FR2952635A1 - Procede et installation pour la fabrication d'un liant sulfatique a hautes resistances mecaniques precoces, resistant a l'eau et le liant ainsi obtenu - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un procédé et une installation pour l'obtention d'un liant sulfatique (1) à base d'anhydrite III et de sulfoaluminate tétracalcique yeelimite plus généralement de clinker sulfo et/ou ferro-alumineux. Le procédé consiste à préparer un produit pulvérulent à transformer (10) à partir d'un broyage indépendant d'une part de gypses (2) et d'autre part d'un clinker (3) sulfo-alumineux et/ou ferro-alumineux, puis à chauffer ensemble les gypses (7) et le clinker (8) à l'état pulvérulent, en étant introduits simultanément dans un four (14), puis à refroidir et à broyer le produit pulvérulent chauffé (16). L'opération de chauffage est réalisée selon un cycle thermique provoquant une transformation des gypses (2) CaSO42H2O en anhydrite III (AIII) contenant une très faible proportion d'eau et de réactivité élevée, et une activation thermique et physicochimique du constituant majeur C4A3 du clinker (3) sulfo et/ou féro alumineux par sa mise en contact intime à la température de calcination avec les gypses (2) en cours de déshydratation.

Description

DP Procédé et installation pour la fabrication d'un liant sulfatique à hautes résistances mécaniques précoces, résistant à l'eau et le liant ainsi obtenu.

Domaine technique de l'invention.

La présente invention est du domaine du bâtiment, et plus particulièrement des matériaux de construction. La présente invention relève plus spécifiquement des procédés d'obtention d'un liant sulfatique à base d'anhydrite III, à partir de gypses d'origine naturelle ou industrielle (désulfogypses et phosphogypses par exemple) et d'un sulfoaluminate de calcium anhydre ou d'un composé dont le constituant principal est le sulfoaluminate anhydre yeelimite . La présente invention a pour objet un procédé d'obtention d'un tel liant sulfatique et les liants hydrauliques multicomposants dérivés combinant les propriétés des liants sulfatiques traditionnels et celles des ciments et des chaux en général. La présente invention a aussi pour objet une installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé et le liant ainsi obtenu.

Etat de la technique.

Dans le domaine des matériaux de construction, les plâtres traditionnels sont principalement obtenus à partir : *) De plâtres semi-hydrate R de formule CaSO4%H2O chauffés à des températures comprises entre 135°C et 185°C, par cuisson en voie sèche. Ces plâtres sont obtenus à partir de dispositif de cuisson à chauffage direct tels que des fours rotatifs à contre courant ou co-courant, des broyeurs cuiseurs ou du type à procédés dit « flash ». *) De plâtres semi-hydrate a de formule CaSO4%H2O obtenus par chauffage de gypses à une température de l'ordre de 140°C à 180°, par voie humide à une pression de vapeur d'eau supérieure à un bar. Le chauffage des gypses à l'état pulvérulent est réalisé à l'intérieur d'un autoclave. La formation du plâtre est 1 induite par une dissolution/recristallisation en milieu humide, le plâtre semihydrate a obtenu présentant une texture cristallisée compacte. *) De plâtres anhydrite III, Il ou I obtenus par chauffage d'un gypse ou d'un plâtre semi-hydrate R ou a à des températures respectives de l'ordre de 185°C à 350°C pour le plâtre anhydrite III, de l'ordre de 350°C à 600°C pour le plâtre anhydrite II, et supérieure à 600°C pour le plâtre anhydrite I. Parmi ces plâtres anhydrites, seul le plâtre anhydrite III est aisément soluble dans l'eau et en conséquence présente des temps de durcissement du même ordre que les plâtres semi-hydrates.

Les plâtres anhydrite III sont avantageux, en raison des performances mécaniques obtenues qui sont optimisées pour une quantité d'énergie nécessaire à leur cuisson relativement faible. Idéalement, le chauffage du gypse à une température de l'ordre de 250°C procure un matériau performant tout en étant économe au regard de l'énergie nécessaire à son obtention. Les variétés d'anhydrite III a ou [3 présentent une solubilité voisine de celles des hémi-hydrates contenant de l'eau résiduelle, de l'ordre de 0,02 à 0,05 mole pour la variété a et de l'ordre de 0,6 à 0,9 mole pour la variété R. L'anhydrite III, instable en présence d'eau, possède des propriétés hydrauliques qui les différencient des plâtres R et qui, selon leur mode de fabrication, les rapprochent des plâtres a en ce qui concerne les propriétés mécaniques. Son utilisation en combinaison avec les ciments, les chaux et divers additifs minéraux et organiques permet de concevoir des liants adaptés à différentes applications dans le domaine de la construction tels que, à titre d'exemple, la confection de blocs, de murs isolants, de panneaux, d'enduits divers intérieurs et extérieurs, de dalles, de chapes auto-nivelantes et auto-lissantes et de bétons cirés.

L'utilisation d'additions minérales telles que le laitier de haut fourneau, les cendres volantes, les pouzzolanes naturelles, les fumées de silice en combinaison avec le ciment Portland, peut permettre d'accroître la stabilité volumique du matériau et la résistance à l'eau : la précipitation de C-S-H peut entraîner l'encapsulation des cristaux de di-hydrate et protéger ceux-ci de la dissolution. L'amélioration est due également à la consommation de l'hydroxyde de calcium libéré par l'hydratation 2 de ciment Portland par des additions minérales et à un accroissement de la compacité du matériau.

Pour connaître un environnement technologique proche de la présente invention, 5 on pourra se reporter au document FR2919860 (INNOV.ECO). Un problème posé pour les liants sulfatiques traditionnels à base de plâtres ou produits assimilés constitués essentiellement d'hémihydrate CaSO4.1/2H2O et/ou de certaines formes d'anhydrite CaSO4, réside dans le fait que de tels plâtres se dégradent plus ou moins rapidement lorsqu'ils sont mis en contact avec l'eau ou 10 avec un environnement humide. La faible résistance à l'eau de ces liants est en relation avec la solubilité relativement élevée (environ 2g/L à 25°C) du di-hydrate CaSO4.2H2O qui est leur produit d'hydratation principal. Bien que l'adjonction à ces liants de certaines additions minérales naturelles ou synthétiques (ciments Portland, laitier de haut fourneau, pouzzolanes) ainsi que l'emploi de produits 15 hydrofuges aient pu résoudre partiellement le problème, un risque subsiste qui est la formation à plus ou moins long terme de composés expansifs du type Ettringite (trisulfoaluminate de calcium 3CaO.AI2O3.3CaSO4.32H2O) et Thaumasite (CaSO4.CaCO3.CaSiO3.15H2O). Ces composés, qui se forment en milieu humide, peuvent provoquer des gonflements importants et une dégradation des matériaux 20 dans lesquels ils se forment.

On connaît aussi dans le domaine de l'obtention des ciments l'utilisation de clinker Portland, qui résulte de la cuisson d'un mélange essentiellement composé de chaux environ 65%), de silice (environ 21%), d'alumine (environ5%) et de fer 25 (3,5%) apportés par des calcaires, des argiles ou des marnes.. Plus particulièrement, il est connu des clinkers gris qui sont représentés par quatre grandes phases cristallines, la cuisson du mélange s'effectuant à une température d'environ 1450°C *) Silicate tricalcique ( 3CaO.SIO2) : 50% à 65 % (Alite) 30 *) Silicate bicalcique (2CaO.SiO2) : 15% à 20%(Belite) *) Aluminate tricalcique (3CaO.AI2O3) : 5% à 15% (Aluminate) *) Alumino-férrite trétracalcique ( 4CaO.AI2O3.Fe2O3) : 5% à 10% (Ferrite). 3 La composition minéralogique du clinker obtenu est fonction de la composition du mélange cru, de la température, du combustible utilisé, du temps de cuisson et des conditions de refroidissement, trempe à l'air notamment. Objet de l'invention.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé et une installation pour l'obtention d'un liant sulfatique à base d'anhydrite III, un tel liant étant 10 recherché naturellement résistant et pérenne, y compris et surtout placé dans un environnement humide. Plus spécifiquement, il est recherché l'obtention d'un liant sulfatique à base d'anhydrite III formé à partir d'un produit pulvérulent à base de gypses, qui soit à hautes résistances mécaniques et qui soit résistant à l'eau. Un tel liant est recherché compte tenu des contraintes énoncées relatives à 15 l'économie d'énergie lors du chauffage du gypse, aux performances mécaniques et à la résistance à l'eau recherchées. Le procédé de la présente invention est un procédé d'obtention d'un liant sulfatique à base d'anhydrite III à partir d'un matériau principalement à base de gypses. Un tel procédé consiste notamment à : 20 *) broyer les gypses jusqu'à obtention d'un produit pulvérulent de granulométrie inférieure à 3 mm, *) chauffer pendant une durée comprise entre 1 h et 1 h30 mn le produit pulvérulent à transformer à une température comprise entre 250°C et 350°C en milieu humide, sous une tension de vapeur saturante et une dépression comprise 25 entre û 10 Pa et - 30 Pa, *) refroidir le produit pulvérulent chauffé en milieu confiné apte à interdire son hydratation, *) broyer le produit refroidi pour obtenir le liant d'une granulométrie inférieure à 200 micromètres. La démarche de la présente invention a consisté à utiliser un produit pulvérulent à transformer qui est mixte en associant les dits gypses avec un matériau dont le 30 4 constituant principal est le sulfo-aluminate tétracalcique 4CaO.3AI2O3.CaSO4, dit C4A3, ou produit analogue. Le dit matériau est plus particulièrement un clinker sulfo alumineux comprenant une forte proportion de ce composé. Les gypses et le C4A3 sont broyés séparément et indépendamment l'un de l'autre,dans un broyeur associé du type à boulets dans le cas du clinker sulfoalumineux, puis sont mélangés jusqu'à obtenir une produit pulvérulent dans lequel les grains de gypse et de C4A3 sont répartis de manière homogène. Ce mélange, outre l'obtention de la dite homogénéité de répartition des grains, permet d'introduire dans le four conjointement et en quantité respective rigoureusement adaptée chacun des composant du produit pulvérulent à transformer. Les gypses et le C4A3 sont calcinés simultanément à l'intérieur du four, leurs grains étant répartis de manière homogène dans le produit pulvérulent à transformer.

Un tel procédé confère une parfaite homogénéisation des deux composants du liant, avec une obtention d'un produit fini de propriétés physico-chimiques régulières essentielles pour les liants hydrauliques, notamment au regard des proportions respectives des deux composants du liant (anhydrite AllI et C4A3à), de sa cinétique d'hydratation, de sa demande en eau, de la résistance mécanique et de la stabilité à l'eau du matériau obtenu à partir de ce liant.

Ce procédé induit en outre une activation thermique et physico-chimique du constituant majeur C4A3à du clinker sulfoalumineux par sa mise en contact intime avec le gypse en cours de déshydratation, à la température de calcination sous une pression de vapeur déterminée. Les propriétés de surface des grains de clinker sont modifiées dans le sens d'un accroissement de la réactivité et des performances du liant obtenu.

Le procédé proposé par la présente invention permet l'obtention d'un liant très homogène et résistant à l'eau, en répondant aux exigences et aux contraintes de pérennité et de fiabilité du domaine des matériaux de construction. La prise et le durcissement du liant sont rapides, avec une résistance mécanique à très court terme (de l'ordre de quelques heures) et à long terme élevée. La cuisson du produit pulvérulent à transformer est économe en énergie et ne dégage qu'une 5 quantité négligeable de CO2, répondant aux critères des produits à haute qualité environnementale (HQE).

On reconnaitra plus particulièrement le procédé de la présente invention en ce qu'il consiste à préparer le dit produit pulvérulent à transformer à partir d'un broyage indépendant associé d'une part des dits gypses et d'autre part d'un clinker sulfo-alumineux et/ou fero-alumineux, puis à chauffer ensemble les gypses et le clinker à l'état pulvérulent en étant introduits simultanément dans le four.

De préférence, le procédé comprend l'opération consistant à mélanger de manière homogène les grains des produits broyés respectivement à base de gypses et de clinker, préalablement à leur introduction dans un four.

Les gypses sont plus particulièrement des gypses CaSO4.2H2O, indifféremment d'origine naturelle et/ou industrielle tels à titre d'exemple que désulfo-gypses, phosphogypses, titanogypses.

Le clinker sulfo-alumineux est de préférence principalement composé de yeelimite 4CaO.3AI2O3.CaSO4, de silicate bicalcique 2CaO.SiO2, et d'alumino-ferrite 20 tétracacique 4CaO.AI2O3.Fe2O3.

Les proportions en masse des gypses et de clinker composant le produit à transformer sont de préférence respectivement comprises entre 70% et 90% pour les gypses et entre 10% et 30% pour le clinker. 25 Le procédé de l'invention consiste notamment à réaliser l'opération de chauffage selon un cycle thermique provoquant les réactions suivantes : *) transformation des gypses CaSO4.2H2O en anhydrite III (Alll) contenant une très faible proportion d'eau et de réactivité élevée. 30 *) activation thermique et physico-chimique du constituant majeur C4A3S du clinker sulfo et/ou féro alumineux par sa mise en contact intime à la température de calcination avec les gypses en cours de déshydratation, les propriétés de 6 surface des grains de clinker étant modifiées vers un accroissement de la réactivité et des performances du liant obtenu.

L'opération de broyage des gypses consiste à réduire ces gypses en un produit pulvérulent de granulométrie préférentiellement inférieure à 3 mm.

L'opération de broyage du clinker consiste à réduire ce clinker en un produit pulvérulent de finesse Blaine préférentiellement comprise entre 2500 cm2/g et 4500 cm2/g. Notamment, le clinker est susceptible de présenter une granulométrie initiale de l'ordre pouvant s'étendre à 20 mm environ, et est broyé finement à l'aide d'un broyeur associé indépendant du type préférentiellement à boulets préalablement à son introduction dans un four conjointement avec le produit pulvérulent à base de gypses.

Accessoirement, le procédé comprend une étape finale consistant à ajouter au liant obtenu après broyage des composants minéraux en quantité adaptée selon des besoins spécifiques en fonction de l'utilisation du liant et de son application. De tels composants minéraux sont par exemple des fines calcaires, des produits pouzzolaniques naturels ou artificiels (cendres volantes par exemple), des laitiers de hauts fourneaux, des fumées de silice , des métakaolins ou tout autre composant dérivés de produits ou de sous produits industriels susceptibles de répondre à des intérêts techniques et/ou économiques et/ou écologiques, telle qu'une valorisation de déchets.

La présente invention a aussi pour objet une installation organisée pour mettre en oeuvre un procédé d'obtention d'un liant sulfatique à base d'anhydrite III et de clinker sulfo ou ferro-alumineux. Une telle installation est de préférence du type de celle décrite dans le document FR2919860 (INNOV.ECO, et comprend successivement : *) des premiers moyens de broyage des gypses, *) des moyens d'approvisionnement du produit pulvérulent à transformer vers un four rotatif, tels qu'une trémie doseuse ou analogue, 7 *) ledit four rotatif, muni de moyens de maintien d'une tension de vapeur saturante et une dépression comprise entre -- 10 Pa et - 30 Pa, *) des moyens de refroidissement du produit chauffé comprenant une chambre de confinement apte à interdire son hydratation, *) des deuxièmes moyens de broyage du produit refroidi apte à le réduire en un produit pulvérulent formant le liant à obtenir d'une granulométrie inférieure à 200 microns.

L'installation de la présente invention est principalement reconnaissable en ce qu'elle comprend, disposé en aval des dits moyens d'acheminement, un mélangeur de répartition homogène entre les grains du produit pulvérulent à base des gypses et les grains du produit pulvérulent à base de clinker sulfo ou ferro-alumineux.

Accessoirement dans le cas où le clinker est à l'état brut sans avoir été préalablement broyé à la granulométrie désirée, l'installation comprend des troisièmes moyens de broyage du clinker dans un broyeur associé indépendant du type à boulets qui sont disposés en aval du mélangeur.

De préférence, des moyens de dosage sélectif des produits pulvérulents respectivement à base des gypses et à base de clinker sont associés au mélangeur.

Un exemple de composition chimique et minéralogique moyenne de clinkers sulfo-25 alumineux et féro-alumineux est donné à titre d'exemples non limitatifs dans le tableau 1. Al2O3 28 à 40 Al2O3 25 à 30 SiO2 3à10 SiO2 6 à 12 Clinker sulfo-alumineux Clinker férro-alumineux Composition chimique 8 Tableau 1 : Composition chimique et minéralogique moyenne des clinkers sulfoalumineux et ferroalumineux Le tableau 2 donne la composition minéralogique moyenne des liants obtenus suivant la présente invention. L'anhydrite III obtenue renferme, outre le constituant majeur spécifique AllI une petite quantité de constituants mineurs tels que anhydrite II, hémi-hydrate, carbonate de calcium, en fonction de la pureté du gypse de départ et des conditions de cuisson.

CONSTITUANT TENEUR (% massiques) Anhydrite III 70 à 90 Clinker sulfo ou ferro-alumineux 10 à 30 Tableau 2: Composition minéralogique des liants suivant la présente invention

La combinaison par calcination simultanée de gypses et de clinkers sulfo et/ou ferro-alumineux conduit à des liants performants ayant des résistances mécaniques précoces et à long terme élevées dont des exemples sont donnés dans le tableau 3 relatif à des mortiers à base de liants composés de 70% d'anhydrite III + 30% de deux clinkers sulfoalumineux différents Liant n° 1 Liant n° 2 Echéance Rc Rf Rc Rf CaO Fe2O3 SO3 36 à 43 1à3 8 à 15 CaO Fe2O3 SO3 43 à 36 5 à 12 5à10 Composition minéralogique C4A3S C2S C4AF 55 à 75 15 à 30 3à6 C4A3 C2S C4AF 35 à 55 15 à 35 15 à 30 9 6 heures 22,0 3,9 20,8 3,2 1 jour 40,2 6,3 38,7 5,4 3 jours 52,0 6,6 46,7 5,3 7 jours 57,4 7,0 54,6 6,0 28 jours 66,8 9,0 60,1 8,5 90 jpurs 73,2 10,7 58,4 8,6 Tableau 3 : Résistances mécaniques de mortiers à base de liants suivant l'invention après conservation à l'air à 20°C et 65% d'humidité relative Liant n° 1 Liant n° 2 Echéance Rc Rf Rc Rf 7 jours 55,1 6,0 42,7 4,6 28 jours 59,6 7,7 48,7 5,1 90 jours 59,2 6,9 56,0 5,9 Tableau 4 : : Résistances mécaniques de mortiers à base de liants suivant l'invention après conservation dans l'eau

Par ailleurs, des essais de durabilité par immersion totale dans l'eau d'éprouvettes 10 de mortiers fabriquées avec les mêmes liants ont été réalisés. Ces essais ont montré que les matériaux tels quels, sans aucun traitement hydrofuge, non seulement gardaient leur intégrité, mais encore que leurs résistances mécaniques augmentaient puis se stabilisaient avec le temps, à l'inverse des autres liants sulfatiques qui montrent, à plus ou moins long terme, des signes de dissolution et 15 éventuellement des phénomènes de gonflement suivis de fissuration. Les résultats de ces essais sont donnés dans le tableau 4 ci-dessus. Description de la figure unique.

La présente invention va être décrite en relation avec la figure unique de la 23 planche annexée, qui illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un procédé de l'invention et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. 10 Sur la figure unique, une installation est organisée pour produire un liant sulfatique 1 à base d'anhydrite III, obtenu par cuisson simultanée d'un composant à base de gypse 2 et d'un composant à base d'un clinker sulfo-alumineux et/ou feroalumineux 3.

Cette installation comprend un poste d'approvisionnement 4 en matériaux qui regroupe des moyens de broyage 5,6 des composants à partir desquels est obtenu le liant 1. Un premier de ces moyens de broyage 5 est affecté à la préparation d'un premier produit pulvérulent 7 à base de gypse 2, et plus particulièrement à base de gypse d'origine naturelle et/ou industrielle de type CaSO4.2H2O. Le broyage du gypse 2 est réalisé jusqu'à l'obtention du premier produit pulvérulent 7 avec une granulométrie de l'ordre inférieure à 3 mm. Un autre de ces moyens de broyage 6, dit troisième, est affecté à la préparation d'un deuxième produit pulvérulent 8 à base de clinker sulfo-alumineux et/ou ferro- alumineux 3, et plus particulièrement un clinker 3 composé de yeelimite, de silicate bicalcique et d'alumino-ferrite tétracacique. Le broyage du clinker 3 est réalisé jusqu'à l'obtention du deuxième produit pulvérulent 8 avec une finesse de l'ordre comprise entre 2500 cm2/g et 4500 cm2/g. à l'aide d'un broyeur associé indépendant du type à boulets.

A l'issue de leur broyage respectif, les produits pulvérulents obtenus 7,8 sont acheminés vers un mélangeur 9, tel qu'un mélangeur à rotors ou analogue, pour obtenir un produit pulvérulent à transformer 10. Un doseur 11 est disposé en aval du mélangeur 9 pour répartir en quantité adaptée chacun des produits pulvérulents 7,8 correspondants respectivement au gypse 2 et au clinker 3. Un tel doseur 11 est par exemple un doseur massique ou un doseur volumique, apte à approvisionner le mélangeur 9 en gypse 7 et en clinker 8 suivant des proportions massiques respectives de l'ordre comprises entre 70% et 90% (exprimés en % de CaSO4) pour le gypse 7 et entre 10% et 30% pour le clinker 8. Le mélangeur 9 permet de répartir de manière homogène les différents grains des produits pulvérulents respectivement à base de gypse 7 et de clinker 8 introduits dans le mélangeur 9. 11 Le mélangeur 9 est associé à une trémie doseuse 12, qui délivre le produit pulvérulent à transformer 10 après l'opération de mélange du produit pulvérulent à base de gypse 7 et du produit pulvérulent à base de clinker 8. Cette trémie doseuse 12, qui constitue des moyens d'approvisionnement d'un four rotatif 14, est de préférence équipée de moyens automatisés 13 pour réguler l'alimentation du dit four rotatif 14 en produits pulvérulents à transformer 10, en vue de sa cuisson. Le mélange des premier et deuxième produits pulvérulents 7,8 issus respectivement du gypse 2 et du clinker 3 pour l'obtention du produit à transformer 10, permet d'alimenter le four rotatif 14 simultanément pour chacun de ces produits pulvérulents 7,8 et avec une répartition régulière et homogène de leurs grains.

L'opération de chauffage du produit pulvérulent à transformer 10 est réalisée selon un cycle thermique provoquant une transformation du gypse 2 en anhydrite III contenant une très faible proportion d'eau et de réactivité élevée, et une activation thermique physico-chimique du constituant majeur C4A3 du clinker 3. Cette activation thermique du clinker 3 est réalisée par sa mise en contact intime à la température de calcination avec le gypse 2 en cours de déshydratation.

L'opération de chauffage du produit pulvérulent à transformer 10 est réalisée à une température comprise entre 250° et 350°, pendant une durée de l'ordre comprise entre 1 h00 et 1h30. Le four rotatif 14 est avantageusement un four à inclinaison et à vitesse de rotation variables, ce four rotatif 14 étant équipé d'un brûleur modulaire 15. Le four rotatif 14 est notamment incliné par rapport à un plan horizontal au regard de la gravité d'une pente inférieure à 3%. La rotation du four 14 est de l'ordre comprise entre 1 et 6 rotations par minute, ce nombre de rotation étant réglable par des moyens appropriés. Le brûleur modulaire 15 fonctionne indifféremment au gaz naturel, au fuel léger ou au fuel lourd pour générer un fluide chaud exploité pour la cuisson du produit pulvérulent. Plus spécifiquement, le four rotatif 14 est du type à double enveloppe fonctionnant en continu. Ce four rotatif est un four à contact indirect continu à contre courant, comprenant une enveloppe interne et une enveloppe externe cylindriques et 12 coaxiales à travers lesquelles sont ménagées au moins une entrée du produit pulvérulent à transformer 10 et une sortie du produit chauffé 16. Un fluide chaud circule entre les deux enveloppes au moyen d'une vis hélicoïdale, en s'écoulant par l'intermédiaire d'un plat de guidage en sens inverse du sens d'écoulement du produit pulvérulent à transformer 10 entre les dites entrée et sortie. Des pelles de brassage s'étendent radialement à l'intérieur de l'enveloppe interne, en étant à hauteur réglable. Le four rotatif 14 est aussi équipé de moyens de régulation d'une évacuation de vapeur saturante hors du four, et de moyens de contrôle de la température du produit pulvérulent en sortie du four. Le four rotatif 14 est équipé de moyens 17 de maintien d'une tension de vapeur saturante et une dépression comprise entre -10Pa et -30 Pa. Le four rotatif 14 comprend de préférence des moyens de collecte des poussières, associés à des moyens de mélange de ces poussières avec le produit chauffé 16, qui sont disposés en sortie du four rotatif 14. De tels moyens de mélange sont par exemple constitués d'une vis mélangeuse pourvue de deux rotors à sens de rotation respectif inverse.

Le produit transformé par chauffage 16 est acheminé vers des moyens de refroidissement 18. Ces moyens de refroidissement 18 sont notamment constitués d'un refroidisseur à contact indirect, comprenant une chambre cylindrique 19 de confinement du produit pulvérulent refroidi 20 en interdisant toute possibilité d'hydratation par contact du produit pulvérulent 20 avec l'air ambiant. Le produit chauffé 16 circule à l'intérieur du refroidisseur 18 entre une bouche d'entrée et une bouche de sortie. La chambre cylindrique 19 est équipée de faisceaux tubulaires coaxiaux à l'intérieur desquels circule un fluide froid, les sens d'écoulement du produit pulvérulent 16 dans la chambre cylindrique 19 et du fluide froid dans les faisceaux tubulaires étant les mêmes. La chambre cylindrique 19 est préférentiellement équipée de pelles de relevage inclinées vers la bouche de sortie, et de moyens pour sa mise en rotation à des vitesses variables selon les besoins. Les moyens de refroidissement 18 comprennent avantageusement un dispositif à effet venturi 21 qui est en communication avec la sortie de la chambre cylindrique 19 et qui est apte à induire une dépression à l'intérieur du 13 du four rotatif 14. Le dispositif à effet venturi 21 est équipé de faisceaux tubulaires périphériques à l'intérieur desquels circule un fluide refroidi.

Le produit chauffé 16 étant refroidi, celui-ci 20 est acheminé vers des deuxièmes moyens de broyage 22, aptes à le réduire en produit pulvérulent formant le liant 1. A titre indicatif, la granulométrie du liant 1 obtenu est de l'ordre inférieure à 200 microns.

Accessoirement, un poste supplémentaire terminal 23 est prévu pour, dans une étape finale, ajouter au liant obtenu après broyage des composants minéraux 24. Un tel apport de composants minéraux est destiné à adapter les performances du liant en fonction des applications auxquelles il est spécifiquement destiné. Par ailleurs, un tel apport est aussi susceptible d'être mis à profit dans une démarche de valorisation de déchets, déchets industriels notamment.

Le liant obtenu suivant le procédé et l'installation décrite permet de confectionner des matériaux présentant de hautes résistances précoces et une bonne duratibilité à l'eau autorisant de confectionner des matériaux de type mortiers, bétons, coulis.

Outre les applications traditionnelles du bâtiment telles que par exemple : blocs, murs, cloisons, panneaux, enduits divers, moulures et éléments décoratifs divers, faux plafonds, dalles, parois anti-feu, sanitaires, le liant obtenu permet la réalisation de chapes auto-lissantes de type bétons cirés, sans utilisation pour leur réalisation de moyens spéciaux, tel qu'hélicoptère, ou encore, de revêtements et d'enduits d'un aspect inattendu résistant à l'eau.

Claims (13)

1. Revendications1.- Procédé d'obtention d'un liant sulfatique (1) à base d'anhydrite III à partir d'un matériau principalement à base de gypses, ce procédé consistant à : *) broyer les gypses (2) jusqu'à obtention d'un produit pulvérulent à transformer (7) selon un fuseau granulaire propre à des gypses de l'ordre inférieur à 3 mm, *) chauffer pendant une durée comprise entre 1 h et 1 h30 mn le produit pulvérulent à transformer (10) à une température comprise entre 250°C et 350°C en milieu humide, sous une tension de vapeur saturante et une dépression comprise entre û 10 Pa et - 30 Pa, *) refroidir le produit pulvérulent chauffé (16) en milieu confiné apte à interdire son hydratation, *) broyer le produit refroidi (20) pour obtenir le liant (1) d'une granulométrie inférieure à 200 microns, caractérisé en ce qu'il consiste à préparer le produit pulvérulent à transformer (10) à partir d'un broyage associé indépendant d'une part des dits gypses (2) et d'autre part d'un clinker (3) sulfo-alumineux et/ou ferro- alumineux, puis à chauffer ensemble les gypses (7) et le clinker (8) à l'état pulvérulent, en étant introduits simultanément dans un four (14).
2. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de mélange homogène des grains des produits broyés respectivement à base de gypses (7) et de clinker (8) préalablement à leur introduction dans le four (14).
3. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les gypses (2) sont plus particulièrement des gypses CaSO4.2H2O.
4. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clinker (3) sulfo-alumineux et/ou féro-alumineux est 15principalement composé de yeelimite 4CaO.3AI2O3.CaSO4, de silicate bicalcique 2CaO.SiO2, et d'alumino-ferrite tétracacique 4CaO.AI2O3.Fe2O3.
5. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les proportions en masse de gypses (7) et de clinker (8) composant le produit à transformer (10) sont respectivement comprises entre 70% et 90% (exprimés en CaSO4) pour le gypse (7) et entre 10% et 30% pour le clinker (8).
6. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'opération de chauffage est réalisée selon un cycle thermique provoquant les réactions suivantes : *) transformation des gypses (2) CaSO4.2H2O en anhydrite III (Alll) contenant une très faible proportion d'eau et de réactivité élevée. *) activation thermique et physico-chimique du constituant majeur C4A3à du clinker (3) sulfo et/ou féro alumineux par sa mise en contact intime à la température de calcination avec le gypse (2) en cours de déshydratation.
7. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'opération de broyage des gypses (2) consiste à réduire ces gypses (2) en un produit pulvérulent (7) de granulométrie inférieure à 3 mm.
8. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'opération de broyage du clinker (3) consiste à réduire ce clinker (3) en un produit pulvérulent (8) de surface spécifique Blaine comprise entre 2500cm2/g et 4500cm2/g, dans un broyeur associé indépendant de type à boulets.
9. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape finale consistant à ajouter au liant obtenu après broyage (1) des composants minéraux (24). 16
10. 10.- Installation apte à la mise en oeuvre d'un procédé d'obtention d'un liant sulfatique (1) à base d'anhydrite III et de clinker sulfo et/ou ferro-alumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, cette installation comprenant successivement : *) des premiers moyens de broyage (5) des gypses (2) *) des moyens d'acheminement (12,13) du produit pulvérulent à transformer (10) vers un four rotatif (14), *) ledit four rotatif (14), muni de moyens (17) de maintien d'une tension de vapeur saturante et une dépression comprise entre û 10 Pa et - 30 Pa, *) des moyens de refroidissement (18) du produit chauffé (16) comprenant une chambre de confinement (19) apte à interdire son hydratation, *) des deuxièmes moyens de broyage (22) du produit refroidi (20) apte à le réduire en un produit pulvérulent formant le liant (1) à obtenir d'une granulométrie inférieure à 200 microns, caractérisée en ce que l'installation comprend, disposé en aval des dits moyens d'acheminement (12), un mélangeur (9) de répartition homogène entre les grains du produit pulvérulent (7) à base des gypse (2) et les grains du produit pulvérulent (8) à base de clinker (3).
11. 11.- Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend, disposés en aval du mélangeur (9), des troisièmes moyens de broyage (6) du clinker (3), à l'aide d'un broyeur associé indépendant de type à boulets.
12. 12.- Installation selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisée en ce qu'elle comprend, associés au mélangeur (9), des moyens de dosage (13) sélectif des produits pulvérulents (7,8) respectivement à base de gypse (2) et à base de clinker (3).
13. 13- Liant sulfatique obtenu par le procédé et l'installation selon l'une quelconque des revendications de 1 à 12, caractérisé en ce qu'il permet la confection de matériaux présentant de hautes résistances précoces et une bonne durabilité à l'eau autorisant notamment la mise en oeuvre de chapes auto 17lissantes de type bétons cirés sans utilisation pour leur réalisation de moyens spéciaux tel qu'hélicoptère, ou encore, de revêtements et d'enduits d'un aspect inattendu imperméables à l'eau. 18