La finesse au cœur de la performance Technologie SikaGrind
Technologie SikaGrind Des solutions innovantes pour relever les défis de demain 2
Sommaire La fabrication du ciment, un process délicat............. 4 Agent de mouture SikaGrind : quelques gouttes suffisent!...... 6 SikaGrind, une gamme flexible et sur-mesure............... 12 L accompagnement et le service Sika............ 16 Les enjeux environnementaux... 18 3
La fabrication du ciment, un process délicat Deux facteurs sont fondamentaux pour la fabrication du ciment : la formulation, le processus de broyage. La technologie SikaGrind propose des solutions innovantes pour maîtriser ces deux leviers et relever de nouveaux défis. 4
La fabrication du ciment est un processus de haute technicité où chaque étape a un impact décisif sur la qualité du produit, sur le bilan économique et écologique de la production. Tout au long de la chaîne de production, des matières premières jusqu au calibrage de la formulation du ciment, en passant par la cuisson et la trempe du clinker, l industrie cimentière recherche en permanence une qualité constante pour ses produits. Les deux éléments qui garantissent la valeur ajoutée au ciment sont : l optimisation de la formulation, le processus de broyage. Plusieurs paramètres rentrent en jeu lors de la production de ciment : le procédé mécanique de broyage, les propriétés chimiques et physiques des matières premières, la formulation même du ciment. Le broyage est la dernière étape du processus de production pour permettre d obtenir un ciment conforme aux normes et aux besoins du client final. Grâce à la technologie SikaGrind nous améliorons la maîtrise de l outil de production et ses niveaux de rentabilité. 5
Agent de mouture SikaGrind : quelques gouttes suffisent! Les propriétés des agents de mouture La production et la qualité du ciment sont affectées par un faible rendement du broyage et une efficacité limitée de la séparation. A même surface spécifique, une séparation peu efficace détermine : un faible débit de production (évalué en tonne/heure), un excès de particules surbroyées, une demande en eau élevée. Les agents de mouture agissent sur les surfaces des particules qui sont créées lors de leur fracturation. Ces surfaces sont chargées électriquement, ce qui engendre l attraction mutuelle des petites particules et donc leur ré-agglomération en formant des amas. Ceci détermine : on ati t Ro Rejets + + Fines Les nouvelles surfaces, crées lors de la fracture des particules, adhèrent entre elles (effet électrostatique). Effet d enrobage : des particules broyées adhèrent aux boulettes en réduisant l intensité des impacts. 6 Flux d air Le surbroyage : les amas de petites particules sont traités au séparateur comme agrégats trop lourds et renvoyés au broyeur.
Fonctionnement des agents de mouture SikaGrind Les agents de mouture sont généralement utilisés à faible dosage, entre 0,02 % et 0,05 % de la masse du clinker. Ils sont introduits soit à l entrée du broyeur soit directement à l intérieur. Ils sont constitués de substances polarisables, fixées par adsorption à la surface des particules. Ceci atténue l effet des charges de surface en réduisant leur ré-agglomération. Les agents de mouture augmentent ainsi l efficacité du broyage et de la séparation, ce qui permet un gain de productivité. La fraction des particules surbroyées diminue et la répartition granulométrique est plus favorable à un ciment de meilleure qualité. Les agents de mouture SikaGrind permettent aux cimentiers d obtenir la finesse et la qualité de ciment recherchées. on ati t Ro Rejets + + Fines SikaGrind empêche les particules de se ré-agglomérer car les charges des surfaces sont neutralisées. Le broyage est donc plus rapide. Diminution de l effet d enrobage : la surface des boulettes reste propre. Les impacts ont lieu sans obstacles. Le broyage est donc plus efficace. 7 Flux d air L absence d amas de particules permet une meilleure sélectivité au séparateur.
La technologie SikaGrind pour l optimisation du processus de broyage Le rôle du dosage de l agent de mouture 20 Gain de production (%) L augmentation de la production dépend, entre autres, du dosage de l agent de mouture. Dans les plages d utilisation habituelles, par une hausse du dosage,la production augmente et les rejets du séparateur diminuent. D autre part un dosage trop élevé diminue le temps de passage du ciment dans le broyeur. En réduisant la durée de broyage, le ciment n est pas suffisamment moulu, ce qui entraine une augmentation des rejets au séparateur et par conséquent une baisse de la production de ciment. 15 10 5 Plage de dosage usuel 0 0,01 0,02 0,03 0,04 Dosage de SikaGrind en % de ciment 8 0,05 0,06
Le rôle des nouveaux polymères Les agents de mouture usuels sont pour la plupart, à base de glycols, d amines et de chlorures. Nouvelle technologie SikaGrind Gain de production (%) Sika a mis au point une nouvelle technologie pour les agents de mouture à base de polymères polycarboxyliques. Ces molécules se comportent comme d excellents neutralisateurs de charges superficielles, ce qui permet d améliorer la production de ciment grâce à une meilleure dispersion des particules. 20 15 Technologies traditionnelles 10 5 Plage de dosage usuel 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Dosage de SikaGrind en % de ciment Les enjeux économiques Le gain d efficacité obtenu lors du broyage grâce à la technologie SikaGrind contribue à l optimisation économique de la production de ciment. Les principaux avantages économiques sont : L optimisation des coûts de production Augmentation du débit de production du broyeur. Réduction de la consommation spécifique. L unité de mesure du coût énergétique du broyage est la consommation spécifique qui est l énergie consommée par le broyage d 1 tonne de ciment. Augmentation du débit de production du broyeur [tonnes/heure] La réduction de l impact environnemental Amélioration de la qualité du ciment par une finesse et une distribution granulométrique plus favorable à niveau de production égale. Possibilité d introduire des constituants secondaires différents du clinker. Réduction de la consommation spécifique [kwh/tonne] Un avantage compétitif Hausse de chiffre d affaires et de valeur ajoutée. Meilleure réactivité face aux évolutions du marché. Production supplémentaire de ciment [tonne de ciment produit] x [marge/tonne] 9
L impact sur les niveaux de résistances Les agents de mouture SikaGrind, en améliorant l efficacité du broyage, permettent d augmenter la surface spécifique (Blaine) à débit de production égale. Pour atteindre le niveau de performances mécaniques souhaité, deux leviers sont disponibles : la finesse du ciment, l activation chimique de l hydratation. 28 jours Réference sans agent de mouture 7 jours Résistance à la compression La finesse du ciment La finesse du ciment est le facteur principal pour atteindre des niveaux de résistances mécaniques aux différentes échéances. Elle se définit par la surface spécifique du ciment mais aussi par la distribution granulométrique des particules. Agents de mouture traditionnels Résistance 1 j.: 130 % / 28 j.: 105 % 2 jours 1 jour 2700 2900 3100 3300 3500 3700 3900 4100 4300 Surface spécifique selon Blaine [cm2/g ] Hausse des résistances avec SikaGrind du fait de la finesse plus élevée, à production constante. Les agents de mouture SikaGrind optimisent la répartition granulométrique des particules de ciment. 40 Fraction volumique [%] Ces deux paramètres sont modulables à souhait selon les besoins. La gamme SikaGrind propose une solution produit adaptée à chacun d entre eux. Technologie SikaGrind-800 Résistance 1 j : 150 % / 28 j : 110 % Particules surbroyées Influence sur la résistance initiale Essentiel pour le développement Faible influence de la résistance sur résistance finale 35 Agent de mouture traditionnel Résistance 1 j. : 100 % / 28 j. : 100 % 30 Technologie SikaGrind 800 Résistance 1 j. : 130 % / 28 j. : 110 % 25 20 15 10 5 0 0.1 1 10 100 Diamètre des particules [µm] Augmentation de la résistance avec SikaGrind grâce à l'optimisation de la distribution granulométrique des particules pour une production constante 10
Résistance à 1 jour Résistance à la compression à 1 jour en MPa 12 0,03 % agent de mouture classique 0,03 % activateur de résistance initiale SikaGrind 10 8 + 15 % 6 4 + 20 % 2 1 2 Temps en jours Augmentation de la résistance initiale avec SikaGrind à production supérieure Résistance à 28 jours 50 Résistance à la compression à 28 jours en MPa L activation chimique de l hydratation du ciment La gamme SikaGrind garantit, grâce à son effet chimique lors de l hydratation du ciment, l augmentation significative des résistances en compression aux différentes échéances : à jeune âge, à 28 jours, sur l ensemble des échéances. 40 0,03 % agent de mouture classique 0,03 % activateur de résistance finale SikaGrind + 20 % 30 20 10 + 15 % 1 2 7 28 Temps en jours Augmentation de la résistance finale avec SikaGrind à production supérieure 11
SikaGrind, une gamme flexible et sur-mesure Les facteurs clés de succes d une solution SikaGrind adaptée sont : l étude des matières premières utilisées, l analyse du système productif, la considération des contraintes normatives, le besoin de l utilisateur final du ciment. Caractéristiques spécifiques des matières premières locales Conditions pendant le processus de mouture Exigences normatives et du secteur de la construction 12
Guide de choix SikaGrind La gammes SikaGrind s articule autour de trois besoins clients fondamentaux : l efficacité du broyage, l amélioration des performances mécaniques, la réponse à des problèmes techniques spécifiques. 100 Technologies traditionnelles Nouvelle technologie SikaGrind SikaGrind série 800 200 300 400 700 820 840 870 Efficacité du broyage/ Rendement du broyeur Hausse des résistances initiales Hausse des résistances finales Maîtrise de la demande en eau Stabilité chromatique Suppression du phénomène de «carbon bleeding» Non concerné Convenable Bien Très bien 13 Excellent
SikaGrind, une réponse à chaque besoin La gamme SikaGrind permet aux cimentiers de se démarquer sur leur marché en proposant des solutions différentes et à forte valeur ajoutée. L optimisation des coûts étant un des enjeux essentiels dans le contexte concurrentiel actuel, à la fois pour les cimentiers et leurs clients, les produits SikaGrind répondent à cette exigence. En proposant une gamme déclinable et personnalisable, nous offrons des solutions techniques adaptées à chaque problématique des cimentiers et même de leurs propres clients. Quelques exemples de solutions SikaGrind pour des besoins spécifiques : La fluidité du ciment en vrac Les forces électrostatiques engendrées lors du broyage déterminent la réagrégation des particules de ciment. Elles réduisent ainsi la coulabilité de la poudre dans les silos, au pompage et au dépotage en centrales à béton. Pour réduire cette nuisance les produits SikaGrind séries 800 permettent d assurer la fluidité de la poudre, de réduire le temps de chargement et de faciliter le déchargement sur site chez le client. 0,03 % agent de mouture classique 14 0,03 % SikaGrind série 800
L ouvrabilité des bétons La qualité esthétique du béton frais Pour atteindre de niveaux de performances élevés en terme de résistance à la compression, on recourt parfois au surbroyage des matières premières. La création de particules ultrafines qui en résulte induit une demande en eau très élevée du ciment produit, sans hausse significative des résistances à jeune âge. L emploi d agent de mouture SikaGrind de la série 800 permet de conserver une faible demande en eau, tout en prolongeant l ouvrabilité du béton et son utilisation sur chantier. L utilisation de certains ciments pour la fabrication de béton autoplaçant peut s accompagner de remontées noirâtres en surface («carbon bleeding», voir la photo ci-dessous). La cause de ce phénomène est souvent la présence de substances organiques non brûlées lors de la cuisson du clinker ou d ultrafines comme les cendres volantes. L agent de mouture spécifique SikaGrind 304 élimine complètement ce problème pour garantir une entière satisfaction. (phénomène de «carbon bleeding») Consistance du béton : essai étalement [cm] 65 CEM I 42.5 R : 350 kg/m3 Ratio eau/ciment : 0,5 Superplastifiant : 0,5 % Température : 20 C 60 55 50 45 40 35 10 Remontées carbonieuses Sans agent de mouture 0,20 % agent de mouture traditionnel 0,20 % SikaGrind-800 Series sur mesure 20 30 40 50 60 Temps après gâchage [min] 70 80 90 15 Aucune remontée carbonieuse avec SikaGrind 304
L accompagnement et le service Sika L intégration de la technologie SikaGrind dans le processus de broyage nécessite un accompagnement technique et commercial que nous assurons au quotidien auprès de nos clients cimentiers à travers le monde. Notre objectif est de travailler avec nos clients afin d améliorer la rentabilité de leur appareil de production. Pour atteindre ces objectifs nos priorités sont : la recherche technologique, l accompagnement l étude sur mesure. Chacune de nos solutions SikaGrind est proposée pour répondre au mieux aux demandes de nos clients et leurs exigences spécifiques. Chaque site de production est analysé et étudié individuellement afin de répondre au mieux à ses problématiques. Cette notion de suivi qualité sur-mesure se développe à travers les partenariats que nous tissons avec nos clients. 16
La notion de service Sika passe par : l écoute du client et la recherche constante de l amélioration de la performance, la réalisation d un cahier des charges clair et précis correspondant aux attentes et objectifs locaux, la préconisation d un agent de mouture SikaGrind adapté, la réalisation de pré-essais en laboratoires Sika régionaux par des experts ciment, Recherche fondamentale l accompagnement lors des essais en usine et l échange avec notre client, le maintien impératif de la qualité lors des essais, l accompagnement lors de l installation du produit choisi, le suivi logistique et la qualité d approvisionnement. Essais en laboratoire axés sur les besoins des clients Produits sur mesure Assistance dans tous les domaines 17
Les enjeux environnementaux L industrie cimentière est en recherche permanente de méthodes de production plus efficaces et plus respectueuses de l environnement. Le ciment est l un des piliers du secteur de la construction et il exige aujourd hui des solutions intégrant les aspects environnementaux. L impact environnemental de la production de ciment est très important. Les émissions de CO2 résultant du process de décarbonatation pendant la fabrication du clinker sont inévitables. L intégration du bilan carbone dans la chaine de production oriente le secteur vers des formulations de ciment plus économiques et plus respectueuses de l environnement. Le broyage du ciment est l étape qui consomme la majeure partie de l énergie utilisée dans la fabrication d une tonne de ciment. L unité de mesure du coût énergétique du broyage est la consommation spécifique qui est l énergie consommée par le broyage d 1 tonne de ciment produite. En utilisant les agents de mouture SikaGrind, ce ratio diminue. De plus, l industrie du ciment s oriente aujourd hui vers le remplacement du clinker par des constituants de substitution comme le laitier de haut fourneau, les cendres volantes, les pouzzolanes naturelles. Plus la quantité de ces substituts du clinker est importante et plus les effets négatifs sur le développement de la résistance initiale sont prononcés. Les produits de la gamme SikaGrind peuvent également compenser une perte de résistances due à cette substitution et ainsi contribuer à une production durable et économique de ciment. 18
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Sika, partenaire de vos ambitions Réparation et protection des bétons - Membranes d étanchéité Technologie du béton - Renforcement de structure - Cuvelage Joints et collages souples - Collages, scellements et calages Revêtements de sols industriels et décoratifs - Etanchéité BU BPE-PREFA Grands chantiers Direction Export 84, rue Edouard Vaillant - BP 104 93351 Le Bourget Cedex Tél.: 01 49 92 80 45 - Fax : 01 49 92 81 21 E-mail : bpe@fr.sika.com Contact direct : + 33 1 53 79 79 60 E-mail : sika-france-export@fr.sika.com Hotline, accessible du lundi au vendredi : 8h00 12h00-14h00 17h00 www.sika.fr Avant toute utilisation, veuillez consulter la version la plus récente des notices produits disponibles sur www.sika.fr. Sika France S.A.S. au capital de 14 793 600 - RCS Paris 572232411 Sika France S.A.S.