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La présente invention se rapporte à la fabrication de clinker de ci- ment Portland en utilisant de la craie précipitée comme une des matières pre- mières.
Les matières premières utilisées pour fabriquer les clinkers de ci- ment Portland comprennent, en général, de l'argile ou une autre matière argileu- se appropriée du sable (quand il est nécessaire d'accroître la teneur en silice du mélange des matières premières) et du carbonate de calcium qui peut être sous la forme de!craie naturellede craie précipitée ou de calcaire broyé.La pous- sière formée au cours de la fabrication du clinker peut être réintroduite dans le procédé en même temps que les autres matières premières.Dans les procédés modernes de fabrication de clinkers de ciment Portland, les matières brutes9 après une préparation convenable, sont introduites dans un four rotatif et soumises à un processus de chauffage qui a pour résultat la formation du clinker.
Quand une des matières premières est la craie précipitée, il est d'usage de former une pâte aqueuse des matières premières qui est introduite dans le four, soit directement, soit après l'élimination d'une partie de l'eau, par exemple par décantation. Toutefois, cette façon d'introduire dans le four les matières premières contenant de la craie précipitée présente plusieurs inconvé- nients sérieux.
Par exemple elle conduit a la formation au cours du processus' de chauffage d'une quantité considérable de poussière qui réduit le rendement du procédé!et requiert une installation coûteuse de dépoussiérage pour éviter la pollution de/l'air par la poussière entraînée dans le courant gazeux sortant du 'four. En outre l'emploi d'une pâte à forte teneur en eau implique une consom- mation considérable de combustible pour produire la chaleur nécessaire pour éva- porer cette eau. D'autre part, la pâte partiellement desséchée peut former une masse collante qui adhère aux parois du four, particulièrement autour de l'orifi- ce d'admission des matières premières.
Cette masse collante peut restreindre sensiblement l'admission des matières premières et rendre finalement nécessaire d'interrompre la production de clinker pour éliminer la masse collante.
Cela étant, la présente invention a pour objet un procédé de produc- tion de clinker de ciment Portland à partir de matières premières comprenant de la craie précipitée et de la matière argileuse, dans lequel les matières premiè- res sont;, avant d'être introduites dans un four, mélangées sous l'action de for- ces de malaxage et de cisaillement en présence de suffisamment d'eau pour former une boue plastique uniforme.
A titre d'exemples de matières argileuses appropriées on citera l'argile et le schiste, l'argile étant préférée.
La craie précipitée est un sous-produit de divers processus chimi- ques et elle s'obtient d'habitude sous la forme d'une matière solide humide dont les particules consistent en agglomérés cristallinso
Le procédé de la présente invention s'applique particulièrement à la production de clinker de ciment Portland avec de la craie précipitée obtenue comme sous-produit dans la fabrication industrielle du sulfate. d'ammonium par la doubla décomposition du carbonate d'ammonium et du sulfate de calcium.
Le procédé de la présente invention supprime dans une très grande mesure les inconvénients des procédés connus de production de elinker de'ciment Portland à partir de matières premières comprenant de la craie précipitée. Ce résultat, qui est tout à fait imprévu est, croit-on, principalement dû au fait que le processus de mélange de la présente invention rompt les agglomérés cris- tallins présents dans la craie précipitée et met en contact intime les cristaux individuels avec les particules des autres matières premières et qu'il améliore ainsi les propriétés de calcination et accroît la cohésion entre les particules du mélange.
En outres bien que la craie précipitée ne soit que légèrement humide au toucher, il semble que le processus libère l'eau normalement retenue dans les interstices des agglomérés cristallins et permette ainsi de former une boue plas-
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tique uniforme à partir des matières premières en utilisant peu ou pas d'eau ajou- téeo
Il est désirable que la teneur en humidité de la boue plastique soit aussi basse que possible,
afin de réduire la consommation de combustible au cours du chauffage.D'autre parts! une teneur en humidité trop basse peut accroître indûment la consommation de puissance au cours du processus de mélange. On a trou- vé qu'une teneur en humidité de la boue plastique dans la gamme de 18 à 25 % en poids donne un mélange d'alimentation très approprié pour un four à cimenta bien qu'on puisse utiliser des boues dont la teneur en humidité sort de cette gammes
Si les matières premières ne contiennent pas suffisamment d'eau, on peut leur en ajouter au cours du mélange suivant la nécessité pour former une boue plastique. Cependant;
, une telle addition d'eau n'est d'habitude pas néces- saire si les matières premières comprennent de l'argile et de la craie qui a été précipitée et séparée par filtration au cours de la fabrication industrielle du sulfate d'ammonium par la double décomposition du carbonate d'ammonium et du sulfate de calcium.
Le processus de mélange sera exécuté dans un mélangeur d'un type qui soumet les matières premières à une action de malaxage et de cisaillement suf- fisamment grande pour former une boue plastique uniforme. Des mélangeurs qui conviennent très bien sont des mélangeurs continus comprenant une auge dans la- quelle sont disposés dans le sens de la longueur un ou deux arbres rotatifs, les arbres portant des pales, ou des protubérances semblables, d'une forme telle que les matières introduites dans le mélangeur soient soumises à une action de malaxa- ge et de cisaillement et forcées à circuler dans l'auge. Quand on utilise deux arbres:, ceux-ci tourneront en sens contraires et à des vitesses différentes. La surface intérieure de l'auge aura de préférence une forme telle qu'elle confinera la matière à mélanger au voisinage des pales.
Cette exigence est particulière- ment importante quand le mélangeur ne comporte qu'un seul arbre rotatifétant donné que dans ce cas l'action nécessaire de malaxage et de cisaillement est obtenue entre les pales et l'augeo
La boue plastique peut être introduite dans le four sans autre trai- tement, ou bien elle peut être d'abord extrudée en barres d'une dimension con- venable .
La boue plastique produite conformément au procédé de la présente in- vention se rompt au cours du processus de chauffage dans le four en petits mor- ceaux qui eux ne se rompent pas facilement en poussières.
EXEMPLE 1.
La craie précipitée utilisée dans l'expérience suivante est obtenue par la double décomposition du carbonate d'ammonium et du sulfate de calcium.
L'argile est une argile glaciaire titrant g
SiO2 53,9 %
CaO 2,4 % Fe203 6,0 %
Al2O3 18,3 %
MgO 1,4 %
Perte au feu à 90000 14,8 % Alcali, etc. 3,2 %
On mélange dans un malaxeur 6,7 parties de craie précipitée humide et 1 partie d'argile broyée desséchée avec suffisamment d'eau pour obtenir une boue plastique uniforme contenant 22,4 % en poids d'eau.
Pour mesurer la friabili-
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té à sec de ce produite on moule la boue plastique en granules sphériques de 1 cm de diamètreg on les dessèche à 110 C pendant 4 heures et on introduit 35 gram- mes des granules desséchés dans un cylindre en acier creux d'une longueur de 10 pouces (25,4 cm) et d'un diamètre intérieur de 3 pouces (7,6 cm) comportant deux plaques de levage intérieures, diamétralement opposées, d'une largeur de 1/2 pou- ce (12,7 mm) et d'une longueur de 10 pouces (25,4 cm)o On fait ensuite tourner le cylindre autour de son axe longitudinal pendant 5 minutes à 72 tours par mi- nute et on mesure la quantité de poussière, à savoir la matière passant par un crible B.S.
n 25 (599 microns), formée à partir des granuleso Le degré de fri- abilité est exprimé par le pour-cent en poids de poussière formée.
A titre de comparaison, on forme de la manière classique une pâte aqueuse des mêmes proportions de craie précipitée et d'argile, on dessèche la pâte et on détermine le degré de friabilité du produit desséché de la façon dé- crite plus haut.
Les degrés de friabilité des produits obtenus par le procédé de mé- lange et par le procédé classique avec pâte sont respectivement de 397 % et de 37,8 %, c'est-à-dire que la boue plastique produite par le procédé de mélange de la présente invention donne un produit desséché qui est environ 10 fois aussi résistant à l'abrasion que le produit desséché de la même composition, obtenu par le procédé avec pâte.
EXEMPLE 2.
Les expériences suivantes font ressortir les propriétés extrêmement satisfaisahtes d'un ciment préparé par le procédé de la présente invention.
On mélange de la craie précipitée, obtenue comme décrit dans l'exem- ple 1, de l'argile broyée sèche;, semblable à celle utilisée dans l'exemple 1, et du sable broyéo (a) d'une manière classique, en formant une pâte avec un volume im- portant d'eau et en éliminant ensuite l'excès d'eau, et (b) dans un malaxeur avec une quantité d'eau juste suffisante pour former une boue plastique uniforme.
Le produit de (a) et la boue plastique de (b) sont façonnés en pe- tits granules et chauffés de la même façon à 1430 C pendant 1/2 heure.Les ti- tres des clinkers ainsi formés correspondent étroitement comme il apparaît dans le tableau suivant
Clinker(a) Clinker (b) % de SiO2 2098 21,1 % de GaO en tout 6794 6791 % de Fe203 2962 2948 % de Al2O3 6,34 6,52 % de SO3 0922 0,10 % de CaO libre 3,7 1,4
La différence de la teneur en chaux libre des deux clinkers est plus grande que peuvent l'indiquer les petites différences dans les analyses chimi- ques et indique que la boue plastique (b)
possède de meilleures propriétés de cal- cinationo
On ajoute 3 % en poids de gypse à chaque type de clinker et on broie les mélanges à la granulométrie ordinaire des ciments Portland. On prépare un mortier de chaque ciment en mélangeant 1 partie de ciment avec 09605 partie d'eau et 3 parties de sable, qui traversent tous un crible B.S. n 52 (295 microns) et sont tous refusés par un crible B.S. 72 (211 microns). Chaque charge de mor-
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tier est transformée en cubes de 1/2 pouce (12,7 mm) qui sont durcis à 20 C.
Les résistances à la compression des cubes après des périodes varia- bles sont données ci-après : Période (jour) 1 3 7 28 Ciment de (a) livres/pouce carré 460 1490 2360 3290 kg/cm2 32,3 104,7 165,9 231,3 Ciment de (b) livres/pouce carré 460 1680 2790 3640 kg/cm2 32,3 118,1 196,1 255,9 Ces résultats montrent que la vitesse de durcissement d'un ciment préparé par le procédé de la présente invention est supérieure à celle d'un ciment préparé par le procédé classique avec pâte.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de clinker de ciment Portland à partir de matières premières comprenant de la craie précipitée et une matière argileuse, caractérisé en ce que les matières premières sont, avant d'être introduites dans un four, mélangées sous l'action de forces de malaxage et de cisaillement en pré- sence de suffisamment d'eau pour former une boue plastique uniforme.