Dissertations / Theses: 'Laitiers (Métallurgie)'

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Ouili, Abdeslam. "Contribution a l'activation alcaline des laitiers de hauts fourneaux." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0010.

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Abstract:

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
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

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Saint-Jours, Catherine. "Thermodynamique des mélanges polyanioniques liquides à base d'oxydes : modélisation thermodynamique et mesures de capacité en soufre." Grenoble INPG, 1988. http://www.theses.fr/1988INPG0054.

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Blond, Eric Henri. "Dégradation thermomécanique des réfractaires au contact de laitiers sidérurgiques." Cachan, Ecole normale supérieure, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00370776.

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Yilmaz, Deniz. "Caractérisation hydrodynamique des laitiers d'acierie de conversion en construction routière." Ecole centrale de Nantes, 2010. http://www.theses.fr/2010ECDN0046.

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Abstract:

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
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

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Lantheaume, Sylvie. "Les microlaitiers métallurgiques : procédés d'obtention, réactivité et traitement thermique." Toulouse, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAT0042.

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Abstract:

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.

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Ettler, Vojtech. "Etude du potentiel polluant de rejets anciens et actuels de la métallurgie du plomb dans le district de Pribram (République tchèque)." Orléans, 2000. http://www.theses.fr/2000ORLE2038.

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Abstract:

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.

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Gervais, Caroline. "Evaluation environnementale des perspectives de valorisation en BTP de scories de première fusion de plomb et de zinc." Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0036/these.pdf.

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Abstract:

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
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

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Dejean, Guilhem. "Valorisation de laitiers sidérurgiques comme matériaux de stockage thermique pour procédés énergétiques durables : application au CSP et au CAES." Perpignan, 2014. http://www.theses.fr/2014PERP1252.

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Salain, I. Made Alit Karyawan. "Réactivité des cendres de combustion en Lit Fluidisé Circulant et des mélanges cendres - laitier de haut fourneau." Lyon, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAL0032.

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Abstract:

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
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

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Jacquemot, François. "Accélération du durcissement des liants à base de laitier de haut fourneau pour les produits préfabriqués en béton." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10123.

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Abstract:

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
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

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Dào, Phuc Lâm. "Valorisation des laitiers LWS dans les mélanges granulaires." Thesis, Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10053/document.

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Abstract:

La valorisation de certains déchets et sous produits industriels dans le domaine du génie civil, tels les laitiers d’aciérie, joue un rôle privilégié dans le contexte du développement durable. Elle permet de préserver les ressources naturelles, de diminuer la production de gaz à effet de serre, d’éviter des mises en décharge contrôlées et coûteuses, etc. Il existe sur le territoire français trois principaux centres producteurs d’acier qui sont Dunkerque (59), Fos-sur-Mer (13) et Florange (57). Ces sites génèrent annuellement 1,2 millions de tonnes de laitiers d’aciérie. Le nom commun de ces produits est « laitier d’aciérie de conversion » ou « LAC ». En anglais, ils sont connus sous le nom de « Basic Oxygen Furnace Slag » ou « BOF Slag ».Il est envisagé de valoriser ces laitiers dans la construction des corps de chaussées, quelle que soit leur teneur en chaux libre. La méthode consiste à mélanger les granulats de LAC expansifs avec des granulats inertes, en optimisant la répartition granulométrique de façon à absorber l’expansion des grains de laitier dans les vides intergranulaires. Le gonflement à la vapeur de ces mélanges a été simulé avec le logiciel René-LCPC, à partir notamment de la compacité des granulats mesurée avant et après expansion à la vapeur. Ces travaux montrent ainsi que ce logiciel peut aider à choisir les combinaisons les mieux adaptées à un usage donné, et connaissant leur expansion potentielle Notre étude s’intéresse plus particulièrement à cette voie de valorisation des LAC dans les mélanges granulaires. Elle a pour but tout d’abord d’apporter une meilleure connaissance du comportement des laitiers d’aciérie de conversion (LWS) et de leur évolution volumique au cours du temps, en milieu humide. Un modèle de la dégradation des grains est ainsi proposé. Parallèlement, des essais de gonflement à la vapeur dans le moule CBR, sur une série d’empilements de LAC purs ou de mélanges a permis de paramétrer la courbe d’expansion en fonction de la compacité et de la teneur en chaux libre. Ces deux modèles ont ensuite été reliés puis associés aux algorithmes de René-LCPC. Cet ensemble permet alors de prédire le gonflement dans le temps de toutes les combinaisons granulaires contenant les LAC de granularité ou d’âge quelconque, et placées dans un environnement déterminé
Enhanced value of the slags (LWS) in the granular mixture

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Nan, Hammade Vasilica. "Caractérisation et valorisation des déchets et sous-produits industriels dans le domaine du génie civil et en technique routière." Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2000/50376-2000-9.pdf.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans la problematique generale de l'evaluation environnementale des dechets solidifies/stabilises utilises dans les materiaux de travaux publics, par substitution partielle ou totale de certains agregats. Il est consacre a l'etude des mecanismes de liberation des polluants a partir d'un dechet, avant et apres solidification, soumis a l'alteration meteorique, ainsi qu'a l'evaluation de la propagation des relargats. Le choix du dechet s'est porte sur des scories de premiere fusion de plomb et de zinc, et leurs solidification a ete assuree par ajout de liants hydrauliques. Apres une etude preliminaire, realisee sur plusieurs dechets et sous-produits industriels provenant de la region nord-pas de calais, un dechet representatif a ete selectionne et l'etude s'est poursuivie par une phase de caracterisation du dechet choisi, qui a permis d'acquerir un maximum de donnees, tant sur le plan chimique que sur le comportement du dechet brut et du dechet solidifie, avant et apres traitement. Le comportement a la lixiviation de polluants des dechets et dechets solidifies a base de ciment a ete etudie en relation avec differents contextes. Un calcul de speciation a ete aussi realise visant a determiner sous quelles especes aqueuses majeures les elements pb et zn etaient mobilisees. Un site experimental a ete mis en place, afin d'evaluer le comportement environnemental de ces scories solidifiees. Le scenario choisi est un scenario fictif qui correspond a une percolation d'eau a travers des dechets granulaires riches en metaux places en depot. L'utilisation des scories dans les sables-ciments n'est pas envisageable dans un type de structure, ou le contact materiau / pluie est favorise et ou aucune couche impermeabilisante n'est disposee (au contraire d'une structure routiere standard).

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Jacquemot, François. "Accélération du durcissement des liants à base de laitier de haut fourneau pour les produits préfabriqués en béton." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10123/document.

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Abstract:

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
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

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Zainoun, Katarzyna. "Caractérisation pétrographique, chimique et minéralogique de scories pyrométallurgiques du zinc (haute silésie, Pologne) : étude de la mobilisation du zinc et du plomb lors de l'altération supergène." Limoges, 2005. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/a4142f6b-88fb-42af-a7e1-3a713070af37/blobholder:0/2005LIMO0043.pdf.

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Abstract:

Le site de Świętochłowice est situé au cœur de la région très urbanisée de la Haute Silésie en Pologne. Les haldes étudiées sont constituées de scories et de matériaux du traitement des minerais de Zn-Pb. Les analyses chimiques globales des échantillons étudiés montrent des teneurs en métaux (en % massique) de 0,5 à 47,3 % de ZnO et jusqu'à 6,7 % de PbO. L'étude minéralogique des phases primaires met en évidence 5 paragénèses comprenant surtout des silicates et des oxydes de métaux en proportions diverses. L'analyse chimique de ces phases montre les teneurs en ZnO suivantes (en % massique) : 96,5-99,5 (zincite), 57-60 (willémite) 0,7-33 (spinelle) et en PbO suivantes : 56-61 (silicate de Pb), 0-52 (mélilite). Les matériaux stockés sur les haldes sont soumis à l'altération météorique. L'étude des produits d'altération met en évidence le développement de sulfates, oxydes et hydroxydes, carbonates, silicates et arséniates de métaux. Ils cristallisent surtout sur les pentes à l'abri de la pluie ainsi que dans les pores et les fissures des scories sous forme de cristaux séparés, efflorescences ou encroûtements de surface. Le test de lixiviation à pH fixé à 4, simulant les pluies acides, montre une importante mise en solution du zinc (jusqu'à 2,6 % du zinc total) qui provient de la dissolution totale de la zincite et d'un lessivage partiel de la monticellite, de la willémite et des spinelles zincifères. Le Pb est moins mobilisé puisqu'on constate une précipitation secondaire sous forme d'anglésite. La comparaison entre les altérations naturelles et les résultats des tests de lixiviation permet de définir une susceptibilité croissante à l'altération des phases porteuses (spinelle < willémite < mélilite,monticellite < zincite). Elle souligne aussi que la mobilisation des métaux est favorisée par le contexte des pluies acides, mais que Zn et Pb sont parfois repiégés. En effet, les phases secondaires les contenant précipitent à la faveur du contexte plus basique imposé par la composition des matériaux constitutifs des haldes
The slags and other waste of Zn and Pb pyrometallurgical extraction process form an extensive dump in the city of Świętochłowice, located in the densely habited Upper Silesia region in Poland. Bulk chemical analyses of the studied samples show 0. 5 – 47. 3 wt. % of ZnO and up to 6. 7 wt. % of PbO. Five mineral assemblages of primary pyrometallugical phases occur in slags, dominated by silicates and oxides in various proportions. The content of ZnO is (wt %): 96. 5-99. 5 in zincite, 57. 0-60. 0 in willemite, 0. 70. 33 in spinel, and the content of PbO is 56. 0 – 61. 0 in lead silicate and 0. 0 to 52. 9 in melilite. Significant amounts of secondary sulfates, oxides and hydroxides, carbonates, silicates and arsenates are produced due to action of meteoric water on the slags. Single crystals, incrustations and loose accumulations of new phases are formed in parts of dump slopes protected from direct rainfall as well as in fissures and vesicles in slag blocks. Experiment simulating acid rainfall (at fixed pH=4) shows high transfer of Zn to the solute (up to 2,6 wt. % of Zn) due to congruent dissolution of zincite and incongruent dissolution of monticellite, willemite and Zn-spinels. Lead is less mobile because of secondary precipitation of anglesite. The combined data from natural samples and experiment show the following resistance of primary phases to weathering: spinel>willemite>melilite, monticellite>zincite. Metal mobilization is promoted by acid rainfall, but Zn and Pb may be bounded in solid phases under acid conditions. The precipitation of secondary phases is favored by more basic conditions induced by chemical action of phases occurring in the dump on the solute

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Sayagh, Shahinaz. "Approche multicritère de l'utilisation de materiaux alternatifs dans les chaussées." Marne-la-vallée, ENPC, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00348412.

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Une méthode d'évaluation environnementale de tronçons routiers, modulaire, basée sur l'Analyse de Cycle de Vie et développée au LCPC, a été étendue aux calculs d'impacts et aux matériaux alternatifs. L'objet de cette thèse était de comparer des variantes d'autoroutes interurbaines utilisant des matériaux naturels et alternatifs et d'étendre l'outil associé au milieu urbain, tout en menant une réflexion sur l'accessibilité de l'outil par des non-spécialistes de l'environnement. Les spécificités de conception urbaine ont été implémentées sur une base de dimensionnement classique. L'extension aux matériaux alternatifs a été traitée pour des laitiers de hauts fourneaux. Plusieurs applications à des cas types de chaussées ainsi que des études d'ouvrages sont présentées. Une enquête sous forme d'entretiens et de questionnaires a été réalisée auprès de différents acteurs de la profession, permettant de dégager la place des critères environnementaux au sein du processus décisionnel.

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Prin-Ferreira, Laurence. "Etude du comportement hydraulique d'une gehlénite synthétique et de l'élimination d'inclusions de chaux, en vue de la valorisation de deux sous-produits de la sidérurgie : les laitiers cristallisés et les scories issues du procédé Linz-Donawitz." Nancy 1, 2000. http://www.theses.fr/2000NAN10133.

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Abstract:

Dans une première partie, nous avons étudié la réactivité hydraulique de la gehlénite, constituant principal des laitiers cristallisés, avec les constituants principaux des ciments Portland, c'est à dire les silicates et les aluminates tricaLciques et le silicate dicalcique, ainsi qu'avec les aluminates CA et C12A7. Nous avons démontré l'inertie de la gehlénite lorsqu'elle est utilisée seule et une faible réactivité en présence des ajouts, principalement avec C3S, où la formation de C4ACH11 confirme la réactivité hydraulique superficielle de la gehlénite. Des essais en milieu basique ont confirmé que l'augmentation de la basicité du milieu favorise l'hydratation de la gehlénite. Il est montré que la réactivité de la gehlénite augmente lorsqu'elle est broyée finement; il y a alors formation de géhlénite hydratée C2ASH8. Les performances mécaniques de mortiers à base de laitiers cristallisés (constitués essentiellement de gehlénite) et de ciments sont telles que l'utilisation de laitiers cristallisés finement broyé est envisageable. Dans une seconde partie, notre objectif s'est porté sur des essais de neutralisation de la chaux vive présente dans les scories d'aciérie. On a constaté que l'ajout de sels acides à la scorie est efficace uniquement lors de l'attaque des scories broyées par les solutions acides. La formation des hydrates de la larnite [bêta]C2S (portlandite et ettringite), permet le contact direct entre les sels acides et la chaux qui est alors totalement neutralisée. Des essais à haute température ont été réalisés sur des pastilles frittées, placées dans des conditions voisines de celles du convertisseur. Les résultats obtenus par addition de 5 % de mélanges alumine-silice ou de cendres volantes ont montré que la chaux libre avait totalement disparu pour être piégée sous forme de silicate et d'aluminate. Avec les adjuvants moins riches en oxydes acides, comme les laitiers cristallisés ou granulés ou l'aluminate C12A7, le pouvoir d'inertage est limité
In a first part, we studied the hydraulic reactivity of gehlenite, principal component of the crystallized slags, with the principal components of Portland cements, i. E. The silicates and the tricalcium aluminates and the dicalcium silicate, as well as with aluminates CA and C12A7. We showed the inertia of gehlenite when it is used alone and a low reactivity in the presence of the additions, mainly with C3S, where the formation of C4ACH11 confirms the surface hydraulic reactivity of gehlenite. Tests in basic environment confirmed that the increase in the alkalinity of the environment promotes the hydration of gehlenite. It is shown that the reactivity of gehlenite increases when it is crushed finely; there is then hydrated gehlenite formation C2ASH8. The mechanical performances of mortars containing crystallized slags (made up primarily of gehlenite) and cements such as the use of crystallized slags, when they are crushed finely, is possible. In one second part, our objective went on tests of neutralization of the quicklime present in slags of steel-works. It was noted that the addition of acid salts to slag is effective only at the time of th,e attack of the slags crushed by the acid solutions. The formation of the hydrates oflarnite [beta]C2S (portlandite and ettringite), allows the direct contact between acid salts and the lime which then is completely neutralized. Tests at high temperature were carried out on sintered pastilles, placed under conditions close to those of the converter. The results obtained by addition of 5 % of alumina-silica mixtures or fly ash showed that the free lime had completely disappeared to be trapped in the form of silicate and of aluminate. With the additives less rich in acid oxides, like the crystallized or granulated slags or aluminate C12A7, the capacity of inertage is limited

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Belhaj, Essia. "Valorisation des laitiers d'aciérie de conversion dans les liants hydrauliques routiers." Thesis, Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10130/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur la valorisation des laitiers d'aciérie de conversion (slag BOF) dans les liants hydrauliques routiers. L'étude comprend un aspect fondamental dédié à la caractérisation des slag BOF, à l'analyse de leur comportement hydraulique et à l'étude de leur activation thermique et/ou chimique. Ils contiennent majoritairement 2S, C2F, Fe1-xO et CaO. Ils atteignent en pâte pure des résistances à la compression de 50 MPa à 180 jours. La finesse de mouture, la température et CaCl2 améliorent les résistances aux jeunes âges. L'étude comprend un aspect appliqué, consacré à la confection de liants hydrauliques routiers à base de slag BOF. Les propriétés mécaniques ont été étudiées selon la normalisation. Les résultats montrent que l'utilisation de 30 à 40% de slag BOF permet d'obtenir des liants hydrauliques routiers ayant des performances conformes à l'usage. Ce résultat constitue une solution intéressante pour valoriser ces coproduits industriels
Basic Oxygen Furnace slag (BOF slag) valorisation in hydraulic road binders is investigated. The study was conducted on two different aspects. In a first part, BOF slag characterization, their hydraulic behaviour analysis and their thermal and/or chemical activation study were presented. They have interesting compressive strength (50Mpa) at 180 days. The particle size distribution, temperature and CaCl2 improve BOF slag mechanical properties. An industrial study has focused on BOF slag based hydraulic road binders formulation. Their mechanical properties have been studied according to standardization. It results that the use of 30 to 40% of BOF slag in hydraulic road binders is possible. This conclusion represents an attractive solution to enhance these industrial byproducts

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Petitpain, Marjorie. "Bétons à faible impact environnemental pour l’industrie du béton : accélération du durcissement de bétons à base de liants ternaires." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10160.

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Abstract:

La présente étude s’inscrit dans le programme d’actions de l’Industrie du béton ; elle a pour but de rechercher des solutions innovantes de béton à faible impact environnemental qui permettent l’obtention de performances techniques et économiques au moins équivalentes à celles des bétons traditionnels. Pour répondre à cet enjeu, l’étude de liants ternaires constitués de ciment Portland CEM I, laitier de haut fourneau et addition calcaire a été réalisée en optimisant les moyens disponibles en préfabrication pour accélérer leur durcissement : emploi d’un traitement thermique, utilisation d’activateurs chimiques et optimisation de la compacité du mélange. Le traitement thermique s’avère être le plus puissant levier d’action. Les solutions développées (matériau et procédé) permettent d’obtenir un bilan économico-environnemental meilleur que celui d’un béton témoin dont le liant est uniquement composé de ciment Portland CEM I
This study is part of the action program of the french concrete industry; it aims finding innovative solutions of concrete with low environmental impact, which allow to get technical and economic performances at least equivalent to those of the traditional concretes. To answer this issue, the study of ternary binders, made of Portland cement CEM I, blast furnace slag and limestone addition, was realized by optimizing the means that are available in precast industry to accelerate their hardening: use of a thermal treatment, use of chemical activators and optimization of the mixture’s compactness. Thermal treatment proves to be the most powerful lever of action. The developed solutions (material and process) obtain a much better economic-environmental balance compared to a control concrete whose binder is composed of Portland cement CEM I

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Astoveza, Jennifer. "Ciments composés à base d'aluminate de calcium incorporant des résidus traités valorisables." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0075.

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Abstract:

Au vu des objectifs de durabilité visant à décarboniser l'industrie du ciment, les liants alternatifs ont fait l'objet d'une attention considérable à l'échelle mondiale au cours des dernières décennies. Ces liants sont basés sur l'utilisation de sous-produits industriels comme substituts aux ciments, ou comme granulats ou encore comme composants de matériaux de construction, à performances équivalentes. Dans le cadre de cette thèse, des résidus traités valorisables sont évalués comme addition cimentaire notamment dans des mélanges binaires (ciment alumineux CAC - hémihydrate HH). Trois des sous-produits ont fait l'objet d'une évaluation plus approfondie : i) un laitier riche en fer provenant d'une usine pilote de plomb-zinc sous forme granulée (trempe) ii) un résidu de jarosite ; iii) un résidu du recyclage du papier. Pour identifier et sélectionner ces résidus, il a été réalisé un test de conductimétrie pour mesurer la cinétique de dissolution; des mesures de flux de chaleur pour apprécier les réactions au jeune âge; et une mesure de résistance mécanique sur mortiers standards pour caractériser la réactivité à long terme. Sur la base de leurs caractéristiques générales et d'essais préliminaires, le laitier amorphe riche en fer a été retenu pour l'étude détaillée de la réactivité. Les mortiers standards incorporant de laitiers ont présenté une réactivité supérieure montrant d'une contribution positive à long terme (> 28 jours) à la résistance mécanique. Cependant, il existe actuellement peu de publications sur le mécanisme d'hydratation du fer dans les liants à base de CAC. Afin d'augmenter la cinétique d'hydratation du laitier, l'influence de trois facteurs principaux, dont : (1) l'ajout de résidu de papier riche en chaux comme activateur ; (2) la proportion de sulfates; et (3) l'ajout de ciment Portland (PC), ont été évalués. Plusieurs techniques ont été utilisées pour caractériser les propriétés des mélanges entre 1 jour et 1 an : • la résistance mécanique et la stabilité dimensionnelle ont été suivies en utilisant des éprouvettes de mortier ; • le degré d'hydratation du laitier a été quantifié à l'aide de la microscopie électronique à balayage (MEB), de la tomographie par rayons X (XCT) et de la spectroscopie Mössbauer ; • l'assemblage des phases en fonction de la proportion de CAC a été simulé à l'aide de la modélisation thermodynamique et plusieurs techniques, notamment la calorimétrie isotherme, la diffraction des rayons X (DRX), l'analyse thermogravimétrique (ATG) et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) ont été utilisées pour suivre expérimentalement l'évolution des assemblages ; • le mécanisme d'hydratation du fer contenu dans le laitier a été décrit à partir des résultats de la spectroscopie Mössbauer, de la microscopie électronique à transmission (MET) et de la microscopie électronique à transmission à balayage (METB)
The pressure to decarbonize the cement industry in light of sustainability goals has been motivating the search for new types of supplementary cementitious materials (SCM) in the recent decades. Industrial residues, which otherwise end up in landfills or find low added-value applications, are of particular interest in near-zero-waste process schemes. This thesis explored the potential for valorization of pre-treated residues as SCM in calcium aluminate cement (CAC)-calcium sulfate hemihydrate (HH) system. These residues included non-ferrous metallurgy (NFM) slags, municipal solid waste incinerator (MSWI) bottom ashes, jarosite and paper-fabrication residues. Using isothermal calorimetry and mechanical strength test, a screening test was first established to compare their early-age and the long-term reactivity. The highly-amorphous NFM slags exhibited superior reactivity showing evidence of long-term (> 28 days) contribution to the mechanical strength of mortars at 30 wt% replacement level. However, the slags' slow hydration kinetics in the first days of hydration could be an issue for CAC systems, given that their applications greatly rely on their rapid-hardening property. Moreover, the amorphous nature of the NFM slags and the dominance of iron (Fe) in their composition, set them apart from traditional SCM's. As of this writing, there are only limited publications discussing the hydration mechanism of Fe in CAC-based binders. In order to overcome the slow kinetics of the slag hydration, the influence of three factors, including: (1) the proportion of sulfates by varying the CAC/HH ratio; (2) the addition of lime-rich paper residue at 5 wt% as activator; and (3) the incorporation of 30 wt% PC in ternary CAC-HH-PC systems, were investigated. For all these formulations, the early hydration reactions were characterized using isothermal calorimetry on paste samples. The dimensional stability and mechanical strength were followed using standard mortars up to 1 year curing period. Furthermore, a methodology to estimate the slag hydration degree using a non-destructive technique based on X-ray Computed Tomography (XCT) combined with volume analysis was developed in this study. Several techniques were used to follow the phase assemblage evolution, including: X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR). Lastly, transmission electron microscopy (TEM), scanning transmission electron microscopy (STEM) and Mössbauer spectroscopy were also performed in order to gain a better understanding of the fate of Fe, the main component of the slag, during hydration

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Kolani, Batian. "Comportement au jeune âge des structures en béton armé à base de liants composés aux laitiers." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1849/.

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Abstract:

Le cahier des charges relatif à la construction d'ouvrages massifs fourni aux entreprises de construction est de plus en plus restrictif vis-à-vis des fissures ayant pour origine les effets dimensionnels au jeune âge. Afin de pouvoir quantifier le risque de fissuration au jeune âge des structures, elles doivent donc disposer d'outils numériques validés modélisant le comportement thermo-chemo-hydro-mécanique du béton armé au jeune âge. De précédents travaux réalisés au LMDC ont ainsi conduit au développement d'un modèle de comportement au jeune âge des bétons à base de ciment avec ajout de cendres volantes ou de fumées de silice. En vue d'une application aux structures réelles de Génie Civil (fortement ferraillées), le présent travail s'intéresse à la validation du modèle de comportement au jeune âge sur une structure massive réelle. Après avoir caractérisé expérimentalement le comportement du béton au jeune âge, une approche originale de modélisation du béton armé est proposée. Le modèle complet est ensuite testé sur une structure massive mise en œuvre et instrumentée dans le cadre du projet national CEOS. Fr (structure en forme de I avec déformations gênées). De plus, compte tenu de l'utilisation croissante de liants binaires ou ternaires contenant du laitier de haut fourneau, une extension de cette modélisation s'est avérée nécessaire pour prendre en compte le comportement chimique particulier de cette addition. Un modèle stœchiométrique original est proposé pour appréhender la physico-chimie des réactions qui ont lieu au cours de l'hydratation du laitier en présence du clinker. Il permet, entre autres, de gérer l'évolution du rapport C/S des C-S-H formés par le laitier en fonction de la portlandite produite par le clinker ce qui est nécessaire pour prendre en compte explicitement les interactions entre les deux phases. A terme, on dispose d'un outil permettant d'appréhender le comportement au jeune âge des structures réelles en béton armé à base de ciments composés
The specifications for the construction of massive structures provided to construction companies are increasingly restrictive with respect to cracks due to dimensional effects at early age. To quantify the risk of early age cracking of structures, the construction companies must have a validated numerical simulation tool to apprehend the Thermo-Chemo-Hydro-Mechanical behavior of concrete at early age. Previous research realized at LMDC has lead to the development of a model of early age behavior of concrete made with blended cements containing pozzolanic addition. For an application to real civil engineering structures (with reinforcement), this work focuses on the validation of the concrete early age behavior model on a real massive structure. After an experimental characterization of the behavior of concrete at early age, an original approach is proposed for the modeling of reinforced concrete. A complete model is then tested on a massive structure casted and instrumented within the framework of the French National Project CEOS. Fr (I-shaped structure with constrained deformations). In addition, due to the increasing use of binary or ternary binders containing blast furnace slag, an extension of this modeling was necessary to take into account the particular chemical behavior of this addition. An original stoichiometric model is proposed to apprehend the physico-chemical reactions that occur during the hydration of slag when blended with clinker. The model allows, among other things, to manage the evolution of the C/S ratio of C-S-H formed by the slag as a function of portlandite produced by the clinker and that is necessary when taking into account explicitly the interactions between the two phases. Ultimately, we have a tool which can be used to apprehend the early age behavior of real reinforced concrete structures made with blended cements

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Chaulet, Jérémy. "Modélisation du procédé de refusion sous laitier électroconducteur : représentation des transferts énergétiques métal-laitier." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0145.

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Abstract:

Le procédé de refusion sous laitier électroconducteur (ESR) permet d’élaborer des alliages à haute valeur ajoutée caractérisés par une qualité métallurgique améliorée. Ces alliages sont notamment destinés aux industries de pointe, comme l’aéronautique ou l’énergie. La simulation de ce procédé est un outil essentiel afin d’améliorer la compréhension des phénomènes mis en jeu lors des refusions et d’optimiser la conduite du procédé. Afin d’améliorer un modèle 2D axisymétrique du procédé ESR développé par l’Institut Jean Lamour en collaboration avec la société Aubert & Duval, une description précise du transfert de métal liquide via les gouttes a été développée. Dans un premier temps, le comportement des gouttes chutant dans le laitier a été analysé grâce à un modèle diphasique 2D axisymétrique spécifiquement développé. Celui-ci a été nourri par les résultats de simulations tridimensionnelles détaillées de la formation et de la chute des gouttes pendant la refusion ESR, réalisées dans le cadre d’un partenariat avec la Montanuniversität Leoben (Autriche). L’influence que peuvent exercer les gouttes sur l’écoulement du laitier, les transferts thermiques et les phénomènes électromagnétiques a été mise en évidence. Un modèle simplifié d’interactions gouttes-laitier a été implémenté dans le modèle global du procédé ESR. La description du transport de métal liquide au sommet du lingot en cours de croissance a alors été améliorée, et tient notamment compte de l’influence en profondeur des gouttes sur le puits liquide. La nouvelle version du modèle a été validée par comparaison à des lingots de taille industrielle. Afin de discuter du lien entre puissance consommée et vitesse de fusion, un modèle thermique monodimensionnel de l’électrode consommable a été développé. Ce dernier a également été implémenté dans le modèle global du procédé afin d’estimer la vitesse de fusion. Enfin, des refusions à l’échelle industrielle ont été spécifiquement effectuées pour étudier l’influence de la profondeur d’immersion de l’électrode. En associant observations expérimentales et résultats de simulations, trois régimes d’immersion ont été différenciés, en particulier en termes de résistance équivalente du laitier. L’impact de l’immersion sur la solidification du lingot a été discuté
The electroslag remelting process (ESR) is used to produce high added value alloys characterized by a higher metallurgical quality. These alloys are reserved for specific industries, such as aeronautics or energy. Numerical modeling of the ESR process is a tool-of-choice to gain a better understanding of the phenomena occurring during the remelting and optimize the operation. In order to improve a 2D axisymmetric model of the ESR process, previously developed at the Jean Lamour Institute in close collaboration with Aubert & Duval company, an accurate description of the metal transfers to the ingot via the liquid metal droplets has been developed. First of all, liquid metal droplets behavior has been investigated using a specifically developed 2D diphasic model of the slag bath. This model has been supported by 3D detailed simulations of dripping phenomena during electroslag remelting, performed at Montanuniversitaet Leoben (Austria). The influence of falling drops on the slag hydrodynamics, heat tranfer and electromagnetic phenomena has been highlighted. Afterwards, a simplified model of drops-slag interactions has been implemented into the global ESR model. The liquid metal transfer representation at the top of the ingot has then been enhanced, and considers the in-depth impact on the melt pool. The newly developed version of the global model has been validated by comparing results to industrial-sized remelted ingots. In order to discuss the relationship between power consumed and melt rate, a 1D thermal model of the consumable electrode has been set-up. The latter has been implemented into the global ESR model to estimate the melt rate. Finally, industrial-scale ingots have been specially remelted to study the influence of electrode immersion depth. Associating experimental observations and simulation results, three immersion regimes have been distinguished, especially regarding to the slag equivalent resistance. The impact of immersion depth on ingot solidification have been discussed

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Jarrier, Catherine. "Minéralogie, pétrologie et géochimie des résidus sidérurgiques gallo-romains (Ariège et Montagne Noire) ; comparaison avec les résultats des essais in situ de réduction directe du fer." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30272.

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Abstract:

Dans les bas fourneaux d'ariege et de la montagne noire, les minerais (hematite, goethite, limonite) sont reduits directement en fer metal d'aspect pateux par le monoxyde de carbone et le carbone liberes par la combustion du charbon de bois (hetre, chene). Selon la proportion et la composition de la gangue du minerai, les compositions des scories ecoulees, des scories adherentes aux parois et des scories de fond de four sont aussi influencees par les cendres de charbon de bois et par la fusion locale du refractaire, responsables de l'heterogeneite des materiaux retrouves. Les assemblages et les ordres de cristallisation des mineraux des scories sont aussi la memoire des conditions physico-chimiques (temperature, fugacite en oxygene) au moment de la fabrication du bain silicate liquide, generateur des residus de reduction. Le metal residuel contenu dans les fonds de four est de la ferrite. L'etude mineralogique de certains fragments scoriaces, constitues d'hematite et de magnetite en forte quantite, a aussi permis de demontrer qu'ils provenaient de foyers d'epuration. Le metal contenu dans ces residus est rarement de la ferrite mais le plus souvent de l'acier et parfois de la fonte. Les clous antiques sont constitues d'acier (pointe) et de ferrite (tete). Les essais de reduction du fer dans les bas fourneaux romains effectues avec les archeologues sur le site des martys (montagne noire) ont permis une bonne reconstitution de la technique antique et d'en suivre en temps reel les processus. Le metal produit (acier eutectoide) a ete forge en lingots utilisables pour fabriquer des outils

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Allain, Eric. "Recyclage des pentoxydes de tantale et de niobium contenus dans les scories de four à étain par une voie hydro-pyrometallurgique." Nancy 1, 1993. http://www.theses.fr/1993NAN10031.

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Abstract:

Le tantale, le niobium et leurs composes sont employés par les secteurs industriels porteurs tels que l'aérospatial, l'aéronautique, l'électronique, le nucléaire, etc. La France et l'Europe sont vulnérables vis-à-vis de leur approvisionnement en ces deux métaux. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire est consacré au recyclage des composés de niobium et de tantale à partir des scories de four à étain. Une méthode de caractérisation de ces solides amorphes est développée dans ce mémoire. Celle-ci permet de définir le voisinage le plus probable de chaque élément dans une scorie (pseudo-structure). L'optimisation de paramètres physico-chimiques appliquée à une série d'attaques combinées acides et basiques de ces scories permet d'obtenir un concentré contenant environ 60% de (nb+ta)#2o#5 avec un taux de récupération de 85%. Une étude thermodynamique et cinétique est réalisée afin d'approcher les mécanismes d'halogénation de ta#2o#5 et de nb#2o#5. Ensuite, la carbochloruration du concentré de lixiviation riche en (ta+nb)#2o#5 aboutit à l'extraction de la quasi-totalité du niobium et du tantale sous forme d'un mélange de chlorures et/ou d'oxychlorures pratiquement pur

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Ettler, Vojtěch. "Etude du potentiel polluant de rejets anciens et actuels de la métallurgie du plomb dans le district de Přibram (République tchèque)." Phd thesis, Université d'Orléans, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002329.

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Abstract:

Les rejets de la métallurgie du plomb à diverses époques ont été étudiés dans le district de Přibram en République tchèque. L'étude est basée sur une caractérisation détaillée (pétrographique, chimique, cristallochimique) de scories et laitiers et mattes et sur les processus de leur altération. Quatre principaux types de scories et laitiers ont été notamment étudiés : i) les scories médiévales (XIIIe siècle) issues de la fusion des minerais de Pb et d'Ag dans les bas-fourneaux de Bohutin (7km au SW de Přibram), ii) les laitiers âgés de 100 à 200 ans environ provenant du traitement des minerais à Přibram, iii) les laitiers du traitement premier des batteries automobiles par la trempe, iv) les laitiers actuels produits par technologie Varta dans l'usine métallurgique de Přibram. Les trois types de laitiers sont déposés sur les haldes à proximité de l'usine métallurgique de Přibram. Les méthodes de caractérisation physico-chimiques (DRX, MEB/EDS, ME) ont permis d'identifier les constituants majeurs des scories et laitiers : spinelle, mélilite, clinopyroxène, olivines, grenat, verre. Les métaux sont présents soit sous forme de mattes massives, soit sous forme de gouttelettes métalliques de taille variable (< 1mm-300mm) piégées dans le verre. De nombreuses phases sulfurées et métalliques ont été identifiées : galène, wurtzite, pyrrhotite, bornite, digénite, métaux natifs ainsi que différents composés intermétalliques de Sb, Sn, Ni, Cu, As et Fe.
L'étude de l'altération naturelle a révélé que les mattes sulfurées sont beaucoup plus réactives que les laitiers silicatés. La rareté des signes d'altération naturelle confirme la bonne stabilité des scories et des laitiers dans les conditions climatiques du site étudié. Deux types d'altération ont été identifiés en particulier dans les laitiers les plus anciens : i) lessivage du verre, ii) précipitation des phases secondaires de composition complexe dans les fissures ou à la surface des laitiers.
Deux types d'essais de lixiviation ont été menés à long terme (une année) : i : lixiviation de sections polies afin de déterminer le lessivage préférentiel des phases dans les conditions extrêmes, basiques et acides et complexantes et ii) lixiviation de poudres afin de déterminer l'évolution de transport des éléments dans la solution. Les essais de lixiviation ont été couplés à la modélisation thermodynamique (EQ3NR) qui a permis de déterminer la spéciation des éléments dans les solutions et le degré de saturation des lixiviats vis-à-vis des différentes phases solides. Les résultats du modèle thermodynamique ont été complétés par une détermination de phases néoformées utilisant les analyses : DRX, MEB/EDS et MET. Le code de calcul PHREEQC-2 a été employé pour une simulation d'adsorption de l'arsenic et d'autres éléments à la surface des oxy-hydroxydes de fer.
Pour les stockage de ce type de déchets, nous proposons un scénario à l'air libre qui permet une précipitation de cérusité et la formation d'oxy-hydroxydes de fer piégeant efficacement l'arsenic et d'autres éléments toxiques. Une technologie de trempe produit des laitiers non valorisables, fragiles et riches en verre, susceptibles de libérer des quantités importantes de plomb. Les essais de lixiviation montrent qu ‘une quantité significative de Pb et d'autres métaux est libérée en conditions complexantes organiques et dans des solutions extrêmement basiques saturées par un excés 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 les solutions favorables. La valorisation de ces laitiers comme granulats dans les constructions routières est recommandée, mais nécessite des études complémentaires.

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Steger, Laurent. "Etude de l'accélération des ciments à haute teneur en laitier de haut-fourneaux par du chlorure de calcium." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30333.

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Abstract:

Les laitiers de hauts fourneaux sont un coproduit de l'industrie métallurgique, utilisés dans les ciments composés (CEM II & III) en substitution partielle du clinker portland et reconnus notamment pour leurs avantages en termes d'abaissement de chaleur d'hydratation, d'augmentation des performances de durabilité et de réduction du bilan carbone des bétons. Bien qu'atteignant des performances mécaniques ultimes comparables voire supérieures au ciment portland (CEM I), les liants proposant de forts taux de laitier voient le développement de leur résistance mécanique fortement ralenti. Ce phénomène s'explique par une réactivité plus faible du laitier qui nécessite des conditions "d'activation" pour réagir correctement. Il existe divers additifs ayant pour effet d'accélérer le durcissement des ciments, parmi lesquels le chlorure de calcium montre les meilleures performances. Les effets du chlorure de calcium sont particulièrement importants durant les premiers jours de l'hydratation. Cependant, leur usage est fortement règlementé en raison de l'effet corrosif du chlore sur les aciers du béton armé. Les objectifs de la thèse visent à étudier les mécanismes d'action du chlorure de calcium sur les matrices ciment-laitier durant les premiers jours d'hydratation. Un panel de techniques expérimentales a été utilisé pour identifier spécifiquement l'action des chlorures sur le laitier et le ciment. Des couplages DRX-Analyse d'Images MEB et RMN montrent que le chlorure de calcium entraîne une précipitation accélérée de portlandite et d'ettringite, issus de l'augmentation du taux de réaction du clinker. Le démarrage de la réaction du laitier s'opère après environ 12 heures, et n'est pas impacté par le chlorure de calcium. En revanche, le taux de réaction du laitier augmente en présence de l'accélérateur. On observe la formation rapide, importante et exclusive de Sels de Friedel en présence de chlorure, en remplacement des AFm sulfatés et/ou carbonatés. L'augmentation du taux de réaction des phases anhydres entraîne la précipitation de C-S-H supplémentaire. Cette formation de Sels de Friedel et de C-S-H provoquent un remplissage plus rapide de la porosité et l'augmentation des performances mécaniques
Blast furnace slags are a co-product of the metallurgical industry, used in composite cements (CEM II & III) as a partial substitution for Portland clinker and recognized in particular for their advantages in terms of lowering the heat of hydration, increased durability performance and reduced carbon footprint of concrete. Although achieving ultimate mechanical performance comparable to or better than Portland cement (CEM I), binders offering high levels of slag see the development of their mechanical strength greatly slowed down. This phenomenon is explained by a lower reactivity of the slag which requires "activation" conditions to react properly. There are various additives that accelerate the hardening of cements, among which calcium chloride shows the best performance. The effects of calcium chloride are particularly important during the first days of hydration. However, their use is strongly regulated because of the corrosive effect of chlorine on steels of reinforced concrete. The objectives of the thesis are to study the mechanisms of action of calcium chloride on cement-slag binders during the first days of hydration. A panel of experimental techniques has been used to specifically identify the action of chlorides on slag and cement. Coupled results from XRD-NMR SEM experiments show that calcium chloride causes an accelerated precipitation of portlandite and ettringite, resulting from the increase in the reaction rate of clinker. The start of the slag reaction takes place after about 12 hours, and is not impacted by the calcium chloride. On the other hand, the reaction rate of the slag increases in the presence of the accelerator. The rapid, significant and exclusive formation of Friedel salts in the presence of chloride is observed, replacing sulphated and / or carbonated AFm. Increasing the reaction rate of the anhydrous phases results in the precipitation of additional C-S-H. This formation of Friedel salts and C-S-H causes a faster filling of the porosity and the increase of the mechanical performances

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Karam, Reine. "Valorisation de sédiments marins non calcinés dans un liant alcali-activé à base de Laitier de Haut-Fourneau." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDN0052.

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Abstract:

Dans un monde qui s’oriente de plus en plus vers le développement durable, les matériaux alcali-activés (AAM) à base de co-produits industriels comme le laitier granulé de hauts fourneaux moulu (GGBFS), sont apparus comme étant de nouveaux types de liants pour diverses applications dans le domaine du Génie Civil. Les AAM sont d’une grande importance puisqu’ils présentent une résistance mécanique élevée et une bonne résistance aux attaques chimiques.D’autre part, les sédiments marins dragués peuvent également être utilisés comme précurseurs de tels liants. En Europe, de grands volumes de sédiments sont dragués annuellement dans les ports mais l’évolution de la réglementation va tendre à restreindre leur immersion en mer.La valorisation d’une partie de ces sédiments en tant que matières premières entrant dans la composition de liants contribuerait à limiter leur stockage et leur donnerait de la valeur ajoutée.Notre étude est orientée alors vers la réalisation d’un liant minéral alcali-activé, basé sur l'activation du GGBFS, incorporant la fraction fine de sédiments marins de dragage non calcinés.Le premier objectif de ce travail est d’étudier l’effet de l’incorporation des sédiments sur l’activation alcaline et le second est de déterminer les constituants des sédiments qui sont à la base de la perturbation de la cinétique d'activation alcaline. Une approche par analyses multi-échelles macro et microstructurales a été réalisée pour caractériser les matériaux bruts et formulés et mettre en lumière les facteurs d'influence
In a world that is increasingly oriented towards sustainable development, alkali-activated materials (AAM) based on industrial by-products such as granulated ground blast furnace slag (GGBFS), have emerged as new types of binders for various applications in the field of civil engineering. AAMs are of great importance because they have high mechanical strength and good resistance to chemical attack.On the other hand, dredged marine sediments can also be used as precursors of such binders. In Europe, large volumes of sediment are dredged annually in ports, but changes in regulations will tend to restrict their disposal at sea.The recovery of part of these sediments as raw materials for binders would help to limit their storage and give them added value.Our study is then oriented towards the production of an alkali-activated mineral binder, based on the activation of GGBFS, incorporating the fine fraction of un-calcined marine dredged sediments.The first objective of this work is to study the effect of sediment incorporation on alkaline activation and the second is to determine the sediment constituents that are at the basis of the disturbance of alkaline activation kinetics. A multi-scale macro and microstructural analysis approach was used to characterize the raw and formulated materials and highlight the influencing factors

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Waligora, Julien. "Obtention de granulats stables de laitier d'aciérie de conversion LD pour une utilisation en technique routière : étude appliquée au site d'ArcelorMittal Dunkerque." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10162/document.

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Abstract:

Les laitiers d'aciérie de conversion LD sont des co-produits industriels résultant de l'élaboration d'acier en convertisseur à oxygène suivant le procédé Linz-Donawitz. En raison d'un important potentiel d'instabilité, attribué à la chaux et la magnésie vive qu'ils contiennent, ils sont très peu utilisés en technique routière. Ces travaux de thèse, portant sur les laitiers LD produits sur le site d'ArcelorMittal Dunkerque, avaient deux objectifs principaux: (i) identifier les phases minérales mises en cause dans leur instabilité et comprendre les mécanismes qui conduisent aux désordres dimensionnels, (ii) parvenir à isoler sur site industrielles coulées de laitier qui sont suffisamment stables pour une utilisation en technique routière. Il a été montré, par le biais de caractérisations chimique et minéralogique très fines, que ces laitiers contiennent des silicates calciques (essentiellement du silicate bicalcique et très ponctuellement du silicate tricalcique), des ferrites de calcium, des oxydes de fer et deux formes de chaux vive: des nodules et des micro-inclusions. Il a également été établi qu'en l'absence de magnésie vive, la chaux vive est la seule phase minérale à l'origine des désordres dimensionnels et que sa répartition dans les granulats (nodules, micro-inclusions) a une incidence majeure sur leur instabilité. Il semble d'autre part possible, en sélectionnant les coulées de laitier selon des critères précis sur site industriel, de produire des granulats utilisables en enrobé, en couches de base et de fondation ou en enduit superficiel. Ces travaux ouvrent par conséquent de nouvelles perspectives de valorisation des laitiers d'aciérie de conversion LD
LD converter steel slags are industrial by-products resulting from Linz-Donawitz steelmaking process in oxygen converters. Due to a dimensional instability, attributed to lime and magnesia contained into slag grains, they are not much valuated in road construction. The aim of this PhD thesis, concerning LD steel slags coming from ArcelorMittal Dunkirk steelmaking plant, was : (i) identify the minerai phases responsible for their instability and understand the mechanisms leading to dimensional damages, (ii) isolate into the steelmaking plant the slag outflows that are sufficiently stable for an use in road construction. Carefully chemical and mineralogical characterisations of these slags showed that they contain calcium silicates (essentially dicalcium silicate and punctually tricalcium silicate), calcium ferrites, iron oxides and two forms of lime: sorne nodules and sorne micro-inclusions. It was also established that without the presence of magnesia, lime is the only phase responsible for dimensional damages and that its distribution into slag grains (nodules, micro-inclusions) has a major influence on their stability. Moreover, taking account of certain industrial parameters, it is expected to produce stable slag grains and to incorporate them into wearing course, roadbase, base course or surface dressing. This work finally provides a new way for valuating LD converter steel slags

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Petitpain, Marjorie. "Bétons à faible impact environnemental pour l’industrie du béton : accélération du durcissement de bétons à base de liants ternaires." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10160/document.

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Abstract:

La présente étude s’inscrit dans le programme d’actions de l’Industrie du béton ; elle a pour but de rechercher des solutions innovantes de béton à faible impact environnemental qui permettent l’obtention de performances techniques et économiques au moins équivalentes à celles des bétons traditionnels. Pour répondre à cet enjeu, l’étude de liants ternaires constitués de ciment Portland CEM I, laitier de haut fourneau et addition calcaire a été réalisée en optimisant les moyens disponibles en préfabrication pour accélérer leur durcissement : emploi d’un traitement thermique, utilisation d’activateurs chimiques et optimisation de la compacité du mélange. Le traitement thermique s’avère être le plus puissant levier d’action. Les solutions développées (matériau et procédé) permettent d’obtenir un bilan économico-environnemental meilleur que celui d’un béton témoin dont le liant est uniquement composé de ciment Portland CEM I
This study is part of the action program of the french concrete industry; it aims finding innovative solutions of concrete with low environmental impact, which allow to get technical and economic performances at least equivalent to those of the traditional concretes. To answer this issue, the study of ternary binders, made of Portland cement CEM I, blast furnace slag and limestone addition, was realized by optimizing the means that are available in precast industry to accelerate their hardening: use of a thermal treatment, use of chemical activators and optimization of the mixture’s compactness. Thermal treatment proves to be the most powerful lever of action. The developed solutions (material and process) obtain a much better economic-environmental balance compared to a control concrete whose binder is composed of Portland cement CEM I

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Wiencke, Jan-Christian. "Analysis of the electrochemical processes during the production of liquid iron by Molten Oxide Electrolysis." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0329.

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Abstract:

L'électrolyse en milieu oxydes fondus (MOE) peut être envisagée comme une nouvelle technologie de l’industrie sidérurgique pour la production de fer liquide sans émission de CO2. Dans ce concept, l'électrolyse est utilisée pour produire de l’oxygène gazeux et du fer liquide à des températures supérieures à 1810 K. Dans cette étude sont présentées les principales réactions électrochimiques lors de l’électrolyse en milieu fondu (MgO-Al2O3-SiO2). Une quantité importante de fer liquide a été produite lors d'électrolyses conduites pendant plusieurs heures. L'analyse MEB-EDS du dépôt a révélé un alliage de fer métallique quasi pur, uniquement contaminé par le matériau cathodique. Ce résultat traduit une sélectivité élevée du procédé électrolytique. L'étude de la réponse de l'électrolyte en fonction de la tension électrique et de la concentration de fer a révélé une limitation par la diffusion lors de l’électrolyse de bains de faibles concentrations en oxyde de fer, et à des potentiels inférieurs à 1,5 V. La demi-réaction de la cathode a été identifiée comme la réduction du fer ferreux en fer métallique. L’extrapolation des droites de Tafel sur les courbes courant-tension corrigées de la chute ohmique a conduit à des coefficients de transfert (de la réaction cathodique) proches à 0,6. L’ordre de réaction de réduction de FeII en Fe0 a été évalué autour de 1. L'analyse de la demi-réaction anodique dans les oxydes fondus à faible teneur en fer a montré que les premières espèces éctroactives sont les anions oxydes libres. Pour des tensions électriques croissantes, le transport des anions O2- libres devient limité et le transfert de charge est partiellement attribué à l’oxydation du fer ferreux. Au contraire, dans des mélanges d’oxydes fondus à concentrations élevées en fer, le transfert de charge est réalisé dans toute la gamme de tension par l'oxydation du fer ferreux. C’est seulement à haute tension, que l’oxydation des anions oxyde contribue au transfert des charges. Dans l'ensemble des compositions testées, aucune limitation du courant n’a été observée sur la réaction anodique
Molten oxide electrolysis (MOE) is an ambitious technique for the production of liquid iron by the use of renewable energies and thus lower CO2 emissions in the steel industry. In this concept, electrolysis is used to produce gaseous O2 and liquid iron metal at temperatures above 1810 K. In the experimental study presented here the key-parameters of the electrochemical reactions in a magnesio-aluminosilicate electrolyte and at the electrodes during MOE are investigated. A significant amount of liquid iron metal was produced during experiments of several hours. SEM-EDS analysis of the deposit revealed an alloy of iron metal and of the cathode material, which thereby indicates high process selectivity. Investigation of the electrolyte’s response in dependence of cell voltage and iron concentration inferred a diffusional limitation at low iron oxide concentrations at potentials below 1.5 V. The cathode half-reaction was identified as the reduction of ferrous iron to liquid iron metal. Using Tafel interpretation reaction-transfer coefficients close to 0.6 and an order of reaction around 1 were determined. The analysis of the anode half-reaction showed that in low iron bearing molten oxides, oxide anions were firstly oxidized into O2 gas. At high iron concentrations the charge transfer is conducted in the entire cell voltage range by the oxidation of ferrous iron. The participation of oxide anions in the charge transfer was only witnessed at high cell voltages. In the entire compositional range a limitation of the measured current due to the anode half reaction was not observed

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Moula, Soufien. "Comportement à court et long termes des bétons à ultra-hautes performances (BUHP) à base de laitiers des hauts fourneaux." Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2023. http://www.theses.fr/2023ORLE1019.

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Abstract:

Le béton à ultra-hautes performances (BUHP) est un type relativement nouveau de composite à base de ciment aux propriétés mécaniques et de durabilité les plus exceptionnelles. Cette thèse traite de la possibilité de développer un BUHP à faible empreinte carbone avec un taux élevé de remplacement du ciment (jusqu'à 50 %) par du laitier granulé de haut fourneau moulu (LHF) et une faible teneur en fumée de silice (FS). Dans cette étude, le ciment est remplacé par du laitier à 30 % et 50 % en volume. Des laitiers de deux finesses différentes sont utilisés, avec des finesses Blaine de 420 m²/kg (SL1) et 700 m²/kg (SL2), respectivement, à un rapport eau/liant (E/L) constant de 0,16 pour tous les mélanges. Les effets de la finesse et du dosage du laitier sur le comportement à court et long termes des BUHP sont étudiés.Les résultats expérimentaux montrent qu'il est effectivement possible de produire des BUHP à base de SL2 avec un comportement similaire à celui des matériaux conventionnels à base de fumée de silice. Le remplacement partiel du ciment avec une faible teneur en laitier (30 %) réduit la demande en superplastifiant (SP) et accélère le processus d'hydratation et la prise. Avec une teneur élevée en SL1 (50 %), la teneur en SP augmente, ce qui retarde la réaction d'hydratation et la prise. Cependant, la maniabilité du BUHP contenant 50 % de SL2 a été considérablement améliorée. Un effet d'accélération a donc été observé. Les mélanges à base de SL2 (à un taux de remplacement de 30 %) présentent le retrait endogène le plus élevé. Les mesures de résistance à la compression indiquent qu'une teneur de 30 % en SL1 améliore légèrement la résistance à la compression du béton à 28 jours. En raison de sa réactivité relativement élevée, le SL2 augmente la résistance à la compression à 3 jours lorsqu'une faible teneur est utilisée. La résistance à la compression du mélange incorporant 50 % de SL2 était proche de celle du béton de référence après 28 jours d'hydratation. Les résultats montrent également que tous les BUHP testés ont une résistance à la traction par fendage supérieure à 6 MPa à 28 jours. La caractérisation de la microstructure a montré que tous les mélanges analysés ont une microstructure ultra-dense avec une porosité réduite. L'effet du laitier était plus visible à 30 % et 50 % de remplacement du ciment par du SL2 et avec la présence de particules de FS. Dans ce cas, la porosité de ces bétons a été extrêmement réduite et le réseau poreux est devenu plus fin, ce qui diminue leurs propriétés de transfert. À long terme, tous les mélanges présentent une durabilité très élevée car leurs matrices sont presque imperméables au dioxyde de carbone et aux chlorures.D'un point de vue environnemental, le remplacement partiel du ciment par du LHF réduit les impacts environnementaux des BUHP. Pour 1 m3 de BUHP, l'incorporation de 50 % de laitier superfin (SL2) réduit les émissions de CO2 d'environ 41 %, ce qui rend le SL2-50SF plus durable que le béton de référence à base de FS. Cependant, cette teneur élevée en SL2 augmente le coût de production de 15 % par rapport au mélange de référence
Ultra-High Performance Concrete (UHPC) is a relatively new type of cement-based composite with exceptional mechanical and durability properties. This work explores the possibility of developing a more sustainable UHPC with a high level of cement replacement (up to 50%) by ground granulated blast furnace slag (GGBS) and low silica fume (SF) content. In this study, cement is replaced by slag at 30% and 50% by volume. Slags of two different finenesses are used, with Blaine finenesses of 420 m²/kg (SL1) and 700 m²/kg (SL2), respectively, at a constant water-to-binder ratio (w/b) of 0.16 for all mixes. The effects of slag fineness and dosage on the early-age and long-term behaviour of UHPC are investigated.Experimental results show that it is indeed possible to produce SL2-based UHPCs with a behaviour similar to that of conventional silica fume-based materials. Partial replacement of cement with low slag content (30%) reduces the need for superplasticizer (SP), promotes the hydration process and accelerates setting. With high SL1 content (50%), the SP content increases, resulting in a delay in the hydration reaction and setting. However, the workability of the UHPC containing 50% of SL2 was significantly improved. An acceleration effect was therefore observed. The SL2-based mixes (at 30% replacement level) show the highest autogenous shrinkage. Compressive strength measurements indicate that a 30% SL1 content slightly improves the compressive strength of the concrete at 28 days. Due to its relatively high reactivity, SL2 increases the compressive strength at 3 days at a low level. The compressive strength of the mix containing 50% of SL2 was close to that of the reference concrete after 28 days of hydration. The results also show that all the UHPCs tested have a splitting tensile strength greater than 6 MPa at 28 days. The microstructure characterization showed that all the mixes analysed have an ultra-dense microstructure with reduced porosity. The effect of slag was more pronounced at 30% and 50% of SL2 replacement and with the presence of SF particles. In this case, the porosity of these concretes was extremely reduced and the overall pore network became finer, reducing their transfer properties. In the long term, all mixes show superior durability as their matrices are almost impermeable to carbon dioxide and chloride.From an environmental point of view, the partial replacement of cement with GGBS reduces the environmental impact of UHPC. For 1 m3 of UHPC, the incorporation of 50% of superfine slag (SL2) reduces CO2 emissions by about 41%, making SL2-50SF more sustainable than the SF-based reference concrete. However, this high SL2 content increases the production cost by 15%, compared to the reference mix

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Le, Cornec Domitille. "Étude de la structure des laitiers vitrifiés de hauts-fourneaux et de leur réactivité à l'eau en milieu basique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS556.

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Abstract:

Le laitier de hauts-fourneaux est un sous-produit de l’industrie sidérurgique utilisé comme ajout cimentaire. Ce verre aluminosilicaté riche en calcium (Ca) possède des propriétés hydrauliques latentes. Il permet la fabrication de ciments au laitier ayant une faible empreinte carbone et une bonne résistance aux milieux agressifs. L’objectif de cette thèse est, tout d’abord, d’étudier la structure vitreuse des laitiers et son impact sur les propriétés du matériau. Nous couplons des techniques chimiquement sélectives (XANES et EXAFS) à des techniques permettant une analyse moyenne du matériau (MEB, RPE, PDF) et complétons ces résultats expérimentaux par une modélisation. L’hydratation du laitier se fait par un mécanisme de dissolution-reprécipitation dans lequel le Ca joue un rôle prépondérant. Cet élément se trouve dans des environnements complexes et n’est pas réparti de façon aléatoire dans la structure vitreuse. Les sites du Ca forment un sous-réseau d’éléments modificateurs du réseau vitreux qui pourrait faciliter la dissolution du laitier. Suite à cela, nous étudions la spéciation du titane (Ti) dans les laitiers. Cet élément, présent de façon mineure dans la composition, a été rapporté industriellement comme ayant un impact néfaste sur la résistance mécanique des mortiers contenant des ciments au laitier. Le Ti se trouve majoritairement en coordinance 5 dans les laitiers et il stabilise leur structure vitreuse. Ceci pourrait conduire à une perte de réactivité du matériau et être à l’origine des baisses de performances observées industriellement. Des tests de résistance à la compression sont réalisés sur micro-mortiers
Blast-furnace slag is a by-product of steel industry used as a supplementary cementitious material. This calcium (Ca)-rich aluminosilicate glass has latent hydraulic properties. It can be used to make slag cements with low-carbon footprints and high resistances to aggressive environments.The objective of this thesis is, first, to study the glassy structure of slags and its impact on the properties of the material. We use chemically selective techniques (XANES and EXAFS), medium-range analysis (SEM, EPR, PDF) and complete these results with a simulation. The hydration of slag is based on a dissolution-reprecipitation mechanism in which Ca plays a significant role. This element is in complex environments and is not randomly distributed in the glassy structure. The Ca sites form a modifier sublattice which could make the dissolution of the slag easier.We, then, study the speciation of titanium (Ti) in the slags. This element is minimally present in the composition but according to industrial reports, it lowers the mechanical resistance of mortars containing slag cements. Ti is mainly five-fold coordinated and stabilizes the glassy structure. This could lead to a loss of reactivity of the material and cause the industrially observed performance deterioration. Compressive strength tests are performed on micro-mortars

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Seignez, Nicolas. "Nano-structures et mécanismes d'altération d'un vitrifiat issu de la métallurgie du plomb : similitudes et spécificités vis-à-vis de matériaux vitreux d'origine industrielle et naturelle." Lille 1, 2006. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/0f9b049c-67ae-4eb1-9e1f-bdcf6cf0284e.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes de relargage et de rétention des polluants (Pb, Zn) lors de l'altération des scories métallurgiques de type lead blast fumace (première fusion du plomb). Dans un premier temps, une caractérisation détaillée de ce matériau partiellement vitrifié a établi : (1) que la matrice vitreuse, auparavant supposée homogène et majoritaire, est caractérisée par un début de cristallisation fractionnée massive de nano-oxydes de fer substitués en zinc (magnétite, wüstite ou franklinite) et (2), que Pb est uniquement contenu dans des phases bien individualisées. En régime dynamique dans des conditions de lixiviation très éloignées de l'équilibre (au contact d'une eau pure) la phase vitreuse et les billes de plomb métal sont les deux principales phases à s'altérer. A l'inverse, les oxydes de fer cristallisés sont relativement stables. La dissolution sélective de la phase vitreuse entraîne la libération des éléments modificateurs du réseau vitreux (Ca Na, Mg, Mn. . . ) et la formation d'une pellicule d'altération aux propriétés non protectrices. Elle est peu dense et constituée des éléments les moins mobiles (Si, Al et Fe). Cependant, l'altération de la phase vitreuse est parfois totalement inhibée alors que l'écart à l'équilibre est maintenu très grand lors des essais. Grâce à ces résultats, un modèle d'altération des scories et de transfert des polluants a été proposé. Dans ce modèle, l'altération de l'assemblage de phases est dépendant de facteurs cinétiques et de la dissolution sélective de la phase vitreuse. Ce modèle a été simulé à l'aide des codes de calculs géochimiques CHESS et de réaction-transport HYTEC.

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Sarperi, Laura. "Développement d'une filière de production de bio-GNV à partir de biogaz agricole à l'echelle individuelle." Thesis, Nantes, Ecole des Mines, 2014. http://www.theses.fr/2014EMNA0169/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse sous contrat cifre entre la société S3d et l’Ecole des Mines de Nantes a été de développer une solution innovante et rentable de production de bio-GNV (Gaz Naturel pour Véhicules) à l’échelle d’une exploitation agricole. Les solutions testées pour capter le CO2 et l’H2S se sont respectivement basées sur les réactions de carbonatation accélérée et la sulfuration du fer sur matériaux alcalins. Pour cela, un co-produits industriels à faible valeur ajoutée a été identifié : les laitiers sidérurgiques issus de four de conversion à oxygène (laitiers BOF pour Basic Oxygen Furnace). Des essais ont été menés à l’échelle du laboratoire sur le CO2 etl’H2S en réacteurs statiques puis en colonne dynamique. L’étude de la carbonatation accélérée du CO2 sur les laitiers BOF et la chaux a permis d’estimer les capacités de capture du CO2 à 49 gCO2/kgBOF pour les BOF contre 265,4 gCO2/kg chaux pour la chaux. La sulfuration des laitiers par H2S a conduit à une capacité de capture de 7,0 ± 1,0 gH2S/kgBOF. Suite à ces résultats, la faisabilité technique a été évaluée sur un biogaz réel produit sur une exploitation agricole vendéenne. Des tests sur site dans une colonne garnie de 200 g de laitiers en lit fixe pendant 46 jours ont permis de valider la faisabilité de la désulfurisation parles laitiers BOF en conditions réelles. Cependant, les réflexions menées sur la carbonatation du CO2 ont conduit à l’introduction d’une solution alternative à savoir la filtration membranaire. Enfin, le bilan économique sur la filière complète a montré que la rentabilité de cette unité était contrainte par un investissement de 75 000 € subventionné à 30% et la consommation d’au moins 6 pleins/semaine
Bio-NGV (bio- Natural Gas for Vehicles) is a bio-fuel based on the biogas in which components such as CO2and H2S are removed. But the economical feasibility of available and commercial technologies to perform these removals is limited to 80 Nm3/h of treated biogas. Regarding farm scale biogas plant, fuel needs of 1 fill-upper day would represent the treatment of only 1 Nm3/hof raw biogas. The aim of our work was to develop a solution economically adapted to farm scale to produce bio-NGV from biogas. An alternative and low cost material, BOF slag (Basic Oxygen Furnace slag), was then identified to perform CO2 removal by accelerated carbonation and H2S removal by iron sulfidation. The accelerated carbonation feasibility was evaluated in batch and dynamic reactors under laboratory conditions. But, removal capacities obtained were insufficient to be used under real conditions. Lime was then tested and CO2 removal capacities observed were higher than BOFslag ones but still insufficient. Iron sulfidation by H2Swas also tested under laboratory conditions. Batch reactor and dynamic column investigations led to an interesting H2S removal capacity of 7,0 ± 1,0 gH2S/kgBOF. Based on this result, performances were also validated under real conditions on the biogas produced on site field. According to the whole experimental data, the complete process of bio-NGV production was designed including the H2S removal performed by BOF slag, CO2 removal achieved in two membranes and the 200 bars compression. Finally, the overall economical balance has showed that a total investment of 75 000 € with a subsidy rates of 30% and a weekly fuel consumption between 6 and 28 fill-up/week will lead to a profitable project

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Hodaj, Fiqiri. "Thermodynamique et cinétique des échanges métal-laitier en métallurgie d'élaboration." Grenoble INPG, 1988. http://www.theses.fr/1988INPG0081.

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Construction d'un dispositif experimental pour etudier l'homogeneisation du cuivre liquide chauffe et brasse par induction et la distribution chimique en cours de reaction avec un jet d'oxygene gazeux. Realisation d'un programme de calcul pour trouver les compositions a l'equilibre interface metal-laitier

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Spannagel, Philippe. "Contribution à l'étude du système silicate décalcique-phosphate tricalcique et son intérêt dans la caractérisation et la valorisation de scories d'aciéries." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10371.

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Abstract:

La fabrication d'acier à partir de minerai riche en hématite conduit à une production de scories pauvres en phosphore. Afin qu’elles présentent un intérêt comme amendement engrais, nous avons étudié une méthode d'enrichissement en P₂O₅ réalisable au niveau du convertisseur. L'analyse et la caractérisation approfondie d'une scorie de conversion de fonte hématite (CFH) a permis de préciser la nature des phases et de proposer une estimation de leurs teneurs respectives ; le phosphore se retrouve principalement concentré dans des phases silicophosphates calciques du système Ca₂SiO₄-Ca₃ (PO₄)₂ Nous avons montré qu’il n'existe pas de solution solide continue entre Ca₂SiO₄-Ca₃ (PO₄)₂ mais qu’il se forme trois composés définis : - Ca₃₅ (Si0₄)₁₆ (P0₄) ₂, une nouvelle phase mise en évidence/ - la Nagelschmidtite Ca₇ (SiO₄)2 (PO₄)₂ identifiée dans les scories enrichies, dont nous avons déterminé la structure cristallographique après synthèse de monocristaux et précisé les relations structurales existant entre les différents composés du système Ca₂SiO₄ - Ca₃ (PO₄)₂ ; il existe un mécanisme de substitution du silicium par le phosphore avec création de lacunes ordonnées/ - Ca₅(Si0₄) (P0₄)₂, la silicocarnotite. L'influence, à 1300°C et 1500°C, d'ajouts sodiques synthétiques ou d'origines industrielles sur la formation et les caractéristiques des composés du système Ca₂SiO₄ -Ca₃ (P0₄)₂ a ensuite été étudiée ; l'élément sodium est principalement responsable de l'augmentation des vitesses de formation des silicophosphates calciques. L'étude de mélanges scorie CFH - ajouts à haute température a montré que: - l'enrichissement en phosphate aluminocalcique joue un rôle important sur la nature, la composition, la morphologie et la répartition des phases formées/ - l'introduction d'un ajout modifie la répartition du phosphore entre les différentes phases. Ils s'avèrent, lors de l'étude de la solubilité citrique de ces produits, que ces modifications influencent le rendement en phosphore biodisponible ; la sélectivité de l'attaque citrique a été mieux comprise.

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Zri, Abdeljalil. "Mise en place d’une nouvelle approche de formulation d’une matrice cimentaire à base de sable de dragage : application aux bétons de sables et granulats." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10172/document.

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Abstract:

D’une part, face à un contexte de manque de gisements et d’épuisement des ressources naturelles en matière d’agrégats et, d’autre part, en présence d’un matériau marin abondant issu des opérations de dragage, l’idée émergeante est de valoriser ces déchets dans une matrice cimentaire pour deux applications : béton de sable normalisé et granulats. Notre intérêt est de proposer une alternative aux bétons usuels pour certaines applications. L’étude de formulation est une tâche complexe et la nature des matériaux de base l’accentue davantage. L’étude consiste à proposer une nouvelle méthode de formulation du béton de sable normalisé. Vu l’étendue granulaire, l’incorporation d’un filler s’avère judicieuse et indispensable à la fois pour des raisons techniques et économiques. A travers la phase de caractérisations de notre béton de sable, plusieurs protocoles d’essais ont été mis en place afin de mettre en évidence les qualités de ce matériau et de promouvoir son usage courant. Pour décrire le comportement du béton de sable, il a été procédé à sa caractérisation vis-à-vis de plusieurs phénomènes à savoir : résistance en compression, résistance en traction, module d’élasticité statique et dynamique, consistance, hydratation aux jeunes âges, cinétique de retrait par dessiccation, microstructure et quantification des différentes formes d’eau dans la matrice cimentaire. D’une manière analogique, une nouvelle méthodologie de formulations des granulats à base de mêmes matériaux que le béton de sable a été étudiée. Les granulats testés ont été fabriqués par extrusion. Les résultats de caractérisations des bétons de sable et des granulats sont très prometteurs
On the one hand, against a backdrop of deposits lack and depletion of natural resources in terms of aggregates and, on the second hand, in the presence of abundant marine material from dredging operations, the emerging idea is to recover these wastes in a cement matrix for two applications: standard sand concrete and aggregates. From this perspective, our interest is to propose an alternative to conventional concrete for some applications. The formulation study is a complex task and the nature of the basic materials accentuates it further. The study consists to propose a new formulation method of standard sand concrete. Given the extensive granular, the incorporation of a filler is judicious and essential both for technical reasons such as improving the compactness and economic such as reducing the cement mixture. Through the characterization phase of our sand concrete, several test protocols have been established to highlight the qualities of this material and promote its current use. To describe the behavior of our concrete sand, we carried out characterization towards several phenomena that is: compressive strength, tensile strength, static and dynamic elasticity modulus, consistency, hydration at early ages, shrinkage on drying kinetics, microstructure and quantification of different forms of water in the cement matrix. In a similar manner, we proposed a methodology formulation of aggregates based on the same materials as concrete sand. The aggregates tested were manufactured by extrusion. The results of characterizations of concrete and aggregates sand are very promising

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Namoulniara, Diatto Kevin. "Etude expérimentale de la diffusion du CO2 et des cinétiques de carbonatation de matériaux cimentaires à faible dosage en clinker." Thesis, La Rochelle, 2015. http://www.theses.fr/2015LAROS008/document.

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Abstract:

Une solution pour réduire l’impact environnemental du béton est de substituer une partie du ciment par des additions minérales, comme le laitier de hauts fourneaux. Néanmoins, cette substitution ne doit pas réduire les performances du matériau vis-à-vis de la carbonatation, l’un des principaux phénomènes de vieillissement des structures en béton armé. La carbonatation est une réaction chimique entre la matrice cimentaire et le dioxyde de carbone présent dans l’air. Cette réaction, en plus de former du carbonate de calcium, diminue le pH de la solution interstitielle rendant ainsi les armatures vulnérables à la corrosion. Les essais accélérés de carbonatation montrent, en laboratoire, une grande disparité de comportements entre matériaux cimentaires très faiblement poreux à hautes performances mécaniques et matériaux plus poreux en usage dans les ouvrages courants. L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre le phénomène de carbonatation des matériaux cimentaires, notamment ceux contenant du laitier de hauts-fourneaux. Nous avons procédé en découplant les phénomènes impliqués dans la carbonatation que sont la diffusion gazeuse, les réactions chimiques et les transferts hydriques (séchage). La première partie de ces travaux de thèse a nécessité le développement et la validation d’un dispositif de mesure expérimental du coefficient de diffusion du CO2. Ce dernier a permis une étude paramétrique sur pâtes mettant en évidence l’influence de la composition et de la carbonatation sur la diffusion. La seconde partie a porté sur l’étude des cinétiques de carbonatation de pâtes en fonction du degré de saturation, après une mise à l’équilibre hydrique sur une longue période. Ces cinétiques ont été étudiées, sur échantillons de faibles dimensions, au moyen d’un suivi des évolutions pondérales et d’analyses thermogravimétriques, pour l’identification des hydrates résiduels et des carbonates formés. Nous avons ainsi mis en évidence des différences de comportement des hydrates et des liants vis-à-vis de la carbonatation impliquant la microstructure du matériau
One solution for reducing the environmental impact of concrete is to substitute a part of cement by mineral additions, such as granulated blast furnace slag. However, this substitution should not reduce the performances of concrete with respect to carbonation, one of the main ageing phenomena of reinforced concrete structures. Carbonation is a chemical reaction between the cement matrix and the carbon dioxide from the atmosphere. In addition to the formation of calcium carbonate, this reaction results in a pH reduction of the pore solution and a risk of corrosion. Laboratory accelerated tests show a wide disparity between the carbonation resistance of high mechanical performances concretes with low porosity and the resistance of more porous and more usual ones. The objective of this thesis is to better understand the phenomenon of carbonation of cementitious materials, including those containing blast furnace slags. This work was carried out by decoupling the phenomena involved in carbonation that are gaseous diffusion, chemical reactions and water transfers. First, an experimental device for measuring the CO2 diffusion coefficient was developed. After validation, the latter was used in a parametric study carried out on cement pastes showing the influence of composition and carbonation on the diffusion coefficient. The second part of the thesis work focused on studying the kinetics of carbonation of pastes with respect to the degree of water saturation. Prior to carbonation, the studied pastes were conserved during a long period at various RH to achieve hydric equilibrium. The carbonation kinetics of small size samples of pastes was studied by means of monitoring of weight changes and thermogravimetric analyzes for identification of residual hydrates and formed carbonates. We have thus shown differences in behavior of hydrates and binders during carbonation involving the material microstructure

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Saouti, Leo. "Ordures ménagères résiduelles (OMR) : modèle, mise en monture et stabilisation/solidification." Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2023. http://www.theses.fr/2023NORMR114.

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Abstract:

Des millions de tonnes de déchets sont traités chaque année dans le monde entier. Il existe de grandes disparités dans les techniques de traitement des déchets en fonction du niveau de développement des pays. En France, une start-up angevine nommée Néolithe propose une nouvelle voie de traitement des déchets non dangereux non inertes, la fossilisation. Ce procédé est le suivant : broyage des déchets, mélange avec un liant hydraulique puis extrusion pour en faire des granulats appelés Anthropocite®. Les travaux de cette thèse concernent le traitement des ordures ménagères résiduelles (OMR). Ils comportent trois parties : la préparation d’un modèle représentatif des OMR, la valorisation de cendres en matrices liantes, et la solidification du modèle OMR avec différents liants retenus. La préparation du modèle représentatif des OMR nécessite pour les fractions organiques un séchage et un broyage adapté à la finesse de mouture souhaitée. Pour les déchets plastiques il convient d’utiliser des broyeurs spécifiques. Les cendres de biomasse - cendres volantes et de sous foyer - ont été étudiées : caractérisation et réactivité. Des essais d’activation (NaOH et Na2SiO3) ont porté sur les deux types de cendres avec comme variables : le ratio eau sur liant (E/B) et le ratio activateur sur précurseur (A/P). Un précurseur composé de cendres (P1) et de laitier (P3) a été proposé. Les conditions favorables pour l’obtention de résistances en compression minimales de 25 MPa à 28 jours sont un ratio de E/B de 0,4, un ratio A/P de 0,2 et un ratio P1/P3 de 1,50. Pour l’étude de mélanges avec les moutures d’OMR, les liants retenus ont été les suivants : un laitier activé, un précurseur composé de cendres et de laitier, un liant hydraulique dénommé Ligam et un ciment Portland (CEM I) Les premiers essais sur les mélanges ont permis d’établir les protocoles d’inclusion de fermentescibles d’ordures résiduelles (FOR). Tous les liants accusent des retards de prise et de solidification lors d’inclusion. Il est essentiel d’hydrater les déchets (FOR) lors du mélange avec les liants mais chaque liant présente un optimum d’ajout d’eau aux FOR différent. Il est possible de solidifier le modèle représentatif des OMR avec des liants hydrauliques comme avec des liants activés par des alcalins. Les liants hydrauliques semblent plus robustes quant à la nature des composants que représente l’inclusion du modèle OMR à des mortiers. Ces travaux permettent d’établir une base de données, nécessaire à la poursuite des travaux sur la solidification/stabilisation des OMR
Millions of tonnes of waste are treated every year throughout the world. There are wide disparities in waste treatment techniques, depending on the level of development of individual countries. In France, an Anjou-based start-up called Néolithe is proposing a new way of treating non-hazardous, non-inert waste: fossilisation. The process involves shredding the waste, mixing it with a hydraulic binder and then extruding it to produce aggregates called Anthropocite®. The work in this thesis concerns the treatment of municipal solid waste (MSW). It consists of three parts: the preparation of a model representative of residual household waste, the use of ash as a binder matrix, and the solidification of the residual household waste model with various selected binders. For organic fractions, the preparation of a model representative of household waste requires drying and shredding to suit the fineness of grind required. Specific shredders should be used for plastic waste. The characterisation and reactivity of biomass ash - fly ash and underfired ash - were studied. Activation tests (NaOH and Na2SiO3) were carried out on the two types of ash with the following variables: water to binder ratio (W/B) and activator to precursor ratio (A/P). A precursor composed of ash (P1) and slag (P3) was proposed. Favourable conditions to obtain minimum compressive strengths of 25 MPa at 28 days are a W/B ratio of 0.4, an A/P ratio of 0.2 and a P1/P3 ratio of 1.50. The following binders were selected for the study of mixes with SRM grindings: an activated slag, a precursor composed of ash and slag, a hydraulic binder called Ligam and a Portland cement (CEM I). The initial tests on the mixes enabled protocols for the inclusion of fermentable residual waste (FRW) to be established. All binders show delays in setting and solidification during inclusion. It is essential to hydrate the waste (FRW) when mixing with the binders, but each binder has a different optimum to add water to FRW. It is possible to solidify the model representative of MSW with hydraulic binders as well as with alkali-activated binders. Hydraulic binders appear to be more robust in terms of the nature of the components than the inclusion of the MSW model in mortars. This work makes it possible to establish a database, which is necessary for further work on the solidification/stabilisation of MSW

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Miraoui, Mohamed. "Prétraitement et traitement des sédiments de dragage en vue d'une valorisation dans le génie civil." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10168/document.

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Abstract:

Les travaux de recherche s’intègrent dans une thématique globale du Département Génie Civil et Environnemental de l’Ecole des Mines de Douai relative à la valorisation de sous produits et coproduits industriels dans le domaine du Génie Civil. Les travaux de cette thèse se focalisent sur l’étude de deux matériaux : les sédiments fins générés lors d’opérations de dragage et les laitiers d’aciérie, des coproduits de l’industrie métallurgiques. Ce travail traite une démarche générale de prétraitement et de traitements de ces deux matériaux dans cinq chapitres. Dans le premier chapitre, une étude bibliographique sur les sédiments et sur les laitiers a été réalisée. Dans cette partie, nous avons étudié la composition, la gestion actuelle et le cadre législatif défini pour la gestion des deux matériaux. Dans le second chapitre, une caractérisation générale des matériaux utilisés a été entreprise. Cette première partie nous permettra d’appréhender le comportement mécanique, physico-chimique et le degré de pollution de ces deux matériaux. Dans cette partie, nous avons étudié les caractéristiques physiques, les performances mécaniques, la composition minéralogique et l’impact environnemental des sédiments de dragages et des laitiers d’aciérie.Le troisième chapitre des travaux de la thèse s’intéresse aux sédiments de dragages. Dans ce chapitre, le processus de réduction de la teneur en eau initiale de deux sédiments a été exploré. Pour cela, nous avons défini un protocole expérimental pour l’optimisation du processus de séchage des sédiments de point de vue technique et économique. Dans cette partie, nous avons étudié le séchage des sédiments en fonction de plusieurs paramètres. Les paramètres sélectionnés sont : la teneur en eau initiale, le mode de séchage, la composition des sédiments et les conditions climatiques. Le quatrième chapitre consiste à développer des formulations à base de sédiments de dragage et de laitiers d’aciérie. Tout d’abord, des traitements des sédiments fins de dragages au ciment et à la chaux ont été explorés. Cette partie nous permettra de comparer l’efficacité des différents traitements appliqués. Ensuite, des formulations à base de sédiments et de laitiers d’aciérie ont été réalisées. Dans ces formulations, nous avons défini les proportions dans un mélange optimal basé sur une compacité maximale. Dans cette partie, nous avons adapté le modèle d’empilement compressible aux matériaux utilisés. Puis nous avons étudié le comportement mécanique des formulations réalisées.Enfin, dans le dernier chapitre, une tentative de dimensionnement d’une couche de chaussée à base des formulations réalisées a été mise en œuvre. Le dimensionnement a été réalisée conformément la méthode française de dimensionnements des chaussées. L’objectif de cette partie est d’étudier le potentiel de coproduits industriels pour une application en techniques routières en termes de contraintes et déformations admissibles
This work is integrated in global thematic developed in Civil Engineering & Environmental Department of the Ecole des Mines de Douai. This thematic relate to the valorization of industrial co products to development an alternative solutions in terms of civil engineering materials. The experimental study developed in this thesis consists to use two materials: dredged sediment and steel slag.The manuscript content five chapters for discuss this approach to developed an experimental methodology to the valorisation of these materials in road construction. In the first chapter, a literature study of dredged sediments and steel slag has been realised. In this part, we studied composition, current management and actual legislation setting their management. In the second chapter, the general characterisation of used materials has been achieved. This part tends to understand the physical, mechanical and environmental behaviour of dredged sediment and steel slag. The third chapter, the natural drying of two types of fine dredged sediments is discussed. In the following, the efficiency of the evaporation and/or drainage has been discussed. The object of this part is to observe the results in terms of water-content decrease by evaporation and drainage in terms to physical characteristics, composition and initial water content of the sediments. The fourth chapter consists to develop a formulation of road materials of dredged sediments mixed to steel slag. Firstly, the treatment of the efficiency of sediment treatments with lime and cement are discussed. Then, a making of a road material with dredged sediment treated with steel slag is discussed. In this part we adapted of packing density model to sediments and steel slags. The last chapter considers the design of base course composed of sediments and steel slags. The design is realised according to méthode française de dimensionnements des chaussées

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Le, Coq Xavier. "Étude physico-chimique de matériaux réfractaires de type dolomie-carbone, leur oxydation par les GAZ et leur corrosion par un laitier de désulfuration." Nancy 1, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10335.

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Abstract:

Étude de l'oxydation par CO/CO#2 entre 1000 et 1400#OC d'échantillons industriels de dolomie contenant ou non du carbone. Analyse de la résistance à la corrosion par un laitier de désulfuration et détermination du mécanisme de corrosion

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Houecande, Orianne. "Chimie de l'eau et transport particulaire dans un crassier sidérurgique : de la zone non saturée à la zone saturée." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEM022/document.

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Abstract:

Les particules mobiles du sol peuvent transporter des polluants vers la nappe phréatique. Dans les crassiers sidérurgiques, les éléments métalliques lixiviés contribuent à une contamination rapide des eaux du sol. L’objectif de ce travail est de comprendre les mécanismes qui interviennent dans le transport en solution et sous forme particulaire dans des déchets sidérurgiques stockés sur le long terme. Pour ce faire, une caractérisation complète des compositions minéralogiques et chimiques a été effectuée. Elle révèle que ces déchets sont constitués de minéraux de haute température typiques des laitiers et de minéraux d’altération météorique. Les eaux de percolation montrent des pH élevés, dus à des teneurs élevées en calcium, et des teneurs importantes en aluminium et silicium. Les teneurs en chrome et molybdène, et ponctuellement en vanadium sont élevées dans les lixiviats des laitiers de fusion. L’analyse granulométrique des particules mobilisées, pour des pluies simulées en colonne, indique que leur taille moyenne est de 200 µm, ce qui laisse prévoir une faible mobilité dans les formations sous-jacentes moins perméables. Les calculs de spéciation montrent que les lixiviats sont saturés ou proches de l'équilibre vis-à-vis des silicates calciques hydratés et souvent saturés en molybdate de calcium
Mobile soil particles can transport pollutants to groundwater. In slag heaps, leached metallic elements contribute to soil water contamination. The aim of this work is to identify the role of slag particles in contaminant transport under unsaturated and saturated conditions. Mineralogical compositions and physicochemical properties of slags are first determined. The analysis show high temperature slag phases and weathering phases. Percolation tests are also carried out in repacked waste columns under infiltration/drying cycles to find out the effects of dry periods on in situ particle mobilization. Preferential flows lead to rapid transport of solute through the repacked column in vadose zone. Leachates are characterized by high pH and high concentrations of calcium, aluminum and silicon, molybdenum, chromium in the fusion slags. Speciation calculations showed that the leachates are saturated in calcium silicate hydrates. Laser size analyzer shows that the slag particles mobilized during the simulated rain events are around 200 µm, which suggests low mobility in the less permeable underlying formations

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Yin, Nang Htay. "Weathering of metallurgical slags : a comprehensive study on the importance of chemical and biological contributions." Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1125/document.

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Abstract:

Le crassier du site MetalEurop (Noyelles-Godault) a accueilli des scories de première fusion entre les années 1936 à 2003. Il est actuellement constitué de 4 millions de tonnes de ces matériaux générés par les deux procédés pyrométallurgiques les plus usités dans le monde pour la production du plomb et du zinc : le procédé Lead Blast Furnace (LBF) et le procédé Impérial Smelting Furnace (ISF). L'utilisation de ces scories en tant que matériau de substitution dans les ciments et dans les routes a été envisagée et a fait l'objet de recherches, mais présente des risques environnementaux, c'est-à-dire, essentiellement la dissémination de polluants (Pb et Zn)
Primary smelting slags, known as Lead Blast Furnace (LBF) and Imperial Smelting Furnace (ISF), were generated by the former pyrometallurgical industries located in Noyelles-Godault, Northern France. Following its closure in 2003, 4 million tons of primary slags have been landfilled as a heap in the vicinity of the Deûle River, near the industrial basin of Nord-Pas-de-Calais. These slag materials are often enriched in particular metals (Pb, Zn) that can be released into the environment through alteration processes and leaching. Many biological and chemical processes might take place within these tailings and thus affect significantly the slag weathering. Predicting the environmental impact of these wastes requires an understanding of the mineral-water interactions as well as the influence of the biological activities (the involvement of microorganisms). Thus, this research is designed to simulate the natural weathering of slag by simulating different weathering conditions with or without the involvement of the microorganisms as well as by varying several chemical parameters. Chemical weathering of both LBF and ISF slags was studied by as a function of pHs (4, 5.5, 7, 8.5 and 10) as well as under two atmospheres (open air and nitrogen). Significant amounts of Ca, Fe and Zn were released under acidic conditions (pH 4) with a decrease towards the neutral to alkaline conditions (pH 7 and 10) for both slags. The concentrations of all elements increased gradually after 216 h compared to initial 24 h of leaching period. The presence of oxygen under open-air atmosphere not only enhanced oxidative weathering but also encouraged formation of secondary oxide and carbonate phases. In addition, Zn dissolution was related to extremes zinc isotopic signatures in the leachate; heavier δ66Zn values at low pH than at high pH for both slags under open-air atmosphere. On the other hand, bioweathering of both slags was studied in the presence of a pure heterotrophic bacterial strain (Pseudomonas aeruginosa) in a bioreactor operated in batch conditon as well as in a semi-flow through reactor with intermittent leachate renewal conditions. P. aeruginosa is shown to play a significant role in slags weathering by enhancing the leaching and solubility of Zn and Pb. In addition, the cumulative bulk release of dissolved Fe, Si, Ca and Mg doubled in the presence of bacteria, probably due to the release of soluble complexing organic molecules (e.g. siderophores). Bacterial biomass served as the bioadsorbent for Pb, Fe and Zn as 70-80% of Pb and Fe, 40-60% of Zn released are attached to and immobilized by the bacterial biomass. Oxides, hydroxides and carbonates were predicted as secondary phases during chemical weathering of slags whereas carbonates and phosphates were dominant phases during bioweathering. These predictions were in agreement with the observations by Scanning Electron Microscopy (SEM) with Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM) analysis, and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) analysis

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Hugo, Mathilde. "Contribution à la modélisation du procédé de refusion sous laitier éléctroconducteur." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0091.

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Abstract:

Le procédé de refusion sous laitier électroconducteur (ESR =Electro Slag Remelting) permet de produire des alliages à haute valeur ajoutée utilisés pour des applications critiques. Les mesures in-situ sur les fours industriels étant coûteuses, la simulation numérique est essentielle à la maitrise et à la compréhension de ce procédé complexe. L’Institut Jean Lamour a développé depuis plusieurs années un modèle 2D axisymétrique qui permet de simuler la refusion d’une électrode consommable au sein d’une lingotière considérée comme totalement isolée électriquement du reste du système. Sont alors décrit en régime transitoire les transferts couplés de chaleur et de quantité de mouvement, ainsi que le passage du courant électrique dans le laitier et le lingot lors de la croissance et de la solidification de ce dernier. Les connaissances acquises au cours des dernières années sur le procédé ESR remettent en cause l’hypothèse d’isolation électrique du moule au cours de la refusion. L’objet de cette thèse est d’intégrer et d’étudier la possibilité de passage de courant entre le laitier et la lingotière au cours de la refusion. Un premier modèle a été développé. Il consiste en un calcul électromagnétique complet dans l'ensemble du système pour une géométrie simplifiée. Il a permis de simplifier la mise au point du modèle global, tout en fournissant de premiers résultats. Par la suite, un modèle totalement couplé a été finalisé puis les modifications du code ont fait l’objet de validations avec des mesures expérimentales. Des études de sensibilité ont été menées pour tester l’influence des propriétés du laitier et des paramètres opératoires sur la qualité du lingot final
The ElectroSlag Remelting process (ESR) is widely used to produce high added value alloys for critical applications (aerospace industry, nuclear plants, etc.). Trial-and-error based approaches being expensive, numerical simulation is fundamental to improve the knowledge and the understanding of this complex process. The Institut Jean Lamour has been developing for several years a numerical code to simulate the melting of a consumable electrode, supposedly perfectly cylindrical, within a mold assumed to be perfectly electrically insulated from the electrode-slag-ingot system. Based on these assumptions, the 2-D axisymmetrical transient-state numerical model accounts for electromagnetic phenomena and coupled heat and momentum transfers, to simulate the continuous growth of the electroslag remelted ingot and the solidification of the metal and slag. Recent studies on the ESR process are challenging the insulated mold hypothesis. Therefore, the main objective of the thesis is to acknowledge and study the existence of a mold current during an ESR remelting. A first model has been set-up, aimed to simulate the electromagnetic phenomena in the whole system for a simplified geometry. The possibility of the existence of such a mold current was confirmed. Based on this work, a fully-coupled model has then been developed and the results have been compared with experimental data to check the validity of the modifications. The influence of slag properties and operating parameters on the final quality of the ingot has been tested

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Seifi, Sahar. "Conception d'éco-liants et/ou éco-matériaux à partir de cendres volantes papetières et laitier moulu." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMC287/document.

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Abstract:

L'objet des travaux réalisés dans cette thèse concerne la mise en oeuvre d'un éco-liant à base de co-produits industriels : une cendre volante papetière et un laitier moulu, pour la fabrication de mortiers secs. Cet éco-liant a été élaboré pour remplacer partiellement le ciment comme constituant de matériaux traditionnels d'une part, et recycler en grande quantité l'un des deux déchets industriels, la cendre volante papetière tout en intégrant les notions d'économie circulaire et d'éco-conception d'autre part. La littérature fait état de nombreux travaux sur les différents types de cendres et de laitiers mettant en avant les caractéristiques, la minéralogie, la réactivité de ces cendres volantes papetières et des laitiers moulus. Ces deux coproduits avec environ 20% de SiO2 et 50% de CaO (% pondéraux), ont une composition chimique très proche de celle d'un ciment et développent des propriétés pouzzolaniques qui peuvent suppléer celles du ciment. Leur valorisation comme matériau liant est alors envisageable. Une complète connaissance des propriétés physico-chimiques, structurelles et minéralogiques de la cendre volante papetière et du laitier moulu a conduit à une étude exploratoire de formulations. Des mélanges à partir de 72% de cendres volantes papetières et de 28% de laitier moulu ont été étudiés en se référantà la formulation de base d'un mortier pour en optimiser la teneur en eau et le niveau d'énergie de compactage. Un matériel spécifique pour compacter les éprouvettes prismatiques de dimensions 4x4x16cm3 de mortier a été utilisé. L'effet de l'ajout de trois types d'activateurs i.e. chlorure de calciumCaCl2, métasilicate de sodium Na2O3Si et carbonate de sodium Na2CO3, et d'une faible quantité deciment i.e. 5% et 10% a été analysé mettant en relation la résistance mécanique et la microstructure desmélanges. Deux formulations optimales ont fait l'objet d'analyses relatives à la minéralogie, auxrésistances mécaniques à 2, 7 et 28 jours de cure, à la microstructure avec des images MEB,distributions des pores et à la durabilité. Compte-tenu des résultats satisfaisants obtenus, une approcheà l'échelle semi-industrielle de fabrication de blocs 15x15x15 cm3 à partir des deux formulationsretenues a été menée et discutée. Les premiers résultats montrent un grand intérêt pour la fabricationde pavés et de produits dérivés pour l'aménagement de zones piétonnes ou à circulation réduite
The aim of this thesis is the development of an eco-binder based on industrial co-products : a wastepapery ash and a ground granulated blast-furnace slag, for the manufacture of dry mortars. On the one hand,this eco-binder was developed to replace partially cement as a constituent of traditional materials, andon the other hand to recycle in large quantities one of these two industrial wastes ; wastepaper fly ashwith considering all the notions of circular economy and eco-design. From literature, there are numerousand relevant research works on the different types of ash and slag, highlighting the characteristics, themineralogy, the reactivity of the wastepaper fly ash and ground granulated blast-furnace slags in details.These two co-products with about 20 wt.% SiO2 and 50 wt.% CaO have a chemical composition veryclose to that of a cement and develop pozzolanic properties that can replace those of cement. Theirvalorization as a binder material is then possible. A complete knowledge of the physicochemical, structuraland mineralogical properties of wastepaper fly ash and ground granulated blast-furnace slag led to anexploratory study of formulations for dry mortars. The mixtures containing 72 wt.% of wastepaper fly ashand 28 wt.% of ground granulated blast-furnace slag were investigated with reference to the formulationof a standard mortar to optimize the water content and compaction energy level. A specific equipment forcompacting prismatic specimens with dimensions 4x4x16 cm3 was used. The effect of adding three types ofactivators i.e. calcium chloride CaCl2, sodium metasilicate Na2O3Si and sodium carbonate Na2CO3, anda small amount of cement i.e. 5 wt.% and 10 wt.% was analyzed. The relation between mechanical strengthand the microstructure of the mixtures has been detailed and discussed. Two optimal formulations wereimplemented and, mineralogy, mechanical strength at 2, 7 and 28 days of curing, microstructure withSEM images, pore distributions and durability have been considered and analyzed. Taking into accountthe satisfactory results obtained, a semi-industrial approach to manufacture 15x15x15 cm3 blocks fromthe two selected formulations was conducted and discussed. The first results show a great interest in themanufacture of blocks of pavement and derived products for the construction of pedestrian or reducedtraffic areas

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Chaurand, Perrine. "Apport de la cristallochimie et de la spéciation du chrome et du vanadium à la modélisation de l'altération de granulats artificiels (sous-produits d'aciérie)." Phd thesis, Aix-Marseille 3, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00189579.

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Abstract:

Dans les aciéries, la conversion de la fonte en acier est une opération qui génère des quantités très importantes de déchets : les laitiers d'aciérie de conversion (LAC), qui sont en partie valorisés en tant que granulats en génie civil. Cette thèse vise à quantifier et à expliquer le comportement à la lixiviation des LAC, c'est-à-dire leur altération et le relargage des métaux traces (Cr, V) qu'ils contiennent, par l'identification des mécanismes physico-chimiques qui régissent, au sein même de la matrice solide, la mobilité et le transfert des éléments. L'approche expérimentale choisie est basée sur des tests de lixiviation (en laboratoire à l'aide du CTG-Leachcrete et en lysimètre à l'échelle semi-pilote) et des spectroscopies d'absorption et de fluorescence des rayons X permettant de caractériser à l'échelle du site cristallochimique le degré d'oxydation, la symétrie et la nature des phases porteuses des éléments.
Le Cr exclusivement trivalent, très stable dans les sites octaédriques d'une ferrite de calcium, est très peu relargué lors des tests de lixiviation en laboratoire et en lysimètre. Une phase de type spinelle, issue de l'altération de (Fe, Mn, Mg)O contrôle également la mobilité du Cr(III). Au contraire, le V(III) subit une oxydation en V(V) au sein même de sa phase porteuse, qui s'accompagne d'une perte de symétrie, à l'origine de sa mobilité à l'échelle du laboratoire.
Les données issues de ces expériences ont permis d'écrire les équations thermodynamiques d'équilibre à l'origine de l'initialisation d'un modèle géochimique robuste (CHESS) reproduisant l'altération des LAC : évolution minéralogique et courbes cinétiques de relargage obtenues lors des tests de lixiviation statique et dynamique en laboratoire. Ce modèle vise à terme à prédire le comportement à long terme des LAC dans un scénario de valorisation donné.

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Vanhamme, Géraldine. "Etude de la réactivité des alitiers du haut-fourneau dans les ciments de type CEM III." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2011. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209956.

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Abstract:

En Europe, suite à la fermeture de nombreux sites sidérurgiques, une utilisation croissante de laitiers de haut-fourneau d’origine et d’âge variés voit le jour depuis plusieurs années. Cette évolution conduit à une diversification de la composition chimique et minéralogique des laitiers. Connaître l’influence de ces caractéristiques sur la réactivité des laitiers utilisés en substitution du clinker dans les ciments de haut-fourneau (CEM III) devient, dès lors, primordial pour assurer les performances de tels ciments.

Dans ce contexte, le présent travail a pour but d’investiguer l’influence de la composition chimique et de l’âge des laitiers sur leur réactivité tant par des essais physico-mécaniques que par une caractérisation physico-chimique et minéralogique de CEM III/B à différentes échéances d’hydratation. L’effet néfaste du vieillissement des laitiers est clairement mis en exergue et son impact diffère selon la composition chimique de départ du laitier. Les ions aluminium engendrent une accélération de l’hydratation et une amélioration des résistances physico-mécaniques à jeune âge mais, à long terme, ils conduisent à une perte de ces dernières. Concernant l’influence des ions titane dans les laitiers, la tendance générale observée est une diminution des performances physico-mécaniques.

Sur base de ces résultats, une évaluation de la représentativité de moyens accélérés d’estimation de la réactivité des laitiers est effectuée. Il est mis en évidence que seules les mesures de résistances physico-mécaniques classiques permettent d’évaluer correctement la réactivité des différents laitiers.

Une évaluation de la détermination de la teneur en constituants de CEM III/B par la méthode Rietveld est menée par comparaison avec la méthode de dissolution sélective de la norme EN 196-4 et le dosage des constituants par pesée. Moyennant une utilisation adaptée de cette méthode, les résultats obtenus à l’aide de celle-ci sont très encourageants.

In Europe, following the closure of many steel plants, an increased use of blast furnace slag (BFS) of various age and origin was born for several years. This evolution leads to a diversification of the chemical and mineralogical composition of the BFS. Knowing the influence of these characteristics on the reactivity of slag used in substitution of clinker in blast-furnace cement (CEM III) becomes, therefore, crucial to ensure the performance of such cements.

In this context, this work aims to investigate the influence of chemical composition and age of BFS on their reactivity by both physico-mechanical and physico-chemical and mineralogical characterization of CEM III/B at different times of hydration. The adverse effect of ageing of BFS is clearly highlighted and its impact varies depending on the chemical composition of the BFS. Aluminum ions generate an acceleration of the hydration and improve mechanical strength at early age, but at long term, they lead to a loss of the strength. Regarding the influence of titanium ions in the BFS, the general trend is a decrease of the physical and mechanical performance.

Based on these results, an assessment of the representativeness of accelerated means of estimating, the BFS reactivity is done. It is emphasized that only measures of physical and conventional mechanical strength can accurately assess the reactivity of different BFS.

An evaluation of the determination of the amount of CEM III/B components by the Rietveld method is based upon comparison with the selective dissolution method from the EN 196-4 norm and components determination by weight. Through appropriate use of this method, the results obtained are very encouraging.

Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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De, Oliveira Campos Leandro Dijon. "Mass transfer coefficients across dynamic liquid steel/slag interface." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0554/document.

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Abstract:

Afin de prédire l’évolution de la composition chimique du laitier dans différents procédés sidérurgiques, un modèle CFD a été développé. Les coefficients de transfert de masse sont estimés à partir des modèles basés sur les paramètres physico-chimiques et hydrodynamiques, comme par exemple la diffusivité des espèces chimiques et la divergence de l’interface. Ces modèles ont été développé pour la prédiction du transfert gaz-liquide où le les nombres de Schmidt (Sc=ν⁄D) sont relativement faible (Sc≈200). Par contre, les procédés industriels ont un nombre de Sc considérablement plus importante, de l’ordre de 103 à 104. Pour évaluer la pertinence de ces modèles, l’hydrodynamique au voisinage d’une interface liquide-liquide a été étudiée. Un modèle CFD et des mesures par l’anémométrie laser (LDA) ont été utilisés pour calculer et valider les champs de vitesse d’une maquette à eau d’une lingotière de coulée continue (CC).Le modèle de transfert de masse d’une lingotière de coulée continu industriel nous a montré que les coefficients de transfert de masse ne sont pas distribués de manière homogène, et les propriétés physiques du laitier ne doivent pas y être non plus. Cette distribution non-homogène a été confirmée par des essais physiques. Les écoulements calculés numériquement ont été utilisé pour prédire les coefficients de transfert de masse entre les deux phases liquide. Ces paramètres seront utilisés comme donnée d’entré pour un modèle de thermodynamique afin de prédire l’évolution de la composition chimique du laitier
In order to characterize the mass transfer coefficients (MTC) of different species across liquid steel/slag interface, a multiphase Computational Fluid Dynamic (CFD) model was developed. MTC’s are estimated from models based on physicochemical and hydrodynamic parameters, such as mass diffusivity, interface shear and divergence strength. These models were developed for gas-liquid interactions with relative low Schmidt (Sc=ν⁄D) numbers (Sc≈200). However, the industrial processes involve mass transfer of chemical species with Sc number ranging from 103 to 104. To evaluate the applicability of these existing models, the fluid flow in the vicinity of a liquid/liquid interface is investigated. Computational Fluid Dynamic (CFD) and Laser Doppler Anemometry (LDA) were used to calculate and measure the velocity field on a continuous casting (CC) water model configuration. The work provides new insights and original measures to understand the fluid flow near liquid-liquid interfaces.The mass transfer model of an industrial continuous casting mold showed that the mass transfer coefficients are not homogeneously distributed, and slag properties should follow this trend. This non-homogeneity was confirmed by physical experiments performed with a water model of a CC configuration and its CFD representation. The calculated flow was used to predict the MTC and the interface area between phases, since the interface is constantly moving. These parameters will be the input of thermodynamic models to predict slag composition and viscosity. This methodology is currently under validation, and it will also be applied to improve steel plant performance in the desulphurization process

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Dissertations / Theses on the topic 'Laitiers (Métallurgie)'

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