Rapport De Stage à Ciments du Maroc

Ciments du Maroc / Italcementi Group ENSAM-Mekns

Usine de Marrakech Aot 2002

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RAPPORT DE STAGE DE FORMATION Sujet : Temps de formation des tas de pr-homognisation

Analyse et Optimisation

Anne Universitaire : 2002 / 2003

Rapport prpar par Encadr par Stage effectu au sein de la socit Priode du stage

: : : :

M. Sad BOUJABER M. Lkbir MOURCHID CIMAR, usine de Marrakech Aot 2002



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Au terme de cette courte priode de stage, Je tiens exprimer ma

reconnaissance et mes remerciements les plus sincres M. Lekbir MOURCHID, Chef du dpartement production, de mavoir accorder cette chance de passer mon stage au sein de son dpartement, ainsi que pour son soutien permanent.

Je tiens remercier galement, M. Ait KHOUYA et M. ZIDANI pour

leur prcieuse aide, et qui nont cess de me consacrer une partie de leur temps.

Mes remerciements vont aussi toute personne ayant contribu, de

prs ou de loin, la russite de ce travail.

Je tiens remercier chaleureusement lensemble du corps professoral

de mon cole, pour tout le savoir faire quils nous ont enseign et pour leur contribution lvaluation de ce modeste travail.



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Hier, comme aujourdhui, le ciment est le produit qui a accompagn lhomme

depuis la nuit des temps, besoin de sabriter, du soleil comme de la pluie, lhomme a toujours voulu construire son logement, aprs les cavernes, les pierres et largile ont devenu des matriaux de construction par excellence.

De nos jours la population est en perptuelle expansion, ainsi les constructions en bton sont devenues de plus en plus envahissantes, mais sans ciment, plus daroports, plus de ponts, plus de routesplus rien !

Le ciment est le matriau le plus utilis dans la vie quotidienne, cependant son emploi exige des contraintes de scurit, de fiabilit et surtout de qualit.

La production de ciment est de plus en plus complexe, parce qu'elle n'est plus seulement aujourd'hui du clinker, ce rsultat de la cuisson 1450C d'un mlange compos de calcaires et d'argiles. La demande s'est affine, les produits se sont diversifis : les ciments doivent prsenter des caractristiques strictes, des teneurs spcifiques en chaux, en silice, en alumine, en oxyde de fer, en magnsie, etc.

Afin d'amliorer la production, loptimisation de lexploitation des carrires ciel ouvert, savre importante, notamment par laugmentation du rendement du circuit de concassage, la chose qui permettra une alimentation plus efficace du circuit de cuisson et par suite, une amlioration de la production journalire en clinker.

Ce rapport de stage traite lensemble des procds de fabrication du ciment de manire gnrale, tout en mettant le point sur le circuit de lusine de Marrakech, au sein de laquelle jai effectu mon stage.

Le sujet propos tudie lefficacit de lexploitation et du concassage pour parvenir la formation des tas de pr-homognisation dans les dlais requis, pouvant garantir la bonne marche de lensemble du circuit de fabrication, puisquil sagit dune alimentation continue et surtout rgulire du four.



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I. Prsentation de lentreprise :

La socit Ciments du Maroc : CIMAR est une filiale de Ciments Franais, lui aussi contrl par Italcimenti Group, un leader europen de lindustrie du ciment, il est class 6me des cimentiers du monde, et contrle une cinquantaine dusines travers les cinq continents.

La socit CIMAR est classe numro 2 de lindustrie cimetire au Maroc, elle produit et commercialise actuellement 2.5 millions tonnes de ciment par an, dont 410.000 tonnes qui sont destines lexport, avec une capacit de production de 3 millions tonnes de ciment par an.

CIMAR exerce son activit dans le domaine des matriaux de construction travers les cimenteries dAgadir, Safi et Marrakech pour la production du clinker et du ciment, les socits BETOMAR pour la production du bton prt lutilisation, SAGRAM pour la production de granulats et plusieurs dautres centrales et carrires travers le royaume.

II. La cimenterie de Mzoudia :

1. Prsentation de lusine : Au cours des annes soixante, les diffrents secteurs conomiques au Maroc ont

connu une croissance remarquable qui a touch aussi le secteur cimentier. Et comme la production du ciment ne couverait pas les besoins de la rgion du sud, les pouvoirs publics, notamment la Socit Nationale dInvestissement (SNI), ont incit la cration dune cimenterie implante dans la rgion de Marrakech, plus prcisment 46 km sur la route dEssaouira (Mzoudia). Do la construction de la cimenterie de Mzoudia et la cration de la socit anonyme Asment Marrakech (ASMAR).

ASMAR a t cre le 15 dcembre 1972 au capital de 237.160.000 DH par les actionneurs suivants :

La SNI ; Fond Dabu Dadi ; LAFARGE MAROC ; CIMR (Caisse Interprofessionnelle Marocaine de Retraite) ; CADEM (Cimenterie de Mekns) ; SFI (Socit Financire Internationale) ; BNDE (Banque Nationale de Dveloppement Economique) ;

La socit a commenc son activit en 1976 pour rpondre non seulement aux besoins de la ville de Marrakech mais galement ceux des provinces de Ouarzazate, Essaouira, Azilal et Elkelaa des Srakhna.

Lusine de Mzoudia est situe 46 Km de Marrakech sur la route dAgadir et vue la distance qui spare lusine de la ville de Marrakech, la socit a construit une cit pour loger le personnel technique prs de lusine.

La cit comporte :



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Une cole, 78 logements, une cooprative rpondant aux besoins de la

population de la cit, un four pain, un hammam, une mosque, une piscine, un restaurant, des terrains pour tous les sports et un hpital.

En 1999, ASMAR a t absorbe par CIMAR pour faire partie de Italcementi Group, cette fusion a permis lamlioration du fonctionnement de lusine, notamment grce la rationalisation et la matrise du march dans la zone sud. Ainsi, aprs les usines de Safi et dAgadir, celle de Marrakech a obtenu la certification ISO 9002 / AFAQ.

Il est noter que Ciments du Maroc a reu le prix national de la qualit en lan 2000 dans la catgorie des grandes entreprises.

2. Organisation de lusine :

Leffectif du personnel atteint actuellement 270 personnes dont 21 cadres

organiss dans les trois dpartements : Administration ; Maintenance ; Production ;

En plus, lusine possde un laboratoire et un service de qualit en liaison directe avec la direction (voir organigramme : page suivante).

Le dpartement production constitue le cur battant de lusine. En amont, il contrle le sous-traitant de la carrire et participe activement dans le choix des niveaux et gradins exploiter, assurant par la suite, lobtention dune meilleure qualit du ciment. En aval, il assure lexpdition du produit fini et lexport du clinker. Entre les deux phases, ce sont les services chargs de la pr-homognisation, de la fabrication, ainsi que du stockage du ciment dans les silos dexpdition, qui prennent le relais.



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I. Lhistoire du ciment :

Le ciment est un matriau trs ancien et possde une longue histoire. Les dbuts remonte aux Egyptiens qui avaient utilis la chaux grasse, obtenue par

cuisson de roches de calcaire une temprature avoisinant les 1000 C, suivie dune extinction du produit obtenu (la chaux vive), avec de leau, pour obtenir lhydroxyde de chaux. Son durcissement se faisait par carbonatation lair suivant les ractions :

CaCO3 CaO + CO2

CaO + H2O Ca (OH)2 Ca (OH)2 + CO2 CaCO3

Do son appellation de chaux arienne. Cependant ce sont les Romains qui ont fait vritablement du ciment en y ajoutant

une matire volcanique, la pouzzolane, cendre volcanique quils trouvaient au pied de Vsuve. Ils ont ainsi mis au point un matriau qui, temprature normale est mlang avec de leau, durcissait par hydratation et devenait, aprs sa prise, insoluble dans leau. Cest ce matriau qui est le premier liant hydraulique, ctait lanctre du ciment. Il a servi la construction des Bains Romains 27 Av. J. C., le Colise et la trs grande Basilique de constantin. Il est rest, cependant, peu utilis durant de longs sicles, concurrenc par deux matriaux bien connus : la chaux et la brique. Le premier est base de calcaire, le deuxime est base dargile.

Ce nest quau 18 me sicle quun nouveau pas eut franchi. En 1759, John SMEATON effectua plusieurs essais sur le ciment et reconstruit le

phare dEddystone en Cornouailles qui dura 126 ans avant son remplacement. Dautres personnes firent des expriences sur le ciment dans la priode entre

1756-1830 comme Vicat, Lesage en France et Parker Frost en Angleterre. Quelques annes avant et aprs la dcouverte du ciment Portland, de grandes

quantits du ciment naturel taient obtenues par cuisson dun mlange naturel de chaux et dargile.

Les ingrdients du ciment tant naturels, ses proprits dpendaient largement des ressources naturelles utilises.

En 1824, Joseph ASPDIN, maon Leeds en Angleterre, prit un brevet sur un ciment hydraulique quil appela Ciment Portland, car il ressemblait beaucoup la pierre provenant de lIle Portland au large de la cte britannique.

La mthode dASPDIN consistait en un dosage prcis des proportions dargile et du calcaire, pulvriser, ensuite cuir le mlange pour obtenir le clinker qui tait alors broy pour devenir du ciment.

Le ciment Portland aujourdhui, comme du temps dASPDIN, est un mlange soigneusement dos de calcium, de silice, de fer et dalumine.

II. Les matires premires :



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Bien que les ciments sont fabriqus partir de matires premires diffrentes et

parfois par des procds diffrents, tous les clinkers, partir desquels sont obtenus ces ciments, contiennent les composs essentiels suivants : silicate tricalcique, silicate bi-calcique, aluminate tricalcique et alumino-ferrite ttra-calcique, respectivement nots C3S, C2S, C3A et C4AF, cette notation est utilise uniquement dans le secteur cimentier, le tableau suivant en donne lillustration :

Nom Symbole chimique Symbole cimentier Masse molaire

Oxyde de Calcium CaO C 56

Oxyde de silice SiO2 S 60 Oxyde

d'Aluminium Al2O3 A 102

Oxyde de Fer Fe2O3 F 160

Tableau 1

Notations cimetires des lments chimiques constituant le ciment. Les matriaux de base ncessaires la fabrication du clinker doivent donc fournir

les lments chimiques essentiels son laboration, notamment, le calcium (Ca), le silicium (Si), laluminium (Al) et le fer (Fe).

Ces lments se trouvent dans la nature sous forme de minraux. Ainsi, le calcium provient de tous les minraux contenant de la chaux, et notamment de la calcite (carbonate naturel de calcium Ca CO3). De mme, le silicium se prsente en combinaison avec dautres lments (Al et Fe) dans des minraux argileux comme la Kaolinite.

Dans la pratique, les matires premires employes dans lindustrie cimetire sont extraites pour lessentiel de carrires de calcaire et dargile, qui apportent les 4 oxydes fondamentaux, qui leur tour, assurent la transformation du mlange cru en clinker. Les premires apportent le carbonate de calcium (CaCO3), les secondes apportent les oxydes : SiO2, Al2O3 et Fe2O3 .

Ces derni res se trouvent rarement en proportions voulues. Il faut souvent procder des mlanges de matriaux dorigines diffrentes et ajuster la composition du mlange cru par incorporation dajouts tels que : la pyrite grille (apport de fer), la bauxite (apport daluminium), le sable (apport de la silice) ou le calcaire pour lapport de chaux. Les matires premires de correction peuvent provenir dexploitation des carrires (calcaire pur, minerai de fer, bauxite, sable) ou dautres industries (sable de fonderie, cendres de pyrite, cendres volantes, laitier).

Les matires premires tant extraites des carrires sous forme de grands blocs, une premire phase de concassage savre primordiale. Les procds de concassage sont nombreux, selon le type des concasseurs utiliss, dont on peut citer : les concasseurs giratoires, marteaux ou mchoires.



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III. La prparation du cru : 1. La composition du cru :

La prparation du cru est lopration qui consiste raliser un mlange

homogne de calcaire, dargile et ventuellement de matriaux complmentaires, dont les proportions permettent dobtenir un clinker de composition chimique prcise, respectant des variations trs rduites par rapport une composition optimale propre lusine concerne.

Matires SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O M.S. A/F KUHLCalcaire pur (Mzoudia) 3,74 0,5 0,42 51,08 1,02 0,15 4,07 1,19 4,506

Calcaire magnsien (Mzoudia) 6,86 2,13 3,53 30,51 13,49 0,58 1,21 0,6 1,27 Calcaire d'encrotement 38,16 3,44 1,38 20,2 1,52 0,21 7,92 2,49 0,181

Calcaire marneux 26,28 5,17 1,02 26,55 1,79 0,79 4,25 5,07 0,33 Calcaire pur (Ighoud) 2,34 0,4 0,33 52,49 0,85 0,2 3,21 1,21 7,252 Marnes (Mzoudia) 44,91 11,11 3,48 15,32 0,67 2,5 3,08 3,19 0,109

Schistes infrieures (Mzoudia) 57,51 12,69 5,65 6,59 2,42 2,26 3,14 2,25 0,037 Cendres Pyrrothine 10,41 1,05 78,17 2,05 1,89 ****** 0,13 0,01 0,025

Tableau 2

Analyse chimique des matires premires. Le suivi du cru destin lalimentation du four, conduit la dtermination des

modules et facteurs suivants : Module Silicique : M.S.= SiO2 / (Al 2O3 + Fe2O3) ; Module Alumino-Ferrique : A/F = Al2O3 / Fe2O3 ; Facteur de saturation en chaux : KUHL=CaO/ (2.8*SiO2+1.18*Al 2O3+ 0.65*Fe2O3);

Les matires premires de base doivent contenir les quatre oxydes indispensables

pour la fabrication du clinker : la chaux CaO, la silice SiO2, lalumine Al2O3 et loxyde ferrique Fe2O3. Ces composants se trouvent dans les gisements en proportions variables. Il faut donc laborer des mlanges de matires de base, calcaire, argiles ou marnes (argilo-calcaire), de faon obtenir la composition chimique voulue.

Il faut noter quil est ncessaire daffiner cette composition par lajout dautres produits provenant des carrires ou de sous-produits industriels.

2. La pr-homognisation : Les matriaux provenant de la carrire prsentent des caractristiques

cycliquement ou alatoirement fluctuantes par rapport leurs valeurs moyennes. Transportes par des camions jusqu la station de concassage, puis par le biais des convoyeurs bandes, ils sont dposs par couches successives de faible paisseur,



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optimise en fonction de la granulomtrie, en vue de former de grands tas de stockage. Le mlange ainsi form est repris de faon perpendiculaire celle suivant laquelle il a t dpos, de cette manire on reprend toutes les couches constituant le tas, ce processus de reprise de matire permet un lissage des caractristiques des matriaux avant de les envoyer vers la station de broyage.

3. Le broyage schage : Les matires pr-homognises doivent tre finement broyes afin dtre

chimiquement plus ractives au cours de la phase de cuisson. Les ractions chimiques et les changes thermiques sont, en effet, dautant plus intenses que les surfaces offertes par les particules de matire sont plus grandes : une matire finement broye offre une plus grande surface spcifique et prsente donc une plus grande ractivit.

Il convient de noter que les meilleurs clinkers sont obtenus partir de crus trs fins.

Les broyeurs cru assurent le schage et le broyage des matriaux, jusqu lobtention dune farine ayant un refus au tamis de 160 mm, dans le cas gnral, cest de lordre de 1 1.5 %.

Trois types de broyeurs sont utiliss par lindustrie cimetire : les broyeurs verticaux (dits pistes), les broyeurs boulets et les presses rouleaux. La fragmentation de grains de matire est obtenue principalement par percussion entre grains et boulets dans les broyeurs boulets et par crasement progressif des grains dans les deux autres types.

4. La ventilation :

Lair qui sort du broyeur contient entre 50 et 500 g/m3 de fines particules de

matire, ce sont les poussires. Celles-ci ne sont entranes que si la vitesse du flux dair est suffisamment leve, en pratique, le dbit dair ncessaire est de lordre de 700 1500 m3 /h par tonne de produit. De puissants appareils de ventilation doivent donc tre prvus.

5. La sparation :

Les sparateurs utiliss sur les circuits des broyeurs cru sont de deux types : Les sparateurs matire matire : leur rle proprement dit consiste

trier les particules suffisamment broyes de celles qui ne le sont pas encore, ces dernires doivent retourner au broyeurs pour tre affines.

Les sparateurs gaz matire : ils sont destins rcuprer le maximum

de matires contenues dans les gaz, avant de traiter ces derniers par un filtre et les rejeter ensuite dans latmosphre.



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6. Les filtres et les dpoussireurs :

Les diffrents systmes utiliss pour purer les gaz des poussires rsiduelles

quils contiennent, avant de les rejeter dans latmosphre, peuvent tre regroups en plusieurs familles, notamment : les filtres manches et les lectro-filtres.

7. Lhomognisation :

A lissue du broyage, et aprs sparation, les matires premires se sont

transformes en un produit trs fin appel : farine. Cette farine doit prsenter une composition chimique aussi rgulire que possible. Lopration dhomognisation complte celle de la pr-homognisation pralable, ainsi que celle duniformisation lors du broyage ; elle permet aussi dobtenir un produit, de caractristiques chimiques uniformes, qui doit tre imprativement apte la cuisson, en vue de produire un clinker de qualit constante.

Lhomognisation est ralise la sortie des silos, ces derniers sont conus pour contenir plusieurs tonnes de farine, le principe de lopration consiste en un brassage intime de la farine par de lair, ce brassage peut tre fait par deux manires : pneumatique ou mcanique.

IV. Les procds de fabrication du clinker : La farine crue, obtenue par broyage et homognisation des matires premires,

est transforme en clinker par cuisson dans des fours rotatifs. Ces fours de grandes dimensions constituent lenceinte dans laquelle sopre le traitement thermique du cru, la temprature de clinkrisation est de lordre de 1450 C. Il est noter que les ractions qui aboutissent la formation du clinker sont consommatrices dnergie. Afin de rduire cette consommation, et dans une politique de dveloppement des procds de fabrication, les circuits de cuisson ont subit de profondes volutions.

Ainsi, les procds de fabrication du clinker par voie sche remplacent progressivement ceux utilisant les voies humides, semi-humides et semi-sches. Cest pour cette raison que la majorit des cimenteries utilisent la voie sche.

La cuisson est le processus de transformation du cru en clinker par un apport suffisant de temprature, cet apport est ncessaire pour entraner des ractions chimiques compltes, conduisant leur tour, llimination presque totale de chaux libre (chaux non-combine).

Dans tous les procds cits auparavant, un four de clinkrisation comporte essentiellement :

Un systme de prchauffage du cru : en voie sche, le prchauffage se fait dans la partie suprieure dune tour-changeur par suspension dans des cyclones (voir annexes).



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Une partie de dcarbonatation : en voie sche, cette phase se fait dans la partie basse du pr-chauffeur qui est aussi la partie amont du four rotatif.

Une partie pour la clinkrisation : elle se fait toujours dans la partie avale du four.

En rsum, la farine crue est introduite, aprs prchauffage et pr-calcination, dans le four o elle avance vers laval, sous leffet combin de la rotation et la pente du four. Au fur et mesure de son cheminement, la matire schauffe jusqu clinkrisation vers les 1450 C.

A la sortie du four, le clinker tombe dans un refroidisseur o se produisent les changes thermiques qui assurent la rcupration de la chaleur.

V. Le broyage du cuit et lexpdition du ciment :

Le ciment est obtenu par broyage des granulats de clinker, avec lajout dun pourcentage dtermin de gypse et ventuellement dun ou deux constituants secondaires (pouzzolane ou/et calcaire pur). Les oprations de broyage du ciment ont pour but daccrotre la ractivit du clinker en augmentant sa surface spcifique, aussi par cration de dfauts de cristaux dans la surface des grains. Ce traitement dveloppe les proprits hydrauliques du ciment et lui confre ses principales caractristiques rhologiques.

A la sortie du broyeur, le ciment est transport vers des silos de stockage partir desquels il est expdi, soit dans des sacs soit en vrac, par camion, par trains, par pniche ou par bateau.

Introduction :



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Dans le but damliorer sa production journalire en clinker, la socit des Ciments du Maroc, usine de Marrakech, a entrepris plusieurs changements sur la ligne de cuisson, son objectif tait, et lest toujours, de porter cette production 3200 tonnes / jour.

La farine alimentant le four, est le rsultat du broyage des matires premires provenant de la pr-homognisation. Cependant la formation des tas de pr-homognisation subit dnormes retards, ce qui altre directement la production journalire du clinker.

On se propose danalyser les diffrentes causes de ces retards et leurs consquences, ainsi que de penser dventuelles solutions ; Pour se faire, on a procd par un suivi de la formation des tas pendant les mois de Juillet et Aot, ainsi que par une prsence active sur le champ. I. La pr-homognisation :

Lhtrognit de la carrire de Mzoudia, provoque des non-rgularits des

caractristiques des matires premires, la qualit de ces dernires conditionne le processus de cuisson. Cependant, les phases de pr-homognisation et dhomognisation attnuent considrablement ces fluctuations de caractristiques, et confrent la farine, son aptitude la cuisson.

Principe :

La pr-homognisation peut tre ralise par deux modes : linaire ou circulaire,

ce dernier est celui adopt par la cimenterie de Mzoudia. Il sagit de former deux tas, par le biais dun mange qui met en place les matires premires, de manire discontinue, sous la forme de cordons circulaires (arcs de cercle de 180).

En plus des deux tas, qui sont forms et repris alternativement, il y a un troisime tas, dit : le tas mort ; son rle est aussi bien dviter les problmes des bouts des tas, que de servir de repre pour les autorisations futures.

Lautorisation de la formation dun nouveau tas est donne ds que le tiers du tas prcdant a t consomm. La consommation des matires est assure par un gratteur, ce dernier gratte les couches du tas perpendiculairement, de manire produire un mlange homogne des matires premires, avant dtre transportes par le biais du SCRAPER vers les broyeurs Cru & Cru .

La pr-homognisation fournit un produit dit : calcaire de moyenne teneur (CMT), ce produit est souvent corrig par du calcaire pur et des marnes, avant dtre achemin vers les broyeurs Cru.

Dlais respecter :



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Les tas de pr-homognisation doivent tre forms dans un espace de temps et avec des tonnages bien dtermins, permettant ainsi la bonne marche du reste du circuit de fabrication. Le temps optimal est de 48 heures, y compris les temps darrt ; Cependant ce temps est largement dpass dans la majorit des cas, avec des tonnages infrieurs 18000 tonnes.

Un petit calcul :

La pr-homognisation est alimente par latelier de concassage, dont le dbit

moyen est : 500 T/h, avec un tel dbit on arrivera la formation de tas de 18000 tonnes dans lespace de 36 heures, ce qui laisse 12 heures comme temps maximum pour tous les arrts du circuit alimentant la pr-homognisation.

La ralit est beaucoup plus parlante, le suivi des tas forms pendant les mois de Juillet et Aot, a permis dvaluer les dures moyennes de formation des tas et celles des arrts, les rsultats sont illustrs dans le tableau suivant :

N du tas Heures d'arrt

Heures de marche

Dure de formation du tas Tonnage (T) Dbits (T/h)

1049 26H45 33H30 60H40 17202 513,5

1050 17H30 33H15 50H45 17034 512,3

1051 17H30 34H35 51H15 18412 532,4

1052 18H55 33H50 52H45 17298 511,3

1053 13H00 37H25 50H45 19203 513,2

1054 27H35 32H00 59H35 16336 510,5

1055 24H45 30H50 55H35 16320 529,3

1056 12H30 32H50 45H20 16861 513,5

1057 19H45 33H15 53H00 17008 511,5

1058 17H05 36H05 53H10 18249 505,7

1059 24H55 34H55 59H50 17118 490,25

1060 19H50 34H10 54H00 17002 497,7

1061 16H50 31H55 48H45 16016 501,8

otal 15415 (min) 26315 (min) 41725 (min) 224059 6642,95 Moyenne 19H46 33H44 53H13 17235,3077 510,996154

Heures de marche et darrt.

On remarque que la dure moyenne de formation des tas est : 53heures, avec des

temps darrt denviron 20 heures et des temps de marche de 33 heures. Ce ne sont que des valeurs moyennes, mais il en existe bien celles qui sont alarmantes.

Latelier de concassage assure la formation des tas dans 36 de marche avec un dbit de 500 T/h, cependant, le temps moyen de formation des tas est de 53 heures. Ces retards provoquent un chevauchement des temps de formation et de reprise des tas, ce qui pousse sarrter sur des tonnages infrieurs 18000 tonnes, et incite la



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fabrication ralentir le processus de cuisson, forant ainsi la diminution de la production journalire en clinker.

Voyons les diffrentes causes des arrts sur lensemble du circuit de pr-homognisation :

II. La carrire :

La carrire est le premier lment du circuit, cest de l que proviennent les matires premires, la carrire constitue, de prs ou de loin, 23% des temps darrt totaux.

1. Les matires premires :

La carrire de Mzoudia assure lalimentation de lusine par les

matires suivantes:

Calcaire pur ; Calcaire marneux ; Calcaire dencrotement ; Calcaire magnsien ; Marnes ; Schistes infrieurs.

Ces matires sont abattues par des tirs lexplosif, ensuite elles sont charges sur des camions, assurant leur transport jusqu la station de concassage. Donc les principaux lments dtude sont :

La qualit des tirs ; Le chargement ; Le transport et dversement.

2. Qualit des tirs la carrire :

La qualit des tirs savre importante, ds lorsquon constate ses diffrentes

consquences sur le plan et la manire dexploitation. Une remarque qui saute aux yeux, la carrire de Mzoudia, en plus de son htrognit, elle est le lieu dune exploitation (non planifie).

Les tirs sont effectus nimporte o, ce qui demande dans la majorit des temps, et pour des problmes de scurit, des arrts dexploitation; les forages et les tirs sont pratiqus de manire assurer les matires premires pour la prochaine tape du cadencement annonc, qui, la plupart des temps subit des changements profonds, sur la demande du service laboratoire.



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De cette manire, on risque davoir recours faire des tirs, dans la zone dextraction, ce qui implique des chevauchements des travaux, et par suite, des retards tenir en compte.

Un autre point trs intressant, cest la qualit des tirs, ce point est souvent sou-estim, malgr ses consquences remarquables sur le champ. Cest un sujet qui ncessite une tude pousse, mais en se propose daborder les grandes lignes :

La stratgie du tir :

Le plan des forages optimal est le suivant : (3m) 8 7 6 5 4 3 2 1 2 3 4 5 6 7 8 (3m) 9 8 7 6 5 4 3 2 3 4 5 6 7 8 9

Figure 1 : Schma des forages.

Le nombre des forages (trous explosifs) dpend de la longueur du front de tir,

les forages sont pratiqus par des sondeuses, sur des profondeurs de lordre de 14 m, condition de garder la mme hauteur des gradins. Les diamtres des taillants pouvant aller de 76 mm 114 mm, selon la nature du gisement et celle de lexplosif utilis. Lamorage des charges explosives est donn par micro-retards dans lordre schmatis par la figure ci-dessus.

La nature des explosifs :

Une analyse qualitative :

Avant de cder lexploitation de la carrire la sous-traitance, lusine de

Mzoudia utilisait des charges explosives constitues : De lAMONIX ; Des cartouches du TOVEX.

Le sous-traitant de la carrire, qui, lui mme sous-traite laffaire des tirs, avec la socit SCAM, utilise des charges dAMONIX avec des cartouches SIGMA, dont il faut revoir la qualit.

Une analyse quantitative :

Pour la mthode de CADEX (cest le premier sous-traitant de laffaire des tirs),

on met 3 sacs dAMONIX de 25 Kg pour trois forages, plus 3 Kg des cartouches du TOVEX pour chacun, ce qui donne une quantit totale dexplosifs denviron 38



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Kg/forage ; Pour la SCAM, on met environ 50 Kg dAMONIX pour chaque forage, plus 10 Kg du TOVEX, pour une charge totale de 60 Kg/forage. Le problme, cest quil faut laisser une distance suffisante pour assurer la bonne fermeture des forages, cette tape dcide de la force dexplosion, et par suite de la qualit du tir, une comparaison est illustre par la figure suivante :

50 cm 2 3 m Argile humide de fermeture SIGMA

TOVEX AMONIX Mthode CADEX Mthode SCAM

Figure 2: Comparaison des remplissages.

On dsigne par la qualit des tirs, la possibilit davoir le maximum

des tonnages abattus, avec la plus petite quantit de blocs. Pendant notre visite de la carrire, on a remarqu que les blocs constituent de vrais problmes :

Le triage des blocs, provoque des retards de chargement ; La ncessit de dgager les pistes ; Les heures supplmentaires de travaux de forages pour le tir des blocs ; Loccupation dun espace important dans la carrire ;

Conclusion :

Les politiques dexploitation des carrires doivent se baser, en premier lieu sur la connaissance des gisements, puis sur une optimisation des extractions, pour se faire, on propose :

Une caractrisation et interprtation globale des gisements ; Une modlisation informatique et calcul des rserves ; Faire des suivis dexploitation ; Se baser sur le pass pour prvoir les actions mettre en uvre en vue

doptimiser lexploitation ;

14 m



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Prvoir des runions de travail priodiques avec le sous-traitant pour discuter de la stratgie dexploitation ;

Lexistence des blocs savre invitable, donc il faut prvoir une chargeuse uniquement pour les travaux de triage et de dgagement des pistes ;

Etablir des cadencements optimaux pour rduire les temps de changement de couloirs.

3. Le chargement, le transport et le dversement :

Ces trois tapes sont aussi importantes par leur contribution dans les temps

darrt totaux. Les calculs affirment que les manques de matires prsentent une moyenne denviron 7% du temps darrt total, mais voyons ce quil y a derrire cette appellation de manques de matire :

Elles sont traduites par des retards dalimentation, le concasseur primaire tant toujours en marche, il tourne vide, et pas de matires dans la trmie. Ces retards sont dus plusieurs facteurs :

Le chargement : cette tape est assure par une chargeuse, les

cycles de chargement sont donns par le tableau suivant :

Volvo 1&2 (25000 tonnes chacun)

CAT (35000 tonnes)

Cycles de chargement (en seconde)

Valeur moyenne : 44.5 s Valeur moy. : 50 s

Nombre de godets 3 godets 4 godets Dure totale du

Chargement (en s) Valeur moyenne : 133.5 s Valeur moy. : 200 s

Figure 3 : Cycles & dures de chargement.

En tenant compte des densits des diffrentes matires prsentes dans la carrire,

la capacit de la chargeuse est de lordre de 10 tonnes/Godet (en moyenne), ce qui donne des cycles de chargement donns par le tableau prcdent (figure 3).

Il faut noter que le temps total de chargement est de 3 minutes pour les petits camions (Volvo) et de 4 minutes pour le grand (CAT).

Le transport et le dversement : ils sont assurs actuellement par

trois camions, deux de capacit de 25000 tonnes chacun, le troisime, de capacit gale 35000 tonnes, pour la plus courte distance (600 m), le cycle de voyage est de 6 minutes, pour la moyenne distance (entre 700 et 900 m) cest environ 10 minutes, et pour la plus grande distance (jusqu 1200 m) le cycle est de 12 minutes.

On va faire les calculs pour des tas de 18000 tonnes :



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Pour chaque tas, lexploitation sur les deux premires zones est estime par : 75 % pour la zone et 25 % pour la zone . Ce qui donne un tonnage de 4500 T provenant de la zone , et 13500 T provenant de la deuxime.

Pour les trois camions utiliss actuellement par le sous-traitant, les cycles sont illustrs par la figure suivante :

4min 8min 1min Grand camion (35) (CAT) Transport 3 8 1 Volvo n1 3 8 1 Volvo n2

Chargement Dversement Linstant 0

Figure 4

Daprs ce schma simplifi, on remarque que la chargeuse va attendre environ 3 minutes avant larrive du premier camion, ce qui nest pas vrai, car le calcul est fait pour des valeurs moyennes des cycles. En ralit, la chargeuse nest jamais en attente, sauf si les camions, pour une raison ou pour une autre, sont en attente devant la trmie du primaire, donc il y aura toujours un camion qui se prpare pour le chargement, ds le dpart du prcdent.

Si on tient compte de ces valeurs moyennes, dans lespace des 10 minutes, les trois camions ont dj dvers environ 85 tonnes de matires dans la trmie du primaire, ce qui permet dvaluer le dbit horaire 510 T/h, qui est assez satisfaisant, mais thoriquement.

Les calculs permettent de conclure que le rendement des engins est satisfaisant,

mais on remarque quil nest jamais atteint 100 %, on donne dans la suite les diffrentes causes du problme :

Les temps perdus dans le triage des blocs ; Le dgagement des pistes ; Se dbarrasser des grands blocs lors du chargement des godets qui ne

sont pas pleins laugmentation du nombre de cycles de chargement ; Chevauchements des camions sur les pistes, ce qui les oblige attendre

leur tours de passage;



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Les temps perdus pendant les changements de couloirs : sur les tableaux prvisionnels des tas, on constate quil y a prsence dune moyenne de 14 changements de couloirs pour chaque tas, ce qui donne, pour une moyenne de 10 min/changement, une dure totale de 140 minutes (2h20min), ce qui nest pas sous-estim dans ltude des arrts, dailleurs ils reprsentent 9 % du temps darrt total.

Les temps de ravitaillement en gasoil : pour liminer ce retards, il vaut mieux vrifier quotidiennement le gasoil des engins avant dentamer lexploitation.

Remarques : Les camions ne sont jamais leur capacits maximales, donc les calculs dj faits

sont remettre en cause, pour contourner ces dfauts de donnes, il faut prvoir au moins un autre camions de capacit (35 T), la chose qui va permettre lalimentation de latelier de concassage, un dbit de 570 T/h (thoriquement), ce stade on va tre sur daugmenter le rendement des engins, et affleurer les 500 T/h ncessaires pour le respect des dlais.

Il faut obligatoirement prvoir une autre chargeuse, pour effectuer les travaux de triage des blocs et de dgagement des pistes, ainsi que de rduire les temps des changements de couloirs, en se mettant en place prvue pour la prochaine exploitation, de cette manire, les camions nauront pas attendre le dplacement de lunique chargeuse !

Un autre point mettre en vidence, cest lamnagement des couloirs, en prvoyant des largeurs suffisantes assurant le passage facile des camions.

III. La station de concassage : La matire provenant de la carrire, est dverse dans la trmie du concasseur

primaire (B), le concass est transport vers la crible (E) par le biais dun convoyeur bande (C2), les granulats ayant la granulomtrie de la maille du crible sont stocks dans une trmie (R) avant leur transport vers les circuits dchantillonnage et de pr-homognisation, pour les granulats dpassant la maille, ils seront renvoys vers les concasseurs secondaires (L & M), le concass issu des deux, sera r-achemin vers lentre du crible, la station comporte aussi un autre concasseur (DRAGON), ce type est un grand consommateur dnergie, raison pour laquelle il nest utilis que pour le concassage des incuits (voir annexes :Atelier de concassage).

La station comporte, entre autres, un systme de dpoussirage, pour diminuer le taux de poussires volatiles.

Pour lanalyse des diffrents types darrts du circuit, nous allons commencer par lentre de la station de concassage, et on va parcourir lensemble des lments de la station :

La trmie du primaire : elle reoit les matires provenant directement de la

carrire, ces dernires sont sous forme de blocs pouvant dpasser 1 m3, ce qui



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pousse avoir recours des travaux de bourrage, ces travaux sont faits par une brise-roche et entranent des retards de lordre des 7 %.

Le concasseur primaire (B) : il tombe rarement en panne, mais il ncessite un entretien rgulier, et un contrle permanent, surtout son circuit de lubrification.

Lextracteur (C1) : il est plac directement sous le primaire, et il reoit la jete agressive des premiers concasss, alors il est ncessaire de sassurer de ses capacits supporter cette jete, notamment, il est utile de revoir son dimensionnement.

Le convoyeur (C2) : il est surtout le lieu de dportements, causs principalement par des surcharges de matires lors dun retour important des secondaires (ce problme sera trait plus loin).

La crible : limportant dans cette partie est la maille, des dimensions plus rduites de cette maille, provoquent des refus importants et par suite un problme de retour. En plus, ce dernier altre aussi le circuit dchantillonnage ; il est la cause des travaux de bourrage dans les chantillonneurs primaire, secondaire et tertiaire.

Les concasseurs secondaires (L & M) : il est noter quun rglage adquat de leur granulomtrie rduira normment les problmes de retour. Il est signaler aussi quil faut revoir le systme HYDROSET du concasseur (L), car il prsente des dfauts de stabilit des rglages de granulomtrie.

Les convoyeurs et les extracteurs : les problmes de dportement sont les plus dominants. Pour les extracteurs, les travaux de bourrage constituent une partie importante des arrts.

Les arrts dordre gnral : le passage des mtaux, des bois, et dautres impurets, est la cause des grands bourrages notamment sur les goulottes suprieures et infrieures (entre les convoyeurs (P) & (C2)). Ces impurets peuvent causer la dchirure des bandes transporteuses, dont le remplacement prend des temps normes.

Les arrts sont divers, et toute politique de maintenance corrective ne sera que

pour rparer, et de quelle manire ? Il vaut mieux prvoir ces arrts, surtout ceux qui sont dordre permanent ou priodique, pour ce faire, il faut tablir une politique de maintenance prventive, en rsum, prvoir vaut bien que de corriger.

Un autre point trs important, cest la non-disponibilit des quipes de maintenance mcanique pendant la nuit, ce qui augmente les temps darrts, et voir aussi lefficacit des interventions entretenues.

Il est signaler limportance de prvoir des nettoyages priodiques de la station, pour amliorer laccessibilit, aussi bien des quipes de maintenance que celles de contrle.

Dans le cadre de la maintenance prventive, il faut prvoir un planning de contrle journalier de tous les quipements de la station, ce contrle sera inclut dans les arrts procds.



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Les entretiens actuels de la station : Contrle des fixations ; Contrle des paliers des convoyeurs (graissage, cassures ventuelles) ; Contrle des niveaux dhuiles hydrauliques ; Contrle des graissages ; Contrle des rouleaux des convoyeurs de toute linstallation ; Contrle des jonctions des bandes transporteuses ; Niveau dhuile des rducteurs ; Contrle des barrettes, des couplages, des sondes de niveau, des

accouplements et de tous les organes de scurit prsent dans la station.

IV. Le circuit dchantillonnage :

Il constitue une tape fondamentale dans le processus de formation des tas de pr-homognisation, son rle essentiel est de sassurer de la composition des matires issues du circuit de concassage, ce circuit consiste, en une succession dchantillonneurs (primaire, secondaire & tertiaire) et de broyeurs cylindres, donner des chantillons reprsentatifs, et ceci chaque passage dune tape du cadencement prvus. De cette manire le service laboratoire possde des donnes compltes sur ltat de la composition du concass, et peut par suite, prvoir les actions futures en vue dun lissage des caractristiques. Tout est entrepris dans un objectif unique : la qualit.

Ce circuit contribue de 12 % dans les arrts relatifs la pr-homognisation, cependant, la majorit de ces arrts sont les consquences des travaux de bourrage sur les chantillonneurs et les alimentateurs. Dautres sont causs par des coincements des broyeurs, des changements des roulements ou des travaux lectriques.

Bien que ce circuit soit efficace, vu la qualit des produits, le vieillissement de la majorit de ses lments est tenir en compte, aussi bien que le principe mme des chantillonneurs.

V. Le mange : Il constitue la dernire tape avant la formation du tas ; Deux transporteurs

mouvements discontinus, assurent lacheminement de la matire avec des pas de 80 cm, et grce leur rotation commande par le mange, on a formation de cordons semi-circulaires de matire. De cette manire, on dpose les matires par couches successives, ces dpts seront repris ensuite par un gratteur alimentant le SCRAPER, en fin, les matires pr-homognises finiront dans les broyeurs Cru.

Les arrts lis cet lment du circuit ont une part importante dans le total des arrts, pour une moyenne de 19 %, le mange est un lment tenir en compte dans toute tude.

Nous allons classer les arrts selon deux catgories : Arrts lectriques :



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[ Coincement des chariots ; [ Coupure des cbles lectriques de commande ; [ Dfaillance des fins de course des vrins ; [ Dfaillance du compteur ; [ Dfaut sur Automate

Arrts mcaniques :

[ Dportement des bandes T1 & T2 du mange ; [ Fuite des matires dans la jete ; [ Changement des roulements ;

Arrts gnraux : Pour ce circuit, il faut noter la rapidit des interventions, et leur efficacit, le

temps de rponse des quipes de maintenance est trs dterminant pour limiter les retards lis au circuit. Un paramtre aussi important, cest laccessibilit et la facilit dintervenir ; la prsence des poussires est nuisante pour la russite des rparations, pour cela, on propose de remettre en marche le systme de dpoussirage mis sur place.

Il y a toujours un problme de vieillissement des quipements, la chose mettre en vidence et durgence par les services de maintenance.

VI. Les arrts procds :

Ces arrts constituent, avec une moyenne de 32 %, la plus grande partie, ils

seront le sujet dune rglementation et dune planification pour toutes les priodes de travail. Il faut bien en discuter avec le personnel concern, pour la collecte de tous les paramtres indispensables pour une telle rglementation.

VII. Un petit mot pour finir : Si on arrive matriser les causes des arrts lis lensemble des lments

cits plus haut, on va diminuer les temps darrts denviron 40 %, cest--dire que le temps darrt total sera limiter environ 11h 50min (en valeur moyenne), certes la ralit nest pas toujours souriante, mais il vaut mieux dy parvenir par tous les moyens.

A ce stade, en va pouvoir former des tas de pr-homognisation dans les dlais requis (48 heures).



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Pourcentages de contribution des diffrents types darrt.

Ce tableau illustre les diffrents rsultats de calculs, qui ont permis lvaluation des pourcentages de contribution des diffrents lments de notre tude.

N TAS

10

49

10

50

10

51

10

52

10

53

10

54

10

55

10

56

10

57

10

58

10

59

10

60

10

61

Types darrts

% de contribution de chaque type darrt, dans le temps darrt total

(pour chaque tas form)

Moyenne des %

Moyenne des temps darrt

en (minute)

% par rapportau temps

moyen darrt[19H46]

Echantillonnage 30 8 22 *** 4 2 15 10 18 7 8 14 7 11,15 141 12

Arrts procds 22 52 30 45 54 10 25 35 32 48 26 37 24 33,84 374 32

Mange 6 18 9 18 8 69 5 3 25 1 40 16 8 17,38 231 19

Changement de couloir 5 14 8 7 12 5 5 12 7 13 8 11 8 8,84 103 9

Manque de matire 1 6 *** *** 6 2 8 13 10 16 9 4 14 7,15 76 6 Bourrage du primaire

& passage des cendres 5 2 10 1 10 4 3 6 6 12 4 3 11 5,92 64 5 Retards causs par les tirs la carrire *** *** *** 3 2 *** *** 3 2 *** *** *** *** 0,77 7 0,5

brise-Roche en panne *** *** *** *** *** *** 2 *** *** *** 4 15 *** 1,61 20 2

Gasoil-engins *** *** *** *** 2 2 *** *** *** 3 *** *** *** 0,54 6 0,5

Divers 31 *** 21 26 2 6 37 18 *** *** 1 *** 28 13,08 165 14

d'ordre mcanique 27 *** 21 17 *** 4 24 18 *** *** 1 *** 13 9,61 120 10

d'ordre lectrique 4 *** *** 9 2 2 13 *** *** *** *** *** 15 3,46 45 4



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Vu lhtrognit des carrires, la pr-homognisation constitue une tape,

la fois primordiale et dlicate, dans le processus de fabrication du ciment, elle conditionne ltat des matires premires et leur confre une composition aussi rgulire que possible.

Daprs ltude mene pendant la priode du stage, la formation des tas de pr-homognisation subit dnormes retards ; Les causes sont de nature trs diverse, ltude de leurs grands axes, prsente prcdemment, a permis de donner une vue globale des diffrents arrts avec une analyse plus ou moins pousse.

La majorit des problmes, causant les retards, ncessite une tude approfondie, telle est lexploitation de la carrire, avec tout ce qui est chargement, plan dexploitation, engins et mme la qualit des tirs, voir aussi les circuits de concassage, dchantillonnage et le mange.

Pour le circuit de concassage, et malgr tous ses problmes qui restent rgler, on arrive assurer des dbits satisfaisants, avec une moyenne de 500 T/h, la chose qui permettra, condition de la bonne marche des autres lments du circuit, la formation des tas de 20000 tonnes dans lespace des 40 heures, ce qui rpond trs bien aux besoins de la fabrication, et par suite lamlioration de la production journalire de clinker.

Documents

Rapport De Stage à Ciments du Maroc