Broyage du calcaire pour le cru et les additions ciment

Le calcaire dans le cru : apporter la chaux au bon étage

Le cru type se compose de calcaire pour 75 à 85 % de sa masse, complété par une matière argileuse qui apporte la silice, l’alumine et le fer. Le dosage se pilote par trois nombres : le facteur de saturation en chaux, visé entre 92 et 98 selon la cuisson recherchée, le module de silice, de 2,3 à 2,7, et le module d’alumine, de 1,4 à 1,7. Le premier fixe la quantité de calcaire à broyer ; les deux autres disent ce que la carrière doit fournir et ce que le broyage devra rendre réactif.

Le module de silice mérite une attention particulière côté machine. Une silice portée par des grains grossiers, notamment du quartz libre, se dissout lentement dans la phase liquide du four : la formation des silicates de calcium reste incomplète et la chaux libre du clinker grimpe. Autrement dit, la cuisson du clinker commence dans le broyeur. C’est pourquoi la cible du cru n’est pas une moyenne de finesse mais un résidu : 10 à 15 % de refus sur le tamis de 90 µm, moins de 2 % sur 200 µm.

Homogénéiser avant de brûler : le rôle du silo

Un cru très fin mais écarté de 1 % sur son dosage en silice ne se rattrape pas dans le four. Le coefficient de variation des paramètres du cru doit rester de l’ordre de 1 à 2,5 % à l’entrée du préchauffeur ; au-delà, la formation du revêtement se dégrade, les températures se décalent et le laboratoire passe son temps à corriger le dosage au lieu de suivre la cuisson.

Cette régularité se fabrique en amont, par l’empilement des bancs de carrière et par le silo de mélange, qui homogénéise par empilement et reprise. Le broyeur est un étage de broyage, pas un étage d’homogénéisation : il amortit les variations d’humidité et de granulométrie, pas les variations de teneur. Quand le gîte bouge fortement, la correction se fait à l’extraction et au préhomogénéisation, pas en resserrant le séparateur.

La mesure en ligne change la cadence des décisions

La fluorescence X périodique sur échantillon donne la composition en quelques minutes ; un relevé granulométrique continu sur le transporteur donne le résidu. Sans ces deux suivis, le réglage se fait a posteriori sur les analyses du lendemain et l’installation oscille autour de sa cible ; avec, il se fait dans l’heure, ce qui stabilise la marche en saison des pluies comme au changement de banc.

Le calcaire comme addition : effet de remplissage, puis chimie

Les ciments composés admettent une part de calcaire fin : la normalisation européenne range les CEM II entre 6 et 20 % pour la famille A-L et entre 21 et 35 % pour la famille B-L. Sous 10 % environ, l’effet est d’abord physique : les grains les plus fins de calcite comblent les vides entre les grains de clinker et servent de support de cristallisation aux hydrates ; la prise gagne en rapidité et le besoin en eau diminue. Au-delà de 20 %, la chimie suit : le carbonate réagit avec les phases alumineuses du clinker et forme des carboaluminates qui participent aux résistances.

Le co-broyage clinker-calcaire pose un problème de réglage spécifique : la calcite, plus tendre, part en fines tandis que le clinker, plus dur, reste dans les grossiers. L’addition se concentre donc dans la fraction la plus fine du ciment, et l’effet recherché se pilote par le séparateur et le débit d’air, pas par la pression des galets. Quand la cible dépasse ce que le co-broyage permet, une ligne dédiée au broyage du calcaire devient plus lisible ; les pages notre solution calcaire et carbonate de calcium décrivent ces circuits dédiés, du broyage fin au classement.

Deux produits, deux enveloppes d’énergie

La finesse demandée au cru et celle demandée au ciment ne se paient pas au même prix. Les ordres de grandeur ci-dessous correspondent à des installations à sec, aliment concassé, conduites en régime stable.

Un broyeur de cru est rarement optimisé pour produire un filler, et l’inverse est vrai aussi. La dépense d’énergie par tonne n’est pas un choix de conduite : elle est la conséquence du produit visé, de la dureté de l’aliment et de la boucle de reprise. C’est pour cela que deux lignes séparées, un cru d’un côté et une addition de l’autre, reviennent souvent moins cher qu’une ligne compromise entre les deux.

Quatre mesures avant d’engager un réglage

Un dossier de broyage calcaire pour le ciment se complète en quelques jours, avec des relevés simples. Les quatre suivants sont ceux qui déplacent réellement le dimensionnement.

• La courbe granulométrique de l’aliment, en sortie de concassage : les surdimensions usent les galets et déstabilisent le lit de matière.
• La teneur en silice libre du banc exploité, pas du gîte moyen : un filon de silex change le coût d’usure et la réactivité du cru.
• L’humidité à réception en saison humide, car elle décide de la place du séchage dans la machine ou dehors.
• Le résidu 90 µm et 200 µm, écrit en microns avec son écart-type : une cible exprimée en seule surface spécifique laisse les discussions floues.