Soutenance mémoire
L’IMPACT DU CHLORE SUR LE PROCEDE DE CUISSON DU CIMENT
Parck de Pré-homogénéisation
Le processus de fabrication du ciment se fait de manière continue et exige la constitution de stocks de matières premières concassées pour assurer la marche de l’usine. Le stockage est polaire. L’objective de cette étape c’est le stockage et l’homogénéisation du mélange (Calcaire 80%, Argile et du Schiste 20%).Le contrôle de cette teneur sera effectué par un analyseur en ligne appelé BOLAP. Ce dernier prélève, chaque heure, des échantillons automatiquement. Après le mélange sera transporté vers une trémie par des bondes en mouvement afin de contrôler les demandes de la qualité, en cas de manque de l’un des composés, on a trois trémies (la première contient des sables, la seconde du calcaire à haute teneur et la troisième du cendre de pyrrhotine) situées à côté de celle de mélange.
Broyeur cru
La cimenterie de Béni Mellal utilise un broyeur cru de type broyeur à galette qui fonctionne de la façon suivante La matière est introduite dans le broyeur par une goulotte réchauffée et tombe sur la table de broyage. Elle est alors entraînée, par l’effet de la rotation de la table sous les galets pour concassage. La matière broyée est refoulée par la force centrifuge vers l’extérieur de la table par débordement. Le flux gazeux sortant de l’anneau de buses transporte la matière en totalité ou partiellement vers le séparateur dynamique disposé au-dessus du compartiment de broyage. La partie de la matière qui tombe à travers l’anneau de buses est envoyée au séparateur par un élévateur (circulation externe). La matière re-circulée sera remise dans la goulotte d’alimentation, avec la matière fraîche en amont du sas. Le concept de recirculation externe permet de limiter la perte de charge du broyeur en privilégiant le transport mécanique de la matière du plateau de broyage au séparateur. Un élévateur à godets réalise cette fonction de transport. Le séparateur classe la matière contenue dans le flux gazeux en produit fini et en gruaux. Les gaz chargés de ces poussières traversent les pales fixes du séparateur SEPOL® et sont mis en rotation.
Homogénéisation
L’atelier d’homogénéisation est fonctionnellement situé entre l’atelier de broyage du cru et l’alimentation du four, c’est le dernier maillon de la chaîne de la préparation du cru. Cette opération a pour but de rendre homogène, de manière artificielle, la farine entrée four en réduisant la dispersion des caractéristiques physico-chimiques autour des valeurs moyennes que l’on se fixe au moment du dosage et en maintenant la granulométrie de la farine entrée au four la plus constante possible (pas de ségrégations), cette opération permet aussi de rendre le plus stable possible la composition et la granulométrie du cru entrée four et ce pour avoir une cuisson régulière. Ceci assure une marche continue du four avec un minimum de variation du débit de la chimie du cru.
Le four
Les matières sont alors introduit dans le four et descendent vers la flamme grâce à la rotation (5 tours/minute) et à l’inclinaison du four (4 %). Typiquement, c’est un cylindre de 4m de diamètre et 64m de long. Entre 700 et 1200°C, une première réaction entre CaO et SiO2 en phase solide, conduit à la formation de silicate dicalcique (CaO)2SiO2 (C2S). Vers 1300- 1450°C apparait une phase liquide contenant Al2O3 et Fe2O3, qui servent de fondant. Le liquide forme environ 20% de la masse totale. Le silicate dicalcique se transforme partiellement en silicate tricalcique (CaO)3 SiO2 (C3S). La masse est alors refroidie brutalement de façon à solidifier des phases instables à basse température. On obtient des cristaux de silicate tricalcique dans sa forme cristallographique β (la seule qui réagisse avec l’eau) et de silicate tricalcique, noyés dans une matrice contenant l’aluminate tricalcique (CaO)3Al2O3 (C3A) et l’aluminoferrite tétracalcique (CaO)4Al2O3Fe2O3 (C4AF). Ces phases ne sont en générale pas pures, mais contiennent des éléments mineurs en solution solide. La composition pondérale moyenne est de 55 à 70 % de silicate tricalcique(C3S), de 10 à 25 % de silicate dicalcique(C2S), de 0,5 à 13% d’aluminate tricalcique (C3A) et de 1 à 15% de ferroaluminate tétracalcique(C4AF). Une micrographie de clinker apparaître sur la figure 7. C’est le silicate tricalcique (C3S) qui est à la phase importante du clinker, dans la mesure où sont hydratation est à l’ origine de l’essentiel de la résistance mécanique.
Impact du Chlore sur le procédé de cuisson clinker La présence de chlore (chlorures) et de soufre (sulfates, sulfure) dans les matières premières est problématique. En effet, lors du chauffage, le chlore et le soufre se volatilisent et réagissent avec les composés alcalins pour former des chlorures et sulfures alcalins. Si le pourcentage du chlorure est très élevé, il va d’abord se combiner avec l’ensemble des alcalins formants des chlorures alcalins qui réticulent dans le four et augmentent la probabilité d’accumulations dans le dispositif de préchauffage. Tout le chlorure restant étant ensuite combiné avec CaO pour former CaCl2 qui a un point de fusion entre (770-780oC). Cela rendra le repas chaud (Farine chaude) très «collant» à cette température et augmentera le risque d’accumulations lors du préchauffage. Les Chlorures forment également des mélanges eutectiques avec des sulfates de potassium, sodium, calcium et magnésium. Ces mélanges eutectiques ont des points de fusion nettement inférieure à celui des composés purs, ce qui augmente l’intensité d’accumulation de la farine cru (Bourrage). Les Chlorure et les Sulfures ont une température de fusion, c’est la même dans les cyclones C1 et C2 dont les bourrages présente avec une grande fréquence. D’où la grande teneur de ses éléments présente un milieu favorable pour l’accumulation de la farine crue
•La 5éme action pourtant sur le changement ou le recouvrement des plaques de tube plongeur Changement de type de matériau du tube plongeur avec un matériau plus résistant à la corrosion. Le matériau existe déjà à une nuance de GX 40 Cr Ni Si 27-4, c’est un acier inoxydable de type Austéno-ferritique (Réfractaire). La résistance à la corrosion augmente avec la teneur en Chrome, c’est un alphagène il favorise la forme ferritique, c’est-à-dire la structure cubique centrée du Fer. Des teneurs en Chrome élevées nécessitent des quantités accrues de Nickel pour former une structure austénitique.
Le Nickel favorise le passage de la structure cubique centrée (ferritique) de l’acier inoxydable à la structure cubique faces centrées (austénitique). Les aciers austénitiques contiennent au moins 6% de Nickel. La structure face centrées explique l’excellente ténacité des aciers austénitiques, aussi une meilleure résistance à la corrosion. Donc les aciers austénitiques de nuance GX 40 Cr Ni Si 25-20 restants le meilleur choix pour minimiser la fréquence de la corrosion des plaques de tube plongeur à l’intérieur de cyclone.
Un inhibiteur de corrosion est une substance chimique que l’on ajoute en petite quantité au milieu pour diminuer la vitesse de corrosion du matériau métallique à protéger. Leur domaine d’utilisation recouvre les milieux acides, la vapeur, et les eaux de refroidissement L’utilisation d’additifs permet la minimisation des dépôts adhérents et/ou les corrosions de supports. Des additifs minéraux peuvent être ajoutés à la charge pour capturer les alcalins, par exemple, cause essentielle de l’abaissement des points de fusion des particules minérales, et donc de l’augmentation de leur capacité d’adhésion. L’ajout de kaolin ou d’Alumine finement divisé (10-20μm), à raison de 2-3 % de la charge, a permis de contrôler les problèmes d’encrassement de chaudières rencontrés en centrales à combustion de charbon, en conduisant à la formation de cendres moins collantes, et donc la minimisation des dépôts sur les surfaces des chaudières, améliorant ainsi leur rendement de récupération thermique.
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Table des matières
Remerciement
Liste des abréviations
Liste des Tableaux
Liste des figures
Introduction générale
Partie I PRESENTATION DE L’ORGANISME D’ACCUEIL
I.Ciment de l’atlas (CIMAT)
II.Fiche d’identité de CIMENT DE L’ATLAS
III.Activité principale
PARTIE II ETUDE DESCRIPTIVE DE L’USINE CIMAT (PROCEDE DE FABRICATION DU CIMENT)
I.Introduction
II.Fonctionnement du procédé
III.Procédé de fabrication du ciment
III.1.L’extraction et concassage
III.2.Parck de Pré-homogénéisation
III.3.Broyeur cru
III.4.Homogénéisation
III.5.Préparation du clinker
III.5.1.La tour
III.5.2.Le four
III.5.3.Refroidissement
III.6.Production du ciment
III.6.1.Broyage ciment
III.6.2.Ensachage et expédition
III.7. Broyage charbon
III.8. Contrôle de qualité du ciment
PARTIE III ETUDE DE L’IMPACT DU CHLORE SUR LE PROCEDE DE CUISSON DU CIMENT
I.Généralités
II.Méthodologie
II.1.Etape 0 Etape de préparation
II.1.1.Introduction
II.1.2.Présentation du problème
II.1.2.1.Group du travail
II.1.2.2.Master plan
II.2.Etape1 Identification du problème en appliquant QQQOCP
II.3.Etape 2 Fonctionnement normale de la Tour
II.3.1.Description du système globale
II.3.2.Description du système étudié
II.4.Etape 3 Fixer un objectif
II.5.Etape4 Analyse des causes racines
II.5.1.Utilisation des 5 pourquoi
II.5.2.Impact du Chlore sur le procédé de cuisson clinker
II.5.3.Suivi de la teneur en chlore (mesure 2015)
II.5.4.Teneur en chlore dans les combustibles alternatifs (valeurs moyennes
II.5.4.a.Teneur en chlore dans les combustibles alternatifs
II.5.4.b.Teneur en chlore dans les SRF
II.5.4.c.Teneur en chlore dans les déchets (Valeurs moyennes)
II.5.4.d.Teneur en Cl dans la matière première (Valeurs moyennes)
II.5.5.Relation entre le Soufre et le Chlore
II.5.6.Bilan du Chlore (gCl/tclinker) à CIMAT
II.5.7.Bilan du soufre
II.6.Etape 5 Actions et contres mesures
II.6.1.Resumés des actions proposés.
II.6.2.Analyse des actions
II.7.Etape 6 Vérification des résultats
Conclusion général
Annexes
Références
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