FR2978968A1 - Procede de selection de laitiers d'acierie de conversion - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de sélection de laitiers d'aciérie de conversion en fusion, basé sur la position des laitiers sur un diagramme CaO-SiO -FeO, leur basicité et différents paramètres du procédé d'élaboration (ajouts de chaux et/ou de dolomie au post-soufflage, durée de post-soufflage) en vue d'applications en techniques routières.

Description

Procédé de sélection de laitiers d'aciérie de conversion La présente invention concerne un procédé de sélection de laitiers d'aciérie de conversion en fusion, basé sur la position des laitiers sur un diagramme CaO-SiO2-FeO, leur basicité et différents paramètres du procédé sidérurgique d'élaboration en vue d'applications en techniques routières. Les laitiers d'aciérie de conversion sont des sous-produits industriels résultant de la transformation de la fonte, provenant des hauts-fourneaux, en acier par un procédé d'affinage dans un convertisseur. Le procédé d'affinage à l'oxygène de la fonte en acier passe par deux principales étapes : une étape de soufflage à l'oxygène pur et une étape de post-soufflage d'un gaz neutre comme l'azote. L'ajout de chaux et/ou de dolomie dans le convertisseur est réalisé avant l'opération de soufflage. Cependant, il arrive que la nuance d'acier souhaitée ne soit pas atteinte à l'issue de l'opération de soufflage. Dans ce cas, l'aciériste peut procéder à un ajout supplémentaire de chaux et/ou de dolomie entre les opérations de soufflage et de post-soufflage. Les impuretés présentes dans la fonte, notamment le silicium, le phosphore, le manganèse et une partie du carbone, sont oxydées par insufflation d'oxygène pur dans le convertisseur et sont extraites à l'aide d'ajouts de chaux et/ou de dolomie. Ces ajouts chargés des impuretés extraites de la fonte, forment les laitiers d'aciérie de conversion. En vue de valoriser les laitiers sous forme de granulats, les laitiers, refroidis en fosses, subissent en général des étapes de concassage-criblage pour obtenir les granularités commerciales habituelles. En France, les aciéries génèrent environ 1,5 million de tonnes de laitiers d'aciérie de conversion par an. Dans le monde, la production annuelle de laitiers d'aciérie de conversion est estimée à 150 millions de tonnes, ce qui génère des coûts de stockage important mais aussi des contraintes d'aménagement. Ces laitiers s'avèrent pourtant être d'excellents matériaux aussi bien techniquement, économiquement que du point de vue environnemental et leur valorisation présente un intérêt grandissant. En particulier, les très bonnes propriétés mécaniques, notamment en termes de dureté et de résistance à l'usure et à l'écrasement de ces laitiers, les rendent particulièrement intéressants pour des utilisations dans le génie civil ou en techniques routières. Les techniques routières comprennent tous travaux routiers nécessitant l'utilisation de granulats, notamment la fabrication d'enrobés bitumeux, d'enduits superficiels, de couches de forme, de base ou de fondation pour voierie, ou encore de remblais. Cependant, le problème majeur de ce matériau provient du fait qu'il peut contenir des quantités non négligeables de chaux résiduelles qui rendent les granulats instables.

En effet, l'ajout de chaux lors du procédé de conversion de la fonte en acier est toujours excédentaire par rapport aux besoins. Ainsi, la teneur en chaux vive résiduelle du laitier peut aller de 2 à 25% environ. Cette chaux libre résiduelle peut alors être responsable, par hydratation et/ou carbonatation, d'une instabilité volumique des granulats obtenus.

Plusieurs solutions permettent d'améliorer la stabilité des granulats obtenus à partir de laitiers d'aciérie de conversion. Une première solution consiste à traiter le laitier en amont du stockage, directement dans le convertisseur par ajout d'éléments réactifs (comme l'alumine ou la silice) pour ajuster la teneur en chaux vive résiduelle du laitier. Cette solution est cependant difficilement applicable à grande échelle car elle présente des coûts de mise en oeuvre et de fonctionnement très élevés. Une seconde solution consiste à traiter les laitiers en procédant à une maturation par hydratation après leur refroidissement et les opérations de concassages-criblages. Certains de ces procédés proposent une hydratation des laitiers sous vapeur ou sous pression de vapeur d'eau. Ces procédés sont relativement efficaces dès lors que la teneur en chaux initiale est faible mais restent onéreux à appliquer. D'autres procédés moins onéreux proposent d'hydrater les granulats de laitier à la pluie ou par arrosage. Techniquement, ces procédés présentent peu de contraintes et un coût modeste mais ils nécessitent cependant d'importantes surfaces de stockage et leur efficacité dépend beaucoup de la qualité initiale du laitier, notamment de la teneur initiale en chaux du laitier et de son homogénéité. Les granulats de laitiers après stabilisation présentent des propriétés physiques et mécaniques équivalentes voire supérieures à celles des granulats naturels, notamment ceux habituellement utilisés en techniques routières. Cependant, la valorisation des granulats de laitiers dans ce domaine nécessite de satisfaire des conditions de stabilité.

Par exemple, les normes NF EN 13-043, NF EN 13-242 et XP P 18-545 définissent des taux maximum de gonflement de 3,5% pour les utilisations en enrobés bitumineux, 5% pour les utilisations en couches de base et de fondation pour voierie et 6,5% pour les utilisations en enduit superficiel. Afin de garantir la valorisation des laitiers d'aciérie de conversion en techniques routières, il est donc capital de sélectionner et d'isoler les coulées qui pourront, après maturation, satisfaire aux exigences de stabilité pour de telles applications. Différents travaux de recherche ont permis de mettre en place dans certaines aciéries des procédures de sélection des coulées de laitier avant leur déversement en fosse. On considère aujourd'hui qu'un laitier contenant moins de 4,5 % en poids de chaux vive résiduelle à la sortie du convertisseur est récupérable en proportion économiquement suffisante pour la production de granulats de laitier pour les techniques routières, à condition toutefois de procéder à sa stabilisation par hydratation.

Au dessus de cette teneur en chaux vive résiduelle, le laitier est considéré comme trop instable et il est dirigé vers d'autres applications, comme les amendements agricoles, la réalisation de remblais ouverts, la fabrication de constituant de liant hydraulique ou le recouvrement de chemins. Différentes méthodes de dosage bien connues de l'homme du métier sont disponibles pour quantifier la teneur en chaux vive résiduelle d'un laitier. La norme européenne NF EN 1744-1 décrit par exemple des méthodes de détermination de la chaux vive résiduelle des laitiers par complexométrie, conductimétrie, acidimétrie ou diffraction X. Cependant, ces méthodes connues de mesure de la teneur en chaux vive résiduelle des laitiers sont peu fiables. Cette imprécision sur la mesure oblige donc les exploitants à n'accepter, pour des applications en techniques routières, que des laitiers présentant une teneur en chaux vive résiduelle mesurée à la sortie du convertisseur inférieure à environ 2 à 3% en poids, ce qui réduit considérablement la quantité de laitier valorisable pour ces applications.

Une autre méthode, utilisée actuellement sur des sites sidérurgiques, consiste à appliquer des modèles définis au cours de nombreuses campagnes de mesures sur des laitiers à la sortie du convertisseur. Cependant, l'application de ces modèles est satisfaisante lorsque la teneur en chaux vive résiduelle des laitiers en sortie de convertisseur est inférieure à environ 2% en poids, mais elle n'est pas fiable et conduit à des écarts très importants au dessus de cette valeur, ce qui limite considérablement la quantité de laitier valorisé. L'amélioration de la valorisation des laitiers d'aciérie de conversion, en particulier d'un point de vue quantitatif, dans le domaine des techniques routières passe donc par une amélioration de la fiabilité des méthodes de sélection des laitiers en sortie de convertisseur. La difficulté de la mise au point d'un tel procédé réside principalement dans le fait que, les laitiers étant des sous-produits de production de l'acier, les aciéristes sont peu enclins à modifier les procédés de fabrication pour améliorer la qualité des laitiers ou permettre une meilleure caractérisation de ceux-ci. La méthode de sélection de la présente invention se base donc principalement sur des données recueillies par les aciéristes lors du processus de fabrication de l'acier et sur l'historique sidérurgique des laitiers. Par « historique sidérurgique d'un laitier », on entend l'ensemble des paramètres du procédé d'affinage de la fonte en acier pour la coulée dont ledit laitier est issu, notamment la composition initiale de la fonte, la nuance finale de l'acier, la quantité des différents ajouts (fonte, ferrailles, chaux, dolomie,...) à chaque étape, la température et la durée de chaque étape, etc. Concernant les laitiers d'aciérie de conversion, les données connues des aciéristes et donc accessibles sans modification du processus de fabrication de l'acier comprennent, outre l'historique sidérurgique des laitiers (quantité d'ajout de chaux et/ou de dolomie, moments de ces ajouts, durées des étapes de soufflage et de post-soufflage, ...) : - la composition chimique du laitier après l'étape de soufflage et avant tout ajout supplémentaire de chaux et/ou de dolomie éventuel ; et - la teneur en chaux vive résiduelle à ce même moment. Des mesures sont effectuées après l'étape de soufflage afin de vérifier si la nuance d'acier souhaitée a été atteinte. Dans le cas contraire, des quantités largement excédentaires de chaux et/ou de dolomie sont ajoutées après le soufflage afin d'atteindre la nuance souhaitée à l'issue du post-soufflage, mais aucune mesure supplémentaire concernant les caractéristiques des laitiers n'est effectuée de façon systématique après les opérations de post-soufflage. De plus, les laitiers étant refroidis et stockés dans de grandes fosses contenant de nombreuses coulées, il est indispensable de pouvoir déterminer de manière fiable si un laitier pourra correspondre aux exigences des applications envisagées dès la sortie du convertisseur, avant son déversement en fosse. La Demanderesse a mis au point, après de longues recherches, un procédé de sélection des laitiers d'aciérie de conversion permettant d'augmenter la quantité des laitiers valorisables dans le domaine des techniques routières. Au sens de la présente invention, on entend par « techniques routières » les techniques routières nécessitant l'utilisation de granulats stables, c'est-à-dire tous travaux routiers nécessitant l'utilisation de granulats stables, notamment la fabrication d'enrobés bitumeux, d'enduits superficiels, de couches de forme, de base ou de fondation pour voieries, ou de remblais recouverts. Cette méthode est plus fiable que les méthodes utilisées jusqu'à présent et ne génère pas de contrainte importante pour l'aciériste car elle est basée sur des paramètres connus et est utilisable sans modification du processus de fabrication de l'acier. En particulier, cette méthode ne nécessite pas la connaissance de la teneur en chaux vive résiduelle du laitier.

La présente invention concerne donc un procédé de sélection de laitiers d'aciérie de conversion en fusion comprenant : - la détermination de la composition chimique desdits laitiers; - la détermination de la basicité desdits laitiers; et - la sélection des laitiers appartenant au domaine des silicates bicalciques ou tricalciques sur un diagramme CaO-SiO2-FeO et présentant une basicité inférieure à 4, de préférence inférieure à 3,8. La détermination de la composition des laitiers est effectuée par fluorescence X sur un échantillon de laitier. Cette mesure permet d'accéder à la composition chimique globale des laitiers et de déterminer, en quelques minutes, les pourcentages massiques théoriques des oxydes simples constitutifs des laitiers (en particulier CaO, SiO2, P2O5 et FeO) avec une précision satisfaisante. La basicité d'un laitier d'aciérie de conversion peut être déterminée à partir des pourcentages massiques théoriques de CaO, SiO2 et P2O5. Elle est définie par le ratio des pourcentages massiques théoriques %CaO/(%SiO2 + %P205). La basicité est un bon indicateur de la teneur en chaux libre des laitiers car elle permet de quantifier de manière théorique l'excès de chaux par rapport à la silice et au phosphore. Cependant, la combinaison de la chaux avec la silice n'étant en réalité pas complète, ce seul paramètre n'est pas suffisant pour déterminer la qualité d'un laitier. Les pourcentages massiques théoriques de CaO, SiO2 et FeO, mesurés par fluorescence X, permettent de déterminer précisément la position d'un laitier sur un diagramme CaO-SiO2-FeO tel que le diagramme CaO-SiO2-FeO représenté en Fig. 1 et décrit par Osborn et Muan (Osborn E.F., Muan A., Phase Equilibrium Diagrams of Oxide Systems, The American Ceramic Society, (1960)). Ce diagramme définit plusieurs domaines, en particulier les domaines de la chaux vive (CaO), des silicates bicalciques (Ca2SiO4) et des silicates tricalciques (Ca3SiO5), qui définissent, en fonction de la composition d'un laitier, le composé majoritaire dans ledit laitier à l'équilibre. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé est appliqué après le post-soufflage et avant le déversement du laitier en fosse. Selon un autre mode de réalisation, pour permettre l'utilisation des données actuellement connues par les aciéristes, le procédé est appliqué avant le post-soufflage. En effet, la détermination de la composition des laitiers est généralement effectuée de manière routinière par les aciéristes sur les laitiers après l'étape de soufflage.

Le procédé de sélection selon l'invention permet de sélectionner les laitiers qui, après maturation, présenteront une stabilité suffisante pour des applications en techniques routières.

La stabilité des granulats de laitier d'aciérie est caractérisée par le taux de gonflement et le taux de délitement. En effet, l'instabilité dimensionnelle, résultant principalement de l'hydratation et/ou de la carbonatation de la chaux vive résiduelle, provoque le gonflement, voire le délitement des grains de laitier.

Le taux de gonflement (ou expansion) des granulats de laitiers est mesuré par un test d'hydratation à la vapeur ou « essai à la vapeur» défini par la norme européenne NF EN 1744-1 dédiée à la caractérisation des propriétés chimiques des granulats. Le taux de délitement est mesuré d'après le test de délitement suivant : une analyse granulométrique est réalisée selon la norme NF EN 933-1 Al sur une prise d'essai de gravillons d/D de laitier préparée suivant les prescriptions de la norme NF EN 1744-1 (d représentant la plus petite dimension de granulats et D la plus grand dimension de granulats, (par exemple 6/10 mm)). La prise d'essai est ensuite compactée dans un moule suivant les prescriptions de la norme NF EN 1744-1 puis soumise à un essai de délitement accéléré en autoclave sous pression de vapeur d'eau à 135 °C et 2,8 bars pendant six heures et trente minutes. A l'issue de l'essai, le matériau testé est démoulé et une seconde analyse granulométrique est réalisée selon la norme NF EN 933-1 Al. Le taux de délitement correspond au pourcentage massique de la fraction de granulats présentant un diamètre inférieur à d (par exemple 6 mm) créée au cours de l'essai.

Le procédé selon l'invention permet de sélectionner les laitiers présentant, avant mise en maturation, un taux de gonflement inférieur à 10%, de préférence inférieur à 6,5%, encore plus préférentiellement inférieur à 4%, et/ou un taux de délitement inférieur à 15%, de préférence inférieur à 10%, plus préférentiellement inférieur à 8%. Conformément à l'invention, ces laitiers peuvent contenir une teneur en chaux vive résiduelle allant jusqu'à 10% voire 12% en poids. La chaux vive résiduelle peut être dispersée dans les laitiers d'une part sous forme de micro-inclusions, d'une taille comprise entre 1 et 3 pm, emprisonnées dans les cristaux de silicate de calcium, et/ou d'autre part sous forme de nodules d'une taille supérieure à 3pm et pouvant atteindre 100 pm et plus. La répartition de la chaux vive résiduelle dans les laitiers sous forme de nodules ou de micro-inclusions a une influence importante sur la stabilité des laitiers. Sans être lié par une quelconque théorie, il est supposé que, sous forme de micro-inclusions, la chaux vive résiduelle est moins accessible et plus difficilement hydratée ou carbonatée. La présence de chaux vive résiduelle sous forme de micro-inclusions est donc beaucoup moins préjudiciable à la stabilité des granulats de laitier que lorsqu'elle se trouve sous forme de nodules.

Ainsi, dans un mode de réalisation, le procédé de sélection selon l'invention comprend: - la détermination de la composition chimique desdits laitiers; - la détermination de la basicité desdits laitiers; - la détermination de la proportion de chaux vive résiduelle sous forme de nodules dans lesdits laitiers; et - la sélection des laitiers appartenant au domaine des silicates bicalciques ou tricalciques sur un diagramme CaO-SiO2-FeO, présentant une basicité inférieure à 4, de préférence inférieure à 3,8, et présentant une proportion de chaux vive résiduelle sous forme de nodules inférieure à 10%, de préférence inférieure à 8%, par rapport à la proportion totale de chaux vive résiduelle. La détermination de la proportion de chaux vive résiduelle sous forme de nodules par rapport à la proportion totale de chaux vive résiduelle dans les laitiers est avantageusement réalisée par des méthodes d'analyse d'images bien connues de l'homme du métier à partir d'images d'échantillons de laitiers obtenues par microscope électronique à balayage. La Demanderesse a montré qu'il existe une corrélation entre la répartition de la chaux vive résiduelle en micro-inclusions et en nodules dans les laitiers et, d'une part, la teneur en chaux libre résiduelle des laitiers, et d'autre part, l'historique sidérurgique de ces laitiers. En effet, lorsque la teneur en chaux vive résiduelle est importante, typiquement supérieure à 4% en poids, une mauvaise homogénéisation du laitier peut avoir un effet non négligeable sur la répartition de la chaux vive résiduelle dans celui-ci. En particulier, le post-soufflage, qui conduit aussi à brasser le laitier, favorise la répartition de la chaux vive résiduelle sous forme de micro-inclusions.

Ainsi, dans un autre mode de réalisation, le procédé de sélection selon l'invention comprend : - la détermination de la composition chimique desdits laitiers; - la détermination de la basicité desdits laitiers; - la détermination de la durée de post-soufflage ; - la sélection des laitiers appartenant au domaine des silicates bicalciques ou tricalciques sur un diagramme CaO-SiO2-FeO, présentant une basicité inférieure à 4, de préférence inférieure à 3,8, et ayant subi une étape de post-soufflage supérieure à 2 minutes, de préférence supérieure à 3 minutes. L'ajout supplémentaire de chaux et/ou de dolomie après l'étape de soufflage peut être préjudiciable à la qualité du laitier car il favorise la formation de nodules de chaux vive résiduelle. Par conséquent, selon un autre mode de réalisation, le procédé de sélection selon l'invention comprend : - la détermination de la composition chimique desdits laitiers; - la détermination de la basicité desdits laitiers; - la sélection des laitiers appartenant au domaine des silicates bicalciques ou tricalciques sur un diagramme CaO-SiO2-FeO et présentant une basicité inférieure à 4, de préférence inférieure à 3,8 ; et - l'exclusion de tout laitier ayant subi une adjonction de chaux et/ou de dolomie après l'étape de soufflage.

Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de sélection selon l'invention est effectué selon quatre critères de tri : la composition chimique et la basicité des laitiers, déterminées après les opérations de soufflage ; l'ajout éventuel de chaux et/ou de dolomie après les opérations de soufflage ; et le temps de post-soufflage. L'ordre de prise en compte de ces critères de tri dans le procédé de sélection est indifférent.

Ainsi, dans ce mode de réalisation, le procédé de sélection des laitiers d'aciérie de conversion en fusion selon l'invention comprend : - la détermination de la composition chimique desdits laitiers après l'étape de soufflage ; - la détermination de la basicité desdits laitiers après l'étape de soufflage ; - la détermination de la durée de post-soufflage : - la sélection des laitiers appartenant au domaine des silicates bicalciques ou tricalciques sur un diagramme CaO-SiO2-FeO ; et : - présentant une basicité inférieure à 3,4, de préférence inférieure à 3,2, et ayant subit une étape de post-soufflage supérieure à 2 minutes ; ou - présentant une basicité comprise entre à 3,4 et 4, de préférence comprise entre à 3,2 et 4, et ayant subit une étape de post-soufflage supérieure à 3 minutes ; et - l'exclusion des laitiers ayant subi une adjonction de chaux et/ou de dolomie après l'étape de soufflage.

De préférence, le procédé de sélection des laitiers d'aciérie de conversion en fusion selon l'invention comprend : - la détermination de la composition chimique desdits laitiers après l'étape de soufflage ; - la détermination de la basicité desdits laitiers après l'étape de soufflage ; - la détermination de la durée de post-soufflage : - la sélection des laitiers appartenant au domaine des silicates bicalciques ou tricalciques sur un diagramme CaO-SiO2-FeO, présentant une basicité inférieure à 4, de préférence inférieure à 3,8, et ayant subi une étape de post-soufflage supérieure à 3 minutes; et - l'exclusion des laitiers ayant subi une adjonction de chaux et/ou de dolomie après l'étape de soufflage.

Ces deux modes de réalisation présentent l'avantage d'être particulièrement adaptés aux processus de conversion de la fonte en acier dans la mesure où ils n'utilisent que des mesures ou données fiables connues et obtenues de manière routinière par les aciéristes. Ils sont effectués sur le laitier en fusion dans le convertisseur bien avant son déversement en fosse. Il n'est pas nécessaire de mesurer la teneur en chaux vive résiduelle desdits laitiers pour effectuer leur sélection. Il est donc particulièrement simple et économique dans sa mise en oeuvre.

Contrairement aux méthodes de sélection de l'art antérieur basées sur une mesure peu fiable de la teneur en chaux vive résiduelle, le procédé de sélection selon l'invention est basé sur les paramètres suivants, que sont la basicité et la position du laitier sur le diagramme CaO-SiO2-FeO, connus précisément et avec une grande fiabilité, la durée de post-soufflage et les ajouts de chaux et/ou de dolomie après l'étape de soufflage. Le procédé de sélection de laitiers d'aciérie de conversion de la présente invention permet de sélectionner de manière plus large des laitiers qui présenteront, après maturation une stabilité satisfaisant les exigences pour des applications en techniques routières. Ainsi, alors que les procédés de sélection classiques écartent en général les laitiers présentant plus de 4,5% en poids, voire plus de 2,5% en poids de chaux vive résiduelle, pour des applications en techniques routières, le procédé de sélection de la présente invention permet d'élargir la valorisation des laitiers pour des applications en techniques routières à certains laitiers présentant un taux de chaux vive résiduelle supérieure à 4,5% en poids et allant jusqu'à 10% en poids, voire 12% en poids, sans préjudice sur la stabilité des granulats de laitier obtenus après maturation. Ce procédé permet donc d'augmenter considérablement la quantité de laitiers pouvant être valorisée en techniques routières. La présente invention concerne donc également l'utilisation de laitiers d'aciérie de conversion sélectionnés par le procédé de sélection de la présente invention et présentant une teneur en chaux vive résiduelle comprise entre 3 et 12% en poids, de préférence entre 5 et 10% en poids, comme granulats stables, notamment pour des applications en techniques routières. Le procédé permet aussi, par effet inverse, de sélectionner des laitiers présentant des teneurs en chaux vive résiduelle élevées, ce qui est utile pour certaines applications, et une instabilité dimensionnelle qui peut être un avantage notamment énergétique sur les opérations suivantes de réduction granulométrique. En effet, les laitiers écartés par le procédé selon l'invention peuvent être utilisés pour des applications moins exigeantes en terme de stabilité des granulats mais nécessitant une teneur en chaux vive résiduelle élevée.

Les exemples suivants illustrent la mise en oeuvre du procédé de sélection de laitiers d'aciérie de conversion selon l'invention et son intérêt. Ces exemples ne sont présentés que dans un but d'illustration et ne peuvent être considérés comme limitatifs. Exemples Un lot de neuf coulées de laitiers (LUI à LU9) a été soumis au procédé de sélection selon l'invention. Les données concernant l'historique sidérurgique des laitiers ainsi que les compositions et la teneur en chaux vive résiduelle des laitiers sont présentées dans les tableaux 1 et 2 respectivement. La composition et la teneur en chaux vive résiduelle des laitiers ont été déterminées de manière routinière après l'étape de soufflage lors du processus de fabrication de l'acier. La composition a été déterminée par fluorescence X. La teneur en chaux vive résiduelle a été déterminée par acidimétrie (appelée aussi méthode Leduc). Laitier Fonte Soufflage Post-soufflage Quantité Teneur Ajouts Durée Ajouts Durée en Chaux/Dolomie (minutes) Chaux/Dolomie (secondes) silicium (tonnes) (tonnes) (tonnes) (/o (% massique) LUI 261 0,45 Chaux : 8,6 16 - 119 Dolomie : 3,2 LU 2 262 0,31 Chaux : 8,8 16 - 183 Dolomie : 2,4 LU 3 250 0,48 Chaux : 8,9 16 - 209 Dolomie : 3,2 LU 4 262 0,30 Chaux : 8,3 16 - 199 Dolomie : 2,2 LU 5 262 0,27 Chaux : 8,5 16 - 57 Dolomie : 1,9 LU 6 227 0,52 Chaux :13,1 14 - 118 Dolomie : 3 LU 7 246 0,26 Chaux : 7,5 15 - 59 Dolomie : 2,5 LU 8 236 0,74 Chaux : 11,5 17 Chaux : 0,5 162 ,28 11 Dolomie : 4 Chaux : 6,9 Dolomie : 2,2 Dolomie : 0,6 15 57 Tableau 1 : Historique sidérurgique des laitiers Laitier CaO SiO2 P205 Fe203 Chaux vive résiduelle LU 1 45,58 13,80 1,74 27,18 3,9 LU 2 41,44 9,94 1,51 37,18 6,7 LU 3 48,80 14,61 1,74 21,72 7,3 LU 4 48,20 12,28 1,88 27,1 9,8 LU 5 53,31 13,95 2,00 19,52 10,8 LU 6 54,04 13,72 1,43 18,49 13,4 LU 7 51,81 10,63 1,78 23,27 16,2 LU 8 57,12 14,06 1,23 16,12 18,1 LU 9 52,98 10,32 1,97 22,64 20,6 Tableau 2 : Composition des laitiers en CaO, SiO2, P205 et Fe203 (% massique) et teneur en chaux vive résiduelle (% massique) La basicité a été déterminée par la formule suivante : basicité = %CaO / (%SiO2 + %P205) et la position des laitiers LUI à LU9 sur le diagramme CaO-SiO2-FeO, représenté en Fig. 2, a été déterminée d'après leur composition en CaO, SiO2 et Fe203. Les laitiers ont été triés selon le procédé de l'invention. Les résultats sont présentés dans le tableau 3. Laitier Basicité Domaine d'appartenance sur le Sélection selon le diagramme CaO-SiO2-FeO procédé de l'invention LU 1 2,9 Silicates bicalciques LU 2 3,6 Silicates bicalciques Sélectionnés LU 3 3,0 Silicates bicalciques LU 4 3,4 Silicates tricalciques LU 5 3,3 Chaux Exclus LU 6 3,6 Chaux LU 7 4,2 Chaux LU 8 3,7 Chaux LU 9 4,3 Chaux Tableau 3 : Basicité et domaine d'appartenance des laitiers Afin de confirmer la validité du procédé de l'invention, le taux de gonflement et le taux de délitement ont été mesurés avant mise en maturation conformément à la méthode décrite dans la norme NF EN 1744-1 et au test de délitement décrit ci-dessus.

5 Les résultats sont présentés dans le tableau 4. Laitier LU 1 LU 2 LU 3 LU 4 LU 5 LU 6 LU 7 LU 8 LU 9 Taux de gonflement (%) 1 2 3 2 14 10 32 25 - Taux de délitement (%) 8 11 - - - - 31 8 41 Tableau 4 : Taux de gonflement et de délitement des laitiers Les résultats confirment que les laitiers LUI à LU4 sélectionnés par le procédé de l'invention présentent tous un taux de gonflement inférieur à 3% et un taux de délitement inférieur à 15 %, et sont donc compatibles avec une valorisation en 10 techniques routières nécessitant des granulats stables. Au contraire, les laitiers exclus (LU5 à LU9) présentent un taux de gonflement supérieur à 10% et/ou un taux de délitement supérieur à 15%, ce qui les rend impropres à des applications en techniques routières, mais avantageusement utilisables pour certaines applications, car ils sont alors bien sélectionnés notamment pour leur forte teneur en chaux libre.

15 En faisant le rapprochement entre la teneur en chaux vive résiduelle des laitiers et la sélection obtenue par le procédé de l'invention, on remarque que, par exemple, les laitiers LU 3 et LU 4 présentent des teneurs en chaux vive résiduelle de respectivement 7,3% et 9,8% en poids, qui s'avèrent bien supérieures au seuil de tolérance de 4,5% en poids généralement retenu pour déterminer la compatibilité d'un laitier d'aciérie de 20 conversion avec des applications en techniques routières. Le procédé de sélection de l'invention permet donc d'élargir l'assiette des laitiers valorisables en techniques routières.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1 Procédé de sélection de laitiers d'aciérie de conversion en fusion comprenant : - la détermination de la composition chimique desdits laitiers; - la détermination de la basicité desdits laitiers; et - la sélection des laitiers appartenant au domaine des silicates bicalciques ou tricalciques sur un diagramme CaO-SiO2-FeO et présentant une basicité inférieure à 4, de préférence inférieure à 3,8.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant : - la détermination de la durée de post-soufflage ; - la sélection des laitiers ayant subi une étape de post-soufflage supérieure à 2 minutes, de préférence supérieure à 3 minutes.
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant : - l'exclusion de tout laitier ayant subi une adjonction de chaux et/ou de dolomie après l'étape de soufflage.
4. 4. Procédé selon la revendication 1, comprenant : - la détermination de la composition chimique desdits laitiers après l'étape de soufflage ; - la détermination de la basicité desdits laitiers après l'étape de soufflage ; - la détermination de la durée de post-soufflage : - la sélection des laitiers appartenant au domaine des silicates bicalciques ou tricalciques sur un diagramme CaO-SiO2-FeO ; et : - présentant une basicité inférieure à 3,4, de préférence inférieure à 3,2, et ayant subit une étape de post-soufflage supérieure à 2 minutes ; ou - présentant une basicité comprise entre à 3,4 et 4, de préférence comprise entre à 3,2 et 4, et ayant subi une étape de post-soufflage supérieure à 3 minutes ; et - l'exclusion des laitiers ayant subi une adjonction de chaux et/ou de dolomie après l'étape de soufflage.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant : - la détermination de la proportion de chaux vive résiduelle sous forme de nodules dans lesdits laitiers; et- la sélection des laitiers présentant une proportion de chaux vive résiduelle sous forme de nodules inférieure à 10%, de préférence inférieure à 8%, par rapport à la proportion totale de chaux vive résiduelle.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les laitiers sélectionnés présentent, avant maturation, un délitement inférieur à 15%, de préférence inférieur à 10%, plus préférentiellement inférieur à 8%.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les laitiers sélectionnés présentent, avant maturation, un gonflement inférieur à 10%, de préférence inférieur à 6,5%, plus préférentiellement inférieur à 4%.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les laitiers sélectionnés présentent une teneur en chaux vive résiduelle comprise entre 3 et 12%, de préférence comprise entre 5 et 10% en poids.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est effectué sur les laitiers en fusion avant le déversement en fosse.
10. 10. Utilisation d'un laitier sélectionné par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et présentant une teneur en chaux vive résiduelle comprise entre 3 et 12% en poids, de préférence entre 5 et 10% en poids, comme granulats stables.
11. 11. Utilisation selon la revendication 10 pour la fabrication d'enrobés bitumeux, d'enduits superficiels, de couches de forme, de base ou de fondation pour voieries, ou de remblais recouverts.