Optimisation du gypse

Optimisation du gypse

Concassage et pré-homogénéisation des matières premières

o Concassage

L’atelier de concassage est situé près de la carrière. Le concassage a pour but d’optimiser et faciliter le stockage. Le concasseur utilisé par l’usine LAFARGE-HOLCIM RAS EL MA est un concasseur à marteaux (36marteaux) et à double routeur.

o Pré-homogénéisation

Les matières concassées sont récupérées par un stacker qui permet la formation du mixte : un mélange proportionnel de 90% de calcaire et 10% du schiste, et son stockage sous forme de couches successives.
C’est à ce niveau-là que le service contrôle qualité définit combien il faut ajouter des matières de correction au mélange : schiste, minerai de fer et sable.

o Dosage

Cette correction s’effectue au niveau du doseur afin d’obtenir le cru pour la fabrication du clinker qui est le composant majeur du ciment.
Mix Schiste Minerai de fer Sable
Figure 4: Schéma simplifié du doseur

Broyage et homogénéisation de la farine crue 

o Broyage

Le broyage est une opération qui consiste à préparer un mélange homogène avec une bonne répartition granulométrique pour assurer les meilleures conditions de la cuisson de la farine crue.
Figure 5: Broyeur du cru

o Homogénéisation

La farine produite est transportée à travers des aéroglisseurs vers un silo de stockage dont le rôle est d’homogénéiser la farine.
Ce silo a une capacité de stockage de 6000t, et est équipé par un système de fluidisation pour le mélange de la farine crue.

Production du clinker

Le clinker est un produit artificiel qu’on obtient par la cuisson de la farine crue dans un four rotatif. Cette production se fait suivant la ligne de fabrication suivante :
Technique d’analyse et contrôle de qualité Page 9

o La Tour de préchauffage à 5 cyclones

Figure 6: Tour de préchauffage
Dans cette étape, on réalise un séchage et un préchauffage de la farine crue ainsi qu’une pré-calcination de cette farine.
Les gaz chauds formés lors de la cuisson dans le four sont aspirés par un ventilateur et traversent la tour de bas vers le haut alors que la farine crue est introduite dedans du haut et par gravité passe dans les cyclones successifs. Par transfert de chaleur, on obtient au pied de la tour une farine chaude déshydraté avec une température d’environ T=1000°C et une pré-calcination (décarbonatation) de la farine crue soit 85 à 90% suivant la réaction suivante :
CaCO3—->CaO + CO2

o Le four rotatif

Le four joue le rôle d’un réacteur en forme de tube rotatif (vitesse= 5 tours /min) de 63 m de longueur, 4m de diamètre et une inclinaison estimée à 10%.Le chauffage est assuré par une flamme placée à l’extrémité du four avec le charbon comme combustible principale et les grignons d’olives et les huiles comme combustibles alternatifs. Le four peu atteindre une température de 1450°C.Théoriquement, on le répartit à 3 zones :
Une zone de transition : elle correspond à l’entrée du four et à ce niveau que la matière passe à la phase liquide. On l’appelle aussi zone de décarbonations.
Une zone de cuisson : c’est la zone la plus importante et la plus chaude du four (T= 1450°C), la matière se trouve à la phase visqueuse. Cette zone là et le siège de plusieurs réactions qui permette la combinaison des minéraux :
4CaO + Al2O3 + Fe2O3 (CaO) 4 Al2O3 ; Fe2O3
3CaO + Al2O3(CaO) 3 Al2O3
2CaO + SiO2(CaO) 2 SiO2
3CaO + SiO2(CaO) 3 SiO2
Pour simplifier l’écriture on symbolise CaO, Al2O3, Fe2O3, SiO2respectivement par C, A, F, S
Ex: (CaO) 3 Al2O3 = C3A
Une zone de clinkérisation : La matière passe à la phase solide, les cristaux issus de la zone de cuisson poursuivent leurs chemins en grossissants et en granulant formant ainsi le clinker grâce à l’inclinaison et la rotation du four.
Figure 8: Grains de clinker sortant du four
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o Refroidisseur à clinker

Le clinker sortant du four passe sur la grille vibrante du refroidisseur où il est trompé rapidement par une aire froid soufflé par le bas de la grille. Ce processus nous permet de récupérer la chaleur issue du clinker. L’aire chaud générer est introduit ensuite dans le four pour aider à la combustion. Le refroidissement effectué a pour but de baisser la température du clinker afin de faciliter sa manutention et son stockage.

Broyage du ciment

Le clinker produit est introduit dans un doseur ainsi que les ajouts. Ces derniers seront mélangés par des proportions précises et passeront ensuite au broyeur.
Le broyeur utilisé est du même type que celui du broyage de la farine crue. Il produit environ2800 tonnes/jr.

Ensachage et expédition

Le ciment produit et stocker dans des silos qui alimente par la suite les ateliers d’ensachage pour les livraisons en sac ou le dispositif de chargement pour les livraisons en vrac.
Figure 10: a) Livraison en sac / b) Livraison en vrac.

Les voies de fabrication du ciment

Il existe 4 principales voies de fabrication du ciment : la voie humide, semi-humide, semi-sèche, sèche. Cette dernière est celle qu’on utilise dans LAFARGE-HOLCIM.
La voie sèche diffère des autres par la nature du traitement thermique. Elle est aussi la plus économique, la plus rentable et la plus optimale de point de vue énergétique.
La matière première, une fois concassé, broyé, homogénéisée avant l’entrée au four, elle se chauffe à travers les siclons. À l’entrée du four rotatif, la farine séchée est sous une température de 900 à 1000°C.

Service contrôle qualité

L’objectif du service contrôle de qualité est d’analyser et de contrôler de façon continu 7jr/7 et 24h/24, à travers plusieurs essais l’ensemble des phases de déroulement de la production depuis la carrière jusqu’à l’ensachage.
Les résultats de ces contrôles seront utilisés pour la correction des consignes des doseurs et qui seront rectifiés automatiquement depuis la salle de contrôle afin de vérifier la conformité de réalisation de la production.
Il faut préciser que tous ces contrôles doivent se dérouler en toute sécurité primordialement et avec précision. Le port des EPI est indispensable, de plus, pour quelques étapes certains équipements spéciaux s’ajoutent.
Ces EPI sont :
Figure 11: les EPIs

Section 1 : Essais chimiques

Perte au feu(PAF)

But : Détermination des espèces volatiles (CO2et H2O) et le suivi thermique de la matière dans le procédé, elle est réalisée dans un four à T=1000°C pour une durée minimale de 20 min.
Mode opératoire : On a pesé la taille du creuset puis on a pesé environ 1g de l’échantillon, on le place au four à 1000°C pendant 20 min, on le laisse refroidir puise on pèse la masse finale.

Table des matières

Introduction
Chapitre 1 : Présentation de l’entreprise et analyse du processus de fabrication du Ciment
Section 1 : Présentation de l’entreprise
1. Présentation HOLCIM
2. Présentation LAFARGE
3. Fusion LAFARGE-HOLCIM
Section 2 : Procédé de fabrication du ciment
1. Définition du ciment
2. Procédé industriel
a. Extraction
b. Concassage et pré-homogénéisation des matières premières
c. Broyage et homogénéisation de la farine crue :
d. Production du clinker
e. Broyage du ciment
f. Ensachage et expédition
3. Les voies de fabrication du ciment
Chapitre 2 : Service contrôle qualité
Section 1 : Essais chimiques
1. Perte au feu(PAF)
2. Finesse
3. Analyse par fluorescence RX
4. Le taux d’humidité
Section 2 : Essais physiques
1. La surface spécifique BLAINE
2. La prise
3. L’expansion
4. La résistance
Partie expérimentale
Chapitre 3 : Optimisation du gypse
1. Expérience
2. Essai chimique sur la Matière première
3. Exploitation des résultats
a. Les résultats des essais chimiques
b. Les résultats des essais physiques
c. Les résultats des essais mécaniques
4. Représentation combinée des résultats
Conclusion

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