La fluorine et son rôle dans la cimenterie

Master Sciences et Techniques
Génie des Matériaux et des Procédés

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES

La fluorine et son rôle dans la cimenterie

PROPRIETES DE LA FLUORINE 

La fluorine [5] CaF2, du latin « fluere » signifie « couler ». Son nom fait allusion à sa fréquente utilisation comme fondant en métallurgie. Elle abaisse le point de fusion de divers minerais et les rend plus fluides. Elle est réactive aux rayons ultraviolets, son nom a donné le terme « fluorescent ».
Au cours des siècles, la fluorine a reçu une incroyable diversité de noms tels que Fluor mineralis, Glas-Spat, Spatum vitreum, Calx Fluorata, spath fusible, spath vitreux, Fluor Spar, spathfluor.
La fluorine peut être incolore, bleue, verte, violette, rose, jaune, marron. La diversité des couleurs est due à la présence de certaines terres rares comme l’yttrium, l’europium… dans le minerai.
C’est le principal minerai de fluor, elle est utilisée dans la métallurgie de l’aluminium, pour la fabrication d’acide fluorhydrique HF ainsi comme agent fondant et minéralisateur dans les cimenteries et des industries sidérurgiques.
Les cristaux peuvent présenter des dimensions impressionnantes. Le plus grand cristal a été découvert au Nouveau Mexique (États-Unis) : son diamètre est de 2,13m et son poids de 16 tonnes.

• LA fluorine est la plus chère des matières premières entrant dans la composition du mélange crû, ceci exige beaucoup de soin et de précision au niveau de l’analyse de sa teneur dans les produits intermédiaires à fin de réaliser la qualité souhaitée du produit final. Le laboratoire contrôle de qualité de la cimenterie Holcim Maroc de Fès REM est équipé d’un ionomètre /pH-mètre destiné à l’analyse de la fluorine. À l’aide de cet appareil on peut mesurer l’activité des ions fluorures par titrage potentiométrique. De toutes les méthodes électrochimiques, la potentiométrie est certainement la méthode la plus fréquemment utilisée. Elle est devenue très importante grâce au développement des électrodes ioniques sélectives (EIS). Le principe revient à créer une pile dans laquelle l’analyte (ce qu’on cherche à déterminer) intervient de façon que la différence de potentiel obtenue soit en relation avec sa concentration.

Principe de l’analyse par potentiométrie 

Tout dosage potentiométrique repose sur une mesure de différence de potentiel dans des conditions de courant constant (généralement nul), entre deux électrodes qui plongent dans une solution d’échantillon. Chaque électrode constitue une demi-pile. On distingue : L’électrode de référence [7] : une électrode Ag/AgCl (un fil d’Ag recouvert d’AgCl baignant dans une solution de KCl) qui forme une demi-cellule électrochimique de référence, dont le potentiel est constant par rapport à celui de la solution échantillon.
Le contact électrique avec la solution s’effectue par l’intermédiaire d’une fine pastille poreuse en verre fritté qui constitue le pont de jonction électrolytique. Les ions ont tendance à migrer à travers ce pont, il en résulte un faible potentiel de jonction Ej que l’on diminue en choisissant comme pont salin une solution saturée de KCl.
L’électrode ionique sélective (EIS) [7] : encore appelée électrode de travail ou indicatrice comportant une électrode de référence interne (ERI) baignant dans une solution de l’analyte (dans notre cas elle s’agit d’une solution des fluorures) et servant de référence. Cette électrode est séparée de la solution échantillon par une membrane sensible aux ions.
Remarque : L’activité ionique est le nombre des ions effectifs, donc l’EIS est amenée à mesurer l’activité ionique et non la concentration. Pour mesurer la concentration deux actions seront appliquées :

• L’ajout d’une concentration constante d’un électrolyte inerte TISAB.
•  La dilution des solutions standards et des échantillons de mesure.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
Partie I : PRESENTATION GENERALE
Chapitre I : Holcim-Maroc
I. Historique
II. Fiche technique de Holcim-Maroc.
III. Présentation de Holcim Ras El Ma à Fès
Chapitre II : Procédé de fabrication du ciment à Holcim de Fès
I. Etape 1 : Préparation des matières premières
1. Carrière (extraction)
2. Concassage
3. Transport des matières premières
II. E tape 2 : Homogénéisation et broyage du crû
8 1. Préhomogénéisation
2. Broyage du crû
3. Dépoussiérage
4. Homogénéisation
III. Etape 3 : Production du Clinker (Cuisson)
1. Préchauffage
a. Principe
b. Réactions chimiques
2. Four rotatif (clinkérisation)
a. Principe
b. Réactions chimiques
3. Refroidisseur à clinker
IV Etape 4 : Mouture du ciment et expédition
1. Silos à clinker
2.Broyage du Ciment
3. Conditionnement du ciment
Chapitre III : Contrôle de qualité au laboratoire
I. Essais chimiques
1. Analyse par fluorescence de rayon X
2. Détermination de la perte au feu (PAF)
3. Détermination de la teneur de la chaux libre
4. Détermination de la teneur en chlorure
5. Détermination de la teneur en fluorine
II. Essais physiques et mécaniques
1. Finesse
2. Essai d’expansion
3. Essai de flexion et de compression
Partie 2 – Sujet de stage : Amélioration et validation de la méthode d’analyse du fluor par potentiométrie
Chapitre I : La fluorine et son rôle dans la cimenterie
I. Introduction
II. Propriétés de la fluorine
III. Analyse quantitative du fluor par potentiométrie
1.Introduction
2. Principe de l’analyse par potentiométrie
3. Protocole expérimental
Chapitre II : Amélioration de l’analyse du fluor par potentiométrie
I. Introduction
II. Etalonnage par des standard à partir du mélange crû
1. Préparation des solutions standards
2. Résultats de l’étalonnage
III. Etalonnage par le fluorure de sodium NaF
1. Préparation des solutions standards
2. Résultats de l’étalonnage
3. Avantages des solutions standards préparées à partir du NaF
IV. Résultats
1. Etalonnage par des standards préparés à partir des échantillons du mélange crû
2. Etalonnage par des standards préparés à partir du NaF
3. Interprétation des résultats
Chapitre III : Validation de la méthode d’analyse du fluor par potentiométrie
I. Introduction
II. Généralités sur la validation des méthodes d’analyses
1. Définition de la validation
2. Notions statistiques
3. Tests statistiques
a. Test des valeurs aberrantes (Test de DIXON)
b. Test sur les écarts-types et les variances
c. Test d’adéquation à une loi normale (test de Shapiro & Wilk)
4. Evaluation des performances statistiques de la méthode
a. La linéarité de la courbe d’étalonnage
b. La normalité
c. La fidélité
d. La justesse
III. Résultats de la validation
1. Etude de la linéarité
a. Test des valeurs aberrantes
b. Test de la linéarité (tes de Fisher)
c. La régression linéaire
d. Intervalle de confiance sur la pente et sur l’ordonnée à l’origine
2. La normalité
3. Vérification de la fidélité
4. Evaluation de la justesse
IV. Interprétation des résultats
CONCLUSION
ANNEXE
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE

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