Cours Formation

CIMENTS DU MAROC ITALCEMENTI GROUP USINE DE MARRAKECH

NOTIONS DE CRU DOSELe Cru est un systme finement dispers, multiphases et multicomposants qui se transformera en Clinker travers une srie de ractions se produisant entre 400 C et 1450C. Est constitue par : Des lments porteurs de calcium Des lments porteurs doxydes acides Des lments mineurs.FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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Aptitude la Cuisson dun Cru Est fonction : De la composition chimique: Samliore avec : - La dimension du L S F, M S

- Laugmentation de la concentration en K2 O, S O3 et phase liquide . De la caractristique physique du Cru samliore avec :

La finesse La diminution du % de quartz dans la fraction > 45 microns .

De la rgularit du Cru et de sa microhomogeneit.

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CRU DOSE ( SUITE ) Composition : Cao : 43 % Mgo : 2 % Alumine : 3 % Oxyde de fer : 2 % Silice : 14 % Modules :

M S : S / A+ F : 2,6 Module alumineux ferrique : A / F : 1,5 K H U L = 0,97 = Cao / [ (2,80 Sio2)+ (1,18 Al2O3)+(0,65 Fe2 O3) ]FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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ELIMINATION DES IMBRULES PAR AUGMENTATION DE LECXES DAIR Composition des fumes : Avant O2 CO 0% 1% Aprs 2% 0%

Grain : 40 Th / T Clinker , soit 2 MDh/an pour une cimenterie typiqueFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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LES PRINCIPAUX COMBUSTIBLES INDUSTRIELSGazeux : Gaz naturel, (PROPANE, Butane) Liquides : Fiouls Solides

: Charbon

Solides

: CokeFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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EXEMPLES DE COMPOSITION DES COMBUSTIBLES

FIOUL NO2 % du poids

CHARBON (matires sches sans cendres)

Carbone Hydrogne Soufre Oxygne Azote

85,9 10,5 3,0 0,4 0,2FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

87,0 5,2 0,5 5,8 1,522


POUVOIR CALORIFIQUE DES COMBUSTIBLESQuantit dnergie contenue dans le combustible Cest dire Quantit de chaleur dgage par la combustion dun kg de combustibleFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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COMBUSTION Combustible Comburant sous forme dair ou oxygne

( Lair contient 20,8 % doxygne et 79,2 % dazote)


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CARACTERISTIQUES PET - COKE H2o M.V

:9%

Cendres : 0,7 %

: 13 % Soufre : 5,5 % H.G : 50 % PCI : 7572Coke pulvris * Refus 90m : 6 * H2o : 0,5


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COMPOSITION DES COMBUSTIBLES Carbone ( C) Hydrogne (H)

Soufre (S) et oxygne (O) en faibles quantits Eau (H2O) et azote (N)

Cendres ( combustibles solides )


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DEFINITION DE LEXCES DAIRExcs dair en %

= =

Quantit dair utilis Quantit stchiomtrique dair

Quantit stchiomtrique dair O2 X 100 21 - O2O2 : teneur en oxygne dans les fumes en %FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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COMPROMISUne combustion incomplte provoque des pertes ( suie,CO ) Alors On utilise un excs dair Mais Un excs dair provoque galement des pertes de chaleur, lair en excs entre froid et se retrouve chaud dans les fumes.FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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COMBUSTION OPTIMALEAssurer un excs dair juste suffisant pour Obtenir une combustion complte, sans Provoquer trop de pertesFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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COMMENT MESURER LA QUALITE DE LA COMBUSTION?Inspection visuelle de la flamme ?Analyse des fumes?


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COMPOSITION DES FUMEESCO2 H2O CO N2 O2 NOX Autres imbrls Cest la composition des fumes qui renseigne sur la qualit de la combustionFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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LES INSTALLATIONS DE LA SECTION CUISSON


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EXCES DAIR OPTIMALFumes la sortie du four : Absence de CO Taux doxygne de 2 4 % NoxFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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CONDITIONS NECESSAIRES A LA COMBUSTIONAssurer une TENEUR optimale de lair et du combustible Maintenir la TEMPERATURE de combustion propre chaque combustible. Assurer un bon mlange air-combustion ce qui ncessite une TURBULENCE de lair. Assurer le TEMPS de combustion de faon ce que celle-ci sopre entirement dans le foyer . SOIT ASSURER LA REGLE DES 4 T FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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PARAMETRES INFLUENCANT LA COMBUSTIONConception de la tuyre

Nature du combustibleAir primaire ( AXIAL + RADIAL ) Air secondaire Air transport charbonFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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AIR PRIMAIRE

Ratio air primaire / air de combustion neutre Valeur recommand 10 25 % Nouvelle gnration de tuyre haute pression : 8 13 %

rle de lair primaire:

Refroidir la tuyre Matrise de la forme de la flamme Alimenter la flamme en O2FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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REGLAGE AIR RADIAL / AXIALAIR RADIAL : Contrle de la dispersion et de la rotation de la flamme. AIR AXIAL : Contrle de la longueur de la flammeREGLAGE BONNE TURBULENCE AIR - CHARBONFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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Silos HomognisationSilos 3

Silos 2 2400 tonnes

Silos 1 2400 tonnes

Buts: Stockage

5000 tonnes

farine

Fluidisation Homognisation


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COMBUSTION : INTRODUCTIONCombustible import . Achet en devise Lnergie reprsente + de 50 % dans le prix de revient dune tonne de ciment. Ncessit de limiter lmission de NOX dans latmosphre, viter la surchauffe et la sur cuisson. viter la gaspillage de lnergie.FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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COMBUSTIONCombustion neutre

Combustion rductriceCombustion oxydante


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OBJECTIF GENERAL Assurer la bonne conduite du four : Ateliers Installations Combustion cuisson


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PRESENTATION DU SEMINAIREObjectifs Attentes


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INSTALLATIONSAtelier Cuisson Annexes


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COMBUSTION


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Pr Calcination RSP


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CUISSON


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LES 4 GRANDS DU CLINKERLa chaux lalumine, la silice et loxyde de fer sont apports par les matires premires naturelles : craie , calcaire , argile , marne .Lors de la formation du clinker dans le four ils sont ports hautes tempratures et se combinent entre eux pour former dautres minraux, qui ragiront en prsence deau, au moment de lemploi du ciment ce sont : C3S : Silicate tricalcique ou alite rsistance leve + dveloppement

moyen de chaleur de prise, favorable au durcissement C2S : Silicate bi calcique ou blite. La prise et le durcissement se

droulent lentement , faible chaleur de prise. C3A : Aluminate tricalcique ou clite, hydrolyse rapide, dveloppement

de grandes quantits de chaleur, solidification rapide, retrait important.FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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Les 4 grands du clinker (suite) C4 AF : Alumino ferrite tetracalcique ou brown millerite.

Raction faible avec leau, faible retrait ( Quasi inerte)

PROPORTIONS

C3 S : 50 65 % C2 S : 15 25 % C3 A : 08 12 % C4 AF : 06 10 %


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LE TRAITEMENT THERMIQUE DE LA FARINELchangeur Cyclones : Lchangeur ou prchauffeur se compose dune srie de cyclones, disposs verticalement sur 4 tages ; 8 cyclones , 4 par colonnes ces cyclones sont relis entre eux par des gaines matire et gaines de gaz. La matire encore froide ( 50 60 C) est introduite dans la partie suprieure, est mise en suspension dans les gaz chauds arrivant du four. Elle se rchauffe au contact des gaz, puis est spare avant de descendre par gravit ltage infrieur o elle est remise en suspension dans les gaz . Dtage en tage , elle arrive partiellement dcarbonate jusqu ltage infrieur la temprature denviron 800 C. La pr calcination : Cest un procd rcent destin accrotre la dcarbonatation de la farine avant lentre dans le four elle se fait dans le prcalcinateur RSP plac entre le pr chauffeur et le four . Le prcalcinateur est pour vu dune chauffe dappoint avec apport dair de combustion. Combustible 60% L air prlev l entre du refroidisseur arrive au prcalcinateur par une conduite dair tertiaire GAT entre 650 et 900C , les carbonates librent le gaz carbonique cest la dcarbonatation : Ca CO3 Cao + CO298 % dans le tour 2 % dans le four


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LE TRAITEMENT THERMIQUE DE LA FARINE (SUITE)La Clinkerisation :A la sortie du pr chauffeur la farine arrive dans le four rotatif o seffectue ltape la plus importante de sa transformation . La rotation et linclinaison du four font progresser la matire On peut schmatiser le processus de cuisson de la matire suivante : A lentrees du four, la dcarbonatation de la farine se poursuit et sachve. Cest la zone dite de transition qui commence .Au fur et mesure que la farine avance dans le four. Elle monte en temprature ce qui permet la formation des minraux du clinker : C2S, C3A et C4AF. Une phase pteuse se forme reprable par la prsence dun crotage, adhrant au briquetage rfractaire quil protge. A partir de 1250C environ , C2S se combine la chaux libre (Cao) donnant naissance des Cristaux de C3S qui grossissent et granulent . Cest la zone dite de Clinkerisation situe dans La partie la plus chaude du four entre 1450C et 1550C . La formation de C3S est une raction exothermique, cest dire qui libre de la chaleur . Celle-ci acclre la clinkerisation . Entre la zone de clinkerisation et la sortie du four , le clinker subit un prrefroidissement cest la Zone de trempe .


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LE TRAITEMENT THERMIQUE DE LA FARINE (SUITE)Le refroidissement :Quand le clinker sort du four, environ 1300C deux oprations doivent tre effectues. La premire la plus importante est de nature conomique . Elle consiste rcuprer la chaleur sensible cest dire disponible . La seconde est dordre mcanique pour pouvoir transporter et stocker le clinker il faut le refroidir correctement . Un refroidissement lent du clinker engendre :Mgo se transforme en periclase Le C3S se transforme en C2S + Caol

A la sortie du four, le clinker tombe sur la grille 1 incline 3 et progresse lentement le long de la grille pour arriver sur la grille 2 . Sous les grilles des ventilateurs propulsent de lair travers la couche du clinker assurant un refroidissement progressif. Lnergie rcupre au cours de cette phase de traitement couvre prs dun tiers des besoins

thermiques de fabrication du clinker. Lair rchauff qui sort du refroidisseur sert dair decombustion pour la chauffe du four et pour celle de la prcalcination. Lexcs dair est jet latmosphre travers le dpoussirage C T PFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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CLINKERLa fabrication du ciment portland par clinkerisation cest dire Par un procd o une faible proportion du mlange devient liquide, dpend de trois facteurs :1. 2.

La composition chimique du mlange Ltat physico-chimique des constituants bruts

3.

La tempratures et la dure de la cuisson


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LES REACTIONS PENDANT LA CUISSON1. 2.

vaporation de leau libre

Dgagement de leau de combinaison de largile. 3. Dissociation du carbonate de magnsium 4. Dissociation de carbonate de calcium 5. Combinaison de la chaux et de largile


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CONSTITUANTS DU CLINKERFormations entre 1250 et 1450 C C4AF C3A C2S C3SFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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MODES DE TRANSMISSIONS DE LA CHALEUR Le rayonnement La conductibilit

La convectionFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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PRECALCINATEUR R S PAvantages : 60 % du combustible de cuisson Grande capacit de production Charge thermique rduite dans le four Possibilit dutiliser des combustibles faible pouvoir calorifique Les problmes dus des lments en circulation peuvent mieux tre rsolus. Dure de vie des rfractaires accrue Faible mission de Nox Grande disponibilit du fourFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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PRECALCINATION (SUITE)Quelques incovenients sont connus : Temprature des gaz sortie tour leve Ncessit dajouter un 5me

tage

Perte de pression plus leve sortie tour complexit accrue du systme de fourFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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PRECALCINATION R S P (SUITE)Caractristiques:Une chambre dallumage Un brleur vertical Une torche dallumage au propane Un foyer cyclonique toit conique Une chambre de mlange prolonge par la crosse Un diaphragme Dbit thermique nominal 80000 th / h Temps de sjour de gaz : 3,6 secondesFORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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EFFICACITE DE LA PRECALCINATION La diffrence de temprature entre le gaz et

la farine la sortie de ltage de prcalcination devrait tre la moins grande possible. La combustion du combustible dans ce

Prcalcinateur devrait tre complte mme en cas dexcs dair rduit ( par exemple 2% O2)FORMATION CUISEURS ANIMATEUR M. BOUSBAA 2001

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