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Les étapes de la
fabrication du ciment
Présenté par : Soufiane MERABTI
Page facebook: www.facebook.com/merabti.math
Youtube: www.youtube.com/MrMerabti
Site: mrmerabti.blogspot.com
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Objectifs:
• Acquérir des Connaissances techniques.
• Initiations technologique de fabrication des ciments
(Processus de fabrication).
• Connaitre le rôle et le fonctionnement des principaux
équipements de fabrication des ciments.
Animé par: MERABTI Soufiane
SEMAINE 1: Du 03 au 07 Décembre 2017 (05jours)
PROGRAMME
Module 01: Processus de fabrication : (Durée : 05 jours)
 Généralités.
 Historique du ciment.
 Différentes étapes de fabrication du ciment.
 Lecture d'un flow-sheet.
 Différents procédés de fabrication.
 Exploitation des carrières.
 Carrière calcaire.
 Carrière argile.
 Matières de correction.
 Préparation du cru.
 Pré-homogénéisation.
 Broyage cru.
 Homogénéisation.
 Cuisson.
 Refroidissement.
 Transport et stockage du clinker.
 Broyage clinker.
 Stockage ciment.
 Expéditions.
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SEMAINE 2: Du 10 au 14 Décembre 2017 (05jours)
PROGRAMME
Module 02: Technologie des équipements : (Durée : 05 jours)
 Concasseurs.
 Stockage et reprise des matières premières.
 Broyeurs.
 Séparateurs.
 Fours.
 Refroidisseurs.
 Transporteurs mécaniques.
 Transporteurs pneumatiques.
 Cyclones.
 Dépoussiéreurs électrostatiques.
 Dépoussiéreurs à manches.
 Ensacheuses.
 Encamioneuses.
 Compresseurs.
 Surpresseurs
 Ventilateurs.
 Stations (gaz, transformation d'électricité, refroidissement et traitement des
eaux).
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I.GENERALITES SUR LE
CIMENT
I.1. Définition du ciment.
Le ciment est un liant hydraulique, c’est-à-dire un matériau minéral finement
moulu qui, gâché avec de l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de
réactions et de processus d’hydratation et qui, après durcissement conserve sa
résistance et sa stabilité, même sous l’eau.
Le ciment est obtenu par broyage et cuisson à 1 450°C, d'un mélange de
calcaire et d'argile. Appelé clinker, ce matériau granulaire est pour l'essentiel
d’une combinaison de chaux, de silice, d'alumine et d'oxyde de fer.
Le ciment est un mélange pulvérulent, de couleur grise, qui, gâché avec de
l'eau, forme une pâte durcissant tant sous l'eau qu'à l'air.
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I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.2. Découverte du ciment Portland.
Les Romains furent sans doute les premiers à fabriquer des liants hydrauliques
susceptibles de durcir sous l’eau. Pour cela, ils mélangeaient de la chaux et des
cendres volcaniques de la région de Pouzzoles. C’est de là qu’est venu le terme
bien connu de « Pouzzolanique », qui se dit d’un matériau capable, en présence
d’eau, de fixer la chaux.
En revanche, cette propriété d’hydraulicité du mélange ainsi constitué est
restée totalement n’expliquée jusqu’aux travaux de Louis Vicat qui élabore, en
1817, la théorie de l’hydraulicité et fait connaître le résultat de ses recherches.
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I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.2. Découverte du ciment Portland.
Il donne des indications précises sur les proportions de calcaire et de silice
nécessaires pour constituer le mélange qui, après cuisson à la température
convenable et broyage, sera un véritable liant hydraulique fabriqué industriellement
: le ciment artificiel.
En 1824, Joseph Aspdin, briqueteur et maçon de Leeds (Angleterre), breveta
un ciment hydraulique qu'il appela ciment portland parce que sa couleur
ressemblait à celle de la pierre extraite des carrières de l'île de Portland au large de
la côte britannique.
La méthode D'ASPDIN consistait à doser soigneusement le calcaire et l'argile,
les pulvériser, puis les calciner afin d'obtenir du clinker, qui était ensuite broyé pour
donner le ciment fini.
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I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.3. Rôle du ciment dans la construction (ciment et ses applications)
Le ciment est un élément essentiel dans la construction qui intervient dans la
composition du béton. Ce matériau joue le rôle de liant au contact de l’eau.
 Définition d’un liant hydraulique :
C’est un liant qui possède des propriétés hydrauliques, c’est-à-dire ; qu’il forme
par réaction avec l’eau des composés hydratés stables très peu solubles dans
l’eau.
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Rappelle historique
1800 - 1900
Etude des Propriétés
hydrauliques de la chaux
John Smeaton
James Parker
Louis Vicat
Découvert du ciment Portland
Joseph Aspedin
Isaac Johnson
Etude de la composition
chimique et minéralogique
Le Chatelier
Tönebolm
Proposition du standard
pour le Ciment Wilhelm Michaelis
Invention du four rotatif Atlas Portland Cement
1900 - 1950
Préchauffage du four
Précalcinateur du four
Rappelle historique
1950 - 2011
Innovation dans les Instruments de mesure
Réduction du coût et de la quantité d’énergie
Développement essentielle des ressources d’ informations
Développement du système de control à base informatique
Avancement dans les régulations et les techniques pour
contrôler la pollution .
Rappelle historique
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.4. Différents types de ciment.
Il existe différents types de ciments qui seront d’ailleurs à choisir selon la nature
des travaux à faire.
-Le Ciment Portland : qui se compose essentiellement de clinker. À noter que
pour chaque type de ciment, il peut y avoir différentes classes de résistance.
C’est par exemple le cas des ciments Portland blanc, recommandé pour les bétons
esthétiques décoratifs.
-Le Ciment Portland Composé : un mélange de clinker broyé et des cendres
volantes. Mais vous pouvez aussi rencontrer sur le marché le ciment métallurgique
ou le ciment de haut fourneau. Ce dernier est à base de clinker broyé mélangé
avec du laitier granulé.
12
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.4. Différents types de ciment.
- Le Ciment Composé (à différencier du Portland composé) : qui renferme trois
composants, dont le clinker, le laitier de haut fourneau puis les cendres volantes.
- Les Ciments Spéciaux : Ces derniers sont notamment utilisés pour la fabrication
de béton ultra dure, grâce entre autres à la résistance des sulfates, ainsi qu’à leur
faible teneur en alcalis.
13
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.5. Différentes étapes de fabrication du ciment.
14
Le Calcaire est le source principale du CaCO3.
Le carbonate de calcium est le constituant principale du cru.
Il représente de 75 à 83% de la matière première.
L’Argile est le source principale de Si, Fe et Al
Le Clinker est le produit qui sort du four de la cimenterie
Les Additives :Laitier ,pouzzolanes , calcaire , cendre
volante, schiste calciné et fumée de silice peuvent être
ajouter au clinker pour améliorer les caractéristiques
du ciment.
Du calcaire au ciment
Le Gypse est ajoutée au clinker comme retardateur de prise.
Le pourcentage et de 2 à 5%.
Le Ciment est un poudre gris obtenu après broyer le clinker
,gypse et additive.
En 1756,Smeaton découvrait que les chaux qui présent les
meilleures propriétés « hydrauliques » sont celles contenant
des matières argileuses.
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I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.5. Différentes étapes de fabrication du ciment.
16
Première étape : Préparation du cru
Le cimentier doit apporter pour que la matière qu’il introduit
dans le four ait une composition chimique constant .
Cette partie couver les sous étapes suivantes: Extraction des matières
premières (ex: calcaire ) La transportation , le concassage , le mélange,
le contrôle ,le stockage , le broyage , l’homogénéisation et le stockage
du cru. Cette partie est très important pour détecter le type du ciment
(Ex. résistant au sulfate) et la composition chimiques.
Les trois étapes de fabrication du ciment
Deuxième étape : La fabrication du clinker
L’atelier de cuisson comporte deux parties :
Précalcinateur: une tour composée de plusieurs étages de cyclones pour
favoriser l’changement de chaleur et assurer la décarbonatation partielle.
Four: il achève la décarbonatation et assure la Clinkérisation
Troisième étape : la production du ciment
Cette étape consiste à broyer le clinker ,gypse et additive pour produire
le ciment..
Cette étape et très important pour détecter le classe de résistance et
le type du ciment (portland, modifié ou composé)
Dans le préchauffage
La température est plus petit que 700°C . L’eau libre et combiné s’évaporent.
Les Réactions Chimiques
A l’entré du four
La température est entre 700 et 900°C . Le carbonate de calcium CaCO3 se
décompose pour donner CaO et CO2 selon l’équation: CaCO3 → CaO + CO2
Dans la première section du four
La température est entre 900 et 1200°C. La décarbonatation devient complète .
Il y a formation de petite cristaux ronds de C2S selon l’équation:
2CaO + SiO2 → Ca2SiO4
Dans la deuxième section du four
La température est entre 1200 et 1350°C. La matière se divise en deux
phases ; la phase liquide (Al, Fe, P,S,) et la phase solide (Si,Ca).
La phase liquide joue un rôle important pour minimiser la distance entre
les particules de la phase solide ce qui accélère la réaction entre les
constituants de la phase solide. Le pourcentage de C2S augment et une
partie de cette phase réagie avec le chaux libre pour produire le C3S
(cristaux hexagonales) selon l’équation:
CaO + Ca2SiO4 → Ca3SiO5
Les Réactions Chimiques
A la sortie du four (la zone de cuisson)
La température est entre 1350 et 1450°C .
Le pourcentage du chaux libre devient négligeable.
Le pourcentage de C2S diminue et leur dimension augment.
Le pourcentage et dimension de C3S augments
Dans le Refroidisseur
La phase liquide se cristallise pour donner le C3A et le C4AF
Principales phases cristallochimiques du clinker
Ca3 SiO5 Ca2 SiO4 Ca3 Al2O6 Ca4AI2 Fe2Olo
3CaO - SiO2 2CaO - SiO2 3 CaO Al2O3 4CaO Al2O3Fe2O3
C3S C2S C3A C4AF
COMPOSITION CHIMIQUE DU CIMENT PORTLAND
Considérations générales
COMPOSITION CHIMIQUE DU CIMENT PORTLAND
COMPOSITION DU CLINKER
Constituants
du clinker
Teneur
en %
Domaine
Moyenne
- ---
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Image d’un clinker au microscope optique
C3A
C3S
C2S
C4 AF
CaO LIBRE
MgO
100
microns
COMPOSITION CHIMIQUE DU CIMENT PORTLAND
COMPOSITION DU CLINKER
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.6. Choix du procédé de fabrication et des équipements.
Il existe quatre méthodes de fabrication du ciment qui dépendent
essentiellement des matériaux :
a) Fabrication du ciment par voie humide (la plus ancienne) ; le plus simple mais
qui requiert le plus d’énergie.
b) Fabrication du ciment par voie semi-humide (dérivée de la voie humide).
FABRICATION DU CIMENT PAR VOIE SECHE (la plus utilisée).
d) Fabrication du ciment par voie semi-sèche (dérivée de la voie sèche).
23
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
24
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
La forme sous la quelle se présentait les matières premières (principalement le
carbonate de calcium) qui déterminait le processus de traitement ainsi que la
méthode de cuisson ; la différentiation entre la voie humide et la voie sèche se
fabriquait donc selon les critères repris dans le tableau suivant :
Matières
premières
Traitement Cuisson
Voie humide
et
(semi humide)
Tendes, riches
en eau,
facilement
délayables et
peu apte au
séchage.
Obtention d’une
pate bien dosée,
homogène et d’une
fluidité désirée.
Dans un four rotatif assez long ; vu
la quantité d’eau à évaporée.
Voie sèche
et
semi sèche
Dures, pauvres
en eau, aptes au
broyage et au
séchage.
Obtention d’une
poudre sèche, bien
dosée et de finesse
désirée,
(Eventuellement
humide fiée pour la
voie semi sèche).
Dans un four rotatif plus court,
précedé d’un dispositif de pré
chauffage des matières par les gaz
chauds issus du four rotatif.
25
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
La grande crise énergétique mondiale déclenchée en
1973, ayant eu notamment pour conséquence une
augmentation brutale et considérable de cout des
combustibles, les nouvelles cimenteries seront désormais
quasi toujours en voie sèche en raison d’une moindre
consommation énergétique.
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I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.7. Les matières premières pour ciment.
Calcaire : Les calcaires sont des roches sédimentaires, facilement solubles dans
l’eau, composées majoritairement de carbonate de calcium (CaCO3), mais aussi
de carbonate de magnésium (MgCO3).
Il est composé d'au moins 70 % de calcite et peut contenir de la silice, de
l’argile et de la matière organique ainsi quelques autres minéraux dont les plus
courants sont la dolomite, l’aragonite et la sidérite, qui influent sur sa couleur.
En général blanc, le calcaire existe aussi dans des teintes de jaune, gris, brun
ou même noir.
Marne : La marne qu'on appelle aussi, selon sa qualité, tuffeau ou pierre de
France ou encore pierre de Maastricht, est une roche sédimentaire contenant du
calcaire CaCO3 et de l'argile en quantités environ équivalentes.
Minerai de fer : Le minerai de fer est une roche contenant du fer, généralement
sous la forme d’oxyde, comme l’hématite (Fe2O3=70%).
27
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.7. Les matières premières pour ciment.
Gypse : Le gypse est un minéral composé de sulfate hydraté de calcium de
formule CaSO4, 2 H2O.
Sable : Le sable est souvent le produit de la décomposition du micaschiste du fait
de l’érosion. Ainsi, le plus fréquent de ses composants est le quartz, constituant le
moins altérable du granite, ainsi que des micas et feldspaths.
28
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.8. Les matières d’ajouts.
Calcaire (sous dosé (faible teneure en carbonates).
Laitier : En sidérurgie, le laitier correspond aux scories qui sont formées en cours
de fusion ou d'élaboration de métaux par voie liquide. Il s'agit d'un mélange
composé essentiellement de silice, d'aluminates et de chaux, ainsi que d’oxydes
métalliques.
Pouzzolane : Le terme «pouzzolane» vient de Pouzzolanes, port Italien riche en
sable volcanique, localisé au pied du Vénus au nord du golf de Napele.
La pouzzolane est une roche naturelle constituée par des scories (projections)
volcaniques basaltique ou de composition proche. Elle possède une structure
alvéolaire. La pouzzolane est le plus souvent rouge ou noir, avec l'ensemble des
teintes intermédiaires, exceptionnellement gris.
Filler : Les fillers, qui sont des matières souvent très fines et généralement à
base de calcaire.ils sont utilisés très peu dans la fabrication de ciment.
29
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
Tuf : Le tuf est un type de roche à structure vacuolaire pouvant avoir deux
origines :
Le tuf volcanique, qui provient des téphras de petite taille qui s'accumulent,
emprisonnant parfois des fragments plus gros, et sont consolidés par l'action de
l’eau.
Le tuf calcaire ou travertin, d'origine sédimentaire et qui provient des ions
carbonate dissous dans l'eau qui a précipité en milieu continental (ruisseau, source
riche en carbonate dissous, etc.) en incluant souvent des traces de végétaux ou de
coquilles.
Leur couleur va du gris au jaune paille, au brun ou au rouge (tuf rouge de l’île
de Pâques).
30
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
I.9. Les adjuvants de moutures.
Pourquoi on utilise les adjuvants de mouture ?
L’agent de mouture est un produit recommandé pour le broyage du ciment, vue
des avantages que peut apporter :
Réduit les tendances à la ré-agglomération des fines particules qui se créent lors
du Procès de commination ;
1) Améliore la rhéologie du ciment fini ;
2) Augmente l’efficacité du broyeur et du séparateur ;
3) Augmente la production ;
4) Réduit l’énergie de broyage ;
5) Régule l’hydratation et optimise la cinétique d’hydratation du ciment.
6) Augmente les résistances mécaniques à moyen et long terme.
31
I.GENERALITES SUR LE CIMENT
 Utilisation
Il est additionné aux matières à broyer à l’entrée du broyeur ciment par
aspersion sur le tapis d’alimentation clinker, ajout ou introduit directement dans le
broyeur à laide d’une canne d’injection.
Le dosage précis peut être obtenu à l’aide d’une pompe doseuse volumétrique.
 Choix d’un adjuvant de mouture
Le choix d’un adjuvant de mouture dépond de :
1°/ Compositions chimiques des matières (clinker, gypse et ajouts) et leurs
régularités (compositions physico-chimique).
2°/ Natures des ajouts (ajouts actif(s) et ajouts inerte(s)).
3°/ Proportions des ajouts utilisés.
4°/ Norme de ciment en vigueur.
32
SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE
CARRIÈRE
33
1- Tir de mine
2- Reprise des
matières bruts
8- pilotage de
l’installation, bureau
et labo
3- Transport sur
piste
4- Traitement
des granulats
7- Zone
réaménagée
5- Stockage
6- Chargement
et livraison
clients
Une carrière, c’est le lieu d’où sont extraites, à partir d’un gisement de roche, les
pierres nécessaires pour la construction des bâtiments, des routes, etc…
Pour qu’il y ait une carrière, il faut donc tout d’abord qu’il y ait un gisement de
matériaux dans le sous-sol. il faut que la géologie soit favorable !
Pour qu’il y ait une carrière, il faut ensuite un carrier, c’est à dire un industriel qui
a la volonté d’exploiter les pierres du sous-sol.
comme l’exige la réglementation sur les installations classées pour la protection
de l’environnement, le carrier va devoir constituer un dossier et demander une
autorisation pour pouvoir exploiter la pierre qui l’intéresse. il va préparer
un dossier d’étude d’impact pour obtenir l’autorisation d’ouvrir une carrière.
SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE CARRIÈRE
34
1 / TIR DE MINE
Une fois que la terre végétale et les stériles situés au dessus des niveaux à
exploiter ont été retirés, il faut utiliser des explosifs pour fragmenter et abattre les
matériaux. chaque tir obéit à un plan de tir précis définissant la foration
(l’emplacement et le nombre de trous), le type d’explosifs, sa quantité, l’heure du
déclenchement et les conditions de sécurité lors de l’opération. c’est le boutefeu,
professionnel spécialisé et formé en conséquence, qui est le responsable des tirs
de mines. la fréquence des tirs de mines est propre à chaque carrière.
SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE CARRIÈRE
35
2/ REPRISE DES MATÉRIAUX BRUTS
Les blocs de roche issus des tirs de mines, appelés également tout-venant, sont
repris par des pelles et chargés dans des dumpers ou acheminés par des bandes
transporteuses vers l’installation de traitement.
3/ TRANSPORT SUR PISTE
Les dumpers, camion à grandes roues d’une charge de 50 tonnes, transportent
le matériau au broyeur primaire en empruntant les pistes de la carrière. la sécurité
de la circulation est primordiale sur un site d’exploitation.
SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE CARRIÈRE
36
4/ TRAITEMENT DES GRANULATS
Les matériaux bruts vont subir des opérations de concassage, de criblage et de
lavage afin d’obtenir une gamme variée de granulats qui répondront aux critères
techniques nécessaires à leur mise en œuvre.
5/ STOCKAGE
Le stockage des produits finis s’opère sous forme de tas individualisés au sol,
soit en silos, en particulier pour les granulométries les plus fines.
6/ CHARGEMENT ET LIVRAISON CLIENTS
Les camions sont chargés et pesés sur un pont-bascule afin d’éviter tout risque
de surcharge. Un arrosage ou un bâchage est recommandé avant la sortie de la
carrière. Le granulat est généralement livré dans un rayon inférieur à 30
kilomètres autour de la carrière. Quelques grandes carrières ont également un
raccordement au rail pour des livraisons sur de plus longue distance, réduisant
ainsi la circulation des camions sur les routes.
SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE CARRIÈRE
37
7/ ZONE RÉAMÉNAGÉE
Tandis que la carrière continue à être travaillée en profondeur, son impact est
réduit par la restauration progressive des fronts supérieurs et par la plantation des
banquettes. Des matériaux stériles sont également employés pour créer des
merlons qui cassent les cônes de vues vers la carrière.
8/ PILOTAGE DE L’INSTALLATION, BUREAUX ET LABO
Pour le bon fonctionnement d’une carrière il est nécessaire d’assurer un
contrôle permanent de la chaîne de traitement, depuis l’alimentation jusqu’au
stockage ou à l’expédition. un contrôle régulier des caractéristiques des granulats
produits permet de garantir la qualité exigée par les clients.
II.CONCASSAGE
II.1. Définition, rôle et importance du concassage.
Le concassage est une action de réduire quelque chose en petits morceaux
ou en poudre.
Exemple: Concassage des pierres dans une carrière, permet de faciliter leur
transport et leurs transformation ultérieure.
Un concasseur est une machine conçue pour réduire les grosses roches en
petites pierres, gravier, ou poussière de roche. Les concasseurs peuvent être
utilisés pour réduire la taille ou changer la forme des déchets, afin ; qu'ils puissent
être plus facilement éliminés ou recyclés.
38
II.CONCASSAGE
II.2. Différents types de concasseurs.
Il existe des concasseurs de technologie différente, les plus fréquents sont
cités ci-dessous:
39
II.CONCASSAGE
II.2.1. Concasseur à mâchoires
Le concasseur à mâchoire est une machine à
broyer des roches (granite, calcaire, etc.),
généralement à des fins industrielles, vu que la roche
est la matière première par excellence de quasiment
toutes les industries (métallurgie minière, etc.).
L’appellation « à mâchoire » est due au dispositif
de concassage, qui reprend le principe de base d’une
mâchoire, avec une paroi fixe et une autre mobile, la
roche étant coincée entre les deux. La partie mobile
est entraînée en rotation par une bielle (excentrique)
qui assure la rotation de la mâchoire. Le ressort de
rappel à sa base permet de ramener la mâchoire afin
de laisser passer les matériaux broyés.
40
II.CONCASSAGE
II.2.1. Concasseur à mâchoires
Ce concasseur associe donc deux
mouvements. Un mouvement de compression (de
gauche à droite), afin : de concasser le granulat et
un mouvement de friction (du haut vers le bas)
afin de faire descendre les matériaux vers le
convoyeur de réception des matériaux broyés.
Les débits de telles machines sont conditionnés
par leur taille d'ouverture et le réglage côté fermé
à la base des mâchoires, là où sortent les
matériaux.
Les mouvements répétitifs de la partie mobile,
entraînés généralement par un moteur et une
courroie, brisent la roche en petites pierres, la
transformant en un produit fini commercialisable
pour la fabrication du béton de construction, voire
de route et autres applications.
41
II.CONCASSAGE
II.2.1. Concasseur à mâchoires
Le concasseur à mâchoire reste de très loin le concasseur le plus populaire
dans le monde, grâce à sa conception rudimentaire, sa fiabilité, sa maintenance
peu coûteuse et ne nécessitant pas de grandes notions d’ingénierie.
42
II.CONCASSAGE
II.2.2. Concasseur giratoire
Le principe du concasseur giratoire est semblable
à celui du concasseur à mâchoires, mais il est
composé d'une surface concave et d'une tête
conique.
Les deux surfaces sont généralement doublées
avec des pièces en acier au manganèse. Le cône
interne a un léger mouvement circulaire, mais ne
tourne pas, le mouvement est généré par un
excentrique. Comme avec le concasseur à
mâchoires, le matériau chute entre les deux
surfaces en étant progressivement écrasé jusqu'à
ce qu'il soit assez petit pour tomber dans l'espace
entre les deux surfaces.
43
II.CONCASSAGE
II.2.2. Concasseur giratoire
Le concasseur giratoire est l'un des principaux
types de concasseurs primaires dans les mines
ou les usines de traitement du minerai. Les
concasseurs giratoires sont désignés par leur
taille, soit selon l’ouverture maximum et le
diamètre inférieur de la mâchoire mobile, soit par
la taille de l'ouverture de réception. Les
concasseurs giratoires peuvent être utilisés pour
le concassage primaire ou secondaire.
44
II.CONCASSAGE
II.2.2. Concasseur giratoire
Le concassage est causé par la fermeture de
l'écart entre la mâchoire mobile montée sur l'arbre
central vertical et les doublures concaves (fixes)
montées sur le châssis principal. Cet écart varie
grâce à un excentrique sur la partie inférieure de
l’arbre, qui entraîne l'arbre central vertical en
rotation. L’arbre vertical est libre de tourner autour
de son axe. Le concasseur est illustré d'un type
court arbre de broche suspendue, ce qui signifie
que l'axe principal est suspendu au sommet et
que l'excentrique est monté au-dessus de la
couronne. La conception à arbre court a remplacé
la conception à arbre long dans lequel
l'excentrique est monté au-dessous de la
couronne.
45
II.CONCASSAGE
II.2.3. Concasseur à cône
Un concasseur à cône ou concasseur conique
a un fonctionnement similaire au concasseur
giratoire, avec moins de pente dans la chambre
de cassage et une plus grande zone parallèle
entre les zones de concassage. Un concasseur à
cône brise la roche en la serrant entre une tête
excentrée tournante, qui est couverte par un
blindage résistant à l'usure (mâchoire mobile), et
le bol, couvert par un concave manganèse ou une
mâchoire fixe. Comme la roche entre par le
sommet du concasseur à cône, elle se coince et
se comprime entre la mâchoire mobile et la
mâchoire fixe. De gros morceaux de minerai sont
cassés une fois, puis tombent à une position
inférieure (car ils sont maintenant plus petits), où
ils sont à nouveau cassé.
46
II.CONCASSAGE
II.2.3. Concasseur à cône
Ce processus continue jusqu'à ce que les
morceaux soient assez petits pour passer à
travers l'ouverture étroite dans le bas de la
chambre de cassage. Un concasseur à cône est
adapté au concassage de divers minerais et
roches, pour des dureté allant de mi-dure à dure.
Il a l'avantage d’une construction fiable, d’une
haute productivité, d’un réglage facile et de faibles
coûts opérationnels. Le système de libération à
ressort d'un concasseur à cône agit comme une
protection contre les surcharges qui permettent
aux matériaux non broyables de passer par la
chambre de concassage sans endommager le
concasseur.
47
II.CONCASSAGE
II.2.4. Concasseur à percussion
Le concasseur à percussion appelé aussi
concasseur à marteaux peut être à axe horizontal
ou vertical.
Le principe de fonctionnement concasseur à
percussion est facile. Le concasseur à percussion
utilise l'énergie d'impact à écraser des matériaux.
Lorsque le concasseur à percussion fonctionne, le
moteur entraîne le rotor du concasseur à
percussion avec une vitesse de rotation élevée.
Quand les matériaux entrent dans la zone où
l'effet de marteau, dans le cadre du
fonctionnement du marteau, à une vitesse élevée
aux chocs, les matériaux sont jetés au dispositif
d'impact au-dessus du rotor en continu. Et puis
les matériaux sont rebondi de la doublure de
l'impact de la zone où les effets de marteaux pour
rebroyage, ensuite évacués du port de décharge.
48
II.CONCASSAGE
II.2.4. Concasseur à percussion
Les utilisateurs peuvent ajuster l'écart entre
l'impact et le support de rotor. Si on savoir le
principe de fonctionnement concasseur à
percussion, il est bien facile d’opérer le
concasseur à percussion
- Concasseur à percussion à axe horizontal :
est surtout adapté au concassage des roches
non-abrasives type calcaire.
49
II.CONCASSAGE
II.2.4. Concasseur à percussion
-Concasseur à percussion à axe vertical : est utilisé pour fabriquer des sables
de qualité. En effet, il permet de concasser encore plus finement les graviers en
finissant de rompre les liaisons les plus faibles rémanentes du granulat. On
obtient ainsi un sable dont la consistance et la forme sont optimaux pour les
sables types bétons notamment. Cette machine combine l'énergie de rotation
avec l'énergie de percussion pour concasser les matériaux. En entrée, les
granulats arrivent par la tête du concasseur. Par gravité, ils arrivent par
l'intermédiaire d'une goulotte verticale sur une plaque de distribution (en fer
fortement chromé pour minimiser l'usure), légèrement conique pour éviter que les
matériaux ne stagnent dessus. Le rotor vertical est constitué d'une chambre en
rotation, blindée, possédant en général quatre (4) ouvertures avec des pièces
d'usure sur les côtés: les blocs de percussions. La plaque de distribution envoie
par force centrifuge et gravitationnelle les matériaux vers les ouvertures. Une fois
proches des ouvertures, les blocs de percussions frappent les matériaux et les
projettent sur une couronne d'enclume, solidaire du bâti. Si les granulats ne sont
pas cassés par la percussion des blocs, l'énergie supplémentaire emmagasinée
lors de la frappe permet de les casser lors de la rencontre avec l'enclume.
50
II.CONCASSAGE
II.2.5. Concasseur à cylindres
Le concasseur à cylindres peut être
dénommé concasseur type compression. Dans
l'industrie minière, il est utilisé pour broyer des
mines de dureté moyenne ou faible, des roches
qui ont une rigidité faible ou moyenne lors de la
sélection des mines, pour le ciment, les produits
chimiques, et la production industrielle de
matériaux de construction, entre autres.
Toutefois, leur utilisation dans l'industrie
minière a considérablement diminué, en raison de
leur incapacité à produire de grandes quantités de
production. Dans les applications minières, le
concasseur à cylindres ne correspond pas au
concasseur à cône lorsque l'on considère le
volume des coûts de production et de la
maintenance.
51
II.CONCASSAGE
II.2.5. Concasseur à cylindres
Toutefois, le concasseur à cylindres a
l'avantage de produire une distribution étroite de
la taille du produit. Dans les cas où le minerai
n'est pas très abrasif, les coûts de maintenance
sont considérablement réduits. Théoriquement
parlant, le taux de réduction maximum du
concasseur à cylindres est de 4:1. Par exemple,
la plus petite taille qui peut être reconnue par une
particule os 2 pouces est de 1/2 pouces. Grâce à
cette machine, un matériau est broyé et réduit à
une taille de particules minimum de 10 mailles
(2mm).
Les matériaux sont broyés par compression
entre deux cylindres en rotation autour d'un axe.
La taille entre les deux cylindres utilisés pour la
compression peut être ajustée selon la taille du
produit final désiré.
52
II.CONCASSAGE
II.2.5. Concasseur à cylindres
Il est important de noter que la plus grande
taille des particules des matériaux insérés, ne doit
pas être plus de quatre fois la dimension de
l'écart. La rotation des deux cylindres attire les
particules à être broyées dans l'espace formant
un angle de frottement entre les cylindres et les
particules visées comme l'angle nip. Forçant ainsi
les matériaux entre les écarts, les cylindres créent
des forces de compression entrainant la rupture
des matériaux.
53
II.CONCASSAGE
II.2.6. Concasseur à clinker
Pour des raisons de température pouvant être
relativement élevées, le concasseur à clinker
utilise généralement des marteaux en acier CD-4
résistant à l'usure et à la température (jusqu'à
400°C).
La taille des concasseurs s'échelonne, par
rapport à la largeur du refroidisseur et au diamètre
de rotation extérieur des marteaux et traite de ce
fait une large plage de débit de clinker
C
D
A
B
H
54
III. PRE HOMOGENEISATION
III.1. Définition, rôle et importance de la pré
homogénéisation.
La pré homogénéisation des matières
premières est une opération qui consiste à
assurer une composition chimique régulière du
mélange des matières premières.
Des échantillons du mélange des matières
premières sont prélevés lors de la constitution des
tas dans une station d'échantillonnage ou manuel,
ces échantillons sont analysés au niveau du
laboratoire de l'usine. Les résultats de ces
analyses permettent de définir les corrections
nécessaires à apporter au mélange des matières
premières, ce mélange est dénommé en
cimenterie par le cru.
55
III. PRE HOMOGENEISATION
III.1. Définition, rôle et importance de la pré homogénéisation.
formation en Chevron formation en minitas étagés
formation en Strates formation en Tas successifs
1
234
formation en Tas successifs alternés
2
34
56
IV. BROYAGE-SECHAGE CRU
IV.1. Définition, rôle et importance du broyage.
Le broyage de cru est une opération qui consiste à préparer un mélange
homogène avec une bonne répartition granulométrique pour assurer les meilleures
conditions de cuisson de la farine.
Le broyage de crue consiste à l'introduire dans le broyeur à crue dans lequel il
subit des actions mécaniques pour l'obtention de la farine.
La farine obtenue (qui est une poudre fine) est stockée dans un silo après avoir
subi une opération d'homogénéisation pour obtenir une composition chimique
régulière des matières premières qui seront introduites dans le four pour cuisson.
La caractéristique essentielle du procédé est le broyage-séchage, comme son
nom l’indique, que les opérations de broyage et de séchage se font simultanément
dans un même équipement.
Bien souvent, on récupère en pratique pour cette utilisation les gaz de sorties du
four.
On distingue deux types de broyeur pour le cru :
57
IV. BROYAGE-SECHAGE CRU
IV.1. Définition, rôle et importance du broyage.
a- Le broyeur-sécheur ventilé (Airswept)
Dans le quel le gaz assure le transport et la sélection de la matière. Toute la
matière à la sortie du broyeur est transportée jusqu'au séparateur par un système
pneumatique (pas d'élévateur à godets à la sortie du broyeur).
58
IV. BROYAGE-SECHAGE CRU
IV.1. Définition, rôle et importance du broyage.
b- Le broyeur-sécheur classique avec grille et un circuit de sélection
(séparation) autonome.
59
IV. BROYAGE-SECHAGE CRU
IV.2. Différents types de broyeurs
IV.2.1. Broyeur à boulets
Broyeur à boulets : Grand cylindre métallique horizontal mis en rotation et
rempli au 1/3 de boulets d’aciers qui broient la matière en se heurtant et en se
frottant dans un mouvement de cascade.
60
IV. BROYAGE-SECHAGE CRU
IV.2. Différents types de broyeurs
IV.2.2. Broyeur vertical
Broyeur vertical : Broyeur de conception plus
récente où la roche est broyée par des meules, à
la façon des moulins à huile de l’antiquité.
Dans ce type de broyeur, la matière est
introduite axialement par le dessus et tombe par
gravité sur le sol où elle est projetée par la forme
centrifuge sous les galets qui, à l’aide d’un
système hydraulique, écrasent et broient la
matière tout en roulant sur la table horizontale
circulaire animée d’un mouvement de rotation.
61
IV. BROYAGE-SECHAGE CRU
IV.2. Différents types de broyeurs
IV.2.2. Broyeur vertical
Le courant ascensionnel (ascendant) de gaz
emporte la matière broyée vers le système de
classification (séparation).
Le séparateur (Gyrotor) situé au dessus du
broyeur est constitué d’un rotor tronconique
équipé latéralement de palettes verticales et
tournant à faible vitesse dans un stator conique
dirigeant le courant d’air vers le haut.
Les grosses particules sont projetées par la
force centrifuge sur le stator et retombent dans le
broyeur.
62
IV. BROYAGE-SECHAGE CRU
IV.2. Différents types de broyeurs
IV.2.2. Broyeur vertical
Le broyeur-sécheur POLYSIUS se distingue
notamment par l’existence de deux ou trois paires
de galets jumelés roulant sur une cuve tournante.
Les galets jumelés, bien que montés sur un même
arbre, sont indépendant de façon à pouvoir
s’adapter à la vitesse locale de la cuve tournante,
ainsi qu’à l’épaisseur de la couche à broyer.
Un système hydropneumatique transmet aux galets
la pression nécessaire pour le broyage de la
matière.
La matière broyée-séchée est introduite dans le
broyeur et est désintégrée sous la l’action des
galets. Un courant d’air ou de gaz chauds provenant
d’orifice périphérique emporte la matière vers le
séparateur. Les grosses particules retournent vers
la cuve tendis que les fines particules sont
collectées par le système de dépoussiérage. 63
V. SEPARATEURS
Les séparateurs sont largement utilisés dans l'industrie du ciment et plus
particulièrement dans les circuits de broyage.
Mais que sont les séparateurs?
Fondamentalement, les séparateurs séparent les particules fines des
particules grossières.
Les particules fines sont généralement collectées comme produit fini alors que
les particules grossières sont renvoyées pour un broyage ultérieur.
L'astuce consiste à faire en sorte que le flux de particules grossières ne contienne
pas de particules fines et, d'autre part, que le flux de particules fines ne contienne
pas de particules grossières.
Un séparateur efficace doit empêcher le sur broyage et comme conséquence
un gaspillage d'énergie.
Il existe principalement deux types de séparateurs: les séparateurs statiques
et les séparateurs dynamiques.
La grande différence est que les séparateurs statiques n'ont pas de pièces
mobiles et peuvent être ajustés seulement avec des modifications mécaniques.
64
V. SEPARATEURS
V.1. Séparateurs statique
Le séparateur statique est comme le cyclone, un
dispositif mécanique simple couramment utilisé dans
les circuits de broyage pour éliminer les particules
relativement grossières se trouvant dans les flux
gazeux.Les séparateurs statiques sont relativement peu
coûteux car ils n'ont pas de pièces mobiles et ils sont
faciles à utiliser. Les séparateurs statiques sont
notamment utilisés dans les circuits de broyeurs à cru.
Avantage des séparateurs statiques
- Faible coût d'investissement ;
- Capacité à fonctionner à des températures et des
pressions élevées ;
- Faibles exigences de maintenance car pas de
pièces mobiles.
Principal inconvénient de séparateurs statiques
- Faible efficacité surtout pour les très petites
particules.
65
V. SEPARATEURS
V.2. Séparateurs dynamique
A-Séparateurs de seconde génération
Aussi appelés: séparateurs à cyclones.
Comme la première génération, la matière à
classer est dispersée dans la zone de
séparation créée par un plateau de distribution.
Le débit d'air nécessaire à la séparation est
produit par un ventilateur externe.
L'alimentation en matière est réalisée
mécaniquement à l'aide de convoyeurs
continus appropriés (aéroglissières).
Les fines sont amenées vers des cyclones
externes.
Il y a une entrée d'air frais ainsi qu'une sortie
d'air vers un filtre.
66
V. SEPARATEURS
V.2. Séparateurs dynamique
A-Séparateurs de seconde génération
Le ventilateur qui fait circuler l'air est d'une
conception plus efficace et a une charge de
poussière considérablement réduite.
Ces séparateurs ont un meilleur rendement de
séparation dû au ventilateur externe et aux
cyclones
Avantages des séparateurs dynamiques de
2ème génération
-Possibilité de réglages mécaniques.
-Possibilité de très grands débits.
-Flexibilité pour produire des produits de
différentes qualités.
-Moins de consommation d'énergie.
-Réduction de l'usure des équipements
internes. 67
V. SEPARATEURS
V.2. Séparateurs dynamique
A-Séparateurs de seconde génération
Désavantages des séparateurs dynamiques de 2ème génération
- Plus d'espace nécessaire.
- Moins efficace que les séparateurs à cage.
68
V. SEPARATEURS
V.2. Séparateurs dynamique
A-Séparateurs de seconde génération
Principe de fonctionnement
-La matière est introduite par la partie supérieure du séparateur.
-La matière tombe sur un plateau de distribution et est dispersée dans l'air circulant.
-Le flux d'air est généré par un ventilateur externe et recyclé. Il existe aussi une entrée
régulée d'air frais dans la conduite. Il y a donc aussi une sortie où l'air est envoyé vers un filtre
de dépoussiérage, cela en vue de maintenir une dépression constante qui va du ventilateur
vers le séparateur à l'intérieur du système.
-La matière grossière est séparée par aspiration à l'intérieur du corps principal et sort via
fond conique du séparateur.
-Comme un certain nombre de particules fines sont entraînés vers le bas par les grosses
particules, le flux d'air revenant vers la zone de séparation a une deuxième chance de
reprendre des fines des rejets.
-L'air avec une certaine quantité de matière fine retourne vers la zone de séparation à
travers les ailettes inférieures.
-La matière fine sort par le haut du séparateur avec le flux d'air et entre dans les cyclones.
-La matière est séparée dans les cyclones et sort par le bas de ceux-ci.
-L'air purifié (la teneur en poussières est généralement inférieure à 15 g/m³) est remis en
circulation par l'intermédiaire du ventilateur. 69
V. SEPARATEURS
V.2. Séparateurs dynamique
A-Séparateurs de seconde génération
Réglages principaux
-Vitesse de contre-palettes.
-Vitesse du ventilateur.
-Clapet du ventilateur.
Autres possibilités de réglages
-Supprimer ou augmenter le nombre de
contre-palettes.
-Augmenter le diamètre du plateau de
distribution
70
www.youtube.com/MrMerabti
V. SEPARATEURS
71
V. SEPARATEURS
V.2. Séparateurs dynamique
B-Séparateurs à cage
Aussi appelé: séparateurs à cage ou
séparateurs à haut rendement.
Le dispositif principal de séparation est un rotor
cylindrique. Le rotor est comme une cage
composée de lames rapprochées
Le rotor est actionné par un entraînement à
vitesse variable
La vitesse du rotor détermine un tourbillon
dans la zone de classification et par conséquent
la coupure de séparation
La composition des forces agissant dans la
zone de séparation est montré à la figure ci-
dessous :
72
V. SEPARATEURS
V.2. Séparateurs dynamique
B-Séparateurs à cage
A-Type CEMAG
a- La matière entre par le haut du séparateur.
b- La matière tombe et est dispersée par le
plateau de distribution.
c- Il existe deux entrées d'air tangentielles.
d- La matière pénètre dans la zone de
séparation située entre le rotor et les ailettes
de guidage.
e- Les fines sont aspirées à l'intérieur de la
cage.
f- Les grosses particules sont accélérées par
le rotor, maintenues par les aubes et glissent
vers le cône des rejets.
g- La matière fine sort avec l'air à travers la
partie inférieure du séparateur.
admission
air primaire
poussièreux
admission
air secondaire
poussièreux
admission
air tertiaire
propre
refus
produit fini
vers cyclone
alimentation
matière
73
V. SEPARATEURS
V.2. Séparateurs dynamique
B-Séparateurs à cage
B- Type CTC séries CEMTEC
- La matière entre par le haut du séparateur.
- Il existe une entrée d'air tangentielle.
- La matière fine sort avec l'air à travers la
partie inférieure du séparateur.
- La finesse du produit est ajustée par la
vitesse du rotor.
74
VI. FILTRATION
La pollution industrielle est à l’origine des procédés tels que : le broyage, le
concassage, le criblage, le transport (Aéroglissière, convoyeur, élévateur à
godets, le stockage...).
Le système de dépoussiérage consiste à éliminer les émissions des
poussières par l'utilisation de filtres à manches ou d'éléctrofiltres pour une
meilleure protection de l'environnement
75
VI. FILTRATION
VI.1. Filtre à manches
Les filtres à manches sont des filtres employés
dans la filtration industrielle.
L'inventeur du filtre à manches est l'industriel
allemand Wilhelm Beth.
Ils font partie des techniques d’assainissement
particulaire de l’air ambiant en milieu industriel. Ils
sont l’un des moyens les plus performants de
séparer les poussières transportées par une veine
d’air, collectée dans un conduit.
On peut découper un filtre à manches en
sous-ensembles :
L’alimentation, les ensembles filtrants, le
compartiment air filtré, le dé
colmatage (compresseur d’air comprimé
(déshuileur, sécheur)), électrovannes ,
séquenceur), la trémie et son évacuation (sas,
chaine trainante), la sortie d’air filtré, le
ventilateur.
76
VI. FILTRATION
VI.1. Filtre à manches
Le filtre est raccordé à une alimentation en air comprimé. Souvent, il comporte
une nourrice assurant un débit instantané suffisant. L’air comprimé doit être sec,
propre et déshuilé, à une pression réglable de 3 à 6 bars. De façon à économiser
l’usure des manches filtrantes, et à maintenir un gâteau optimal, on devra chercher
la pression minimale nécessaire au maintien d’une perte de charge correcte au
niveau du filtre (entre 80 et 250 daPa).
L’air comprimé est envoyé successivement dans des rampes par l’intermédiaire
d’électrovannes spécialement conçues pour cet usage. Elles ont la particularité de
pouvoir offrir une grande ouverture de passage (jusqu’à 2 °) avec un temps de
réponse très court (quelques dixièmes de secondes.
Le dé colmatage est assuré par l’air induit par le mouvement de l’impulse d’air
comprimé (effet venturi).
Choix de la qualité des manches :
- La température.
- L’abrasivité de la matière à traitée.
- L’importance du volume de gaz à filtré (surface filtrante).
- Les éléments chimique présent (acides, alcalis,…).
manche filtrante
venturi
mannequin
manche
77
VI. FILTRATION
VI.2. Filtre électrostatique
Un filtre électrostatique (ESP, electrostatic
precipitator en anglais) est un appareil qui
utilise les forces électriques pour séparer
les particules solides (par exemple la
poussière, voire la fumée) d'un gaz.
Le filtre électrostatique le plus simple
contient une ligne de fils très fins devant
une pile de plaques métalliques, espacées
généralement d'environ 1 cm. L'air passe
entre les fils, puis entre les plaques.
78
VI. FILTRATION
VI.2. Filtre électrostatique
Un courant continu à haute tension charge
les fils négativement et les plaques
positivement, ce qui développe une
différence de potentiel d'environ 1 000
volts.
La matière solide se charge négativement
en passant à proximité des fils : c'est une
ionisation. Lorsque ces particules ionisées
arrivent entre les plaques chargées
positivement, elles sont attirées par les
plaques du fait du champ électrique.
79
VI. FILTRATION
VI.3. Dépoussiérage par cyclonage
La séparation par cyclonale est très utilisée. Son efficacité diminue avec
l'augmentation du diamètre et avec la température.
L'efficacité ou rendement d'un cyclone de dépoussiérage exprime la quantité de
matière séparée par rapport à celle contenue initialement dans le gaz. La
perméance exprime quand à elle, le taux de matière qui n'est pas séparée.
250
1000 644
256
485
e
d
60
120

a
a
b
i
4
4
b
c
h
4
4
f g
b
80
VII. TRANSPORTEURS
MATIERES
VII.1. Transporteurs matières pneumatique
VII.1.1. Aéroglissiére
Le fond du couloir est garni d'une paroi
poreuse, à travers laquelle passe de l'air sous
faible pression, distribué par un caisson se
trouvant sous le couloir. Cette technique créé
un coussin d'air qui transfère les pulvérulents à
basse vitesse, absolument sans chocs et sans
frottements importants. Les pulvérulents sont
donc transportés en douceur sans création de
fines et sans abrasion. Cette technique procure
des débits de matière très importants, avec une
très faible consommation d'énergie, dans des
appareils qui ne nécessitent pratiquement
aucune maintenance si l'air et les produits
manutentionnés sont secs.
81
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.1. Transporteurs matières pneumatique
VII.1.2. Pneumex
C'est un système de transport pneumatique
vertical, qui admet néanmoins une déviation
maximale de 10% par rapport à la verticale.
La pression d'air passant à travers la toile
permet la fluidisation, donc l'écoulement de la
farine. Sous la conduite d'évacuation matière-
gaz, la buse permet par éjection d'air sous
pression, le transport de la matière à travers le
tuyau central.
La cuve étant constamment alimentée par
de la farine à travers la conduite d'amenée de
matière.
Suivant la hauteur et le débit de transport, il
s'établit un certain niveau d'équilibre. La
pression au fond est fonction de ce niveau de
remplissage comme le montre le graphique ci-
après
air comprimé
surpresseur
chambre
de détente
alimentation
dégazage
matière
dégazage
fluidisation
toile de
fluidisation
d'aéroglissière
air sous
pression
Gf=2,8.(Dc)²
besoins
en air
82
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.1. Transporteurs matières pneumatique
VII.1.2. Pneumex
Haute disponibilité, faible coût d'investissement,
fonctionnement continu, variation de débit aisée, tous types de
produits pulvérulents, taux de charge jusqu'à 40kg de produits
par kg de gaz de transport, élévation du produit jusqu'à 120m,
débit jusqu'à 900 t/h, faible puissance consommée.
Le principe de l'Air lift est de transporter rapidement de
grosses quantités de produit avec de l'air.
● La cuve de l'Air lift est constamment alimentée en produit.
● Une buse injecte l'air nécessaire dans la tuyauterie de
transport.
● Grâce au soufflage d'air dans la cuve de l'Air lift, le produit
est partiellement fluidisé avant d'être transporté.
● La colonne de produit dans la cuve assure l'étanchéité face
à l'air de transport.
● La pression de la colonne de produit force celui-ci vers la
tuyauterie de transport où il est transporté par le gaz de
transport.
83
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.1. Transporteurs matières pneumatique
VII.1.3. Transporteur pneumatique à vis
sans fin.
La matière s'écoulant de la trémie, est
reprise par la vis sans fin, dont le pas des
spires décroît compactant progressivement la
matière, alors, la vitesse de la matière sous la
trémie décroît de 2,8 à 1,9 m/s en bout de vis,
d'ou un facteur de compression de 1,47 (cette
valeur qui représente aussi le rapport des
densités à l’entrée et à la sortie peut être dans
certains cas avoisiner 2) empêchant ainsi le
retour d'air à travers la vis. La vis tourne à des
vitesses de l'ordre de 965 t/mn. La matière
véhiculée par la vis, se déverse dans la
chambre de mélange où l'air comprimé
emporte la matière pulvérulente dans la
conduite de transport. L'air comprimé de
transport arrive dans la chambre de mélange
par les buses (ou la vitesse de l'air atteint 300
m/s ) dont le nombre qui dépend de la taille de
la pompe varie entre 11 et 17.
coquille anti-usurepaliers doubles
buses d'injection d'air
clapet anti retour
nbre ~ 11 à17
manomètre
manomètre
vis sans fin
bord d'attaque avec dépot
de carbure de chrome
84
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.1. Transporteurs matières pneumatique
VII.1.3. Transporteur pneumatique à vis sans fin.
- L'alimentation en produit se fait par la trémie dépoussiérée de la pompe.
- La trémie de la pompe n'est pas une trémie tampon.
- La vis en rotation compresse le produit et forme un bouchon au niveau du nez de la
vis. La vis.est totalement remplie de produit.
- Le bouchon de produit et le produit dans le reste de la vis assurent l'étanchéité à la
contre pression.
- La pression du produit crée par la vis maintient le clapet battant en position
ouverte.
- Le produit rencontre le flux d'air et le transport commence
1. Entrée matière.
2. Trémie avec bride de dégazage.
3. Vis de transport et de compression.
4. Boîte de sortie.
5. Etanchéité et roulement à chaque extrémité de la vis.
6. Chambre de mélange Gaz / Produit.
7. Entrée du gaz de transport.
8. Connexion avec le transport pneumatique. 85
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.2. Transporteurs matières mécanique
VII.2.1. Transporteur à vis
Un transporteur à vis est un système de transport de matériau faisant appel au
principe de la vis d’Archimède.
.
décharge
alimentation
vis sans fin
pas
décharge
GxG
FxF
E
100
B
ADS
l
L
86
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.2. Transporteurs matières mécanique
VII.2.2. Elévateur à godets.
Il est utilisé pour le transport en hauteur des
matières fines ou concassées, et à des
températures allant de l'ambiance à près de 400°C.
Les godets sont mus par une chaîne, entraînée
par un ensemble d'arbre et de roues dentées
appelé tourteau. Un tourteau lisse est placé à la
base de l'élévateur pour assurer le renvoi de la
chaîne. Un contrepoids assure la tension de la
chaîne.
87
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.2. Transporteurs matières mécanique
VII.2.2. Elévateur à godets.
Nous distinguons les élévateurs à godets lents et rapides.
•Élévateurs rapides : généralement destinés au transport des matières en
poudre ou en grain d'abrasivité moyenne, et des températures qui modérément
élevées.
•Élévateurs lents : à coefficient de remplissage des godets plus important que
les premiers, même avec un pas plus faible, ils sont généralement utilisés pour le
transport des matières à la fois grossières au dessus de 60 mm (ou fines),
abrasives et chaudes à très chaudes. En effet, il existe une relation entre la
durée de vie de tout l'équipement "élévateur à godets" et la température.
Cette durée de vie est d'autant plus courte que le produit à transporter est abrasif
et grossier. Il s'ensuit que, pour le transport du clinker, l'élévateur rapide n'est pas
du tout indiqué car les propriétés physiques de ce produit réduisent la durée de
vie en question à quelques mois, parfois moins si la granulométrie est assez
grossière.
88
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.2. Transporteurs matières mécanique
VII.2.2. Elévateur à godets.
a) Elévateur à godets à chaîne à décharge
centrifuge.
b) Elévateur à godets à bande à décharge
centrifuge.
c) Elévateur à godets à chaîne à décharge
centrale.
t
D
e/2
h
v
k
x
i
s D
g
50
k
v
e
m
n
3000 w
f
r
y
p max
t
D
e/2
h
v
k
x
i
s D
g
50
k
v
e
m
n
3000 w
f
r
y
p max
D
e/2
h
v1
400
x
i
s D
g
50
k
v
e
m
n
3000 w
f
r
y
p max
g1
k1
40°
89
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.2. Transporteurs matières mécanique
VII.2.3. Transporteur à écailles (dit aussi à augets)
Les chaînes à godets (voir Fig. ) sont généralement utilisées pour le transport
des matières plutôt chaudes à l'horizontal ou sur un plan incliné jusqu'à 45°. Leur
fiabilité est très grande.
convoyeur à écailles horizontal
convoyeur à écaille incliné
700
1800
E x 500
A

H
C2
C1 (min 4750 mm)
D
1585 630 x B
90
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.2. Transporteurs matières mécanique
VII.2.4. Transporteur à chaine à raclettes
Le convoyeur à chaîne à raclettes est utilisé pour le transport en vrac des
matières premières provenant du concassage ou du séchage, du clinker jusqu'à des
températures de plus de 200°C et des produits pulvérulents comme la farine crue
ou le ciment.
Le transporteur qui est étanche peut être à chaîne double ou chaîne centrale. Il
permet de transporter la matière à l’horizontal et selon un plan incliné jusqu'à 30°.
Le transport à la vertical peut être réalisé avec une conception séparée des
compartiments de renvoi et de retour.
convoyeur à chaîne à raclettes 91
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.2. Transporteurs matières mécanique
VII.2.5. Transporteur dragueur à chaine (chaîne traînante)
Ce système de transport adapté aux matières non collantes, mais surtout
chaudes. Les températures tolérées sont de l'ordre de 350°C pour les aciers de
construction à caractéristiques physiques améliorées et de l'ordre de 500°C pour
celles en acier . En cimenterie, elles sont surtout destinées au transport du clicher.
Elle se compose d'un brin de chaîne sans fin entraînée par une roue à chaîne à
segments dentés. Sur l'autre bout, la chaîne, roule sur un rouleau tendeur lisse.
tourteau d'entraînement de chaîne traînante
axe
maillon
segment
élément
d'étanchéité
92
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.2. Transporteurs matières mécanique
VII.2.6. Transporteur tablier métallique
Les tabliers métalliques servent à l'alimentation des concasseurs en matière tout
venant. Ils sont généralement incliné de 20 ou 23° par rapport à l'horizontale, alors
que les parois latérales de la trémie ont un angle d'inclinaison de 20° en général.
c
G
D
93
VII. TRANSPORTEURS MATIERES
VII.2. Transporteurs matières mécanique
VII.2.7. Transporteur à bande
Elle est constituée essentiellement d'une bande sans fin en matériau souple
entraînée et supportée par des poulies motorisées. La bande, plus ou moins large,
comporte un brin inférieur et un brin supérieur, lequel supporte et entraîne la
marchandise posée dessus. Elle peut être munie de nervures en chevrons
permettant un meilleur entraînement de la marchandise.
45°
aspiration
bavette
détail A
jeux = 50mm
alimentation matière
500 mm
minimum
45°
500 mm minimum
déversement matière
94
VIII. HOMOGENEISATION
VIII.1. Définition et but
Dans la nature, on ne rencontre pratiquement jamais une matière première dans
la composition ne varie pas et qui conviennent pour la cuisson du clinker ; or,
comme il est capital qu’avant d’être soumises en processus de cuisson, les
matières premières aient une composition aussi homogène que possible et toujours
égaux, on comprend aisément que les installations de mélange et
d’homogénéisation occupe une place très importante.
L’homogénéisation des matières premières est très importante, car c’est d’elle que
notamment dépendent :
- Le flow-scheet de la préparation des matières premières.
- La garantie de la qualité du produit.
- La réalisation de la continuité du processus.
En général, l’installation de mélange et d’homogénéisation a deux taches à remplir :
-Offrir une possibilité de procéder une dernière correction de la composition
chimique du cru à envoyer au four.
-Rendre ce cru suffisamment homogène que pour en assurer une bonne
cuisson.
95
VIII. HOMOGENEISATION
VIII.1. Définition et but
La connaissance de l’aérodynamique ont permis de réaliser en voie sèche le
mélange et l’homogénéisation de leurs matières premières.
Un silo est un réservoir de stockage destiné à entreposer divers produits en
vrac (pulvérulents). Il se différencie d'une trémie par le fait qu'il est hermétiquement
fermé.
Il s'agit généralement de réservoirs verticaux, souvent cylindriques, construits en
divers matériaux (bois, acier, béton le plus souvent, etc.).
Le remplissage des silos se fait par le haut et recourt à diverses techniques :
élévateur à godets ou à vis sans fin, air pulsé, etc.
En général, une installation qui fonctionne d’au moins deux silos
d’homogénéisation.
De plus, des silos à farine de corrections peuvent devenir nécessaires; dans ce cas,
ceux-ci sont également équipés d’un dispositif de mélange.
96
VIII. HOMOGENEISATION
VIII.2. Le procédé discontinu (homogénéisation par charge)
Le processus se déroule de manière suivante :
- D’abords un silo de mélange est rempli, le matériau étant contrôlé sans
interruption à l’aide d’échantillons qui sont analysés
- Dés que la quantité voulue de matière crue se trouve à l’intérieur du silo avec
la composition appropriée, le processus d’homogénéisation est mis en route,
alors que le flux de matières en provenance des broyeurs est envoyé dans
l’autre silo.
- A la fin de l’homogénéisation, la farine crue terminée est acheminée vers le
silo de stockage. Le silo se trouve alors prêt à recevoir une nouvelle charge.
Ainsi ; les silos d’homogénéisation fonctionnent au rythme : Remplissage,
Homogénéisation et Vidange.
97
VIII. HOMOGENEISATION
VIII.2. Le procédé discontinu (homogénéisation par charge)
Pour que la continuité reste assurée au processus de broyage, il faut deux silos
dans tous les cas.
Leurs dimensions sont dictées par :
-La durée des processus de mélange,
-la durée de vidange,
-le débit des broyeurs.
Les conditions particulières permettant d’obtenir la composition chimique
désirée, ainsi que ; par les possibilités de correction dont cette dernière est
tributaire.
Lorsque des silos de correction sont utilisés, le procédé se déroule avec une
relative simplicité : à la charge du silo, dont la composition est connue grâce au
contrôle continuel, on ajoute la quantité de farine de correction à haute ou basse
teneur nécessaire pour atteindre la valeur prescrite.
Naturellement ; il faut prévoir la place pour cette adition dans le silo de mélange.
98
www.youtube.com/MrMerabti
VIII. HOMOGENEISATION
VIII. 3. Le procédé continu
C’est le système encore le plus répandu
actuellement. Le fond du silo d’homo est muni de
toiles poreuses et divisé en quatre quadrants. L’un des
quadrants est dit « actif » : de l’air «comprimé en
grande quantité passe au travers des toiles du
quadrant et soulève la matière de telle façon à ce
qu’elle retombe sur la partie supérieure des autres.
Les trois autres quadrants sont dits « inactifs » : une
quantité d’air plus faible passe au travers de leurs
toiles pour fluidiser la matière et lui permettre de
glisser en partie basse sur le quadrant actif.
En règle générale, les installations
d’homogénéisation en continu n’exigent qu’un silo.
Le cru (farine) sec est alimenté en continu et
soutiré en même temps. Une turbulence provoquée
par l’air insufflé, doit engendrer l’effet de mélange et
d’homogénéisation dans le silo.
99
VIII. HOMOGENEISATION
VIII. 3. Le procédé continu
- L’homogénéisation de matières pulvérulentes contenues dans un silo par
injection d'air au moyen d'aérateurs placés sur le fond du silo.
- Selon les procédés connus, le fond du silo est divisé en plusieurs zones et on
injecte dans l'une des zones un débit d'air par unité de surface élevé, pour fluidiser la
matière située au-dessus de cette zone, et dans les autres zones un débit d'air par
unité de surface beaucoup plus faible de façon que la matière au-dessus de ces
zones soit simplement aérée.
Dans la zone où la matière est fluidisée, elle se dilate et déborde dans le haut du
silo sur la matière des zones voisines dont la faible aération est suffisante pour
permettre le glissement, dans le bas du silo, vers la zone à fort débit d'air. Il se
produit donc un mouvement ascendant des couches horizontales de matière au-
dessus des zones à fort débit d'air et un mouvement descendant au-dessus des
autres zones. De plus, au-dessus de la zone à fort débit d'air, la matière fluidisée est
soumise à une forte turbulence qui provoque une distorsion et un mélange des
couches horizontales entre elles.
100
VIII. HOMOGENEISATION
VIII. 3. Le procédé continu
Le fond du silo est généralement divisé en
plusieurs secteurs égaux dont un seul est
alimenté avec un débit d'air élevé, tous les
autres étant alimentés à faible débit, et ceci
avec une permutation circulaire assurant
successivement la fluidisation de la matière
au-dessus de chaque secteur.
Cette permutation régulière des fonctions
des secteurs risque de provoquer de simples
va-et- vient verticaux des couches de matière,
sans mélange des couches entre elles, ce qui
est contraire au but recherché.
Par ailleurs, cette solution oblige à équiper
tous les secteurs du fond du silo d'aérateurs
capables de fournir les débits d'air élevés
nécessaires pour assurer la fluidisation
intensive de la matière.
101
VIII. HOMOGENEISATION
VIII. 3. Le procédé continu (Efficacité de l'homogénéisation)
Lorsque le cru arrive dans le silo d’homogénéisation, il est plus au moins
hétérogène et son hétérogénéité est estimée par la valeur de son écart type (de la
teneur en CaCO3 ou du degré en saturation de chaux « LSF »).
Entrée Silo Homogénéisation Sortie Silo
LSFou%CaCO3
Temps du mélange
102
IX. CUISSON
IX.1. Définition, rôle et importance de la
cuisson.
Cuisson : Les composés du ciment sont cuits
dans des fours où, à environ 1450 °C, ils prennent
une consistance pâteuse et sont proches de la
fusion. A la fin de la cuisson ils forment le clinker.
Clinkérisation : Passage de la matière de
l’état de farine crue à l’état de clinker (cuisson).
Clinker : Produit de la cuisson des constituants
du ciment, à la sortie du four et avant broyage. Le
clinker se présente sous forme de nodules durs et
cristallisés, de teinte gris foncé pour les ciments
habituels.
103
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IX. CUISSON
IX.1. Définition, rôle et importance de la
cuisson.
La composition minéralogique du clinker
obtenu après cuisson des matières crues est
fonction de la composition du mélange mais aussi
de la température de cuisson et des conditions de
refroidissement (trempe à l’air).
Le clinker est un constituant du ciment, qui
résulte de la cuisson d'un mélange composé
d'environ 80 % de calcaire (qui apporte le calcium)
et de 20 % de matériaux aluminosilicates
(notamment les argiles qui apportent le silicium,
l'aluminium et le fer). La « farine » ou le « cru » est
formée du mélange de poudre de calcaire et
d'argile. Cette cuisson, la Clinkérisation, se fait à
une température d'environ 1 450 °C qui explique la
forte consommation énergétique de ce processus.
Le clinker se présente sous la forme de
nodules durs et cristallisés, de teinte gris foncé (les
ciments habituels). 104
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IX. CUISSON
IX.2. Différents équipements de l’atelier de
cuisson.
IX.2.1. ECHANGEURS DE CHALEUR :
comportant une série de quatre à cinq cyclones
dans lesquels la poudre déversée à la partie
supérieure descend vers l’entrée du four rotatif.
Elle se réchauffe au contact des gaz chauds
circulant à contre courant (les particules sont
chauffées en suspension dans un flux de gaz
chaud), en sortant de ce four, et se décarbonate
en partie.
Une décarbonatation plus complète peut être
obtenue par l’ajout d’un foyer complémentaire
situé dans le cyclone inférieur (pré calcination). La
poudre est ainsi portée à une température
comprise entre 800 °C et 1000 °C.
8 1 0 ° C
7 0 0 ° C
5 3 0 ° C
3 2 0 ° C
5 0 ° C
3 4 0 ° C
5 4 0 ° C
7 0 0 ° C
8 3 0 ° C
1 1 5 0 ° C
1 , 3 5 - 1 , 5 5 N m ³ / k g c l i
d éc a r b o ~ 3 5 - 4 0 %
105
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IX. CUISSON
IX.2. Différents équipements de l’atelier de
cuisson.
IX.2.2. LE FOUR HORIZONTAL ROTATIF :
est décrit comme étant un cylindre en acier, animé
d’une vitesse de rotation variable pouvant atteindre
4 tr/mn. Ce tube appelé aussi virole repose par
l’intermédiaire de bandages, au nombre de deux à
trois, sur des galets, il est revêtu à l’intérieur de
briques réfractaires et présente une inclinaison de
3,5% par rapport à l’horizontale dans le sens de
l’écoulement de la matière, cette inclinaison
combinée avec la rotation font que la matière
puisse progresser de l’amont du four (en partie
haute), par gravité, vers la zone de Clinkérisation
(environ 1450 °C). La longueur du four peut
atteindre les 90 mètres, son diamètre varie entre
5,4 et 5,7 mètres.
106
IX. CUISSON
IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson.
IX.2.2. LE FOUR HORIZONTAL ROTATIF :
En amont, la liaison entre le four et le préchauffeur, est réalisée par le biais de
la boite à fumée qui est une gaine en chaudronnerie, revêtue intérieurement de
matériaux réfractaires.
En aval, il est relié avec le refroidisseur par le capot de chauffe, réalisé aussi
en chaudronnerie, il est revêtu intérieurement de matériaux réfractaires.
107
IX. CUISSON
IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson.
IX.2.3. REFROIDISSEUR : est situé à l’aval du four, c’est un refroidisseur à grilles
horizontales à commande hydraulique. Produit par ces ventilateurs est insufflé sous
les grilles par des chambres de soufflage.
Le refroidisseur a un triple rôle :
a) Refroidir le clinker qui sort du four.
b) Récupérer le maximum de chaleur contenu dans le clinker.
c) Assurer la trempe de clinker par un refroidissement énergétique et rapide.
108
IX. CUISSON
IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson.
IX.2.4. BRULEUR : est l’élément mécanique qui assure la production de chaleur
en assurant un mélange entre un combustible (gazeux, liquide ou solide), avec un
comburant (généralement de l’air, contenant naturellement de l’oxygéne),
produisant ainsi une combustion.
109
IX. CUISSON
IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson.
110
X. EXPÉDITION
X.1. Expédition par sacs
X.2. Expédition par vrac camions
111
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Les étapes de la fabrication du ciment soufiane merabti

  • 1. 1 Les étapes de la fabrication du ciment Présenté par : Soufiane MERABTI Page facebook: www.facebook.com/merabti.math Youtube: www.youtube.com/MrMerabti Site: mrmerabti.blogspot.com
  • 2. 2 Objectifs: • Acquérir des Connaissances techniques. • Initiations technologique de fabrication des ciments (Processus de fabrication). • Connaitre le rôle et le fonctionnement des principaux équipements de fabrication des ciments. Animé par: MERABTI Soufiane
  • 3. SEMAINE 1: Du 03 au 07 Décembre 2017 (05jours) PROGRAMME Module 01: Processus de fabrication : (Durée : 05 jours)  Généralités.  Historique du ciment.  Différentes étapes de fabrication du ciment.  Lecture d'un flow-sheet.  Différents procédés de fabrication.  Exploitation des carrières.  Carrière calcaire.  Carrière argile.  Matières de correction.  Préparation du cru.  Pré-homogénéisation.  Broyage cru.  Homogénéisation.  Cuisson.  Refroidissement.  Transport et stockage du clinker.  Broyage clinker.  Stockage ciment.  Expéditions. www.facebook.com/merabti.math
  • 4. SEMAINE 2: Du 10 au 14 Décembre 2017 (05jours) PROGRAMME Module 02: Technologie des équipements : (Durée : 05 jours)  Concasseurs.  Stockage et reprise des matières premières.  Broyeurs.  Séparateurs.  Fours.  Refroidisseurs.  Transporteurs mécaniques.  Transporteurs pneumatiques.  Cyclones.  Dépoussiéreurs électrostatiques.  Dépoussiéreurs à manches.  Ensacheuses.  Encamioneuses.  Compresseurs.  Surpresseurs  Ventilateurs.  Stations (gaz, transformation d'électricité, refroidissement et traitement des eaux). www.facebook.com/merabti.math
  • 5. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.1. Définition du ciment. Le ciment est un liant hydraulique, c’est-à-dire un matériau minéral finement moulu qui, gâché avec de l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de réactions et de processus d’hydratation et qui, après durcissement conserve sa résistance et sa stabilité, même sous l’eau. Le ciment est obtenu par broyage et cuisson à 1 450°C, d'un mélange de calcaire et d'argile. Appelé clinker, ce matériau granulaire est pour l'essentiel d’une combinaison de chaux, de silice, d'alumine et d'oxyde de fer. Le ciment est un mélange pulvérulent, de couleur grise, qui, gâché avec de l'eau, forme une pâte durcissant tant sous l'eau qu'à l'air. 5 www.facebook.com/merabti.math
  • 6. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.2. Découverte du ciment Portland. Les Romains furent sans doute les premiers à fabriquer des liants hydrauliques susceptibles de durcir sous l’eau. Pour cela, ils mélangeaient de la chaux et des cendres volcaniques de la région de Pouzzoles. C’est de là qu’est venu le terme bien connu de « Pouzzolanique », qui se dit d’un matériau capable, en présence d’eau, de fixer la chaux. En revanche, cette propriété d’hydraulicité du mélange ainsi constitué est restée totalement n’expliquée jusqu’aux travaux de Louis Vicat qui élabore, en 1817, la théorie de l’hydraulicité et fait connaître le résultat de ses recherches. 6 www.facebook.com/merabti.math
  • 7. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.2. Découverte du ciment Portland. Il donne des indications précises sur les proportions de calcaire et de silice nécessaires pour constituer le mélange qui, après cuisson à la température convenable et broyage, sera un véritable liant hydraulique fabriqué industriellement : le ciment artificiel. En 1824, Joseph Aspdin, briqueteur et maçon de Leeds (Angleterre), breveta un ciment hydraulique qu'il appela ciment portland parce que sa couleur ressemblait à celle de la pierre extraite des carrières de l'île de Portland au large de la côte britannique. La méthode D'ASPDIN consistait à doser soigneusement le calcaire et l'argile, les pulvériser, puis les calciner afin d'obtenir du clinker, qui était ensuite broyé pour donner le ciment fini. 7 www.facebook.com/merabti.math
  • 8. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.3. Rôle du ciment dans la construction (ciment et ses applications) Le ciment est un élément essentiel dans la construction qui intervient dans la composition du béton. Ce matériau joue le rôle de liant au contact de l’eau.  Définition d’un liant hydraulique : C’est un liant qui possède des propriétés hydrauliques, c’est-à-dire ; qu’il forme par réaction avec l’eau des composés hydratés stables très peu solubles dans l’eau. 8 www.facebook.com/merabti.math
  • 9. Rappelle historique 1800 - 1900 Etude des Propriétés hydrauliques de la chaux John Smeaton James Parker Louis Vicat Découvert du ciment Portland Joseph Aspedin Isaac Johnson Etude de la composition chimique et minéralogique Le Chatelier Tönebolm Proposition du standard pour le Ciment Wilhelm Michaelis Invention du four rotatif Atlas Portland Cement
  • 10. 1900 - 1950 Préchauffage du four Précalcinateur du four Rappelle historique
  • 11. 1950 - 2011 Innovation dans les Instruments de mesure Réduction du coût et de la quantité d’énergie Développement essentielle des ressources d’ informations Développement du système de control à base informatique Avancement dans les régulations et les techniques pour contrôler la pollution . Rappelle historique
  • 12. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.4. Différents types de ciment. Il existe différents types de ciments qui seront d’ailleurs à choisir selon la nature des travaux à faire. -Le Ciment Portland : qui se compose essentiellement de clinker. À noter que pour chaque type de ciment, il peut y avoir différentes classes de résistance. C’est par exemple le cas des ciments Portland blanc, recommandé pour les bétons esthétiques décoratifs. -Le Ciment Portland Composé : un mélange de clinker broyé et des cendres volantes. Mais vous pouvez aussi rencontrer sur le marché le ciment métallurgique ou le ciment de haut fourneau. Ce dernier est à base de clinker broyé mélangé avec du laitier granulé. 12
  • 13. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.4. Différents types de ciment. - Le Ciment Composé (à différencier du Portland composé) : qui renferme trois composants, dont le clinker, le laitier de haut fourneau puis les cendres volantes. - Les Ciments Spéciaux : Ces derniers sont notamment utilisés pour la fabrication de béton ultra dure, grâce entre autres à la résistance des sulfates, ainsi qu’à leur faible teneur en alcalis. 13
  • 14. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.5. Différentes étapes de fabrication du ciment. 14
  • 15. Le Calcaire est le source principale du CaCO3. Le carbonate de calcium est le constituant principale du cru. Il représente de 75 à 83% de la matière première. L’Argile est le source principale de Si, Fe et Al Le Clinker est le produit qui sort du four de la cimenterie Les Additives :Laitier ,pouzzolanes , calcaire , cendre volante, schiste calciné et fumée de silice peuvent être ajouter au clinker pour améliorer les caractéristiques du ciment. Du calcaire au ciment Le Gypse est ajoutée au clinker comme retardateur de prise. Le pourcentage et de 2 à 5%. Le Ciment est un poudre gris obtenu après broyer le clinker ,gypse et additive. En 1756,Smeaton découvrait que les chaux qui présent les meilleures propriétés « hydrauliques » sont celles contenant des matières argileuses. www.facebook.com/merabti.math
  • 16. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.5. Différentes étapes de fabrication du ciment. 16
  • 17. Première étape : Préparation du cru Le cimentier doit apporter pour que la matière qu’il introduit dans le four ait une composition chimique constant . Cette partie couver les sous étapes suivantes: Extraction des matières premières (ex: calcaire ) La transportation , le concassage , le mélange, le contrôle ,le stockage , le broyage , l’homogénéisation et le stockage du cru. Cette partie est très important pour détecter le type du ciment (Ex. résistant au sulfate) et la composition chimiques. Les trois étapes de fabrication du ciment Deuxième étape : La fabrication du clinker L’atelier de cuisson comporte deux parties : Précalcinateur: une tour composée de plusieurs étages de cyclones pour favoriser l’changement de chaleur et assurer la décarbonatation partielle. Four: il achève la décarbonatation et assure la Clinkérisation Troisième étape : la production du ciment Cette étape consiste à broyer le clinker ,gypse et additive pour produire le ciment.. Cette étape et très important pour détecter le classe de résistance et le type du ciment (portland, modifié ou composé)
  • 18. Dans le préchauffage La température est plus petit que 700°C . L’eau libre et combiné s’évaporent. Les Réactions Chimiques A l’entré du four La température est entre 700 et 900°C . Le carbonate de calcium CaCO3 se décompose pour donner CaO et CO2 selon l’équation: CaCO3 → CaO + CO2 Dans la première section du four La température est entre 900 et 1200°C. La décarbonatation devient complète . Il y a formation de petite cristaux ronds de C2S selon l’équation: 2CaO + SiO2 → Ca2SiO4
  • 19. Dans la deuxième section du four La température est entre 1200 et 1350°C. La matière se divise en deux phases ; la phase liquide (Al, Fe, P,S,) et la phase solide (Si,Ca). La phase liquide joue un rôle important pour minimiser la distance entre les particules de la phase solide ce qui accélère la réaction entre les constituants de la phase solide. Le pourcentage de C2S augment et une partie de cette phase réagie avec le chaux libre pour produire le C3S (cristaux hexagonales) selon l’équation: CaO + Ca2SiO4 → Ca3SiO5 Les Réactions Chimiques A la sortie du four (la zone de cuisson) La température est entre 1350 et 1450°C . Le pourcentage du chaux libre devient négligeable. Le pourcentage de C2S diminue et leur dimension augment. Le pourcentage et dimension de C3S augments Dans le Refroidisseur La phase liquide se cristallise pour donner le C3A et le C4AF
  • 20. Principales phases cristallochimiques du clinker Ca3 SiO5 Ca2 SiO4 Ca3 Al2O6 Ca4AI2 Fe2Olo 3CaO - SiO2 2CaO - SiO2 3 CaO Al2O3 4CaO Al2O3Fe2O3 C3S C2S C3A C4AF COMPOSITION CHIMIQUE DU CIMENT PORTLAND Considérations générales
  • 21. COMPOSITION CHIMIQUE DU CIMENT PORTLAND COMPOSITION DU CLINKER Constituants du clinker Teneur en % Domaine Moyenne - --- www.facebook.com/merabti.math
  • 22. Image d’un clinker au microscope optique C3A C3S C2S C4 AF CaO LIBRE MgO 100 microns COMPOSITION CHIMIQUE DU CIMENT PORTLAND COMPOSITION DU CLINKER
  • 23. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.6. Choix du procédé de fabrication et des équipements. Il existe quatre méthodes de fabrication du ciment qui dépendent essentiellement des matériaux : a) Fabrication du ciment par voie humide (la plus ancienne) ; le plus simple mais qui requiert le plus d’énergie. b) Fabrication du ciment par voie semi-humide (dérivée de la voie humide). FABRICATION DU CIMENT PAR VOIE SECHE (la plus utilisée). d) Fabrication du ciment par voie semi-sèche (dérivée de la voie sèche). 23
  • 24. I.GENERALITES SUR LE CIMENT 24
  • 25. I.GENERALITES SUR LE CIMENT La forme sous la quelle se présentait les matières premières (principalement le carbonate de calcium) qui déterminait le processus de traitement ainsi que la méthode de cuisson ; la différentiation entre la voie humide et la voie sèche se fabriquait donc selon les critères repris dans le tableau suivant : Matières premières Traitement Cuisson Voie humide et (semi humide) Tendes, riches en eau, facilement délayables et peu apte au séchage. Obtention d’une pate bien dosée, homogène et d’une fluidité désirée. Dans un four rotatif assez long ; vu la quantité d’eau à évaporée. Voie sèche et semi sèche Dures, pauvres en eau, aptes au broyage et au séchage. Obtention d’une poudre sèche, bien dosée et de finesse désirée, (Eventuellement humide fiée pour la voie semi sèche). Dans un four rotatif plus court, précedé d’un dispositif de pré chauffage des matières par les gaz chauds issus du four rotatif. 25
  • 26. I.GENERALITES SUR LE CIMENT La grande crise énergétique mondiale déclenchée en 1973, ayant eu notamment pour conséquence une augmentation brutale et considérable de cout des combustibles, les nouvelles cimenteries seront désormais quasi toujours en voie sèche en raison d’une moindre consommation énergétique. 26 www.facebook.com/merabti.math
  • 27. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.7. Les matières premières pour ciment. Calcaire : Les calcaires sont des roches sédimentaires, facilement solubles dans l’eau, composées majoritairement de carbonate de calcium (CaCO3), mais aussi de carbonate de magnésium (MgCO3). Il est composé d'au moins 70 % de calcite et peut contenir de la silice, de l’argile et de la matière organique ainsi quelques autres minéraux dont les plus courants sont la dolomite, l’aragonite et la sidérite, qui influent sur sa couleur. En général blanc, le calcaire existe aussi dans des teintes de jaune, gris, brun ou même noir. Marne : La marne qu'on appelle aussi, selon sa qualité, tuffeau ou pierre de France ou encore pierre de Maastricht, est une roche sédimentaire contenant du calcaire CaCO3 et de l'argile en quantités environ équivalentes. Minerai de fer : Le minerai de fer est une roche contenant du fer, généralement sous la forme d’oxyde, comme l’hématite (Fe2O3=70%). 27
  • 28. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.7. Les matières premières pour ciment. Gypse : Le gypse est un minéral composé de sulfate hydraté de calcium de formule CaSO4, 2 H2O. Sable : Le sable est souvent le produit de la décomposition du micaschiste du fait de l’érosion. Ainsi, le plus fréquent de ses composants est le quartz, constituant le moins altérable du granite, ainsi que des micas et feldspaths. 28
  • 29. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.8. Les matières d’ajouts. Calcaire (sous dosé (faible teneure en carbonates). Laitier : En sidérurgie, le laitier correspond aux scories qui sont formées en cours de fusion ou d'élaboration de métaux par voie liquide. Il s'agit d'un mélange composé essentiellement de silice, d'aluminates et de chaux, ainsi que d’oxydes métalliques. Pouzzolane : Le terme «pouzzolane» vient de Pouzzolanes, port Italien riche en sable volcanique, localisé au pied du Vénus au nord du golf de Napele. La pouzzolane est une roche naturelle constituée par des scories (projections) volcaniques basaltique ou de composition proche. Elle possède une structure alvéolaire. La pouzzolane est le plus souvent rouge ou noir, avec l'ensemble des teintes intermédiaires, exceptionnellement gris. Filler : Les fillers, qui sont des matières souvent très fines et généralement à base de calcaire.ils sont utilisés très peu dans la fabrication de ciment. 29
  • 30. I.GENERALITES SUR LE CIMENT Tuf : Le tuf est un type de roche à structure vacuolaire pouvant avoir deux origines : Le tuf volcanique, qui provient des téphras de petite taille qui s'accumulent, emprisonnant parfois des fragments plus gros, et sont consolidés par l'action de l’eau. Le tuf calcaire ou travertin, d'origine sédimentaire et qui provient des ions carbonate dissous dans l'eau qui a précipité en milieu continental (ruisseau, source riche en carbonate dissous, etc.) en incluant souvent des traces de végétaux ou de coquilles. Leur couleur va du gris au jaune paille, au brun ou au rouge (tuf rouge de l’île de Pâques). 30
  • 31. I.GENERALITES SUR LE CIMENT I.9. Les adjuvants de moutures. Pourquoi on utilise les adjuvants de mouture ? L’agent de mouture est un produit recommandé pour le broyage du ciment, vue des avantages que peut apporter : Réduit les tendances à la ré-agglomération des fines particules qui se créent lors du Procès de commination ; 1) Améliore la rhéologie du ciment fini ; 2) Augmente l’efficacité du broyeur et du séparateur ; 3) Augmente la production ; 4) Réduit l’énergie de broyage ; 5) Régule l’hydratation et optimise la cinétique d’hydratation du ciment. 6) Augmente les résistances mécaniques à moyen et long terme. 31
  • 32. I.GENERALITES SUR LE CIMENT  Utilisation Il est additionné aux matières à broyer à l’entrée du broyeur ciment par aspersion sur le tapis d’alimentation clinker, ajout ou introduit directement dans le broyeur à laide d’une canne d’injection. Le dosage précis peut être obtenu à l’aide d’une pompe doseuse volumétrique.  Choix d’un adjuvant de mouture Le choix d’un adjuvant de mouture dépond de : 1°/ Compositions chimiques des matières (clinker, gypse et ajouts) et leurs régularités (compositions physico-chimique). 2°/ Natures des ajouts (ajouts actif(s) et ajouts inerte(s)). 3°/ Proportions des ajouts utilisés. 4°/ Norme de ciment en vigueur. 32
  • 33. SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE CARRIÈRE 33 1- Tir de mine 2- Reprise des matières bruts 8- pilotage de l’installation, bureau et labo 3- Transport sur piste 4- Traitement des granulats 7- Zone réaménagée 5- Stockage 6- Chargement et livraison clients
  • 34. Une carrière, c’est le lieu d’où sont extraites, à partir d’un gisement de roche, les pierres nécessaires pour la construction des bâtiments, des routes, etc… Pour qu’il y ait une carrière, il faut donc tout d’abord qu’il y ait un gisement de matériaux dans le sous-sol. il faut que la géologie soit favorable ! Pour qu’il y ait une carrière, il faut ensuite un carrier, c’est à dire un industriel qui a la volonté d’exploiter les pierres du sous-sol. comme l’exige la réglementation sur les installations classées pour la protection de l’environnement, le carrier va devoir constituer un dossier et demander une autorisation pour pouvoir exploiter la pierre qui l’intéresse. il va préparer un dossier d’étude d’impact pour obtenir l’autorisation d’ouvrir une carrière. SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE CARRIÈRE 34
  • 35. 1 / TIR DE MINE Une fois que la terre végétale et les stériles situés au dessus des niveaux à exploiter ont été retirés, il faut utiliser des explosifs pour fragmenter et abattre les matériaux. chaque tir obéit à un plan de tir précis définissant la foration (l’emplacement et le nombre de trous), le type d’explosifs, sa quantité, l’heure du déclenchement et les conditions de sécurité lors de l’opération. c’est le boutefeu, professionnel spécialisé et formé en conséquence, qui est le responsable des tirs de mines. la fréquence des tirs de mines est propre à chaque carrière. SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE CARRIÈRE 35 2/ REPRISE DES MATÉRIAUX BRUTS Les blocs de roche issus des tirs de mines, appelés également tout-venant, sont repris par des pelles et chargés dans des dumpers ou acheminés par des bandes transporteuses vers l’installation de traitement. 3/ TRANSPORT SUR PISTE Les dumpers, camion à grandes roues d’une charge de 50 tonnes, transportent le matériau au broyeur primaire en empruntant les pistes de la carrière. la sécurité de la circulation est primordiale sur un site d’exploitation.
  • 36. SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE CARRIÈRE 36 4/ TRAITEMENT DES GRANULATS Les matériaux bruts vont subir des opérations de concassage, de criblage et de lavage afin d’obtenir une gamme variée de granulats qui répondront aux critères techniques nécessaires à leur mise en œuvre. 5/ STOCKAGE Le stockage des produits finis s’opère sous forme de tas individualisés au sol, soit en silos, en particulier pour les granulométries les plus fines. 6/ CHARGEMENT ET LIVRAISON CLIENTS Les camions sont chargés et pesés sur un pont-bascule afin d’éviter tout risque de surcharge. Un arrosage ou un bâchage est recommandé avant la sortie de la carrière. Le granulat est généralement livré dans un rayon inférieur à 30 kilomètres autour de la carrière. Quelques grandes carrières ont également un raccordement au rail pour des livraisons sur de plus longue distance, réduisant ainsi la circulation des camions sur les routes.
  • 37. SCHÉMA DE PRINCIPE D’UNE CARRIÈRE 37 7/ ZONE RÉAMÉNAGÉE Tandis que la carrière continue à être travaillée en profondeur, son impact est réduit par la restauration progressive des fronts supérieurs et par la plantation des banquettes. Des matériaux stériles sont également employés pour créer des merlons qui cassent les cônes de vues vers la carrière. 8/ PILOTAGE DE L’INSTALLATION, BUREAUX ET LABO Pour le bon fonctionnement d’une carrière il est nécessaire d’assurer un contrôle permanent de la chaîne de traitement, depuis l’alimentation jusqu’au stockage ou à l’expédition. un contrôle régulier des caractéristiques des granulats produits permet de garantir la qualité exigée par les clients.
  • 38. II.CONCASSAGE II.1. Définition, rôle et importance du concassage. Le concassage est une action de réduire quelque chose en petits morceaux ou en poudre. Exemple: Concassage des pierres dans une carrière, permet de faciliter leur transport et leurs transformation ultérieure. Un concasseur est une machine conçue pour réduire les grosses roches en petites pierres, gravier, ou poussière de roche. Les concasseurs peuvent être utilisés pour réduire la taille ou changer la forme des déchets, afin ; qu'ils puissent être plus facilement éliminés ou recyclés. 38
  • 39. II.CONCASSAGE II.2. Différents types de concasseurs. Il existe des concasseurs de technologie différente, les plus fréquents sont cités ci-dessous: 39
  • 40. II.CONCASSAGE II.2.1. Concasseur à mâchoires Le concasseur à mâchoire est une machine à broyer des roches (granite, calcaire, etc.), généralement à des fins industrielles, vu que la roche est la matière première par excellence de quasiment toutes les industries (métallurgie minière, etc.). L’appellation « à mâchoire » est due au dispositif de concassage, qui reprend le principe de base d’une mâchoire, avec une paroi fixe et une autre mobile, la roche étant coincée entre les deux. La partie mobile est entraînée en rotation par une bielle (excentrique) qui assure la rotation de la mâchoire. Le ressort de rappel à sa base permet de ramener la mâchoire afin de laisser passer les matériaux broyés. 40
  • 41. II.CONCASSAGE II.2.1. Concasseur à mâchoires Ce concasseur associe donc deux mouvements. Un mouvement de compression (de gauche à droite), afin : de concasser le granulat et un mouvement de friction (du haut vers le bas) afin de faire descendre les matériaux vers le convoyeur de réception des matériaux broyés. Les débits de telles machines sont conditionnés par leur taille d'ouverture et le réglage côté fermé à la base des mâchoires, là où sortent les matériaux. Les mouvements répétitifs de la partie mobile, entraînés généralement par un moteur et une courroie, brisent la roche en petites pierres, la transformant en un produit fini commercialisable pour la fabrication du béton de construction, voire de route et autres applications. 41
  • 42. II.CONCASSAGE II.2.1. Concasseur à mâchoires Le concasseur à mâchoire reste de très loin le concasseur le plus populaire dans le monde, grâce à sa conception rudimentaire, sa fiabilité, sa maintenance peu coûteuse et ne nécessitant pas de grandes notions d’ingénierie. 42
  • 43. II.CONCASSAGE II.2.2. Concasseur giratoire Le principe du concasseur giratoire est semblable à celui du concasseur à mâchoires, mais il est composé d'une surface concave et d'une tête conique. Les deux surfaces sont généralement doublées avec des pièces en acier au manganèse. Le cône interne a un léger mouvement circulaire, mais ne tourne pas, le mouvement est généré par un excentrique. Comme avec le concasseur à mâchoires, le matériau chute entre les deux surfaces en étant progressivement écrasé jusqu'à ce qu'il soit assez petit pour tomber dans l'espace entre les deux surfaces. 43
  • 44. II.CONCASSAGE II.2.2. Concasseur giratoire Le concasseur giratoire est l'un des principaux types de concasseurs primaires dans les mines ou les usines de traitement du minerai. Les concasseurs giratoires sont désignés par leur taille, soit selon l’ouverture maximum et le diamètre inférieur de la mâchoire mobile, soit par la taille de l'ouverture de réception. Les concasseurs giratoires peuvent être utilisés pour le concassage primaire ou secondaire. 44
  • 45. II.CONCASSAGE II.2.2. Concasseur giratoire Le concassage est causé par la fermeture de l'écart entre la mâchoire mobile montée sur l'arbre central vertical et les doublures concaves (fixes) montées sur le châssis principal. Cet écart varie grâce à un excentrique sur la partie inférieure de l’arbre, qui entraîne l'arbre central vertical en rotation. L’arbre vertical est libre de tourner autour de son axe. Le concasseur est illustré d'un type court arbre de broche suspendue, ce qui signifie que l'axe principal est suspendu au sommet et que l'excentrique est monté au-dessus de la couronne. La conception à arbre court a remplacé la conception à arbre long dans lequel l'excentrique est monté au-dessous de la couronne. 45
  • 46. II.CONCASSAGE II.2.3. Concasseur à cône Un concasseur à cône ou concasseur conique a un fonctionnement similaire au concasseur giratoire, avec moins de pente dans la chambre de cassage et une plus grande zone parallèle entre les zones de concassage. Un concasseur à cône brise la roche en la serrant entre une tête excentrée tournante, qui est couverte par un blindage résistant à l'usure (mâchoire mobile), et le bol, couvert par un concave manganèse ou une mâchoire fixe. Comme la roche entre par le sommet du concasseur à cône, elle se coince et se comprime entre la mâchoire mobile et la mâchoire fixe. De gros morceaux de minerai sont cassés une fois, puis tombent à une position inférieure (car ils sont maintenant plus petits), où ils sont à nouveau cassé. 46
  • 47. II.CONCASSAGE II.2.3. Concasseur à cône Ce processus continue jusqu'à ce que les morceaux soient assez petits pour passer à travers l'ouverture étroite dans le bas de la chambre de cassage. Un concasseur à cône est adapté au concassage de divers minerais et roches, pour des dureté allant de mi-dure à dure. Il a l'avantage d’une construction fiable, d’une haute productivité, d’un réglage facile et de faibles coûts opérationnels. Le système de libération à ressort d'un concasseur à cône agit comme une protection contre les surcharges qui permettent aux matériaux non broyables de passer par la chambre de concassage sans endommager le concasseur. 47
  • 48. II.CONCASSAGE II.2.4. Concasseur à percussion Le concasseur à percussion appelé aussi concasseur à marteaux peut être à axe horizontal ou vertical. Le principe de fonctionnement concasseur à percussion est facile. Le concasseur à percussion utilise l'énergie d'impact à écraser des matériaux. Lorsque le concasseur à percussion fonctionne, le moteur entraîne le rotor du concasseur à percussion avec une vitesse de rotation élevée. Quand les matériaux entrent dans la zone où l'effet de marteau, dans le cadre du fonctionnement du marteau, à une vitesse élevée aux chocs, les matériaux sont jetés au dispositif d'impact au-dessus du rotor en continu. Et puis les matériaux sont rebondi de la doublure de l'impact de la zone où les effets de marteaux pour rebroyage, ensuite évacués du port de décharge. 48
  • 49. II.CONCASSAGE II.2.4. Concasseur à percussion Les utilisateurs peuvent ajuster l'écart entre l'impact et le support de rotor. Si on savoir le principe de fonctionnement concasseur à percussion, il est bien facile d’opérer le concasseur à percussion - Concasseur à percussion à axe horizontal : est surtout adapté au concassage des roches non-abrasives type calcaire. 49
  • 50. II.CONCASSAGE II.2.4. Concasseur à percussion -Concasseur à percussion à axe vertical : est utilisé pour fabriquer des sables de qualité. En effet, il permet de concasser encore plus finement les graviers en finissant de rompre les liaisons les plus faibles rémanentes du granulat. On obtient ainsi un sable dont la consistance et la forme sont optimaux pour les sables types bétons notamment. Cette machine combine l'énergie de rotation avec l'énergie de percussion pour concasser les matériaux. En entrée, les granulats arrivent par la tête du concasseur. Par gravité, ils arrivent par l'intermédiaire d'une goulotte verticale sur une plaque de distribution (en fer fortement chromé pour minimiser l'usure), légèrement conique pour éviter que les matériaux ne stagnent dessus. Le rotor vertical est constitué d'une chambre en rotation, blindée, possédant en général quatre (4) ouvertures avec des pièces d'usure sur les côtés: les blocs de percussions. La plaque de distribution envoie par force centrifuge et gravitationnelle les matériaux vers les ouvertures. Une fois proches des ouvertures, les blocs de percussions frappent les matériaux et les projettent sur une couronne d'enclume, solidaire du bâti. Si les granulats ne sont pas cassés par la percussion des blocs, l'énergie supplémentaire emmagasinée lors de la frappe permet de les casser lors de la rencontre avec l'enclume. 50
  • 51. II.CONCASSAGE II.2.5. Concasseur à cylindres Le concasseur à cylindres peut être dénommé concasseur type compression. Dans l'industrie minière, il est utilisé pour broyer des mines de dureté moyenne ou faible, des roches qui ont une rigidité faible ou moyenne lors de la sélection des mines, pour le ciment, les produits chimiques, et la production industrielle de matériaux de construction, entre autres. Toutefois, leur utilisation dans l'industrie minière a considérablement diminué, en raison de leur incapacité à produire de grandes quantités de production. Dans les applications minières, le concasseur à cylindres ne correspond pas au concasseur à cône lorsque l'on considère le volume des coûts de production et de la maintenance. 51
  • 52. II.CONCASSAGE II.2.5. Concasseur à cylindres Toutefois, le concasseur à cylindres a l'avantage de produire une distribution étroite de la taille du produit. Dans les cas où le minerai n'est pas très abrasif, les coûts de maintenance sont considérablement réduits. Théoriquement parlant, le taux de réduction maximum du concasseur à cylindres est de 4:1. Par exemple, la plus petite taille qui peut être reconnue par une particule os 2 pouces est de 1/2 pouces. Grâce à cette machine, un matériau est broyé et réduit à une taille de particules minimum de 10 mailles (2mm). Les matériaux sont broyés par compression entre deux cylindres en rotation autour d'un axe. La taille entre les deux cylindres utilisés pour la compression peut être ajustée selon la taille du produit final désiré. 52
  • 53. II.CONCASSAGE II.2.5. Concasseur à cylindres Il est important de noter que la plus grande taille des particules des matériaux insérés, ne doit pas être plus de quatre fois la dimension de l'écart. La rotation des deux cylindres attire les particules à être broyées dans l'espace formant un angle de frottement entre les cylindres et les particules visées comme l'angle nip. Forçant ainsi les matériaux entre les écarts, les cylindres créent des forces de compression entrainant la rupture des matériaux. 53
  • 54. II.CONCASSAGE II.2.6. Concasseur à clinker Pour des raisons de température pouvant être relativement élevées, le concasseur à clinker utilise généralement des marteaux en acier CD-4 résistant à l'usure et à la température (jusqu'à 400°C). La taille des concasseurs s'échelonne, par rapport à la largeur du refroidisseur et au diamètre de rotation extérieur des marteaux et traite de ce fait une large plage de débit de clinker C D A B H 54
  • 55. III. PRE HOMOGENEISATION III.1. Définition, rôle et importance de la pré homogénéisation. La pré homogénéisation des matières premières est une opération qui consiste à assurer une composition chimique régulière du mélange des matières premières. Des échantillons du mélange des matières premières sont prélevés lors de la constitution des tas dans une station d'échantillonnage ou manuel, ces échantillons sont analysés au niveau du laboratoire de l'usine. Les résultats de ces analyses permettent de définir les corrections nécessaires à apporter au mélange des matières premières, ce mélange est dénommé en cimenterie par le cru. 55
  • 56. III. PRE HOMOGENEISATION III.1. Définition, rôle et importance de la pré homogénéisation. formation en Chevron formation en minitas étagés formation en Strates formation en Tas successifs 1 234 formation en Tas successifs alternés 2 34 56
  • 57. IV. BROYAGE-SECHAGE CRU IV.1. Définition, rôle et importance du broyage. Le broyage de cru est une opération qui consiste à préparer un mélange homogène avec une bonne répartition granulométrique pour assurer les meilleures conditions de cuisson de la farine. Le broyage de crue consiste à l'introduire dans le broyeur à crue dans lequel il subit des actions mécaniques pour l'obtention de la farine. La farine obtenue (qui est une poudre fine) est stockée dans un silo après avoir subi une opération d'homogénéisation pour obtenir une composition chimique régulière des matières premières qui seront introduites dans le four pour cuisson. La caractéristique essentielle du procédé est le broyage-séchage, comme son nom l’indique, que les opérations de broyage et de séchage se font simultanément dans un même équipement. Bien souvent, on récupère en pratique pour cette utilisation les gaz de sorties du four. On distingue deux types de broyeur pour le cru : 57
  • 58. IV. BROYAGE-SECHAGE CRU IV.1. Définition, rôle et importance du broyage. a- Le broyeur-sécheur ventilé (Airswept) Dans le quel le gaz assure le transport et la sélection de la matière. Toute la matière à la sortie du broyeur est transportée jusqu'au séparateur par un système pneumatique (pas d'élévateur à godets à la sortie du broyeur). 58
  • 59. IV. BROYAGE-SECHAGE CRU IV.1. Définition, rôle et importance du broyage. b- Le broyeur-sécheur classique avec grille et un circuit de sélection (séparation) autonome. 59
  • 60. IV. BROYAGE-SECHAGE CRU IV.2. Différents types de broyeurs IV.2.1. Broyeur à boulets Broyeur à boulets : Grand cylindre métallique horizontal mis en rotation et rempli au 1/3 de boulets d’aciers qui broient la matière en se heurtant et en se frottant dans un mouvement de cascade. 60
  • 61. IV. BROYAGE-SECHAGE CRU IV.2. Différents types de broyeurs IV.2.2. Broyeur vertical Broyeur vertical : Broyeur de conception plus récente où la roche est broyée par des meules, à la façon des moulins à huile de l’antiquité. Dans ce type de broyeur, la matière est introduite axialement par le dessus et tombe par gravité sur le sol où elle est projetée par la forme centrifuge sous les galets qui, à l’aide d’un système hydraulique, écrasent et broient la matière tout en roulant sur la table horizontale circulaire animée d’un mouvement de rotation. 61
  • 62. IV. BROYAGE-SECHAGE CRU IV.2. Différents types de broyeurs IV.2.2. Broyeur vertical Le courant ascensionnel (ascendant) de gaz emporte la matière broyée vers le système de classification (séparation). Le séparateur (Gyrotor) situé au dessus du broyeur est constitué d’un rotor tronconique équipé latéralement de palettes verticales et tournant à faible vitesse dans un stator conique dirigeant le courant d’air vers le haut. Les grosses particules sont projetées par la force centrifuge sur le stator et retombent dans le broyeur. 62
  • 63. IV. BROYAGE-SECHAGE CRU IV.2. Différents types de broyeurs IV.2.2. Broyeur vertical Le broyeur-sécheur POLYSIUS se distingue notamment par l’existence de deux ou trois paires de galets jumelés roulant sur une cuve tournante. Les galets jumelés, bien que montés sur un même arbre, sont indépendant de façon à pouvoir s’adapter à la vitesse locale de la cuve tournante, ainsi qu’à l’épaisseur de la couche à broyer. Un système hydropneumatique transmet aux galets la pression nécessaire pour le broyage de la matière. La matière broyée-séchée est introduite dans le broyeur et est désintégrée sous la l’action des galets. Un courant d’air ou de gaz chauds provenant d’orifice périphérique emporte la matière vers le séparateur. Les grosses particules retournent vers la cuve tendis que les fines particules sont collectées par le système de dépoussiérage. 63
  • 64. V. SEPARATEURS Les séparateurs sont largement utilisés dans l'industrie du ciment et plus particulièrement dans les circuits de broyage. Mais que sont les séparateurs? Fondamentalement, les séparateurs séparent les particules fines des particules grossières. Les particules fines sont généralement collectées comme produit fini alors que les particules grossières sont renvoyées pour un broyage ultérieur. L'astuce consiste à faire en sorte que le flux de particules grossières ne contienne pas de particules fines et, d'autre part, que le flux de particules fines ne contienne pas de particules grossières. Un séparateur efficace doit empêcher le sur broyage et comme conséquence un gaspillage d'énergie. Il existe principalement deux types de séparateurs: les séparateurs statiques et les séparateurs dynamiques. La grande différence est que les séparateurs statiques n'ont pas de pièces mobiles et peuvent être ajustés seulement avec des modifications mécaniques. 64
  • 65. V. SEPARATEURS V.1. Séparateurs statique Le séparateur statique est comme le cyclone, un dispositif mécanique simple couramment utilisé dans les circuits de broyage pour éliminer les particules relativement grossières se trouvant dans les flux gazeux.Les séparateurs statiques sont relativement peu coûteux car ils n'ont pas de pièces mobiles et ils sont faciles à utiliser. Les séparateurs statiques sont notamment utilisés dans les circuits de broyeurs à cru. Avantage des séparateurs statiques - Faible coût d'investissement ; - Capacité à fonctionner à des températures et des pressions élevées ; - Faibles exigences de maintenance car pas de pièces mobiles. Principal inconvénient de séparateurs statiques - Faible efficacité surtout pour les très petites particules. 65
  • 66. V. SEPARATEURS V.2. Séparateurs dynamique A-Séparateurs de seconde génération Aussi appelés: séparateurs à cyclones. Comme la première génération, la matière à classer est dispersée dans la zone de séparation créée par un plateau de distribution. Le débit d'air nécessaire à la séparation est produit par un ventilateur externe. L'alimentation en matière est réalisée mécaniquement à l'aide de convoyeurs continus appropriés (aéroglissières). Les fines sont amenées vers des cyclones externes. Il y a une entrée d'air frais ainsi qu'une sortie d'air vers un filtre. 66
  • 67. V. SEPARATEURS V.2. Séparateurs dynamique A-Séparateurs de seconde génération Le ventilateur qui fait circuler l'air est d'une conception plus efficace et a une charge de poussière considérablement réduite. Ces séparateurs ont un meilleur rendement de séparation dû au ventilateur externe et aux cyclones Avantages des séparateurs dynamiques de 2ème génération -Possibilité de réglages mécaniques. -Possibilité de très grands débits. -Flexibilité pour produire des produits de différentes qualités. -Moins de consommation d'énergie. -Réduction de l'usure des équipements internes. 67
  • 68. V. SEPARATEURS V.2. Séparateurs dynamique A-Séparateurs de seconde génération Désavantages des séparateurs dynamiques de 2ème génération - Plus d'espace nécessaire. - Moins efficace que les séparateurs à cage. 68
  • 69. V. SEPARATEURS V.2. Séparateurs dynamique A-Séparateurs de seconde génération Principe de fonctionnement -La matière est introduite par la partie supérieure du séparateur. -La matière tombe sur un plateau de distribution et est dispersée dans l'air circulant. -Le flux d'air est généré par un ventilateur externe et recyclé. Il existe aussi une entrée régulée d'air frais dans la conduite. Il y a donc aussi une sortie où l'air est envoyé vers un filtre de dépoussiérage, cela en vue de maintenir une dépression constante qui va du ventilateur vers le séparateur à l'intérieur du système. -La matière grossière est séparée par aspiration à l'intérieur du corps principal et sort via fond conique du séparateur. -Comme un certain nombre de particules fines sont entraînés vers le bas par les grosses particules, le flux d'air revenant vers la zone de séparation a une deuxième chance de reprendre des fines des rejets. -L'air avec une certaine quantité de matière fine retourne vers la zone de séparation à travers les ailettes inférieures. -La matière fine sort par le haut du séparateur avec le flux d'air et entre dans les cyclones. -La matière est séparée dans les cyclones et sort par le bas de ceux-ci. -L'air purifié (la teneur en poussières est généralement inférieure à 15 g/m³) est remis en circulation par l'intermédiaire du ventilateur. 69
  • 70. V. SEPARATEURS V.2. Séparateurs dynamique A-Séparateurs de seconde génération Réglages principaux -Vitesse de contre-palettes. -Vitesse du ventilateur. -Clapet du ventilateur. Autres possibilités de réglages -Supprimer ou augmenter le nombre de contre-palettes. -Augmenter le diamètre du plateau de distribution 70 www.youtube.com/MrMerabti
  • 72. V. SEPARATEURS V.2. Séparateurs dynamique B-Séparateurs à cage Aussi appelé: séparateurs à cage ou séparateurs à haut rendement. Le dispositif principal de séparation est un rotor cylindrique. Le rotor est comme une cage composée de lames rapprochées Le rotor est actionné par un entraînement à vitesse variable La vitesse du rotor détermine un tourbillon dans la zone de classification et par conséquent la coupure de séparation La composition des forces agissant dans la zone de séparation est montré à la figure ci- dessous : 72
  • 73. V. SEPARATEURS V.2. Séparateurs dynamique B-Séparateurs à cage A-Type CEMAG a- La matière entre par le haut du séparateur. b- La matière tombe et est dispersée par le plateau de distribution. c- Il existe deux entrées d'air tangentielles. d- La matière pénètre dans la zone de séparation située entre le rotor et les ailettes de guidage. e- Les fines sont aspirées à l'intérieur de la cage. f- Les grosses particules sont accélérées par le rotor, maintenues par les aubes et glissent vers le cône des rejets. g- La matière fine sort avec l'air à travers la partie inférieure du séparateur. admission air primaire poussièreux admission air secondaire poussièreux admission air tertiaire propre refus produit fini vers cyclone alimentation matière 73
  • 74. V. SEPARATEURS V.2. Séparateurs dynamique B-Séparateurs à cage B- Type CTC séries CEMTEC - La matière entre par le haut du séparateur. - Il existe une entrée d'air tangentielle. - La matière fine sort avec l'air à travers la partie inférieure du séparateur. - La finesse du produit est ajustée par la vitesse du rotor. 74
  • 75. VI. FILTRATION La pollution industrielle est à l’origine des procédés tels que : le broyage, le concassage, le criblage, le transport (Aéroglissière, convoyeur, élévateur à godets, le stockage...). Le système de dépoussiérage consiste à éliminer les émissions des poussières par l'utilisation de filtres à manches ou d'éléctrofiltres pour une meilleure protection de l'environnement 75
  • 76. VI. FILTRATION VI.1. Filtre à manches Les filtres à manches sont des filtres employés dans la filtration industrielle. L'inventeur du filtre à manches est l'industriel allemand Wilhelm Beth. Ils font partie des techniques d’assainissement particulaire de l’air ambiant en milieu industriel. Ils sont l’un des moyens les plus performants de séparer les poussières transportées par une veine d’air, collectée dans un conduit. On peut découper un filtre à manches en sous-ensembles : L’alimentation, les ensembles filtrants, le compartiment air filtré, le dé colmatage (compresseur d’air comprimé (déshuileur, sécheur)), électrovannes , séquenceur), la trémie et son évacuation (sas, chaine trainante), la sortie d’air filtré, le ventilateur. 76
  • 77. VI. FILTRATION VI.1. Filtre à manches Le filtre est raccordé à une alimentation en air comprimé. Souvent, il comporte une nourrice assurant un débit instantané suffisant. L’air comprimé doit être sec, propre et déshuilé, à une pression réglable de 3 à 6 bars. De façon à économiser l’usure des manches filtrantes, et à maintenir un gâteau optimal, on devra chercher la pression minimale nécessaire au maintien d’une perte de charge correcte au niveau du filtre (entre 80 et 250 daPa). L’air comprimé est envoyé successivement dans des rampes par l’intermédiaire d’électrovannes spécialement conçues pour cet usage. Elles ont la particularité de pouvoir offrir une grande ouverture de passage (jusqu’à 2 °) avec un temps de réponse très court (quelques dixièmes de secondes. Le dé colmatage est assuré par l’air induit par le mouvement de l’impulse d’air comprimé (effet venturi). Choix de la qualité des manches : - La température. - L’abrasivité de la matière à traitée. - L’importance du volume de gaz à filtré (surface filtrante). - Les éléments chimique présent (acides, alcalis,…). manche filtrante venturi mannequin manche 77
  • 78. VI. FILTRATION VI.2. Filtre électrostatique Un filtre électrostatique (ESP, electrostatic precipitator en anglais) est un appareil qui utilise les forces électriques pour séparer les particules solides (par exemple la poussière, voire la fumée) d'un gaz. Le filtre électrostatique le plus simple contient une ligne de fils très fins devant une pile de plaques métalliques, espacées généralement d'environ 1 cm. L'air passe entre les fils, puis entre les plaques. 78
  • 79. VI. FILTRATION VI.2. Filtre électrostatique Un courant continu à haute tension charge les fils négativement et les plaques positivement, ce qui développe une différence de potentiel d'environ 1 000 volts. La matière solide se charge négativement en passant à proximité des fils : c'est une ionisation. Lorsque ces particules ionisées arrivent entre les plaques chargées positivement, elles sont attirées par les plaques du fait du champ électrique. 79
  • 80. VI. FILTRATION VI.3. Dépoussiérage par cyclonage La séparation par cyclonale est très utilisée. Son efficacité diminue avec l'augmentation du diamètre et avec la température. L'efficacité ou rendement d'un cyclone de dépoussiérage exprime la quantité de matière séparée par rapport à celle contenue initialement dans le gaz. La perméance exprime quand à elle, le taux de matière qui n'est pas séparée. 250 1000 644 256 485 e d 60 120  a a b i 4 4 b c h 4 4 f g b 80
  • 81. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.1. Transporteurs matières pneumatique VII.1.1. Aéroglissiére Le fond du couloir est garni d'une paroi poreuse, à travers laquelle passe de l'air sous faible pression, distribué par un caisson se trouvant sous le couloir. Cette technique créé un coussin d'air qui transfère les pulvérulents à basse vitesse, absolument sans chocs et sans frottements importants. Les pulvérulents sont donc transportés en douceur sans création de fines et sans abrasion. Cette technique procure des débits de matière très importants, avec une très faible consommation d'énergie, dans des appareils qui ne nécessitent pratiquement aucune maintenance si l'air et les produits manutentionnés sont secs. 81
  • 82. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.1. Transporteurs matières pneumatique VII.1.2. Pneumex C'est un système de transport pneumatique vertical, qui admet néanmoins une déviation maximale de 10% par rapport à la verticale. La pression d'air passant à travers la toile permet la fluidisation, donc l'écoulement de la farine. Sous la conduite d'évacuation matière- gaz, la buse permet par éjection d'air sous pression, le transport de la matière à travers le tuyau central. La cuve étant constamment alimentée par de la farine à travers la conduite d'amenée de matière. Suivant la hauteur et le débit de transport, il s'établit un certain niveau d'équilibre. La pression au fond est fonction de ce niveau de remplissage comme le montre le graphique ci- après air comprimé surpresseur chambre de détente alimentation dégazage matière dégazage fluidisation toile de fluidisation d'aéroglissière air sous pression Gf=2,8.(Dc)² besoins en air 82
  • 83. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.1. Transporteurs matières pneumatique VII.1.2. Pneumex Haute disponibilité, faible coût d'investissement, fonctionnement continu, variation de débit aisée, tous types de produits pulvérulents, taux de charge jusqu'à 40kg de produits par kg de gaz de transport, élévation du produit jusqu'à 120m, débit jusqu'à 900 t/h, faible puissance consommée. Le principe de l'Air lift est de transporter rapidement de grosses quantités de produit avec de l'air. ● La cuve de l'Air lift est constamment alimentée en produit. ● Une buse injecte l'air nécessaire dans la tuyauterie de transport. ● Grâce au soufflage d'air dans la cuve de l'Air lift, le produit est partiellement fluidisé avant d'être transporté. ● La colonne de produit dans la cuve assure l'étanchéité face à l'air de transport. ● La pression de la colonne de produit force celui-ci vers la tuyauterie de transport où il est transporté par le gaz de transport. 83
  • 84. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.1. Transporteurs matières pneumatique VII.1.3. Transporteur pneumatique à vis sans fin. La matière s'écoulant de la trémie, est reprise par la vis sans fin, dont le pas des spires décroît compactant progressivement la matière, alors, la vitesse de la matière sous la trémie décroît de 2,8 à 1,9 m/s en bout de vis, d'ou un facteur de compression de 1,47 (cette valeur qui représente aussi le rapport des densités à l’entrée et à la sortie peut être dans certains cas avoisiner 2) empêchant ainsi le retour d'air à travers la vis. La vis tourne à des vitesses de l'ordre de 965 t/mn. La matière véhiculée par la vis, se déverse dans la chambre de mélange où l'air comprimé emporte la matière pulvérulente dans la conduite de transport. L'air comprimé de transport arrive dans la chambre de mélange par les buses (ou la vitesse de l'air atteint 300 m/s ) dont le nombre qui dépend de la taille de la pompe varie entre 11 et 17. coquille anti-usurepaliers doubles buses d'injection d'air clapet anti retour nbre ~ 11 à17 manomètre manomètre vis sans fin bord d'attaque avec dépot de carbure de chrome 84
  • 85. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.1. Transporteurs matières pneumatique VII.1.3. Transporteur pneumatique à vis sans fin. - L'alimentation en produit se fait par la trémie dépoussiérée de la pompe. - La trémie de la pompe n'est pas une trémie tampon. - La vis en rotation compresse le produit et forme un bouchon au niveau du nez de la vis. La vis.est totalement remplie de produit. - Le bouchon de produit et le produit dans le reste de la vis assurent l'étanchéité à la contre pression. - La pression du produit crée par la vis maintient le clapet battant en position ouverte. - Le produit rencontre le flux d'air et le transport commence 1. Entrée matière. 2. Trémie avec bride de dégazage. 3. Vis de transport et de compression. 4. Boîte de sortie. 5. Etanchéité et roulement à chaque extrémité de la vis. 6. Chambre de mélange Gaz / Produit. 7. Entrée du gaz de transport. 8. Connexion avec le transport pneumatique. 85
  • 86. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.2. Transporteurs matières mécanique VII.2.1. Transporteur à vis Un transporteur à vis est un système de transport de matériau faisant appel au principe de la vis d’Archimède. . décharge alimentation vis sans fin pas décharge GxG FxF E 100 B ADS l L 86
  • 87. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.2. Transporteurs matières mécanique VII.2.2. Elévateur à godets. Il est utilisé pour le transport en hauteur des matières fines ou concassées, et à des températures allant de l'ambiance à près de 400°C. Les godets sont mus par une chaîne, entraînée par un ensemble d'arbre et de roues dentées appelé tourteau. Un tourteau lisse est placé à la base de l'élévateur pour assurer le renvoi de la chaîne. Un contrepoids assure la tension de la chaîne. 87
  • 88. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.2. Transporteurs matières mécanique VII.2.2. Elévateur à godets. Nous distinguons les élévateurs à godets lents et rapides. •Élévateurs rapides : généralement destinés au transport des matières en poudre ou en grain d'abrasivité moyenne, et des températures qui modérément élevées. •Élévateurs lents : à coefficient de remplissage des godets plus important que les premiers, même avec un pas plus faible, ils sont généralement utilisés pour le transport des matières à la fois grossières au dessus de 60 mm (ou fines), abrasives et chaudes à très chaudes. En effet, il existe une relation entre la durée de vie de tout l'équipement "élévateur à godets" et la température. Cette durée de vie est d'autant plus courte que le produit à transporter est abrasif et grossier. Il s'ensuit que, pour le transport du clinker, l'élévateur rapide n'est pas du tout indiqué car les propriétés physiques de ce produit réduisent la durée de vie en question à quelques mois, parfois moins si la granulométrie est assez grossière. 88
  • 89. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.2. Transporteurs matières mécanique VII.2.2. Elévateur à godets. a) Elévateur à godets à chaîne à décharge centrifuge. b) Elévateur à godets à bande à décharge centrifuge. c) Elévateur à godets à chaîne à décharge centrale. t D e/2 h v k x i s D g 50 k v e m n 3000 w f r y p max t D e/2 h v k x i s D g 50 k v e m n 3000 w f r y p max D e/2 h v1 400 x i s D g 50 k v e m n 3000 w f r y p max g1 k1 40° 89
  • 90. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.2. Transporteurs matières mécanique VII.2.3. Transporteur à écailles (dit aussi à augets) Les chaînes à godets (voir Fig. ) sont généralement utilisées pour le transport des matières plutôt chaudes à l'horizontal ou sur un plan incliné jusqu'à 45°. Leur fiabilité est très grande. convoyeur à écailles horizontal convoyeur à écaille incliné 700 1800 E x 500 A  H C2 C1 (min 4750 mm) D 1585 630 x B 90
  • 91. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.2. Transporteurs matières mécanique VII.2.4. Transporteur à chaine à raclettes Le convoyeur à chaîne à raclettes est utilisé pour le transport en vrac des matières premières provenant du concassage ou du séchage, du clinker jusqu'à des températures de plus de 200°C et des produits pulvérulents comme la farine crue ou le ciment. Le transporteur qui est étanche peut être à chaîne double ou chaîne centrale. Il permet de transporter la matière à l’horizontal et selon un plan incliné jusqu'à 30°. Le transport à la vertical peut être réalisé avec une conception séparée des compartiments de renvoi et de retour. convoyeur à chaîne à raclettes 91
  • 92. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.2. Transporteurs matières mécanique VII.2.5. Transporteur dragueur à chaine (chaîne traînante) Ce système de transport adapté aux matières non collantes, mais surtout chaudes. Les températures tolérées sont de l'ordre de 350°C pour les aciers de construction à caractéristiques physiques améliorées et de l'ordre de 500°C pour celles en acier . En cimenterie, elles sont surtout destinées au transport du clicher. Elle se compose d'un brin de chaîne sans fin entraînée par une roue à chaîne à segments dentés. Sur l'autre bout, la chaîne, roule sur un rouleau tendeur lisse. tourteau d'entraînement de chaîne traînante axe maillon segment élément d'étanchéité 92
  • 93. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.2. Transporteurs matières mécanique VII.2.6. Transporteur tablier métallique Les tabliers métalliques servent à l'alimentation des concasseurs en matière tout venant. Ils sont généralement incliné de 20 ou 23° par rapport à l'horizontale, alors que les parois latérales de la trémie ont un angle d'inclinaison de 20° en général. c G D 93
  • 94. VII. TRANSPORTEURS MATIERES VII.2. Transporteurs matières mécanique VII.2.7. Transporteur à bande Elle est constituée essentiellement d'une bande sans fin en matériau souple entraînée et supportée par des poulies motorisées. La bande, plus ou moins large, comporte un brin inférieur et un brin supérieur, lequel supporte et entraîne la marchandise posée dessus. Elle peut être munie de nervures en chevrons permettant un meilleur entraînement de la marchandise. 45° aspiration bavette détail A jeux = 50mm alimentation matière 500 mm minimum 45° 500 mm minimum déversement matière 94
  • 95. VIII. HOMOGENEISATION VIII.1. Définition et but Dans la nature, on ne rencontre pratiquement jamais une matière première dans la composition ne varie pas et qui conviennent pour la cuisson du clinker ; or, comme il est capital qu’avant d’être soumises en processus de cuisson, les matières premières aient une composition aussi homogène que possible et toujours égaux, on comprend aisément que les installations de mélange et d’homogénéisation occupe une place très importante. L’homogénéisation des matières premières est très importante, car c’est d’elle que notamment dépendent : - Le flow-scheet de la préparation des matières premières. - La garantie de la qualité du produit. - La réalisation de la continuité du processus. En général, l’installation de mélange et d’homogénéisation a deux taches à remplir : -Offrir une possibilité de procéder une dernière correction de la composition chimique du cru à envoyer au four. -Rendre ce cru suffisamment homogène que pour en assurer une bonne cuisson. 95
  • 96. VIII. HOMOGENEISATION VIII.1. Définition et but La connaissance de l’aérodynamique ont permis de réaliser en voie sèche le mélange et l’homogénéisation de leurs matières premières. Un silo est un réservoir de stockage destiné à entreposer divers produits en vrac (pulvérulents). Il se différencie d'une trémie par le fait qu'il est hermétiquement fermé. Il s'agit généralement de réservoirs verticaux, souvent cylindriques, construits en divers matériaux (bois, acier, béton le plus souvent, etc.). Le remplissage des silos se fait par le haut et recourt à diverses techniques : élévateur à godets ou à vis sans fin, air pulsé, etc. En général, une installation qui fonctionne d’au moins deux silos d’homogénéisation. De plus, des silos à farine de corrections peuvent devenir nécessaires; dans ce cas, ceux-ci sont également équipés d’un dispositif de mélange. 96
  • 97. VIII. HOMOGENEISATION VIII.2. Le procédé discontinu (homogénéisation par charge) Le processus se déroule de manière suivante : - D’abords un silo de mélange est rempli, le matériau étant contrôlé sans interruption à l’aide d’échantillons qui sont analysés - Dés que la quantité voulue de matière crue se trouve à l’intérieur du silo avec la composition appropriée, le processus d’homogénéisation est mis en route, alors que le flux de matières en provenance des broyeurs est envoyé dans l’autre silo. - A la fin de l’homogénéisation, la farine crue terminée est acheminée vers le silo de stockage. Le silo se trouve alors prêt à recevoir une nouvelle charge. Ainsi ; les silos d’homogénéisation fonctionnent au rythme : Remplissage, Homogénéisation et Vidange. 97
  • 98. VIII. HOMOGENEISATION VIII.2. Le procédé discontinu (homogénéisation par charge) Pour que la continuité reste assurée au processus de broyage, il faut deux silos dans tous les cas. Leurs dimensions sont dictées par : -La durée des processus de mélange, -la durée de vidange, -le débit des broyeurs. Les conditions particulières permettant d’obtenir la composition chimique désirée, ainsi que ; par les possibilités de correction dont cette dernière est tributaire. Lorsque des silos de correction sont utilisés, le procédé se déroule avec une relative simplicité : à la charge du silo, dont la composition est connue grâce au contrôle continuel, on ajoute la quantité de farine de correction à haute ou basse teneur nécessaire pour atteindre la valeur prescrite. Naturellement ; il faut prévoir la place pour cette adition dans le silo de mélange. 98 www.youtube.com/MrMerabti
  • 99. VIII. HOMOGENEISATION VIII. 3. Le procédé continu C’est le système encore le plus répandu actuellement. Le fond du silo d’homo est muni de toiles poreuses et divisé en quatre quadrants. L’un des quadrants est dit « actif » : de l’air «comprimé en grande quantité passe au travers des toiles du quadrant et soulève la matière de telle façon à ce qu’elle retombe sur la partie supérieure des autres. Les trois autres quadrants sont dits « inactifs » : une quantité d’air plus faible passe au travers de leurs toiles pour fluidiser la matière et lui permettre de glisser en partie basse sur le quadrant actif. En règle générale, les installations d’homogénéisation en continu n’exigent qu’un silo. Le cru (farine) sec est alimenté en continu et soutiré en même temps. Une turbulence provoquée par l’air insufflé, doit engendrer l’effet de mélange et d’homogénéisation dans le silo. 99
  • 100. VIII. HOMOGENEISATION VIII. 3. Le procédé continu - L’homogénéisation de matières pulvérulentes contenues dans un silo par injection d'air au moyen d'aérateurs placés sur le fond du silo. - Selon les procédés connus, le fond du silo est divisé en plusieurs zones et on injecte dans l'une des zones un débit d'air par unité de surface élevé, pour fluidiser la matière située au-dessus de cette zone, et dans les autres zones un débit d'air par unité de surface beaucoup plus faible de façon que la matière au-dessus de ces zones soit simplement aérée. Dans la zone où la matière est fluidisée, elle se dilate et déborde dans le haut du silo sur la matière des zones voisines dont la faible aération est suffisante pour permettre le glissement, dans le bas du silo, vers la zone à fort débit d'air. Il se produit donc un mouvement ascendant des couches horizontales de matière au- dessus des zones à fort débit d'air et un mouvement descendant au-dessus des autres zones. De plus, au-dessus de la zone à fort débit d'air, la matière fluidisée est soumise à une forte turbulence qui provoque une distorsion et un mélange des couches horizontales entre elles. 100
  • 101. VIII. HOMOGENEISATION VIII. 3. Le procédé continu Le fond du silo est généralement divisé en plusieurs secteurs égaux dont un seul est alimenté avec un débit d'air élevé, tous les autres étant alimentés à faible débit, et ceci avec une permutation circulaire assurant successivement la fluidisation de la matière au-dessus de chaque secteur. Cette permutation régulière des fonctions des secteurs risque de provoquer de simples va-et- vient verticaux des couches de matière, sans mélange des couches entre elles, ce qui est contraire au but recherché. Par ailleurs, cette solution oblige à équiper tous les secteurs du fond du silo d'aérateurs capables de fournir les débits d'air élevés nécessaires pour assurer la fluidisation intensive de la matière. 101
  • 102. VIII. HOMOGENEISATION VIII. 3. Le procédé continu (Efficacité de l'homogénéisation) Lorsque le cru arrive dans le silo d’homogénéisation, il est plus au moins hétérogène et son hétérogénéité est estimée par la valeur de son écart type (de la teneur en CaCO3 ou du degré en saturation de chaux « LSF »). Entrée Silo Homogénéisation Sortie Silo LSFou%CaCO3 Temps du mélange 102
  • 103. IX. CUISSON IX.1. Définition, rôle et importance de la cuisson. Cuisson : Les composés du ciment sont cuits dans des fours où, à environ 1450 °C, ils prennent une consistance pâteuse et sont proches de la fusion. A la fin de la cuisson ils forment le clinker. Clinkérisation : Passage de la matière de l’état de farine crue à l’état de clinker (cuisson). Clinker : Produit de la cuisson des constituants du ciment, à la sortie du four et avant broyage. Le clinker se présente sous forme de nodules durs et cristallisés, de teinte gris foncé pour les ciments habituels. 103 www.youtube.com/MrMerabti
  • 104. IX. CUISSON IX.1. Définition, rôle et importance de la cuisson. La composition minéralogique du clinker obtenu après cuisson des matières crues est fonction de la composition du mélange mais aussi de la température de cuisson et des conditions de refroidissement (trempe à l’air). Le clinker est un constituant du ciment, qui résulte de la cuisson d'un mélange composé d'environ 80 % de calcaire (qui apporte le calcium) et de 20 % de matériaux aluminosilicates (notamment les argiles qui apportent le silicium, l'aluminium et le fer). La « farine » ou le « cru » est formée du mélange de poudre de calcaire et d'argile. Cette cuisson, la Clinkérisation, se fait à une température d'environ 1 450 °C qui explique la forte consommation énergétique de ce processus. Le clinker se présente sous la forme de nodules durs et cristallisés, de teinte gris foncé (les ciments habituels). 104 www.youtube.com/MrMerabti
  • 105. IX. CUISSON IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson. IX.2.1. ECHANGEURS DE CHALEUR : comportant une série de quatre à cinq cyclones dans lesquels la poudre déversée à la partie supérieure descend vers l’entrée du four rotatif. Elle se réchauffe au contact des gaz chauds circulant à contre courant (les particules sont chauffées en suspension dans un flux de gaz chaud), en sortant de ce four, et se décarbonate en partie. Une décarbonatation plus complète peut être obtenue par l’ajout d’un foyer complémentaire situé dans le cyclone inférieur (pré calcination). La poudre est ainsi portée à une température comprise entre 800 °C et 1000 °C. 8 1 0 ° C 7 0 0 ° C 5 3 0 ° C 3 2 0 ° C 5 0 ° C 3 4 0 ° C 5 4 0 ° C 7 0 0 ° C 8 3 0 ° C 1 1 5 0 ° C 1 , 3 5 - 1 , 5 5 N m ³ / k g c l i d éc a r b o ~ 3 5 - 4 0 % 105 www.youtube.com/MrMerabti
  • 106. IX. CUISSON IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson. IX.2.2. LE FOUR HORIZONTAL ROTATIF : est décrit comme étant un cylindre en acier, animé d’une vitesse de rotation variable pouvant atteindre 4 tr/mn. Ce tube appelé aussi virole repose par l’intermédiaire de bandages, au nombre de deux à trois, sur des galets, il est revêtu à l’intérieur de briques réfractaires et présente une inclinaison de 3,5% par rapport à l’horizontale dans le sens de l’écoulement de la matière, cette inclinaison combinée avec la rotation font que la matière puisse progresser de l’amont du four (en partie haute), par gravité, vers la zone de Clinkérisation (environ 1450 °C). La longueur du four peut atteindre les 90 mètres, son diamètre varie entre 5,4 et 5,7 mètres. 106
  • 107. IX. CUISSON IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson. IX.2.2. LE FOUR HORIZONTAL ROTATIF : En amont, la liaison entre le four et le préchauffeur, est réalisée par le biais de la boite à fumée qui est une gaine en chaudronnerie, revêtue intérieurement de matériaux réfractaires. En aval, il est relié avec le refroidisseur par le capot de chauffe, réalisé aussi en chaudronnerie, il est revêtu intérieurement de matériaux réfractaires. 107
  • 108. IX. CUISSON IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson. IX.2.3. REFROIDISSEUR : est situé à l’aval du four, c’est un refroidisseur à grilles horizontales à commande hydraulique. Produit par ces ventilateurs est insufflé sous les grilles par des chambres de soufflage. Le refroidisseur a un triple rôle : a) Refroidir le clinker qui sort du four. b) Récupérer le maximum de chaleur contenu dans le clinker. c) Assurer la trempe de clinker par un refroidissement énergétique et rapide. 108
  • 109. IX. CUISSON IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson. IX.2.4. BRULEUR : est l’élément mécanique qui assure la production de chaleur en assurant un mélange entre un combustible (gazeux, liquide ou solide), avec un comburant (généralement de l’air, contenant naturellement de l’oxygéne), produisant ainsi une combustion. 109
  • 110. IX. CUISSON IX.2. Différents équipements de l’atelier de cuisson. 110
  • 111. X. EXPÉDITION X.1. Expédition par sacs X.2. Expédition par vrac camions 111 www.youtube.com/MrMerabti