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Technologie SikaGrind ® La finesse au cœur de la performance
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TechnologieSikaGrind®
La finesse au cœurde la performance
Des solutions innovantespour relever les défis de demain
Technologie SikaGrind®
2
La fabrication du ciment, un process délicat . . . . . . . . . . . . . 4
Agent de mouture SikaGrind : quelques gouttes suffisent ! . . . . . . 6
SikaGrind, une gamme flexible et sur-mesure . . . . . . . . . . . . . . . 12
L’accompagnement et le service Sika . . . . . . . . . . . . . 16
Les enjeux environnementaux . . . . 18
Sommaire
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Deux facteurs sont fondamentaux pour la fabrication du ciment :
la formulation,
le processus de broyage.
La technologie SikaGrind propose des solutions innovantes
pour maîtriser ces deux leviers et relever de nouveaux défis.
La fabrication du ciment, un process délicat
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La fabrication du ciment est un processus de haute technicité où chaque étape a un impact décisif sur la qualité du produit, sur le bilan économique et écologique de la production.
Tout au long de la chaîne de production, des matières premières jusqu’au calibrage de la formulation du ciment, en passant par la cuisson et la trempe du clinker, l’industrie cimentière recherche en permanence une qualité constante pour ses produits.
Les deux éléments qui garantissent la valeur ajoutée au ciment sont :
\\ l’optimisation de la formulation,
\\ le processus de broyage.
Le broyage est la dernière étape du processus de production pour permettre d’obtenir un ciment conforme aux normes et aux besoins du client final.
Plusieurs paramètres rentrent en jeu lors de la production de ciment :
\\ le procédé mécanique de broyage,
\\ les propriétés chimiques et physiques des matières premières,
\\ la formulation même du ciment.
Grâce à la technologie SikaGrind nous améliorons la maîtrise de l’outil de production et ses niveaux de rentabilité.
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Les propriétés des agents de moutureLa production et la qualité du ciment sont affectées par un faible rendement du broyage et une efficacité limitée de la séparation.
A même surface spécifique, une séparation peu efficace détermine :
\\un faible débit de production (évalué en tonne/heure),
\\un excès de particules surbroyées,
\\une demande en eau élevée.
Les agents de mouture agissent sur les surfaces des particules qui sont créées lors de leur fracturation. Ces surfaces sont chargées électriquement, ce qui engendre l’attraction mutuelle des petites particules et donc leur ré-agglomération en formant des amas.
Ceci détermine :
Flux d’air
Rotation
Fines
Rejets
+
+
–
–
\\ Le surbroyage : les amas de petites particules sont traités au séparateur comme agrégats trop lourds et renvoyés au broyeur.
\\ Effet d’enrobage : des particules broyées adhèrent aux boulettes en réduisant l’intensité des impacts.
\\ Les nouvelles surfaces, crées lors de la fracture des particules, adhèrent entre elles (effet électrostatique).
Agent de mouture SikaGrind® : quelques gouttes suffisent !
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Les agents de mouture sont généralement utilisés à faible dosage, entre 0,02 % et 0,05 % de la masse du clinker.
Ils sont introduits soit à l’entrée du broyeur soit directement à l’intérieur.
Ils sont constitués de substances polarisables, fixées par adsorption à la surface des particules. Ceci atténue l’effet des charges de surface en réduisant leur ré-agglomération.
Les agents de mouture augmentent ainsi l’efficacité du broyage et de la séparation, ce qui permet un gain de productivité.
La fraction des particules surbroyées diminue et la répartition granulométrique est plus favorable à un ciment de meilleure qualité.
Les agents de mouture SikaGrind permettent aux cimentiers d’obtenir la finesse et la qualité de ciment recherchées.
Fonctionnement des agents de mouture SikaGrind®
Flux d‘air
Rotation
Fines
Rejets
+
+
–
–
\\ L’absence d’amas de particules permet une meilleure sélectivité au séparateur.
\\ Diminution de l’effet d’enrobage : la surface des boulettes reste propre. Les impacts ont lieu sans obstacles. Le broyage est donc plus efficace.
\\ SikaGrind empêche les particules de se ré-agglomérer car les charges des surfaces sont neutralisées. Le broyage est donc plus rapide.
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Le rôle du dosage de l’agent de moutureL’augmentation de la production dépend, entre autres, du dosage de l’agent de mouture. Dans les plages d’utilisation habituelles, par une hausse du dosage,la production augmente et les rejets du séparateur diminuent. D’autre part un dosage trop élevé diminue le temps de passage du ciment dans le broyeur. En réduisant la durée de broyage, le ciment n’est pas suffisamment moulu, ce qui entraine une augmentation des rejets au séparateur et par conséquent une baisse de la production de ciment.
Dosage de SikaGrind en % de ciment
Plage de dosage usuel
Gain
de
prod
uctio
n (%
)
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,060
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La technologie SikaGrind® pour l’optimisation du processus de broyage
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Le rôle des nouveaux polymèresLes agents de mouture usuels sont pour la plupart, à base de glycols, d’amines et de chlorures.
Sika a mis au point une nouvelle technologie pour les agents de mouture à base de polymères polycarboxyliques. Ces molécules se comportent comme d’excellents neutralisateurs de charges superficielles, ce qui permet d’améliorer la production de ciment grâce à une meilleure dispersion des particules.
Les enjeux économiquesLe gain d’efficacité obtenu lors du broyage grâce à la technologie SikaGrind contribue à l’optimisation économique de la production de ciment. Les principaux avantages économiques sont :
L’optimisation des coûts de production
\\Augmentation du débit de production du broyeur.
\\Réduction de la consommation spécifique. L’unité de mesure du coût énergétique du broyage est la consommation spécifique qui est l’énergie consommée par le broyage d’1 tonne de ciment.
La réduction de l’impact environnemental
\\ Amélioration de la qualité du ciment par une finesse et une distribution granulométrique plus favorable à niveau de production égale.
\\Possibilité d’introduire des constituants secondaires différents du clinker.
Un avantage compétitif
\\Hausse de chiffre d’affaires et de valeur ajoutée.
\\Meilleure réactivité face aux évolutions du marché.
Dosage de SikaGrind en % de ciment
Plage de dosage usuel
Gain
de
prod
uctio
n (%
)
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,060
5
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Nouvelle technologie SikaGrind
Technologies traditionnelles
Augmentation du débit de production du broyeur [tonnes/heure]
Réduction de la consommation spécifique [kWh/tonne]
Production supplémentaire de ciment [tonne de ciment produit] x [marge/tonne]
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L’impact sur les niveaux de résistancesPour atteindre le niveau de performances mécaniques souhaité, deux leviers sont disponibles :
\\ la finesse du ciment,
\\ l’activation chimique de l’hydratation.
Ces deux paramètres sont modulables à souhait selon les besoins. La gamme SikaGrind propose une solution produit adaptée à chacun d’entre eux.
La finesse du ciment
La finesse du ciment est le facteur principal pour atteindre des niveaux de résistances mécaniques aux différentes échéances. Elle se définit par la surface spécifique du ciment mais aussi par la distribution granulométrique des particules.
Particules surbroyées
Influence sur la résistance initiale
Essentiel pour le développement de la résistance
Faible influencesur résistance finale
1 10 100
Diamètre des particules [µm]
5
15
20
30
40
0
10
25
35
Frac
tion
volu
miq
ue [%
]
0.1
Agent de mouture traditionnel Résistance 1 j. : 100 % / 28 j. : 100 %
Technologie SikaGrind 800 Résistance 1 j. : 130 % / 28 j. : 110 %
Augmentation de la résistance avec SikaGrind grâce à l'optimisation de la distribution granulométrique des particules pour une production constante
Les agents de mouture SikaGrind optimisent la répartition granulométrique des particules de ciment.
Les agents de mouture SikaGrind, en améliorant l’efficacité du broyage, permettent d’augmenter la surface spécifique (Blaine) à débit de production égale.
Hausse des résistances avec SikaGrind du fait de la finesse plus élevée, à production constante.
Technologie SikaGrind-800 Résistance 1 j : 150 % / 28 j : 110 %
Agents de mouture traditionnels Résistance 1 j.: 130 % / 28 j.: 105 %
Réference sans agent de mouture
2700 2900 3100 3300 3500 3700 3900 4100 4300
Surface spécifique selon Blaine [cm2/g ]
28 jours
7 jours
2 jours
1 jour
Rési
stan
ce à
la c
ompr
essi
on
10
L’activation chimique de l’hydratation du ciment
La gamme SikaGrind garantit, grâce à son effet chimique lors de l’hydratation du ciment, l’augmentation significative des résistances en compression aux différentes échéances :
\\à jeune âge,
\\à 28 jours,
\\sur l’ensemble des échéances.
Augmentation de la résistance initiale avec SikaGrind à production supérieure
1
Temps en jours
2
+ 15 %
+ 20 %
Rési
stan
ce à
la c
ompr
essi
on à
1 jo
ur e
n M
Pa0,03 % agent de mouture classique
0,03 % activateur de résistance initiale SikaGrind
Augmentation de la résistance finale avec SikaGrind à production supérieure
0,03 % agent de mouture classique
0,03 % activateur de résistance finale SikaGrind
+ 20 %
+ 15 %
Rési
stan
ce à
la c
ompr
essi
on à
28
jour
s en
MPa
1
Temps en jours
72 28
50
40
30
20
10
6
8
2
4
10
12
Résistance à 1 jour
Résistance à 28 jours
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Les facteurs clés de succes d’une solution SikaGrind adaptée sont :
l’étude des matières premières utilisées,
l’analyse du système productif,
la considération des contraintes normatives,
le besoin de l’utilisateur final du ciment.
Exigences normatives et du secteur de la construction
Conditions pendant le processus de mouture
Caractéristiques spécifiques des matières premières locales
SikaGrind®, une gamme flexible et sur-mesure
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La gammes SikaGrind s’articule autour de trois besoins clients fondamentaux :
\\ l’efficacité du broyage,
\\ l’amélioration des performances mécaniques,
\\ la réponse à des problèmes techniques spécifiques.
Guide de choix SikaGrind®
Technologies traditionnelles
SikaGrind
100 200 300 400 700
Efficacité du broyage/Rendement du broyeur
Hausse des résistances initiales –
Hausse des résistances finales –
Maîtrise de la demande en eau –
Stabilité chromatique –
Suppression du phénomène de «carbon bleeding» – – –
– Non concerné Convenable Bien Très bien Excellent
Nouvelle technologie
SikaGrind série 800
820 840 870
– – –
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0,03 % agent de mouture classique 0,03 % SikaGrind® série 800
SikaGrind®, une réponse à chaque besoinLa gamme SikaGrind permet aux cimentiers de se démarquer sur leur marché en proposant des solutions différentes et à forte valeur ajoutée.
L’optimisation des coûts étant un des enjeux essentiels dans le contexte concurrentiel actuel, à la fois pour les cimentiers et leurs clients, les produits SikaGrind répondent à cette exigence. En proposant une gamme déclinable et personnalisable, nous offrons des solutions techniques adaptées à chaque problématique des cimentiers et même de leurs propres clients.
Quelques exemples de solutions SikaGrind pour des besoins spécifiques :
La fluidité du ciment en vrac
Les forces électrostatiques engendrées lors du broyage déterminent la réagrégation des particules de ciment. Elles réduisent ainsi la coulabilité de la poudre dans les silos, au pompage et au dépotage en centrales à béton.
Pour réduire cette nuisance les produits SikaGrind séries 800 permettent d’assurer la fluidité de la poudre, de réduire le temps de chargement et de faciliter le déchargement sur site chez le client.
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L’ouvrabilité des bétons
Pour atteindre de niveaux de performances élevés en terme de résistance à la compression, on recourt parfois au surbroyage des matières premières. La création de particules ultrafines qui en résulte induit une demande en eau très élevée du ciment produit, sans hausse significative des résistances à jeune âge. L’emploi d’agent de mouture SikaGrind de la série 800 permet de conserver une faible demande en eau, tout en prolongeant l’ouvrabilité du béton et son utilisation sur chantier.
CEM I 42.5 R : 350 kg/m3
Ratio eau/ciment : 0,5Superplastifiant : 0,5 %Température : 20°C
Sans agent de mouture0,20 % agent de mouture traditionnel0,20 % SikaGrind-800 Series sur mesure
60
55
50
45
40
3510 20 30 40 50 60 70 80 90
65
Cons
ista
nce
du b
éton
: es
sai é
tale
men
t [cm
]
Temps après gâchage [min]
La qualité esthétique du béton frais (phénomène de « carbon bleeding »)
L’utilisation de certains ciments pour la fabrication de béton autoplaçant peut s’accompagner de remontées noirâtres en surface (« carbon bleeding », voir la photo ci-dessous). La cause de ce phénomène est souvent la présence de substances organiques non brûlées lors de la cuisson du clinker ou d’ultrafines comme les cendres volantes. L’agent de mouture spécifique SikaGrind 304 élimine complètement ce problème pour garantir une entière satisfaction.
Remontées carbonieuses Aucune remontée carbonieuseavec SikaGrind 304
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L’intégration de la technologie SikaGrind dans le processus de broyage nécessite un accompagnement technique et commercial que nous assurons au quotidien auprès de nos clients cimentiers à travers le monde.
Notre objectif est de travailler avec nos clients afin d’améliorer la rentabilité de leur appareil de production. Pour atteindre ces objectifs nos priorités sont :
\\ la recherche technologique,
\\ l’accompagnement
\\ l’étude sur mesure.
Chacune de nos solutions SikaGrind est proposée pour répondre au mieux aux demandes de nos clients et leurs exigences spécifiques.
Chaque site de production est analysé et étudié individuellement afin de répondre au mieux à ses problématiques. Cette notion de suivi qualité sur-mesure se développe à travers les partenariats que nous tissons avec nos clients.
L’accompagnement et le service Sika
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La notion de service Sika passe par :
\\ l’écoute du client et la recherche constante de l’amélioration de la performance,
\\ la réalisation d’un cahier des charges clair et précis correspondant aux attentes et objectifs locaux,
\\ la préconisation d’un agent de mouture SikaGrind adapté,
\\ la réalisation de pré-essais en laboratoires Sika régionaux par des experts ciment,
\\ l’accompagnement lors des essais en usine et l’échange avec notre client,
\\ le maintien impératif de la qualité lors des essais,
\\ l’accompagnement lors de l’installation du produit choisi,
\\ le suivi logistique et la qualité d’approvisionnement.
Recherche fondamentale
Essais en laboratoire axés sur les besoins des clients
Produits sur mesure
Assistance dans tous les domaines
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L’industrie cimentière est en recherche permanente de méthodes de production plus efficaces et plus respectueuses de l’environnement. Le ciment est l’un des piliers du secteur de la construction et il exige aujourd’hui des solutions intégrant les aspects environnementaux.
L’impact environnemental de la production de ciment est très important. Les émissions de CO2 résultant du process de décarbonatation pendant la fabrication du clinker sont inévitables. L’intégration du bilan carbone dans la chaine de production oriente le secteur vers des formulations de ciment plus économiques et plus respectueuses de l’environnement.
Le broyage du ciment est l’étape qui consomme la majeure partie de l’énergie utilisée dans la fabrication d’une tonne de ciment. L’unité de mesure du coût énergétique du broyage est la consommation spécifique qui est l’énergie consommée par le broyage d’1 tonne de ciment produite. En utilisant les agents de mouture SikaGrind, ce ratio diminue.
De plus, l’industrie du ciment s’oriente aujourd’hui vers le remplacement du clinker par des constituants de substitution comme le laitier de haut fourneau, les cendres volantes, les pouzzolanes naturelles. Plus la quantité de ces substituts du clinker est importante et plus les effets négatifs sur le développement de la résistance initiale sont prononcés. Les produits de la gamme SikaGrind peuvent également compenser une perte de résistances due à cette substitution et ainsi contribuer à une production durable et économique de ciment.
Les enjeux environnementaux
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