Academic literature on the topic 'Laitiers (Métallurgie)'

Ce travail a été effectué dans le cadre de la valorisation du laitier de haut fourneau, sous produit de l'industrie métallurgique. Il est économiquement intéressant soit de remplacer dans les ciments une partie du clinker par des matières premières hydrauliquement actives: qui en contact avec l'eau peuvent donner des produits ayant des propriétés liantes, soit d'élaborer des liants exempts de clinker. Contrairement au ciment portland qui s'hydrate par simple addition d'eau, le laitier vitrifié par trempe nécessite pour faire prise, un agent appelé activant. Ces activants peuvent être des sulfates ou des bases fortes telles que les hydroxydes de sodium, de potassium ou de calcium. Plusieurs objectifs sont poursuivis dans cette étude: 1) la comparaison du comportement d'un laitier bouleté (laitier de Fos) et d'un laitier granulé (laitier SIDMAR) en présence de différents activateurs en étudiant d'une part les performances mécaniques et d'autre part l'évolution de la microstructure; 2) déterminer pour chaque type de laitier, l'activant qui donne les meilleurs performances, sans avoir recours ni à un traitement mécanique, ni à une activation thermique; 3) développer des formulations laitier+activant durable dans les différentes solutions agressives et vérifier aussi certaines données bibliographiques. Les résultats obtenus montrent que les meilleures performances mécaniques sont obtenues par l'activation au clinker dont le pourcentage compris entre 10 et 15% serait un compromis convenable entre la résistance et le coût final du liant. L'activation par 6% de silicate de soude donne des résistances aussi intéressantes que les précédentes et le bon comportement de ces matériaux dans des milieux sulfates et chlores montre que le silicate de soude s'avère meilleur que la soude et le ciment portland artificiel<br>The purpose of this study is to valorize blast furnace slag which is by-product from metallurgicl industry. The main proble is economic. Applications in the cement industry can be divided into two ways : i) Partial replacement of cement clincker by raw hydraulic activated materials, which are able to show binding properties. Ii) Production of a binder without any clicnker. When is added to Portland cement, hydration reaction occurs; on the opposite, glassy slag needs to be activated by a supplementary agent to release hydrated products. Sulphates or strong bases are some of theses activators. Several objectives were set to conduct this study : i) Comparison between pelletized slag (slag from FOS) and granulated slag (slag from SIDMAR) in presence of different activators, based on mechanical performance and microstructure evolution. Ii) Research for each slag of the activators which lead to the best performances, without any additional treatment (mechanical or thermal). Iii) Performance tests of "slag-activators" systems issued from literature and development of a new system stable in aggressive solutions. Experimental results show that by addition of up to 10 -15% clincker, a low cost high performance binder is obtained. Activation of slag by 6% of sodium silicates leads to similar mechanical performances. Subjected to chloride and sulphate attacks the sodium silicate activated slag behaves better than ordinary Portland systems and sodium hydroxide activated slag

L’accumulation des laitiers d’aciérie de conversion sur les sites de stockages est devenue un problème majeur en termes de gestion d’espace. D’une part, cela représente un coût de fonctionnement élevé, et d’autre part, la valorisation des laitiers d’aciérie de conversion dans des applications génie civil représente un enjeu économique considérable. Cela contribuerai également à la préservation des ressources naturelles, mais en même temps créerai un risque de pollution du fait de la potentialité du laiti er d’aciérie de conversion à relarguer des polluants. C’est dans ce cadre que ces laitiers sont étudiés en tant que matériau alternatif en génie civil, et plus particulièrement en construction routière. A fin d’évaluer l’impact environnemental du laitier d’aciérie de conversion dans un scénario d’ouvrage routier expérimental, les propriétés hydrodynamiques complètes ont été étudiées à l’aide d’essais d’infiltration in-situ et de bancs expérimentaux en laboratoire. Les résultats obtenus ont mis en évidence une modification de la microstructure des laitiers en surface de l’ouvrage routier du fait de la carbonatation du matériau. La capacité d’infiltration du plot expérimental a diminué avec le temps pour tendre vers des valeurs paliers. L’effet de l’hétérogénéité de surface, due à la mise en place du matériau, est également gommé avec le temps par le biais de la carbonatation du laitier en surface. Une caractérisation hydrodynamique complète à l’échelle temporelle et spatiale est proposée et expliquée au regard de l’évolution de la microstructure. Ces résultats pourront être utilisés dans une démarche d’évaluation de l’impact environnemental du laitier de conversion dans un scénario d’ouvrage routier<br>The accumulation of Basic Oxygen Furnace Slag on storage site becomes a major problem for land management and environmental issues. The reuse of BOF Slag represents an environmental challenge for preservation of primary resources. Indeed, the diminution of primary resources promotes the research of alternative solutions. In this way, the BOF slags are studied as alternative construction material in civil engineering, and particularly for road construction. In order to evaluate the environmental impact of th e BOF Slags used for an experimental project of road construction, the full hydrodynamic properties are described by using in -situ infiltration experiments and laboratory scale experiments. The results show a modification of the microstructure of BOF Slag in the experimental structure due to the carbonation of the material. The infiltration capacity of the structure has decreased in time to tend to borne value. The effect of the surface heterogeneity observed on the experimental structure, which appears at the first stage of the structure construction, disappeared with time due to the carbonation of the material. A full hydrodynamic characterization of BOF slag used in the experimental structure is proposed and discussed in regards to the evolution of microstructure. The proposed results will allow evaluating, in further researches, the environmental impact of slag related to pollutant transfer to the underlying soil

Grace a l'utilisation d'une acceleration surfacique, d'une acceleration thermique et d'une acceleration chimique confortees par le choix d'un laitier adapte et d'un mode de broyage judicieusement choisi, des substitutions de 70 a 90% de ciment par du laitier metallurgique se sont revelees techniquement possibles. Une simple acceleration surfacique entraine deux sequences de reactivite. Ces deux sequences conduisent a des proprietes physico-mecaniques superieures au ciment jusqu'a des compositions de l'ordre de 70% de laitier. Cette amelioration est la consequence de la structuration tardive relative a la fraction akermanitique et a la transformation d'une partie de c#4ah#1#3 en c#2ash#8. L'utilisation d'une acceleration surfacique et thermique transforme le laitier en materiau equivalent au ciment avec une seule sequence de reactivite. Aux jeunes ages, le mode de broyage intervient de maniere importante. C'est la dimension des grains qui regit la cinetique mettant en exergue les procedes ou la classification est parfaitement assuree. La possibilite donnee par la presse a rouleaux aux solutions de penetrer a l'interieur du grain et de modifier la microstructure est particulierement prometteuse. Le choix du laitier depend de la nature des accelerations utilisees, du mode et de l'intensite de la trempe. Le critere de choix reside alors dans les proportions relatives de gehlenite et d'akermanite presentes.

Les rejets de la métallurgie du plomb à diverses époques ont été étudiés dans le district de Pribram (République tchèque). L'étude est basée sur une caractérisation détaillée de scories, laitiers et mattes et sur les processus de leur altération. Les constituants majeurs des scories et laitiers sont : spinelle, mélilite, clinopyroxène, olivines, grenat, verre. Les métaux forment soit des mattes massives, soit des gouttelettes métalliques de taille variable (<1 um-300 um) piégées dans le verre. Deux types d'altération en particulier dans les laitiers les plus anciens ont été identifiés : 1) le lessivage du verre et 2) la précipitation de phases secondaires de composition complexe dans les fissures ou à la surface des laitiers. Les essais de lixiviation suivants ont été menés à long terme (une année) : 1) lixiviation de sections polies afin de déterminer le lessivage préférentiel des phases dans des conditions extrêmes et 2) lixiviation de poudres afin de déterminer l'évolution du transport des éléments dans la solution. Ils ont été couplés à la modélisation thermodynamique (EQ3NR, PHREEQC-2) et à la détermination de phases néoformées. Pour le stockage de ce type de déchets, nous proposons un scénario à l'air libre qui permet une précipitation de cérusite et la formation d'oxyhydroxydes de fer piégeant efficacement l'arsenic et d'autres éléments toxiques. Une technologie de trempe produit des laitiers non valorisables, susceptibles de libérer des quantités importantes de plomb. Une quantité significative de Pb et d'autres métaux est libérée en conditions complexantes organiques et dans des solutions extrêmement basiques saturées par un excès de chaux. Par conséquent, le stockage dans les sols riches en matière organique ou l'utilisation des laitiers comme ajouts dans les bétons, ne représentent pas des solutions favorables. La valorisation de ces laitiers comme granulats dans les constructions routières est recommandée, mais nécessite des études complémentaires.

Cette recherche s'inscrit dans la problématique de l'évaluation environnementale de matériaux poreux de BTP contenant des déchets. Le cas de deux scories de première fusion de plomb et de zinc, utilisées en substitut partiel au sable dans trois matériaux (béton, sable-ciment et sable-bitume) a été étudié. La méthodologie utilisée, basée sur la prénorme ENV 12-920, prend en compte les propriétés du matériau et les conditions du scénario, elle a 4 niveaux: (1) description du scénario (2) détermination de l'influence des paramètres pertinents sur le comportement à la lixiviation du matériau (3) description de modèles de comportement environnemental (4) validation in situ des modèles. De manière générale, le relargage du plomb et du zinc des scories contenues dans les matériaux étudiés, est fortement liée à l'évolution du pH près de l'interface, celui-ci étant le résultat des interactions matériau-scénario<br>This research is in keeping with the general problematic of environmental assessment of porous materials containing wastes. The case of two primary lead and zinc slags, used as a partial substitute for sand in three materials (concrete, sand-cement and sand-bitumen), was studied. The developed methodology was based on the pre-standard ENV 12-920 and was designed to ensure both waste specific properties and scenario conditions. Within this methodology four steps have to be carried out to determine the leaching behavior of the material in the considered scenario (1) description of the scenario; (2) determination of the influence of fundamental parameters on leaching behavior; (3) description of environmental behavioral models; and, (4) field verification of predicted behavior. The release of lead and zinc from slags contained in the studied materials was strongly dependent on the pH evolution near the interface. The pH evolution near the interface resulted from material-scenario interactions

Les cendres étudiées sont issues de la combustion de divers charbons et proviennent de la centrale thermique 250 MWe de Provence à Gardanne, la plus puissante des centrales LFC existant au monde aujourd’hui, et de la centrale thermique 52 MWh de Somedith à Marseille. Le comportement physique et mécanique des cendres de LFC étudiées, en présence d’eau, dépend essentiellement de leur composition chimique et minéralogique. En effet, le caractère fortement expansif présenté par la plupart de ces cendres est dû à la formation continue et importante, comme le montrent les résultats ATD, DRX et MEB, des phases gonflantes, ettringite, gypse et éventuellement hydroxyde de calcium, sans formation suffisante de phase liante C-S-H. Deux modèles simples, numérique et empirique, sont ensuite proposés pour prévoir ces comportements. Le premier modèle présente un calcul global et estimatif des produits d’hydratation formés et le second introduit un indice dit de réactivité IR, déterminé à partir des principaux constituants : SiO2, Al2O3, CaOtotale, SO3 et CaOlibre. Un traitement de préhydratation des cendres est proposé et permet d’éteindre la chaux libre et de former une partie de l’ettringite. Les transformations chimiques attendues se produisent bien, mais les propriétés physiques et mécaniques des pâtes de cendre ne sont pas améliorées pour autant. Un traitement alternatif pour la valorisation de ces cendres réside dans un mélange de ces cendres avec du laitier de haut fourneau vitrifié moulu. Les liants obtenus respectent les exigences de la nouvelle norme française des liants hydrauliques routiers NF P 15-108. Dans un tel liant spécial, ces cendres jouent un double rôle : activation et renforcement. Une méthode simple impliquant IR et le pourcentage de CaOlibre et de SO3 débouche sur une utilisation optimale des cendres et une prévision des résistances mécaniques maximales<br>The CFB ashes studied, resulting from the combustion of various coals, come from the 250 MWe Provence power station in Gardanne, the most powerful of CFB power stations existing in the world nowadays, and from the 52 MWth Somedith power station in Marseille. The physical and mechanical character of CFB ashes, in presence of water, depends essentially on their chemical and mineralogical composition. Indeed, the strongly expansive character presented by the majority of these ashes is due to the continuous and significant formation, as showed by the DTA, XRD and SEM results, of the expansive phases, ettringite, gypsum and possibly hydroxide of calcium, without sufficient formation of C-S-H. Two simple models, numerical and empirical, are then proposed to envisage these characters. The first model presents a global and estimated calculation of hydration products formed and the second introduces an index known as of reactivity IR, determined from the principal components: SiO2, AL2O3, CaOtotal S03 and free lime CaO. A treatment of CFB ashes by prehydration is proposed and allows to extinguish the quicklime and to form a part of ettringite. The awaited chemical conversions occur well, but the physical and mechanical properties of the pastes of ash are not much improved. An alternative treatment for CFB ashes valorization is by blend these ashes with a ground vitrified blast furnace slag. The binders obtained respect the requirements of the new French standard of road hydraulic binders NF P 15-108. In such a special binder, these ashes play a double role: activation and reinforcement. Even, a simple method proposed, implying IR and the percentage of free lime CaO and S03, leads to an optimal use of ashes and a forecast of the maximum strength

Les travaux rapportés dans ce mémoire de thèse visent à proposer des solutions industriellement viables pour accélérer le durcissement du laitier granulé moulu de haut fourneau dans les produits en béton à travers une synergie entre l’activation chimique et thermique. Ces solutions doivent également être à la fois durables et environnementalement bénéfiques. Plus précisément, il s’agit d’obtenir sur des bétons incluant une forte teneur en laitier de haut fourneau, des résistances à court terme équivalentes à celles obtenues sur des bétons à base de ciment Portland de type CEM I 52,5, en se plaçant dans des conditions représentatives de celles de l’industrie de la préfabrication. L’objectif de résistance à la compression a donc été fixé à 23,4 MPa à 8 heures après traitement thermique à 65 °C. L’activation par voie chimique des laitiers seuls ou en présence de ciment Portland a été l’objet principal des travaux expérimentaux menés sur mortier. Sous couvert de valider leur durabilité, les solutions développées sont en plusieurs points plus avantageuses que la référence à base de ciment Portland de type CEM I 52,5<br>The reported study aims to propose industrially viable solutions in order to accelerate the hardening of ground granulated blast furnace slag in precast concrete products thanks to both chemical and thermal activations. These solutions also have to be durable and environmentally friendly at the same time. More precisely, concrete with high content of slag should reach equivalent short term performance to CEM I 52.5 Portland cement based concrete, when placed in representative conditions of precast concrete industry. An objective of compressive strength was fixed at 23.4 MPa at 8 hours after thermal treatment at 65 °C. Thus, chemical activation of slag only or blended with Portland cement has been the main subject of the experimental works carried out on mortars in order to reach the objective previously defined. On condition that their durability is validated, the solutions that have been developed are by several aspects more advantageous than the CEM I 52.5 Portland cement based reference