcium de formule idéale CaF2 est apportée d’un gisement à proximité de la région d’Azrou. Elle est utilisée en faible quantité dans le mélange cru pour obtenir des effets particuliers pendant la cuisson, c’est-à-dire qu’elle permet d’activer le processus de formation de clinker. De plus ce composé permet avant tout d’augmenter le débit et de réduire la consommation calorifique du four en baissant la température de 1450 à 1200.

Concassage et pré-homogénéisation

• Concassage :
Extraites sous forme de bloc de grosse dimension, les matières premières extraites des carrières sont concassées afin de faciliter leur manutention pour les étapes postérieures. Les concasseurs utilisés dans les usines de Holcim (Maroc) sont à impact à battoirs ou marteaux. Ce type de concasseur est adapté aux caractéristiques initiales et finales des matières à concasser.Les matières premières sont transportées par des engins mécaniques (pelles mécaniques, chenilles, camions bennes, etc.) lors des phases d’extraction et d’alimentation du concasseur, ainsi que pour l’acheminement des ajouts
• Pré-homogénéisation 
Les matières premières concassées sont acheminées vers un hall de stockage et de pré-homogénéisation. Cette opération permet d’améliorer l’homogénéité de la matière et de réduire les fluctuations du procédé, grâce à des tests et analyses réalisés dans les laboratoires de l’usine.
Figure 4: Flow sheet du concasseur

Broyage et homogénéisation de la farine crue

• Broyage cru
La matière crue est constituée d’un mélange des différentes matières premières et de correction dans des proportions qui sont définies suivant les valeurs des modules chimiques du cru.
En général, la matière crue est constituée de 84%de calcaire, 11 % de schistes et 1% à 5 % de matières de corrections (sable et fer). Le dosage des différentes composantes est systématisé de manière automatique à l’entrée du broyeur.
Ce mélange est broyé et séché dans un broyeur vertical à galets. Cette opération de broyage permet de réduire la granulométrie du mélange.
Le séchage de la matière crue à l’intérieur du broyeur est assuré par les gaz chauds du four.
• Homogénéisation
A la sortie du broyeur cru, le mélange des matières broyées, appelé farine crue est stocké dans un ou plusieurs silos de stockage et d’homogénéisation.
Dans ces silos, la farine crue est homogénéisée par soufflage d’air sur-pressé. Cette opération permet d’améliorer la régularité des caractéristiques de la farine crue afin d’obtenir ensuite un clinker de qualité régulière.
Figure 5 : Flow sheet du broyeur cru 16

Production du clinker 

Le clinker est un produit artificiel obtenu par la cuisson de la farine crue dans un four rotatif.
La production du clinker se fait en quatre étapes:
• Le séchage et le préchauffage de la farine crue.
• La décarbonatation partielle de la farine crue.
• La clinkérisation.
• Le refroidissement du clinker.
• Séchage et préchauffage et décarbonatation partielle de la farine
La farine crue est introduite et dosée au pied de la tour de préchauffage. Par la suite, elle est manutentionnée jusqu’au haut de la tour où elle est introduite au niveau du quatrième ou du cinquième étage.
Dans la tour de préchauffage, la farine crue avance du haut vers le bas et se mélange avec les gaz chauds du four circulant dans le sens inverse. Ce procédé permet de préchauffer la farine crue jusqu’à une température de près 800 °C au pied de la tour et de provoquer la première transformation (décarbonatation partielle) de ses principaux composants chimiques (carbonates, silicates, aluminates, etc.).
• Clinkérisation (production du clinker)
La farine crue, qui a été partiellement décarbonatée dans la tour de préchauffage, est introduite dans un four rotatif pour entamer le processus de clinkérisation.
La clinkérisation consiste en la combinaison des principaux composants de la farine crue (carbonates, silicates, aluminates, etc.) sous l’effet de la chaleur du gaz du four (1 400 °C), pour former des minéraux artificiels qui confèrent au clinker ses propriétés hydrauliques. Les proportions de ces minéraux doivent rester dans des limites définies afin d’assurer une bonne qualité du clinker.
L’énergie thermique nécessaire pour assurer la cuisson de la farine crue dans le four, est produite par la combustion du pet coke qui est introduit dans le four par une tuyère spéciale.
En plus du pet coke, on utilise des combustibles alternatifs (huiles usagées, pneus déchiquetés, etc.) en vue de réduire les coûts de l’énergie thermique
• Refroidissement du clinker :
A la sortie du four, le clinker est introduit dans un refroidisseur à ballonnets ou à grilles où il est refroidi jusqu’à une température de 120 °C. Cette opération permet de récupérer la chaleur du clinker pour la réutiliser et de faciliter sa manutention jusqu’aux silos de stockage.

Broyage de ciment

Le clinker et les ajouts (gypse, calcaire et pouzzolane) sont introduits au niveau d’un broyeur vertical à galets, dans des proportions prédéfinies pour subir des efforts mécaniques du broyage et produire ainsi le ciment dont la finesse évolue de 2 800 à 4 000 cm²/g.Le dosage du clinker et des ajouts se fait à l’entrée du broyeur par un système de dosage automatique.Les caractéristiques des différentes lignes de gamme de ciment obtenues sont conformes aux normes marocaines de production du ciment. Cette conformité est assurée grâce à des dosages mesurés et des tests de laboratoire effectués tout au long du processus de production

Table des matières

Introduction
ChapitreI :Présentation de général de HOLCIM
Présentation du Groupe Holcim
II. Holcim Maroc
1. Répartition du capital de Holcim Maroc
2. Activité
3. Historique
4. Hygiène et sécurité
III. Usine de Fès – Ras El Ma
1. Situation géographique et accessibilité
2. Activité
3. Organigramme
ChapitreII:Fabrication De Ciment
Procesus de fabrication
1. Extraction des matières premières
2. Concassage et pré-homogénéisation
3. Broyage et homogénéisation de la farine crue
4. Production du clinker :
5. Broyage de ciment
6. Ensachage et expédition du ciment
II. Les différentes qualités de ciment…….
Cahier De Charge
ChapitreIII :Presentation De Circuit De Broyage
Introduction
II. Circuit de broyage
III. Présentation du broyeur BK4
1- Principe de fonctionnement du broyeur
2- Entrainement complet du broyeur
IV. Présentation du foyer sécheur
ChapitreIV :Gestion Énergétique Du Broyeur BK4
I. Problématique
II. Ressources énergétiques :
1.Energie électrique
2.Energie thermique
III. Etude de la consommation énergétique
1.Consommation Electrique spécifique
2.Consommation calorifique spécifique broyage ciment
IV. Causes de la surconsommation énergétique
1.Diagramme d’Ishikawa
2.Analyse des causes
V. Recommandations pour améliorer l’efficacité énergétique
1.Solutions pour réduire les pertes énergétiques analysées précédemment
2.Optimisation de la CES en utilisant la méthode simplexe
Conclusion
Bibliographie

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