La fabrication du ciment

Cement manufacturing

L’élaboration du cru

Le cru est une matière fine et homogène appelée aussi farine, composé principalement de craie et d’une faible proportion d’argile.
C’est une substance nécessaire à la fabrication du clinker et par la même occasion du ciment.
Lorsque la matière carbonatée arrive à la cimenterie, elle doit subir différents traitements.
Dans un premier temps la roche sera mélangée puis stockée c’est la préhomogénéisation.
En effet celle-ci est disposée horizontalement en diverses couches successives.
Elle est récupérée, par une roue pelle, perpendiculairement au talus, ce qui favorise le brassage.
Il existe deux préhomogénéisations : la circulaire et la linéaire.
Leurs différences résident dans la disposition de la roche.
Puis dans un second temps, «les matières premières préhomogénéisées doivent être finement broyées pour être chimiquement plus réactives au cours de la cuisson dans le four» (Pliskin, 1993).
A la cimenterie de Saint Vigor, pour obtenir un mélange de craie et d’argile de grande finesse, on utilise un broyeur à boulets.
Ceux-ci sont de différents diamètres et localisés dans divers compartiments.
Pendant ce processus, les éléments sont séchés par des gaz chauds provenant du four rotatif.
A la sortie nous obtenons une poudre très fine, le cru.
Celui-ci est aussitôt analysé dans un laboratoire pour dépister d’éventuelles anomalies dans sa finesse ou sa concentration en carbonate.
En effet, le moindre écart à une conséquence sur la qualité du clinker lors de la cuisson.
Cependant «le produit cru (farine) à sa sortie du broyeur / sécheur est transporté vers les silos d’homogénéisation et de stockage par voie pneumatique » (Castel, 1993).
En tombant, dans ces silos, le produit calcaire se mélangera avec de l’air de façon homogène.

La fabrication du clinker

Dans un premier temps, le calcaire élément important de la farine, va être transformé durant son passage dans un échangeur de chaleur qui aboutira à l’amont du four dans un préchauffeur.
De l’air chaud provenant de celui-ci va montrer à contre courant du mouvement du cru et contribuera à la décarbonatation de la craie puisque «la calcination du calcaire (carbonate de calcium) entraîne la formation de chaux vive (oxyde de calcium) et de gaz carbonique.
Cette réaction s’effectue à une température voisine de 900°C[..]» (Ecole d’Avignon, 1995).
Lorsque cette transformation chimique sera effectuée, la farine composée de silice, alumine, de fer et désormais de chaux, avancera dans le four rotatif longitudinal.
La flamme, portée à 2000°C, sera alimentée par d’autres éléments combustibles comme le charbon, le fuel lourd, la coke de pétrole.
De nombreuses réactions chimiques vont se dérouler dans la partie aval de celui-ci, notamment la phase solide ou l’argile se déshydrate et la craie se décarbonate, la phase solide-liquide et enfin la liquide ou le clinker se forme à 1450°C.
Lors de la clinkérisation, quatre phases cristallines apparaissent.
On a la tricalcique ou alite (C3S), le silicate bicalcique ou bélite (C2S), aluminate tricalcique (C3A) et l’alumino- ferrique tétracalcique (C4AF).
Chaque cristal attribue une caractéristique particulière au ciment.
En effet «un refroidissement rapide permet de figer le clinker dans l’état ou il de trouve aux hautes températures de cuisson.
La forme minéralogique acquise lors de la clinkérisation est alors conservée aux températures ambiantes. » (Pliskin, 1993)
A la sortie du four le clinker désormais maniable sera stocké dans de grands silos.
Un échantillon sera prélevé pour un contrôle

Le ciment

Après son stockage, le clinker sera donc finement broyé grâce à des boulets en acier.
A cette matière ainsi préparée, on y ajoutera du gypse.
Ce type d’ajout sera donc caractéristique du ciment portland, il attribuera une qualité supplémentaire au ciment.
Cependant d’autres éléments tels que des cendres, des pouzzolanes, des laitiers de hauts fourneaux peuvent y être additionnés pour donner d’autres ciments ayant des particularités bien spécifiques.
Avant d’être conditionné et expédié, le produit obtenu est une nouvelle fois analysé pour vérifier sa qualité, sa résistance, sa finesse (le blaine).

La craie est une roche carbonatée caractéristique à notre région.
Elle est particulièrement appréciée dans la fabrication du ciment car lorsque cette dernière est calcinée, elle se transforme en chaux vive, un liant minéralogique, hydraulique.
A Saint Vigor, ce calcaire est extrait d’une vaste carrière.
Néanmoins, la craie ne peut être employée dans son état naturel ; celle-ci doit subir diverses modifications.
En effet la cimenterie du Havre utilise un procédé par voie sèche, cependant il existe d’autres méthodes (par voie semi-sèche ou humide) dont la pierre carbonatée est plus ou moins hydratée et se présente sous forme d’une pâte.

The development of thought

Vintage is a fine and homogeneous material called as flour, composed mainly of chalk and a small proportion of clay.
This is necessary for the manufacture of clinker and at the same time cement substance.
When the carbonate material arrives at the cement , it must undergo different treatments.
Initially the rock will be mixed and stored is the preblending .
Indeed it is disposed horizontally in different layers .
It is recovered by a scoop wheel perpendicular to the slope , which promotes mixing.
There are two préhomogénéisations : circular and linear.
They differ in the arrangement of the rock.
Then in a second time ,  » préhomogénéisées raw materials should be finely ground to be more chemically reactive during baking in the oven  » ( Pliskin , 1993) .
A cement Saint Vigor , to obtain a mixture of clay and chalk finesse , a ball mill is used.
These are of different diameters and located in different compartments .
During this process, the parts are dried by the hot gas from the rotary kiln.
At the end we obtain a very fine powder , raw .
It is immediately analyzed in a laboratory to detect any abnormalities in its finesse or its carbonate concentration .
Indeed , any deviation from an impact on the quality of the clinker during cooking .
However,  » the raw product (flour) at the output of the mill / dryer is transported to the homogenisation silos and storage pneumatically  » ( Castel, 1993).
Falling in these silos , limestone product mix with air evenly.

The manufacture of clinker

Initially , limestone flour important , will be converted during the passage of a heat exchanger upstream of the lead in a preheater furnace .
Hot air from it will show current movement against Vintage and contribute to the decarbonisation of chalk since  » the calcination of limestone (calcium carbonate ) leads to the formation of quicklime ( calcium oxide) and carbon dioxide .
This reaction is performed at a temperature of 900 ° C [ ..] « ( Ecole d’Avignon , 1995).
When this chemical transformation is performed , composed of silica flour , alumina , iron and lime now , the longitudinal advance in the rotary kiln.
Flame , brought to 2000 ° C will be powered by other fuel elements such as coal, heavy fuel oil , petroleum coke .
Many chemical reactions will take place in the downstream part thereof , in particular the solid phase is dehydrated clay or chalk is decarbonated and the solid – liquid phase or liquid and finally the clinker is formed at 1450 ° C .
During sintering , four crystalline phases appear.
Was tricalcium or alite ( C3S ) , dicalcium silicate or belite ( C2S ) , tricalcium aluminate ( C3A ) and alumino- ferric tetra ( C4AF ) .
Each crystal assigns a particular characteristic cement .
Indeed  » rapid cooling can freeze the clinker in the state or there is high temperature cooking .
The mineralogical form acquired during the sintering is then stored at ambient temperatures. « ( Pliskin 1993)
At the outlet of the furnace clinker handy now be stored in large silos .
A sample will be taken to control

cement

After storage, the clinker will be finely ground through steel balls .
To this material thus prepared , we will add gypsum.
This type of addition will be characteristic of portland cement, it will issue an additional quality cement .
However, other items such as ash, pozzolan , blast furnace slag can be added to provide further cements with very specific characteristics.
Before being packaged and shipped , the product obtained is again analyzed for its quality, strength, fineness ( blaine ) .

Chalk is a carbonate rock characteristic of our region.
It is particularly popular in the manufacture of cement because when it is burned , it turns into quicklime, a license binder, hydraulic .
A Saint Vigor , this limestone is extracted from an extensive career.
However, the chalk can be used in its natural state , it must undergo various modifications .
Indeed cement Havre uses a dry process , however there are other methods ( semi- dry or wet ), the carbonate rock is more or less hydrated and takes the form of a paste.