Un chercheur de l’Université suédoise d’Umeå a développé un modèle chimique qui peut être utilisé par l’industrie du ciment pour évaluer l’impact des changements dans le processus et l’utilisation des matières premières sur la qualité du ciment.
Selon le scientifique, l’objectif est de faciliter l’orientation de la production vers un impact climatique moindre.
« L’extraction du calcaire, comme la production de ciment, affecte à la fois les ressources naturelles et les eaux souterraines. Elle est également très dépendante des nouveaux permis miniers », a déclaré le chercheur Erik Viggh.
Afin de trouver des matières premières pour le ciment afin de réduire le besoin en calcaire naturel, des scories métallurgiques ont été étudiées. Il a été démontré que les scories constituent un substitut approprié, permettant une réduction significative des émissions de dioxyde de carbone provenant du processus de cimentation. Cependant, on ne sait pas exactement dans quelle mesure la qualité du ciment est affectée.
Viggh a expliqué que le magnésium est une substance qui joue un rôle crucial dans la production de ciment. De faibles niveaux de magnésium sont présents dans le calcaire naturel, mais des quantités plus élevées sont présentes dans les scories. Lorsque la matière première est chauffée à 1 450 degrés Celsius, l’oxyde de magnésium fond et devient partie intégrante de la masse liquide. Lors du refroidissement, le magnésium se lie aux différents minéraux du ciment.
Le problème est qu’une trop grande quantité de magnésium peut former un minéral appelé périclase lors du refroidissement, ce qui peut provoquer des problèmes tels que le gonflement et la fissuration du béton.
Le modèle de Viggh a donc été conçu pour simuler la formation des phases cimentaires, en tenant compte du temps, de la température et de la composition de la matière première. Cela permet de prédire le contenu chimique du ciment dans toutes les phases. Auparavant, seuls la chaux et le silicium faisaient partie du calcul, mais désormais l’aluminium, le fer et le magnésium sont également inclus.
Pour garantir la fiabilité du modèle, le chercheur a effectué des tests en laboratoire sur des échantillons de ciment contenant différentes quantités d’oxyde de magnésium. Ces échantillons ont été analysés pour comprendre la formation de périclase et la diffusion de l’oxyde de magnésium entre les particules lors de la formation de la masse fondue.
Les résultats des simulations et des tests donnent un aperçu de la quantité et de la composition des phases cimentaires formées pendant le chauffage et le refroidissement. Ces résultats concordent également bien avec les données publiées précédemment, confirmant l’importance et la pertinence de la recherche.
« Le modèle chimique amélioré, associé aux données thermodynamiques disponibles et à un modèle de refroidissement nouvellement développé, présente un bon potentiel pour évaluer l’utilisation de matières premières alternatives. Les travaux ont également identifié des faiblesses dans la modélisation des processus précédents et fournissent des suggestions pour les efforts de recherche futurs lors du développement de processus de fabrication complètement nouveaux pour le ciment », a déclaré Viggh.
