Séquence 2: Le calcaire et la marne

LE CALCAIRE – LA MARNE

FABRICATION DU CIMENT

 

I°) CARACTÈRES DU CALCAIRE ET DE LA MARNE :

Le calcaire et la marne sont des roches sédimentaires.

A)    CALCAIRE 

Le calcaire de formule chimique Ca CO ₃ est de couleur blanche ou jaunâtre.

C’est une matière tendre, raie l’ongle parfois l’entame. Il est quelquefois friable. Parfois, il faut l’acier pour le rayer. Le calcaire est très peu soluble dans l’eau (13mg/l). Il est soluble dans l’eau chargée de CO₂ (jusqu’à 2g/l) à cause de la formation de carbonate de calcium.

 

                                                                          

Tout facteur qui provoque le départ de CO₂ ou H₂O liquide détruit l’équilibre en faveur du premier membre et conduit directement à la précipitation du calcaire. Les facteurs qui peuvent provoquer le départ de CO₂  sont :

·        Élévation de température : développement de tartre  dans les bouilloires les sources pétrifiantes

·        Diminution de CO₂ par les plantes vertes

·        Absorption de CO₂ ou augmentation de pH résultant d’actions bactériennes anaérobies notamment sur les fonds marins. 

Le calcaire peut être d’origine :

o       Organique : il provient de l’activité des organismes vivants (= calcaires construits et calcaires d’accumulation)

o          Chimique : il provient de la précipitation du carbonate soluble.

B)     MARNE

C’est un mélange d’argile et de calcaire. C’est une roche tendre, rayable à l’ongle ou à l’acier. Comme l’argile, elle peut avoir différentes couleurs : ocre, jaunes, rouge, rose, verte selon qu’elle contient des oxydes, des hydroxydes ou des matières organiques. La marne provient généralement de la consolidation d’anciennes vases marines.

II°)  LE CIMENT

A)    MATIÈRES  PREMIÈRES : On fabrique le ciment en mélangeant, dans les proportions soigneusement établies en fonction de l’utilisation du produit :

·        Calcaire marneux à 85 – 90% de carbonate de calcium

·        Marnes à 65 – 70% de carbonate de calcium apportant l’alumine

·        Sables apportant la silice

·        Argiles rouges apportant oxydes de fer et alumine

·        Gypse

·        Pouzzolane (gravier volcanique, rougeâtre, amiante. A Madagascar, on en trouve à Betafo)

 

B)     FABRICATION DU CIMENT 

Elle comprend plusieurs phases : extraction, concassage, fabrication de la pâte, cuisson, refroidissement, broyage, ensachage.

1)      Extraction : le calcaire, roche dure, est attaqué à la dynamite alors que la marne, roche tendre, est attaquée par pelle mécanique

2)      Concassage : on fait passer ces roches dans un concasseur à cylindres dentés; à la sortie, la matière a un calibre maximum de 18 cm.

3)      Dosage : le calcaire passe ensuite dans un silo de dosage, la marne dans un autre et dans un troisième, il y a du sable. Chaque silo est équipé à sa base d’un  secou-vibreur vibrant électromagnétique. Après dosage, les matières premières passent dans un deuxième concasseur pour y être réduite à un calibre maximum de 25 mm.

4)      Fabrication de la pâte : à la sortie de ce concasseur, on ajoute de l’eau et le tout est introduit dans un broyeur cylindrique. Ainsi humidifiées et finement moulues, les matières deviennent de la pâte. La pâte sera ensuite stockée et homogénéisée par agitation mécanique, et brassage à air comprimé dans 3 cuves.

5)      Cuisson :

• Les combustibles utilisés sont : pétrole, gaz, fuel-oil, charbon, électricité….A Amboanio, on utilise du charbon pulvérisé (du Mozambique).
• La cuisson s’effectue dans un four cylindrique de 5m de long légèrement incliné et tournent lentement autour de son axe. La pâte est introduite par l’extrémité supérieure, et le charbon séché et pulvérisé est injecté sous pression avec un air de combustion par l’extrémité inférieure.
• Dans un four la pâte passe par :

- un stade de séchage puis de réchauffage entre 40% et 700°C

- une décarbonatation et calcination vers 1000°C  

- une clinkerisation  vers 1 450°C

A la sortie du four, on a un mélange formé de gros grains de 0,5 à 3 cm de diamètre appelé CLINKER. Puis le clinker passe dans un refroidissement qui abaisse la température vers 100°C (l’air chauffé sortant du refroidissement est utilisé pour le séchage et la combustion du charbon)

6)      Broyage : le clinker passe alors dans un broyeur. On ajoute 4% de gypse en vue de régularisation la prise du ciment. A la sortie, on a un produit grise moulue au millième du millimètre appelée ciment.

 Puis, par ensachage automatique, le ciment est mis dans des sacs de papier de 50 kg. Le ciment ainsi fabriqué doit répondre à des normes internationales définies par l’Association Françaises de Normalisation (AFNOR) : teneur en MgO (inférieur à 15%), résistance mécanique à la compression, prise du ciment…

Utilisation: Le ciment est surtout utilisé dans les grands travaux de construction : barrage, ponts, tunnels, bâtiments…

 NB : L’analyse diffractométrie de la poudre du ciment montre qu’elle à 4 constituants fondamentaux :

·        Silicate tricalcique 3CaO, SiO₂ (clinker)

·        Silicate dicalcique  2CaO, SiO₂

·        Aluminate tricalcique 3CaO, M₂O₃

·        Alumino-ferrile tétracalcique 4CaO, M₂O₃, Fe₂O₃

C)    LES CIMENTERIES DE MADAGASCAR

AMBOANIO : elle dispose d’un gisement de marnes et de calcaires et d’un équipement électrique complet : centrale électrique, ateliers, magasins, laboratoires,…

IBITY : elle dispose des cipolins de l’IBITY, des argiles lacustres du bassin d’Antsirabe  , de pouzzolane du Nord et de l’Ouest d’Antsirabe, le long de la route de Betafo.