contribution a la valorisation des matieres premieres
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MEMOIRE DE FIN D’ETUDES EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME
D’ETUDES APPROFONDIES EN SCIENCE DES MATERIAUX ET
METALLURGIE
Soutenu par :
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert
Soutenu le 29 décembre 2015
Directeur de mémoire : Docteur RANDRIANARIVELO Fréderic
Année Universitaire : 2008 – 2009
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
-----------------------
ECOLE SUPERIEURE
POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO
-------------------------
DEPARTEMENT SCIENCES DES
MATERIAUX ET DE METALLURGIE
-------------------------
CONTRIBUTION A LA VALORISATION DES
MATIERES PREMIERES LOCALES POUR LA
FABRICATION DES PRODUITS
REFRACTAIRES
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO
DEPARTEMENT SCIENCE DES MATERIAUX ET
METALLURGIE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES EN VUE DE L’OBTENTION
DU DIPLOME D’ETUDES APPROFONDIES EN SCIENCE DES MATERIAUX
Soutenu par :
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert
Membres du jury :
Président : Professeur ANDRIANARY Philippe ;
Rapporteur : Docteur RANDRIANARIVELO Frédéric ;
Examinateurs : Professeur ANDRIANAIVO Lala ;
Docteur RATSIMBAZAFY Hery Mikaela ;
Docteur RANOARIVONY Honoré.
Année Universitaire : 2008 – 2009
CONTRIBUTION A LA VALORISATION DES
MATIERES PREMIERES LOCALES POUR LA
FABRICATION DES PRODUITS REFRACTAIRES
I
REMERCIEMENTS
La réalisation de ce mémoire est le fruit de plusieurs mois de travail, il n’aurait pu
voir le jour sans l’aide de plusieurs personnes ayant des responsabilités diverses.
Aussi, je tiens à adresser mes vifs remerciements à :
Dieu qui m’a donné la vie, la santé, la vaillance et le courage ; qui a permis la
tenue de ce grand jour ;
Au Professeur ANDRIANARY Philippe, Directeur de l’Ecole Supérieure
Polytechnique d’Antananarivo, pour le grand honneur qu’il nous fait d’avoir accepté de
présider cette soutenance de mémoire malgré ses nombreuses occupations.
Au Professeur ANDRIANAIVO Lala, Docteur RANOARIVONY Honoré,
Docteur RATSIMBAZAFY Hery Mikaela qui ont accepté d’émettre leur point de vue sur
ce travail, en le jugeant efficacement ;
Au Docteur RANDRIANARIVELO Frédéric, Maître de conférences et Chef de
département Science des Matériaux et Métallurgie à l’ESPA; également Encadreur
Pédagogique de ce présent mémoire ; qui a bien voulu m’apporter son aide précieuse et
présent à tout moment pour m’éclaircir durant tout le travail, son assistance tout au long
de l’élaboration de cet ouvrage malgré ses multiples occupations ;
J’adresse mes vifs remerciements à toute ma famille, à mes amis et à mes proches
qui m’ont soutenu tout au long de mon parcours ;
Je suis particulièrement redevable envers tous ceux qui m’ont prêté mains fortes,
de près ou de loin, pour parfaire ce travail.
A VOUS TOUS « MERCI »
II
Enga anie ka ho azoko izay angatahiko, ary homen'Andriamanitra ahy anie
izay iriko! Job 6:8
A
Chantal,
Rindra et Ranja !
III
SOMMAIRE
REMERCIEMENTS
SOMMAIRE
LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES SYMBOLES
LISTE DES FORMULES CHIMIQUES
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION.
PARTIE 1 : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE.
CHAPITRE I. MATIERES PREMIERES.
CHAPITRE II. PRINCIPAUX REFRACTAIRES.
CHAPITRE III. LES FOURS.
PARTIE 2 : ETUDE EXPERIMENTALE
CHAPITRE IV. METHODE EXPERIMENTALE
CHAPITRE V. RESULTATS D’ANALYSES DES MATIERES PREMIERES.
CHAPITRE VI. ESSAIS DE FABRICATION
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
REFERENCES WEBIOGRAPHIQUES
LES ANNEXES
TABLE DE MATIERE
IV
LISTE DES ABREVIATIONS
AFNOR : Association Française des Normalisations
°C : Degré Celsius
CBR : Californian Bearing Ratio
ESPA : Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo
GTR : Guide des Terrassements Routiers
HRB : Highway Research Board
HT : Haute Température
INSTAT : Institut Nationale de la Statistique
K : Degré Kelvin
L : Indice d’hydraulicité
L A : Los Angeles
LNTPB : Laboratoire Nationale des Travaux Publics et des Bâtiments
MDE : Micro Devals
MS : Matériau Sélectionné
MTPM : Ministère des Travaux Publics et de Météorologie
R : Refus
RC : Refus Cumulé
PC : Passé Cumulé
PF : Perte au feu
PRE : Produits Réfractaire Européens
SECAR : Société d’Etude et des Conseil pour Appareillages réfractaires
T : Température
V
LISTE DES SYMBOLES
Ip : Indice de plasticité
Ic : Indice de compacité
Kg : Kilogramme
Mm : Millimètre
g/ml : Gramme par millilitre
g : gramme
cm2/g : centimètre carré par gramme
ml : millilitre
% : pourcentage
m : mètre
cm : centimètre
°C : degré Celsius
km : kilomètre
g/l : gramme par litre
m2 : mètre carré
mg/l : milligramme par litre
Rc : Résistance à la Compression
VI
LISTE DES FORMULES CHIMIQUES
SiO2 : Dioxyde de silicium ou silice active
Al2O3 : Oxyde d’aluminium ou alumine
Fe203 : Oxyde de fer
TiO2 : Dioxyde de titane
CaO : Oxyde de calcium ou chaux vive
MgO : Oxyde de magnésium
NaOH Soude
KO2 oxyde de potassium
Cr2O3 Oxyde de chrome
ZnO oxyde de Zinc
MnO oxyde de manganèse
P phosphore
NiO oxyde de nickel
SiC carbure de silicium
VII
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Transformations chimiques des constituants du kaolin pendant la cuisson ....... 4
Figure 2 : Diagramme de transformation de la silice en fonction de la température ......... 7
Figure 3 : Dilatation des différentes structures de la silice. ............................................... 9
Figure 4 : Périodicité entre la refractarité et le volume atomique des éléments chimiques.
........................................................................................................................................... 18
Figure 5 : Courbe de Rieke (d’après Jourdain) ................................................................ 23
Figure 6 : Essai de fluage pour des réfractaires différents ............................................... 25
Figure 7 : variation de la déformation des réfractaires les plus commun en fonction de la
température. ....................................................................................................................... 26
Figure 8 : Dilatation linéaire des différents types de réfractaires en fonction de la
température. ....................................................................................................................... 27
Figure 9 : Relation entre la résistance à la fraction et à la compression. ........................ 28
Figure 10 : Organigramme de fabrication. ....................................................................... 29
Figure 11 : Procédés de préparation des mélanges. ......................................................... 30
Figure 12 : Courbe de Sherwood. ..................................................................................... 32
Figure 13 : Courbe de Bigot. ............................................................................................. 32
Figure 14 : Exemple de courbe de cuisson. ....................................................................... 34
Figure 15 : Un exemple de four à combustion continue avec une cuve de préchauffage. 48
Figure 16 : Fabrication des briques d’essai. .................................................................... 74
VIII
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Différents stades de la silice et l’allure des transformations ........................... 8
Tableau 2 : Propriété et caractéristiques de la chromite. ................................................. 12
Tableau 3 : Propriété thermique du chrome. .................................................................... 13
Tableau 4 : Propriété physiques du chrome. ..................................................................... 14
Tableau 5 : Classification selon les constitutions chimiques ............................................ 19
Tableau 6 : Classification selon les constitutions chimiques (suite) ................................. 20
Tableau 7 : Subdivisions selon le procédé de fabrication. ................................................ 21
Tableau 8 : Principaux produits réfractaires utilisés ........................................................ 36
Tableau 9 : Principaux produits réfractaires utilisés (suite) ............................................ 37
Tableau 10 : Principaux produits réfractaires utilisés (suite) .......................................... 38
Tableau 11 : Sollicitations des régénérateurs des fours.................................................... 41
Tableau 12 : Subdivision des réfractaires non façonnés préparés .................................... 43
Tableau 13 : Résultats d’analyse chimique ....................................................................... 60
Tableau 14 : Etude granulométrique ................................................................................. 61
Tableau 15 : Analyse chimique de la chromite d’Andriamena en [%] ............................. 62
Tableau 16 : Analyse physique de la chromite d’Andriamena .......................................... 62
Tableau 17 : Analyse chimique du kaolin d’Analabe en [%] ............................................ 62
Tableau 18 : Analyse chimique de l’Argile d’Ankaraoka Anjiro en [%] .......................... 63
Tableau 19 : Analyse chimique du corindon de Beforona en [%] .................................... 63
Tableau 20 : Caractéristiques physiques de l’argile brut ................................................. 64
Tableau 21 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ankarefo avec chamotte à
granulométrie fine .............................................................................................................. 65
IX
Tableau 22 : Caractéristiques physiques des argiles de Mangoro avec chamotte à
granulométrie fine .............................................................................................................. 66
Tableau 23 : Caractéristiques physiques des argiles de Saharevo avec chamotte à
granulométrie fine .............................................................................................................. 66
Tableau 24 : Caractéristiques physiques des argiles de Saharevo avec chamotte à
granulométrie variable ...................................................................................................... 67
Tableau 25 : Caractéristiques physiques des argiles de Mangoro avec chamotte à
granulométries variables ................................................................................................... 68
Tableau 26 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ankarefo avec chamotte à
granulométries variables ................................................................................................... 69
Tableau 27 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ankarefo avec dégraissant
siliceux ............................................................................................................................... 70
Tableau 28 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ambatolampy avec dégraissant
siliceux ............................................................................................................................... 71
Tableau 29 : Caractéristiques physiques des argiles de Mangoro avec dégraissant
siliceux ............................................................................................................................... 71
Tableau 30 : Caractéristiques physiques des argiles de Saharevo avec dégraissant
siliceux ............................................................................................................................... 72
Tableau 31 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ankarefo avec sable siliceux ...... 72
Tableau 32 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ambatolampy avec sable siliceux
........................................................................................................................................... 73
Tableau 33 : Dosage du mélange pour les coulis. ............................................................. 75
Tableau 34 : Mélange des bétons réfractaires .................................................................. 75
Tableau 35 : Retrait des briquettes de béton après cuisson. ............................................. 76
Tableau 36 : Pourcentage en poids des composés pour pisés en (%) ............................... 77
Tableau 37 : Retrait de séchage des pisés ......................................................................... 77
Tableau 38 : Composition chimique des coulis ................................................................. 78
Tableau 39 : Composition chimique des pisés ................................................................... 78
X
Tableau 40 : Composition chimique des bétons ................................................................ 79
Tableau 41 : Résistance à l’écrasement à froid du béton .................................................. 80
Tableau 42 : Résistance aux chocs du béton à température ordinaire ............................. 80
Tableau 43 : Résistance à la compression à froid des pisés ............................................. 80
Tableau 44 : Résistance à la compression à froid des pisés ............................................. 80
Tableau 45 : Résistance au choc à température ordinaire ................................................ 81
Tableau 46 : Résistance au choc à température ordinaire après cuisson à 1200°C ........ 81
XI
LISTE DES ANNEXES
ANNEXE 1 : TENEUR EN EAU ....................................................................................... a
ANNEXE 2 : ANALYSE GRANULOMETRIQUE ........................................................... c
ANNEXE 3 : ÉQUIPEMENTS COMMUNS ET ETALONNAGE ................................... f
INTRODUCTION
1
INTRODUCTION.
Madagascar est l’un des pays qui a des richesses minières de potentialité ; on peut
citer les argiles, les sables, la chromite le corindon, qui sont des matières premières
constituants une source important de devise, ces ressources naturelles représentent un très
grand potentiel de développement pour Madagascar, tant au niveau biologique, minéraux
et énergétique. Ce sont des potentiels majeurs pour l’économie nationale. Etant donné que
le pays est en voie de développement, toutes ces ressources ne sont négligeables pour une
bonne voie vers ce développement tant attendue à la fois pour les promoteurs que pour
l’état elle-même.
L’industrie fait souvent appel à l’utilisation des matériels résistant à la haute
température, par exemple dans la plupart des processus de cuisson ou des traitements
thermiques. Les fours et ces foyers ont besoin de produit réfractaire, des produits capables
de résister à des sollicitations chimiques et mécaniques à température élevées.
Actuellement, ces produits sont importés, ce qui cause des contraintes en devise.
Des études pour la fabrication de produits réfractaire à partir des matières premières
locales ont été entreprises par d’autres chercheurs. Pour cette raison que nous avons
d’idée du thème de ce présente mémoire qui s’intitulé « CONTRIBUTION A LA
VALORISATION DES MATIERES PREMIERE LOCALES POUR LA
FABRICATION DES PRODUITS REFRACTAIRES »
Les matières premières pour la fabrication des produits réfractaires sont abondantes
dans plusieurs parties de l’île, cependant, son exploitation n’est pas plus facile que ceux
pratiqués dans d’autres pays. Ce qui nécessite une attention particulière pour pouvoir
rivaliser avec la productivité extérieure. Notons que c’est un produit qui est d’utilité
principale dans l’industrie qui utilise des fours, qui est un domaine dépendant du
développement économique d’un pays.
Ainsi, comme nos substances minières pourraient être un levier important dans le
développement économique de notre pays ; la fabrication des « matériaux réfractaires à
INTRODUCTION
2
partie des matières première locales » constitue un des domaines privilégiés du point de
vue économique.
Pour expliciter et développer le contenu de cet ouvrage, le thème ainsi proposé est
divisé en deux parties comportant chacune quelque chapitres :
► Dans la première partie, nous parlerons de l’Etude bibliographique ;
► dans la deuxième partie, nous traiterons de l’Etude expérimentale.
Première partie :
ETUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 3 promotion E.S.P.A. 2009
Partie 1 : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE.
Chapitre I. MATIERES PREMIERES.
A Madagascar, les matières premières nécessaires à la production des
réfractaires sont abondantes. Cette partie présente les gisements de kaolin, chromite,
corindon, argile, qui sont les matières premières de notre étude. Ce sont les principaux
éléments dans la fabrication des produits réfractaires.
I. 1. Matières première argileuse.
I.1.1. Les argiles
On désigne par le terme argile, un mélange naturel de minéraux argileux (par
exemple kaolinite chlorite montmorillonite,..) et d'autres minéraux non argileux (quartz,
calcite, oxydes variés...)
Selon la roche initiale et les conditions climatiques, les modes d’altération des
roches, de transport et de sédimentation sont forts différents. C'est la somme de ces
différences qui explique pourquoi on peut avoir de manière préférentielle tels minéraux
argileux plutôt que tels autres.
L’une des propriétés des argiles intéressant le secteur réfractaire est la plasticité.
Cette plasticité est due aux particules très fines qui sont pour la plupart, constituées de
minéraux argileux.
Les transformations de l’argile peuvent être schématisées en se référant aux trois
composants principaux des argiles.
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 4 promotion E.S.P.A. 2009
Figure 1 : Transformations chimiques des constituants du kaolin pendant la cuisson
La cristobalite est influencée par les impuretés : à partir de 1300° - 1400°C, sa
teneur se réduit rapidement à cause de sa fusion dans le verre, ou elle ne se manifeste
même pas si l’argile de départ est très riche en alcalis.
En ce qui concerne la mullite, elle n'est pas influencée par la présence des alcalis
jusqu'à 1400°C environ.
A des températures de cuisson plus élevées, il se produit une auto-purification
avec diminution des pourcentages de FeO3 et qu’elle contenait.
Il existe une certaine relation entre la porosité et l’état de cuisson d’une argile.
Avec des argiles riches en fondants, on arrive déjà au frittage à une base température il
se manifeste un gonflement qui est attribué, soit à la décomposition des alcalis, avec
formations de bulles et de fentes, soit à la décomposition des pores fermés, de gaz
venant de la décomposition des composés organiques ou du soufre présents même en
très petite quantité, dans le matériau de départ.
Avec l’augmentation de la température, il y a augmentation de la quantité de la
phase vitreuse et les pores ont tendances à être progressivement fermés dans les verres.
Mais en même temps, sous l’effet de la température élevée, commence le gonflement
qui ayant tendance à faire augmenter la porosité, freine la retrait de l’argile. Par
augmentation ultérieure de la température, le gonflement prend le dessus sur le retrait et
l'argile commence à se dilater.
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 5 promotion E.S.P.A. 2009
La résistance mécanique correspond au développement optimal de la phase
vitreuse, dans la mesure où celle ci est en quantité suffisante pour permettre une bonne
cimentation des grains cristallins. La dissolution de la cristobalite et de la millite, le
gonflement, l’augmentation de phase vitreuse entraînent la fragilité.
I.1.2. Les argiles réfractaires
Les argiles utilisées pour la fabrication de réfractaires sont constituées
principalement par des kaolinites. Le kaolin pur (CHINA CLAY) cuit blanc à une
réfractarité de 1785°c environs
Les argiles qui contiennent de l’halloysite ressemblent apparemment à la
kaolinite, mais elles sont plus plastiques et, par cuisson, donnent un matériau plus
dense. La présence de fer, de composés alcalins et alcalino- terreux aussi bien que
d’autres composants en général, tend à réduire la réfractarité exception faite pour les
hydrates d’aluminium, comme la diaspora, la gibbsite et la Boehmite.
Deux points fondamentaux sont donc à considérer :
il n'y a pas de corrélation directe entre la quantité de fondants et l'intervalle de
fusion (c’est à dire qu'il dépend du type de composé dans le quel est présent le
fondant ce qui vaut surtout pour le fer) ;
il n'est pas à exclure complètement que les argiles contenant des composants
kaolinitiques en faibles quantités réduisant ainsi la réfractarité, ne puissent pas
être utilisées pour les produits réfractaires. Par exemple, la présence de grains
de quartz peut diminuer le retrait sans provoquer une réduction notable de la
température de fusion.
Les argiles constituées par la kaolinite l’illite et le quartz, avec nette prédominance
de kaolinite qui les rend réfractaires sont appelés FIRE CLAY. Ces matériaux sont
utilisés pour les coulées des aciéries puisqu'ils présentent une dilatation à chaud dans les
conséquences positives sont plus importantes que la réduction de réfractarité.
Les argiles caractérisées par la présence des masses kaoliniques pures, dense,
dure et non plastiques, à gros grains bien cristallisées sont appelées FLINT CLAYS ou
TONSTERN et sont différemment colorées du blanc ou rouge violet, selon leurs
impuretés.
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 6 promotion E.S.P.A. 2009
Enfin, pour les applications particulières (réfractaires non façonnés, type
plastiques), on peut ajouter aux matières premières mentionnées ci dessus de petites
quantités d'argiles plastiques à bases réfractarité pour augmenter la plasticité pour
augmenter la plasticité de la pâte. Ces argiles sont du type bentonite (argiles smectites)
I. 2. Matière première dégraissante.
I.2.1. La silice.
La silice se trouve dans la nature sous un grand nombre de variété parmi
lesquels, les quartzites qui sont les plus utilisées pour la production des réfractaires.
Pour obtenir un réfractaire de silice possédant en plus de la rigidité, une bonne stabilité
dimensionnelle à haute température, cette transformation doit être aussi complète que
possible.
La silice (Sio2) constitue un des exemples les plus importants du
polymorphisme. On peut obtenir à pression atmosphérique huit structures (vingt-deux à
des pressions différentes (figure 2).
La transformation structurelle de la silice en fonction de la température est
illustrée dans le diagramme de figure 2.
Dans cette même figure sont indiquées les possibilités de structures métastables
en prolongeant les courbes relatives à chaque phase au -delà du champ de stabilité : par
exemple, la tridymite et la cristobalite peuvent continuer à exister en faux équilibre
même au–dessus de 575°C.
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
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Figure 2 : Diagramme de transformation de la silice en fonction de la température
Les différents stades de la silice et l’allure des transformations sont représenté au
tableau n°1
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
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Tableau 1 : Différents stades de la silice et l’allure des transformations
Quartz tridymite cristobalite Verre de
silice stable
p.f. 1750°C
instable
870°C
Quartz en cristobalite pour des
températures en dessous de 1000°C,
transformation lente sans fondant.
Quartz en tridymite pour des
températures >1000°C, transformation
lente avec fondant
p.f. 1670°C Tridymite en cristobalite, fondants
nécessaires ; diminution de volume
p.f. 1710°C
stable
1710°C
instable
γ stable
1470°C
instable
200°C-275°C
(250°C)
Cristobalite en tridymite pour des
températures >1400°, augmentation de
volume lente ; fondants nécessaires.
stable 870°C
γ instable
163°C
523°C
α stable α instable instable 117°C
α instable
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
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Chacune de ces variétés présentent une courbe de dilatation particulière en
fonction de la température
Figure 3 : Dilatation des différentes structures de la silice.
I.2.2. L’alumine
L’alumine est le second constituant les plus abondants de la croûte terrestre
(25% environ en poids). Les argiles contiennent jusqu’à 40% - 44% d’alumine, le plus
souvent sous forme de silicates.
La subdivision des silicates d’aluminium pour emplois céramiques est résumée ci-
dessous. Les silicates d’alumines ont toutes, après cuisson, une structure contenant de la
mullite.
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
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Silicates à base teneur en Al2O3 Silicates à haute teneur en Al2O3
- Argiles - Bauxites
- Kaolin - Cyanites
- Sillimanites
- Andalousites
Produits céramiques classiques Produits céramiques
(Non réfractaires) réfractaires
% de mullite dans les produits cuits
(En augmentation)
Les alumines peuvent être classées comme suit :
Phase Formule Système cristalline
Alumines hydratés
Gibbsite
Bayerite
Nordstrandite
Boehmite
Diaspore
A1203. 3H2O
A12O3. H2O
Moclinique
Orthorhombique
Alumines de transition
Khi
Êta
Gamma
Delta
Lota
Theta
Kappa
Cubique
(spinelle)
Tétragonal
Orhtorhombique
Monoclinique
Orhtorhombique
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Corindon
A1203
A120
A10. A12O3
Rhomboédrique
Cubique
(spinelle)
Alumine bêta
Na20. 11 A12O3
K2O. 11 A12O3
Mg0. 11A12O3
CaO. 6A12O3
SiO. 6A12O3
BaO. 6A1O
Hexagonal
Alumine zêta Li2O. 5 A12O3 Cubique
La silice est souvent combinée sous forme d’hydrophyllo-silicates telle que la
kaolinite (A12O. 2 SiO2. 2 H2O). L'alumine pure et un minéral assez rare. Le corindon
est souvent associé à d’autres oxydes comme Fe2O3 et Cr2O3. Plus fréquents sont les
minéraux composés d’hydrates d’alumine et ces minéraux sont les minéraux composés
d’hydrates d’alumine et ces minéraux sont souvent mélangés entre-eux, ainsi qu’avec
d’autre oxydes.
La mullite est le silicate d’aluminium le plus important, les hydrosilicates se
transforment en mullite par cuisson à haute température.
Le système A12O3-SiO2 est le plus important système binaire dans la technologie
céramique.
I. 3. Matière première spéciales.
I.3.1. Chromite.
I.3.1.1. Définition
La chromite est un minerai de chrome. La chromite de fer existe dans la nature,
on l’appelle aussi fer chromé ou chromite de formule générale (Cr2O3, FeO). Les
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
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impuretés dans la chromite sont le fer, l’aluminium, le magnésium, le calcium, la silice,
et le phosphore. La chromite de fer est cristallisée, de couleur noire ou brin noir. Elle
fond à des températures variables échelonnées entre 1545°C et 1850°C.
I.3.1.2. Propriété et caractéristiques de la chromite.
Les caractéristiques de la chromite varient suivant sa composition chimique :
Tableau 2 : Propriété et caractéristiques de la chromite.
Chromite
alumineuse
Chromite ordinaire Chromite riche en
fer
Couleur Noire Noire Noire
Eclat Submétallique Submétallique Submétallique
Densité 4,1 à 4,50 4,5 à 4,8 4,5 à 5,0
Dureté 6,5 à 7,5 5,5 5,5 à6,5
Teneur en CR 20 à 30% 30 à 42% Min 30%
Magnétisme Néant Faible ou léger Leger à fort
I.3.1.3. Les constituants majeurs de la chromite
Les différents constituants majeurs de la chromite sont :
L’oxyde de chrome : Cr2O3
L’oxyde d’aluminium ou alumine : Al2O3
L’oxyde de magnésium : Mg, MgO
L’oxyde de fer : Fe, Fe2O3
La silice : SiO2
L’oxyde de calcium ou chaux vive : CaO
I.3.1.4. Lest éléments à l’état de trace de la chromite
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
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Les différents éléments à l’état trace de la chromite sont :
L’oxyde de potassium : KO2
L’oxyde de Zinc : ZnO
L’oxyde de manganèse : MnO
Le dioxyde de titane : TiO2
Le phosphore : P
L’oxyde de nickel : NiO
I.3.2. Le chrome
I.3.2.1. Définition
Le chrome qui a une masse moléculaire de 52 est l’élément majeur dans la
chromite. C’est le 21e élément le plus abondante de la croûte terrestre
I.3.2.2. Propriété chimiques
Le chrome fait partie de série des métaux de transition. C’est un métal dur, d’une
couleur gris acier argenté. Il résiste à la corrosion et ternissement.
Le chrome est produit à partir de la chromite : FeO, Cr2O3, par grillage et
extraction sous forme de chromate qui est alors réduite en métal de chrome.
I.3.2.3. Propriété thermiques
Le tableau ci-après indique les propriétés thermiques du chrome.
Tableau 3 : Propriété thermique du chrome.
Point de fusion 1907°C
Point d’ébullition 2671°C
Température critique 4427°C
Enthalpie de fusion 15,3kJ.mol-1
Enthalpie d’évaporation 341,8kJ.mol-1
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I.3.2.4. Propriété physiques.
Le tableau suivant indique les propriétés physiques du chrome.
Tableau 4 : Propriété physiques du chrome.
Etat de la matière Solide
Température de fusion 2.130K
Température de vaporisation 2.945K
Volume molaire 7,23.10-6m3/mol
Energie de vaporisation 344,3kJ/mol
Energie de fusion 16,9kJ/mol
Pression de vapeur à 2.130K 990Pa
Vélocité du son à 20°C 5.940m/s
Electronégativité (Pauling) 1,66
Chaleur massique 450J/kg.K
Conductivité électrique 7,74.106s/m.
Conductivité thermique 93,7W/(m.K)
1er potentiel d’ionisation 652,9 kJ/mol
2e potentiel d’ionisation 1.590,6 kJ/mol
3e potentiel d’ionisation 2.987 kJ/mol
4e potentiel d’ionisation 4.743 kJ/mol
5e potentiel d’ionisation 6.702 kJ/mol
6e potentiel d’ionisation 6.702 kJ/mol
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I.3.2.5. Gisement de chromite
Une chromite dite « massive » ou grenue forme d’importants gisements dans la
région d’Andriamena. Cette région comprise entre la rivière Betsiboka et celle de
Mahajamba. Elle comprend deux gisement : Ankazotaolana (épuisé) et Bemanevika
mais il y a d’autre petit gisements.
➢ Gisement de Bemanevika : le centre de gisement est repéré par les
coordonnés géographiques : X=520.059, Y=932.282, Z=800. Les bancs de la de
la chromite sont contenus dans un corps de roches ultrabasiques formées de
péridotites et pyroxènolite. Cet ensemble lui-même emballé dans des formations
basiques constituées en grande partie de leuconorites, gabbro à gros grains
riches en feldspath, qui représentent l’essentiel de la masse du gisement. Ces
matériaux constituent l’originalité du gisement de Bemanevika.
La réserve géologique était de 3.000.000 de tonnes pour une fosse optimisée
évaluée à 2.280.000 tonnes à 3.000.000 de tonnes de minerais. La teneur en
Cr2O3 moyenne est de 34,90% et le ratio Cr/Fe moyen de 2,32.
➢ Gisement d’Ankazotaolana : est aussi situé dans la partie Sud de la zone
chromifère d’Andriamena et est exploité à ciel ouvert par la méthode de gradin.
Beanevika et Ankazotaolana s’en différencie. Bien que le banc de pyroxènolites
et périodotites contenant la chromite existe, les leucnorites sont absent. Le centre
du gisement est repéré par la coordonnées géographiques X=519.000,
Y=934.000, Z=900.
La teneur en Cr2O3 moyenne est de 33% et le ratio Cr/Fe moyen de 2,2
I.3.3. Corindon.
I.3.3.1. Définition
Les réfractaires de corindon sont préparés à partir d’une matière première
synthétique obtenue suivant les procédés ci-après :
Procédé BAYER : par voie humide qui permet d’obtenir l’alumine hydratée
(Al2O3-3H2O) à partir de gibbsites à base teneur en silice.
La calcination suivie de la fusion à température supérieur à 2200°C de cette
alumine, Bayer permet d’obtenir le corindon blanc. Et puis, lorsque la calcination
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de l’alumine hydratée est suivie d’un frittage à HT, le matériau obtenu est l’alumine
tabulaire.
Procédé traitement par voie sèche : c’est la fusion en four électrique de bauxite
en présence de coke, chaux et minerai de Fe, produisent un électro-corindon ou
corindon noir titrant de 95 – 96 % d’alumine contenant comme impuretés de
oxydes de Fe, de titane et de silicium.
I.3.3.2. Le Gisement de corindon
Les gisements les plus connus se trouvent dans les secteurs :
➢ Le gisement de Beforona : il est situé à 35km à l’Est – Sud –Est de Moramanga,
sa réserve est de 2056 tonnes, c’est-à-dire à 27% de la réserve de Madagascar ;
➢ Le gisement de la région Ambatolampy – Ambositra : Les micaschistes de
groupe d’Ambatolampy, métamorphisés par le granite, présentent plusieurs
zones à corindon. En particulier, au Sud-Est d’Antanifotsy et au Nord-Est de
Fandriana. La réserve estimée est de 787 tonnes.
➢ Le gisement de la région Vatomandry : A 40km au Sud-Sud-Ouest de
Vatomandry, dans la région du Mont Ampahanivorona, les alluvions de
formation silico-Alumineuses de Manampotsy ont été exploitées pour le
corindon. La réserve est estimée à 345 tonnes.
➢ Le gisement Nord-Est Ejeda :
• Gisement Vohitany : présenté en 2 gîtes dont primaires et
secondaires :
gîtes secondaires : éluvions, roches altérées
gîtes primaires : lentilles à gros cristaux disséminés, de
production de corindon.
• Gisement Anavoha : lentilles à gros cristaux disséminés
• Gisement Ambodiketsa : un petit gisement se trouve au Nord-Est
du village d’Ambodiketsa à 15 km au Sud-Ouest d’Andriamena.
Le corindon se présente en petits cristaux gris-bleutés.
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Chapitre II. PRINCIPAUX REFRACTAIRES.
II.1. Définitions et généralités
Une substance ou un mélange de substances, soit naturel, soit artificiel, est dit
réfractaires, par convention, lorsque sa température de fusion, déterminée selon les
normes, est supérieure à 1500°C.
Il faut tenir compte que la température de fusion n'est pas la seule qualité requise
à laquelle doit correspondre un matériau pour être utilisé comme réfractaire ; en
particulier, il doit conserver dans la température très élevées une résistance appropriée
aux sollicitations thermiques.
Selon la théorie de Braniski, la réfractarité des matériaux est une propriété
conditionnée par la configuration des couches électroniques de leurs atomes. Elle
dépend des éléments chimiques qui les constituent, du nombre et de la répartition des
électrons sur le dernier et sur l’avant dernier niveau d’énergie.
L’élément chimique qui résiste le plus à la fusion est le carbone qui sublime à
3700°C. Le composé HfC4TaC fond à 3940°C, le HFC à 3890°C. Au-delà de 4000°C, il
n’existe pas, aux pressions ordinaires, de substances solides.
Nous pouvons remarquer dans système périodique des éléments chimiques que
les éléments réfractaires sont principalement groupés entre le IVé et le VIIIè groupe et
que les points de fusion d'un même groupe augmentent avec les nombres des périodes.
Pour une même période, les points de fusion des métaux réfractaires augmentent du IVe
au VI è groupe et ensuite, ils diminuent.
Les éléments réfractaires ont un volume atomique réduit et ils sont placés sur la
partie descendante des courbes (figure 4 : périodicité entre la réfractarité et le volume
atomique des éléments chimiques).
Les éléments constituants les matériaux réfractaires peuvent être réfractaires ou
non réfractaires, mais jamais anti-réfractaires selon des définitions de la figure 4.
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Figure 4 : Périodicité entre la refractarité et le volume atomique des éléments
chimiques.
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II.2. Classification des produits réfractaires
On peut subdiviser les produits réfractaires selon leur constitution chimique ou
selon le procédé de fabrication.
II.2.1. Classification selon les constitutions chimiques
Ce tableau représente les classifications des produits réfractaires selon les
constitutions chimiques en fonction des teneurs limites du constituant principal qui le
constitue, le tableau montre aussi le critère de subdivision et observation générale.
Tableau 5 : Classification selon les constitutions chimiques
Terminologie Teneures limites du
constituant principal
Critères de subdivision et
observation générale
Produits à haute teneur en
alumine
GROUPE 1
56%<A12 O3
La désignation complète de
ces produits doit
comprendre l’indication,
soit de la matière première
utilisée, soit du constituant
minéralogique principal du
produit fini. Dans ce dernier
cas, le principe d'obtention
de ce constituant devrait être
indiqué.
Produits à haute teneur en
alumine
GROUPE 2
45 %< A12O3<56 %
Produits argileux. 30% <A12O3<45 %
Produits silico-argileux 10%<A12O3<30 %
SiO2<85 %
Produits siliceux 85%<SiO2<93 %
Produits de silice 93%<SiO2 Spécification de qualité par
emploi
Produits basiques:
-Produits de magnésie. 80%<MgO
Produits dont le constituant
principal est la magnésie
-Produits de magnésie-
chrome. 55%<MgO<80 %
Produits dont les
constituants principaux sont
la magnésie et la chromite.
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Tableau 6 : Classification selon les constitutions chimiques (suite)
-Produits de chromite 25%<Cr203
MgO<25 %
Produits dont le constituant
principal est la chromite
-Produits de forstérite Produits dont le constituant
principal est la forstérite.
-Produits de dolomie Produits dont le constituant
principal est la dolomie
Produits spéciaux
Produits à base de :
Carbone
Graphite
Zircon
Zircone
Carbure de silicium
Carbone (autre que le
carbure de silicium)
Nitrures
Borures
Spinelles (autre que la
chromite)
Produits à base de plusieurs
oxydes (autres que ceux des
produits basiques)
Produits à base d’oxydes
purs, y compris l’alumine, la
silice, la magnésie, la
zircone ; produits de grande
pureté
-Produits de chrome -
magnésie 25 %< MgO<55 %
Produits dont les
constituants principaux sont
la chromite et la magnésie
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II.2.2. Subdivisions selon le procédé de fabrication
Ce tableau suivant montre les différents procédés de fabrication des produits
réfractaires.
Tableau 7 : Subdivisions selon le procédé de fabrication.
Produits
réfractaires
façonnés
Cuits
Non cuits
Electrofondus
Obtenus par d'autres procédés
Produits
réfractaires non
façonnés
Mortiers réfractaires et isolants
A prises céramique
A prise chimique
Masse à façonner réfractaires et
isolants
Masses pour pisé
Masses plastiques
Masses hydrauliques
Enduits et mastics réfractaires
produits broyés réfractaires
Produits réfractaires poreux façonnés
II.3. Caractéristiques technologique des produits réfractaires
Les essais effectués sur les réfractaires ont pour but de déterminer :
leur composition chimique et minéralogique ;
leur structure ;
leurs propriétés de résistance mécanique et chimique (corrosion) à chaud
et à froid.
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II.3.1. Caractéristiques physiques à froid
La porosité dépend :
de la porosité des grains utilisés ;
de la granulométrie employée ;
du système de façonnage ;
du degré de cuisson ;
et dans une moindre mesure, delà forme du grain et du pourcentage de
fondants.
En général ; la porosité des briques réfractaires varie de 10 % à 25 % et 40 %à
75 % pour les réfractaires isolants. La porosité exerce une influence importante sur de
nombreuses propriétés :
la résistance mécanique et la résistance à l’affaissement sous charge
diminue d'abord lentement, puis plus rapidement au fur et à mesure que la
porosité augmente ;
la conductivité thermique diminue également lorsque la porosité croît ;
la perméabilité augmente d’abord lentement, et ensuite plus rapidement
au fur et à mesure que la porosité augmente. Elle est fortement influencée
par la dimension et la forme de grains.
Les réfractaires les plus compacts possèdent la résistance maximale, mais très
sensibles aux variations de température.
La densité apparente varie inversement avec la porosité et n’est pas constante pour un
même type de réfractaires (figures 5).
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Figure 5 : Courbe de Rieke (d’après Jourdain)
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Pendant la fabrication, de nombreux facteurs agissent sur la perméabilité. Elle
diminue lorsque la pression de façonnage et la teneur en éléments liants augmentent,
tandis qu’elle croit lorsque les grains deviennent plus gros même si la porosité demeure
faible.
Elle dépend également de la température de cuisson. La dilatation ou le retrait
entraînent la formation de fissures très fines, augmentent ainsi la perméabilité.
II.3.2. Caractéristiques physiques à chaud
Un produit réfractaires est, généralement ; constitué de cristaux entourés d’une
phase vitreuses moins résistante. Au fur et à mesure que la température croit, la
proportion de verre augmente et la masse cristalline diminue.
La résistance pyroscopique ne correspond ni à la température de fusion complète,
ni à une viscosité déterminée et moins encore à la température maximale d’utilisation.
Par exemple, les réfractaires de silice et silico-alumineux à 42-44% d’alumine affiches
la même réfractarité, alors que les premières peuvent être utilisés à des températures
proches de celle correspondant à la résistance pyroscopique et les seconds peuvent
seulement être employés à des températures inférieures de quelques centaines de degrés.
En effet, au dessus de l'ordre de 1100°C à 1350C, selon la quantité de la phase vitreuse,
cette dernière se modifie et a tendance à être un liquide visqueux : on a alors le début de
fluage (figure 6). La déformation du réfractaire peut aussi être due, en même temps, à
des sollicitations mécaniques (à 1350°C ; Charge 2kg/cm2).
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Figure 6 : Essai de fluage pour des réfractaires différents
L’étude du comportement tension -déformation a mis en évidence l’importance
du temps sur le comportement rhéologique des matériaux réfractaires. Pour caractériser
ce comportement, on utilise généralement le fluage. La cristallisation sous charge et
l'écoulement visqueux peuvent être favorisés ou entravés par des phénomènes de nature
physico-chimique, tels que :
grossissement des cristaux ;
transformations irréversibles ;
transformations allotropiques ;
réactions chimiques avec formation ou disparition de phase.
Les déformations des matériaux des réfractaires varient donc avec la température
à tension égale (figure 7) :
à la température ambiante l’allure de la courbe est linéaire ;
jusqu’à la température 1000°C à 1100°C la courbe débute de façon
linéaire puis elle commence à se déformer plus rapidement. Ce
deuxième type de comportement se situe dans un intervalle limité de
température qui dépend du genre de matériaux essayés ;
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à des températures plus élevées, les courbes ne sont plus linéaires, la
déformation augmente très rapidement avec la tension, peu de temps
avant la rupture. Ce comportement se manifeste aux environs de la
température d’utilisations des matériaux réfractaires
Figure 7 : Variation de la déformation des réfractaires les plus commun en fonction de
la température.
Le comportement des produits aux chocs thermiques, c’est à-dire les
déformations dues à un réchauffage brusques et à un refroidissement rapide, présente
une différence importante :
la chauffe produite des efforts de cisaillement
le refroidissement provoque des efforts de tractions
Autrement dit :
un réfractaire qui a une faible résistance au cisaillement et une résistance
élevée à la traction s’écaille par chauffage rapide, mais il ne présentera
pas peu de fêlures s’il est refroidit brusquement ;
1.200°C – 1.400°C
1.000°C –
1.100°C
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par contre, un réfractaires à haute résistances aux efforts normaux ne
s’écaille pas facilement lors d'un échauffement rapide mais se fissure
par refroidissement rapide.
Les réfractaires moins poreux sont plus sensibles aux chocs thermiques. Ils sont
très souvent caractérisés par un mélange de grains grossiers (jusqu’a 70% environ) et de
grains fins.
Le coefficient de dilatations influence également la résistance aux chocs
thermiques. Un matériau ayant une dilatation régulière et relativement faible avec
l’augmentation de température a une bonne résistance aux chocs thermiques (figure 7).
C’est le cas du réfractaires silico-alumineux à 42-44% d’alumine de magnésie par
exemple.
Figure 8 : Dilatation linéaire des différents types de réfractaires en fonction de la
température.
La diminution et l’absorption d’autres minéraux provoquent la modification du
coefficient de dilatation.
II.3.3. Caractéristiques mécaniques à froid
Pour chaque qualité donnée de réfractaire, plus sa compacité et sa dureté sont
élevées, plus la résistance à la compression est élevée, plus les résistances aux chocs
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thermique est petite. Dans les matériaux silico-lumineux la plus grande résistance à la
compression est liée a une plus grande quantité de phase vitreuse qui remplit les pores et
cimente les cristaux ; la porosité est donc plus faible ainsi que la résistance à la
corrosion.
Les défauts de fabrication, telles que les fissures diminuent soit la résistance à la
compression, soit la résistance à la flexion qui sont en relation entre- elles (figure 9)
Figure 9 : Relation entre la résistance à la fraction et à la compression.
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II.4. Processus de fabrication
Généralement, l’organigramme de fabrication d'une usine classique de produits
réfractaires est la suivante :
Figure 10 : Organigramme de fabrication.
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II.4.1. Préparation des mélanges
Les procédés de préparation des mélanges, du broyage au malaxage, peuvent
être de deux types : procédé à sec et procédé à l’eau, et ils peuvent être résumés ainsi :
Figure 11 : Procédés de préparation des mélanges.
Le choix des différents matériels de division dépend de la dureté des blocs de
matières premières utilisées:
matières premières tendres : déchiqueteurs, désagrégateurs, tailleuses ou
rabots, broyeurs à cylindre ou broyeurs à meules;
matières premières dures : concasseurs à mâchoires, concasseurs
giratoire, broyeurs à marteaux, broyeur à case d’écureuil, broyeurs
centrifuges à galet, broyeurs vibrants, broyeurs à tuyères ou tambours
broyeurs.
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II.4.2. Réalisation des mélanges
Le dosage est presque toujours pondéral. La réalisation des mélanges peut se
faire en deux méthodes :
Préparation en voie sèche :
Préparation en voie humide par utilisations des barbotines ou des pâtes
plastiques.
II.4.3. Séchage
Avant de procéder à la cuisson des produits céramiques, il est nécessaire
d’évacuer une partie de l'eau contenue dans les produits:
eau interstitielle ou libre : celle qui remplit les espaces libres entre les
particules et les pores. Son élimination demande généralement une
énergie très basse. Dans les interstices laissés vides, les particules se
rapprochent et apparaît le phénomène du retrait :
eau zéolithique : celle qui reste autour de chaque particule par l’effet des
forces de liaison. Pour son élimination, il faut une énergie supplémentaire
pour vaincre les forces de liaison. Son départ ne provoque pas de retrait ;
Eau de constitution, éliminée par la cuisson
L’intensité du séchage devrait être réglée en envoyant sur les pièces de
l'air plus ou moins saturé en humidité permettant ainsi d’éviter les risques
de déformations dues au retrait on le rend homogène.
Selon la courbe de Sherwood, l’évaporation de l'eau se réalise en trois phases
(figure 12). La relation entre le retrait et la variation de poids de la pièce est indiquée
par la courbe de Bigot, (Figure 13). La phase la plus délicate correspond à l'intervalle où
a lieu le retrait du produit qui, pratiquement coïncide avec la première période.
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Figure 12 : Courbe de Sherwood.
Figure 13 : Courbe de Bigot.
II.4.4. Cuisson.
La cuisson est l’opération finale et décisive de la fabrication des produits
céramiques préalablement façonnés. Une bonne conduite des cuissons est obtenue par
vitesse de cuissons bien contrôlée.
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Dans la cuisson des produits à base d’argile il est important de considérer
l’intervalle de frittage c’est-à-dire l’intervalle de température entre le début de la
consolidation et le début de la déformation.
D’autres conditions pour une bonne conduite des cuissons sont :
Uniformité de température la plus parfaite possible dans le four. Il faut éviter les
coups de flamme sur les produits :
Respect rigoureux de la courbe de cuisson pour qu’il ne se produise pas de
tension et même de rupture (exemple de courbe de cuisson - figure 14).
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Figure 14 : Exemple de courbe de cuisson.
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II.5. Etude typologique des produits utilisés
Cette étude nous servira à déterminer les types de produits réfractaires les plus
utilisés et d’envisager d’autres types qui pourraient correspondre aux besoins. Elle nous
permettra également de prévoir les dimensions qu’il faudrait pour les entretiens et
réparations.
II.5.1. Principaux type d’utilisations
Les produits réfractaires sont surtout utilisés pour le garnissage ou la
construction des foyers industriels :
- garnissage des fours à ciments (fours rotatifs, four vertical) ;
- garnissage des fours verticaux à chaux ;
- construction d’un four pour verrerie et des accessoires ;
- constructions des foyers et de certaines parties des chaudières ;
- constructions des fours céramiques ;
- garnissage ou construction des fours à creusets ;
- revêtements des fours électriques ;
- revêtements de cubilots et fours sidérurgiques ;
- garnissage de four à recuire ;
- garnissage des fours et des cheminées utilisés en pétrochimie ;
- construction des fours à traitements thermiques ainsi que toutes les conduites ou
poches de fluide chaux.
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Tableau 8 : Principaux produits réfractaires utilisés
N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13 15 16
Analyse chimique [%]
SiO2 31 32 54.2 53.9 29.2 27.5 32.7 58.2 53.7 60.3 53.7 42.0 15.7 41.5 14.6 15.0
Al2O3 64 62 38 41 67 66 62 37.8 41.7 29.7 39.3 54.5 76.0 56.0 81.7 82.2
Fe2O3 1.4 1.5 3.8 1.8 1.5 1.8 1.7 2.8 0.7 0.3 0.8 2.8 0.2 0.5 0.9 1.4
Ti02 2.0 2.5 2 2.5 2.5 2.5 2.5 1.1 0.7 1.1 1.1 0.7 2.9 1.0 1.1 0.5
CaO+MgO 0.3 0.4 1 0.7 0.4 1.0 0.6 0.3 0.7 0.4 0.5 0.5 0.8 0.6 0.8 0.4
Na2O+K2O 0.4
Caractéristiques physiques
Masse volumique apparente en
(g/cm3) 2.7 2.6 2.18 2.27 2.66 2.50 2.45 2.20 2.29 2.11 2.24 2.20 2.63 2.30 2.70 2.72
Porosité en (%) 19 19.5 14 16.5 19 18.5 18 15.5 16.9 18.7 8.7 13.1 1.70 16.0 16.8 18.5
Résistance à l’écrasement (N mm-2) à
20°C 70 60 44 35 55 50 48 50 38 30 35 38 52 45 62 64
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Tableau 9 : Principaux produits réfractaires utilisés (suite)
N° 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
Analyse chimique en [%]
SiO2 42.5 47.5 11.4 22.1 15 14.3 11.2 51 51 56 58 25.7 7.4 37.1 37.4 13.5
Al2O3 52 45 50 53 80 82 85 46 44 42 39 73 90 60 60 73.5
F2O3 1.7 1.9 9 8 1.5 0.2 1.2 1.2 1 1 0.6 0.5 0.8 0.8 -
TiO2 2.5 1.6 1.0 2.1 1.3 0.5 0.3 0.45 0.45
CaO+MgO 0.7 0.8 4 3 - - - 0.8 -
Na2O+K2O 0.6 -
Cr2O3 15 13 3 3 3
Caractéristique physique
Masse volumique apparente (g.cm-2) 2.31 2.3 3.12 3.00 2.95 3.15 3.15 1.16 0.95 0.86 0.66 2.32 2.70 2.55 2.5 2.9
Porosité en [%] 17.5 16 12 17 17 15 14 45 50 62 70 25 25 15.5 15.5 20
Résistance à l’écrasement (N mm-2) 45 45 80 75 80 85 85 12 8 6 4.5 65 65 60 60 100
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Tableau 10 : Principaux produits réfractaires utilisés (suite)
N° 33 34 35 36 37
Analyse chimique en (%)
SiO2 0.9 34 34 9 34
Al2O3 70.00 - - 83 -
F2O3 - - - - -
TiO2 - - - - -
CaO+MgO - - - - -
Na2O+K2O - - - - -
Cr2O3 - - - - -
Analyse physique en (%)
Masse volumique apparente en [g.cm-3] 3.26 3.70 3.8 3.15 3.75
Porosité en (%) 18 18 16 12 17
Résistance à l’écrasement en (N.mm-2) 50 50 90 95 90
Les produits réfractaires utilisés se présentent sous forme façonné ou non :
briques, creusets, pisés, chamottes, coulis, ciments, agrégats.
Des études au laboratoire nous ont permis de connaître les produits. Nous avons
numéroté les échantillons ainsi que leur emplacement dans le four de cuisson.
II.5.2. Produits réfractaires pour four à ciment.
La cuisson de cru à ciment est une suite complexe de réactions de décomposition
(décomposition du CaCO3, déshydratation des minéraux argileux) et de transformation
(formations du clinker). En pratique, on tient compte de ce fait en subdivisant
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habituellement le four rotatif ou vertical en différentes zones. Chaque zone est revêtue de
différentes couches de produits. Nous avons identifié les produits suivant :
1ère CAS :
- zone de chauffage à la zone de calcination : 1ère couche n° 09
2e couche n°12-14
- zone de clinckérisation :
1èrecouche n°15
2èmecouche n°12-14
- zone de refroidissement :
1ère couche n°1
2ème couche n°18
A partir de la troisième couche on utilise des produits isolants n°24-25 ou 26 pour
toutes les zones
2ème CAS :
- Zone declinckérisation et de sortie du four n°22 ;
- zone de transitions n°14 ;
- zone d’entrée n°3 ;
- zone de sécurité n°5-6-7
- zone de calcinations n°23
3ème CAS :
On a utilisé un seul type de briques pour toutes les parties du four n°15. Nous
pouvons résumer et tirer les conclusions suivantes : les briques utilisées dans la zone de
clinckérisation sont :
• extra-alumineux (Al2O3≈80%) ;
• dense (d≈2.70) ;
• très peu poreux (e≈19) ;
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• résistantes (environ70Nmm-2).
Les autres zones peuvent être garnies de briques silico- alumineuses ou extra –
alumineuses. Les couches isolantes sont constituées par des briques très poreuses et
légères.
II.5.3. Produits réfractaires pour fours à chaux
1ère Cas :
Nous avons identifié des produits identiques au premier cas des produits
réfractaires pour four à ciments sans la zone de clinckérisation.
C’est logique car il s’agit de la cuisson du calcaire qui s’arrête à la fin des
réactions de décomposition.
2ème Cas :
On utilise également des briques cuites ordinaire qui résistent bien à des
températures aux environs de 1000°C.
II.5.4. Produits réfractaires pour cubilot
Les produits utilisés peuvent être :
- Façonnés ;
- Pisés.
Certains utilisateurs ont essayé également de garnir leur cubilot par des ciments
réfractaires. Les briques silico-alumineuses sont les plus utilisées et plus résistantes
(échantillons n°03).
Les pisés sont à base d’argile réfractaire ; quelquefois on y ajoute du sable, du
graphite ou de la bentonite.
II.5.5. Produits réfractaires pour four à creuset
Ces fours sont revêtus des briques ou des pisés également.
Les types de briques utilisées varient selon la nature des matières à traiter par
exemple pour le coulage d’aluminium, on utilise des briques ordinaires, de même pour la
préparation des bronzes.
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II.5.6. Produits réfractaires pour chaudière
Les types de produits et leur quantité dépendent du type de chaudière : pour le cas
des chaudières fonctionnant avec des combustibles solides : le foyer peut être totalement
construit à l’aide de différentes couches et types de briques (teneures en Al2O3 :20 à
65%), ou à l’aide d’une tôle garnie de briques réfractaires.
II.5.7. Produits réfractaires pour four céramique
Les briques utilisées dans la zone de calcination de four à ciment conviennent très
bien pour les fours céramiques.
II.5.8. Produits réfractaires pour verrerie
Le choix des briques dans les diverses parties des fours dépendent du type de four
et de la qualité du produits à fabriquer. Ce sont généralement des briques spéciaux ou à
base de grains d’éléctrofondus.
Les sollicitations des régénérateurs des fours à verre sont les suivantes :
Tableau 11 : Sollicitations des régénérateurs des fours
Zone de température (°C) <1000 1000 à 1200 > 1200
Variation de température Forte Moyenne Forte
Changement d’atmosphère Faible Faible Moyenne
Attaque des poussières volantes Faible Moyenne Forte
Attaque des sulfates alcalins Forte Moyenne Faible
Ce qui explique les exigences particulières des produits utilisés. Au niveau des
brûleurs on utilise des briques de magnésie spéciale sans chrome et pauvre en fer.
Au niveau des chambres d’empilage et voûte:
- coté feu, des qualités plus résistantes sont utilisées : briques de magnésie spéciale
ou de magnésie –chrome ;
Les murs des chambres jusqu’à une zone de température de 1000°C sont garnies en
briques de magnésie.
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II.6. Types de produits
Le type de produits dépend des natures et de l’état des produits finis : réfractaires
non façonnés simples ou réfractaires non façonnés préparés.
II.6.1. Les utilisations des produits réfractaires
Presque 70% des entreprises d’activités diverses que nous avons recensées
utilisent des produits réfractaires (d’après la liste des entreprise par activités par province
MIEM/DF/SCIS/DI/RT-Traitement INSTAT, et la liste des utilisateurs de chaudières au
service de l’administration minière (MIEM).Ce sont généralement des usines de
fabrication ou de transformation où des traitements thermiques figurent dans leur procédé
de fabrication :
- fabrication de produits alimentaires, boissons et tabac (huilerie, sucrerie,
biscuiterie, laiterie, boulangerie, distillerie) ;
- fabrications de papier ;
- fabrications de produits minéraux non métalliques, à l’exclusion des dérivés du
pétrole et du charbon (cimenterie, verrerie, briqueterie, industrie, céramique) ;
- fabrications d’ouvrages en métaux ;
- industries du bois ;
- industries des textiles et du cuir ;
- industries chimiques et fabrications des produits chimiques, dérivés du pétrole et
charbon (raffinerie, savonnerie, ……) ;
- industrie métallurgique de base ;
- extraction de minéraux.
II.6.2. Réfractaires non façonnés simples
Ce sont des matériaux simplement broyés ou granulés, sans liant mais ayant le
caractère de matériaux réfractaires. Leurs dimensions varient entre 2 mm – 5mm de
diamètre. Ils sont utilisés comme matériau de jointoiement, en particulier entre la
charpente et maçonnerie réfractaire, ils sont livrés crus.
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II.6.3. Réfractaires non façonnés préparés
Les réfractaires non façonnés préparés sont des mélanges contenant un ou
plusieurs constituants réfractaires et un liant, préparés pour être mis en œuvre, soit
directement dans l’état où ils sont livrés, soit après addition d’un liquide approprié.
Tableau 12 : Subdivision des réfractaires non façonnés préparés
Classe Teneur limite en oxyde principal ou dénomination
I Matériaux à teneur en Al2O3≥45%
II Matériaux à teneur en 10% Al2O3<45%
III Matériaux à teneur en SiO2≥85%, Al2O3<10%
IV Matériaux basiques et leurs mélanges
V-VI-VII Matériaux spéciaux, mixtes et leurs mélanges
Le type de ces réfractaires non façonnés préparés est fonction de leur emploi, à savoir :
- Les matériaux de jointoiement ;
- Les enduits et revêtements de surface ;
- Les mélanges pour construction monolithique et réparation.
II.6.3.1. Les matériaux de jointoiement
• Coulis réfractaires : mélanges de matières premières finement broyées,
livrés à l’état sec, contenant un liant autre qu’un liant céramique.
• Ciments réfractaires : mélanges des matières premières finement broyées,
livrés généralement à l’état sec, quelquefois à l’état pâteux, contenant un liant
autre qu’un liant céramique.
II.6.3.2. Enduits et revêtements de surface
Ces matériaux s’appliquent en couche mince, manuellement (à pinceau ou à la
truelle) ou par projection mécanique. La nature chimique et minéralogique de ces
matériaux est analogue à celle des coulis et ciments réfractaires, mais leur dosage
granulométrique est approprié à leur mode de mise en œuvre.
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II.6.3.3. Mélange pour constructions monolithiques et
réparation
Ces mélanges ont un dosage granulométrique approprié à l’exécution de pièces ou
de revêtement monolithique d’une certaine épaisseur. On distingue les types suivants :
• Bétons réfractaires : mélange non cohérent avant l’emploi, livrés à l’état
sec, prêts à être additionnés d’eau, contenant un liant hydraulique, mise en
œuvre en masse plus ou moins consistante soit par coulage soit par vibration,
soit par pilonnage, soit par damage.
• Mélanges plastiques : mélange en pâtes plastiques, livrés en masse sans
forme, prêts à l’emploi, pouvant contenir, outre le liant céramique, dans la
plupart des cas un liant chimique ou organique, mise en œuvre par damage à
la main ou damage mécanique.
• Pisés : mélanges granuleux non cohérents avant emploi, livrés à l’état sec
ou prêts à l’emploi, contenant un liant céramique ou chimique, mise en
œuvre en leur état de livraison ou après humidification éventuelle, par
damage ou compactage, soit à la main, soit plus fréquemment par des
moyens mécaniques appropriés.
• Mélanges projetables : mélanges non cohérents avant emploi,
convenablement préparés pour être mis en œuvre, après addition d’eau, par
projection mécanique ou manuelle, pouvant appartenir par leurs
caractéristiques à l’un des trois types cités ci-dessus.
II.7. Les produits réfractaires non façonnes
Les réfractaires non façonnés peuvent être classifiés suivant leur usage et leur
comportement une fois en place :
- Le type d’emplois
- La nature chimique et minéralogique des constituants
- Le processus de durcissement.
II.7.1. Le type d’emplois
Il existe deux subdivisions, telles que les matériaux de jointement (Coulis
réfractaires à liaison céramique, ciments réfractaires à prise et durcissement hydraulique,
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
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ciments durcissant à l’air, ciments réfractaires durcissant à chaud monolithique et
réparation, ciments réfractaires livrés à l’état pâteux) et mélange pour construction (pisés,
bétons, mélanges plastiques, mélanges projetables)
II.7.2. La nature chimique et minéralogique des constituants
Selon les constituants chimiques ou minéralogiques, on subdivise en :
matériaux à haute teneur en alumine : 46%≤Al2O3+TiO2<58%
matériaux argileux : 32%≤Al2O3+TiO2<46%
matériaux silico-argileux : 10%≤Al2O3+TiO2<32%
matériaux de silice : SiO2≥93%
matériaux spéciaux : à base de carbone, carbure de silicium (SiC), zircon…
II.7.3. Le processus de durcissement
Selon la nature des liaisons, on peut classer les produits comme suit :
Matériaux à liant céramique : le durcissement céramique se fait à chaud à
température déterminée selon la composition minéralogique ;
Matériaux à liant hydraulique : la prise de durcissement hydraulique se
manifeste à température ambiante ;
Matériaux à liant minéral ou organico-minéral : la réaction chimique
apparaît à température ambiante voire à température variable ;
Matériaux à liant organique : l’agglomération ou durcissement se
manifeste encore à température ambiante.
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Chapitre III. LES FOURS.
III. 1. Four intermittent ou four discontinue
Le four à combustion intermittente ou à longue flamme. C'est le four utilisé depuis
l'antiquité et qui restera le seul type de four utilisé jusqu'au XVIIème siècle. Comme
l'indique son nom, il fonctionne de manière intermittente.
Le système est le suivant :
Une voûte est réalisée avec des pierres au-dessus du futur foyer, qui sera
alimenté sur le côté. Au-dessus de cette voûte sont placées les pierres à cuire.
Le foyer est alimenté en permanence par des fagots de bois, comme des
genêts séchés, ceux-ci ayant un fort pouvoir calorifique. Ils pourront être
remplacés par le charbon au XIXème siècle.
La combustion dure trois jours.
Quand on juge que les pierres doivent être cuites, le foyer n'est plus
alimenté et on attend que la température baisse.
Après cuisson, cette voûte est démontée par le bas pour récupérer la chaux
vive.
La chaux est alors retirée par le bas, au niveau du foyer du four, avec des
pelles.
Cette technique a 3 inconvénients :
Il faut démonter puis remonter la voûte à chaque cuisson, ce qui est
contraignant
Il faut beaucoup d'énergie afin de monter la température à la température
voulue
Il y a aussi beaucoup de temps où le four ne fonctionne pas
Ce procédé, long et contraignant est très utilisé jusqu'au XVIIIème siècle, moment où
apparaîtra le four à combustion continue. Il sera supplanté au XIXème, au moment de
l'apparition des grandes exploitations. Cependant il continuera d'être utilisé jusqu'au début
du XXème, pour des petites fabriques locales, qui n'ont pas besoin d'un four fonctionnant
tout le temps
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III. 2. Four continu
Le four à combustion continue ou à courte flamme, ce type de four est apparu au
XVIIIème siècle et se développe surtout au XVIIIème et au XIXème siècle, remplaçant
les fours à combustion intermittente avec l'industrialisation croissante, en permettant
d'augmenter la productivité.
Il résout le problème de la construction et de la déconstruction de la voûte ainsi
que celui de la chauffe pour atteindre la température optimale (donc une perte
considérable de temps et d'énergie) et permet de produire de la chaux en continu.
En effet, comme son nom l'indique, la combustion est continue, il fonctionnait sans
interruption, hormis lorsque la demande se faisait moins importante, ce qui permettait
aussi de faire des vérifications et de réaliser, si besoin, quelques travaux d'entretien.
Pour cela, on utilise la technique par empilement :
Les pierres sont alternées avec des couches de combustible. On utilise du charbon,
celui-ci ayant un meilleur pouvoir énergétique que le bois.
Comme la pierre, le charbon était chargé par le haut de la chambre de combustion,
à cette époque, comme la pierre, ce fût surtout par wagonnets.
Il fallait 200kg de charbon pour 1tonne de pierre.
Puis on allumait des fagots en bas du four. Le feu se propageait alors au charbon
qui chauffait la pierre.
Un courant d'air est créé par ce tirage, la combustion se propage aux couches
supérieures. Ce courant d'air est favorisé grâce à des ouvertures situées à la base
du four (ouvreaux pour retirer la pierre et parfois ouverture située sous le foyer).
Les pierres calcinées sont retirées à la base du four par les ouvreaux appelés
gueules de défournement. Ils sont au nombre de 1 à 3 dans chaque four.
A la place de la voûte des premiers fours, ce sont des grilles qui retiennent la
pierre. Les pierres sont sorties de celles-ci avec des manches munis d'un crochet.
Cela produit de la poussière et le travail est pénible. Les grilles permettent aussi
de séparer grossièrement les pierres des cendres.
La chaux était chargée dans des wagonnets, dans des tombereaux ou dans des
brouettes.
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
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La pierre est moins chaude en arrivant au niveau des ouvreaux, car elle est
refroidie par l'air frais de l'extérieur aspiré par le tirage du four.
En fin de journée, lorsque la pierre est encore rouge, le retrait est arrêté. Pendant la
nuit, le feu remontait jusqu'en haut du gueulard, le bas se refroidissait, le
lendemain, la pierre située dans la partie inférieure était prête à être retirée.
Les pierres contenues dans le four descendent alors par gravité au rythme des
tirages et de la combustion du charbon. La pierre met ainsi 3 à 4 jours pour aller
du haut en bas du four.
Figure 15 : Un exemple de four à combustion continue avec une cuve de préchauffage.
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
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III. 3. Les constituants d’un four :
Le foyer : C’est le lieu où se fait la combustion.
le brûleur : Sorte de tuyau par lequel arrive le combustible, qui ensuite
chauffe/brûle dans le foyer.
Chambres de cuisson : Les pâtons sont disposés à l’intérieur. La partie inférieure
s'appelle la sole. La partie supérieure s’appelle : la voûte. Elle comporte également
des ouras.
Générateur de vapeur : appelé aussi « appareil à buée ». Il permet d’envoyer de
l’eau par des tubes qui, au contact de la chaleur, se transforme en buée.
La cheminée d’évacuation des gaz brûlés : Conduit ventilé ou non menant à
l’extérieur permettant l’extraction des gaz et fumées.
Le thermomètre ou pyromètre : Il mesure la température à l’intérieur du four.
le thermostat/programmateur : Il sert à régler précisément la température à
l’intérieur du four et peut se programmer.
Deuxième partie :
ETUDE EXPERIMANTALE
ETUDE EXPERIMENTALE
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Partie 2 : ETUDE EXPERIMENTALE
Chapitre IV. METHODE EXPERIMENTALE
IV. 1. Présentation des besoins en produits réfractaires à Madagascar
Nous présenterons dans cette partie les résultats :
• des enquêtes technico-économiques menées auprès des utilisateurs ;
• des études au laboratoire des échantillons collectés.
La connaissance de ces données nous orientera sur le choix :
• des matières premières ;
• des méthodes de fabrication qu’il faudrait adopter ;
• des types de produits à fabriquer en priorité.
IV.1.1. Enquête technico-économique auprès des utilisateurs
Notre but est de pouvoir recueillir le maximum de renseignements sur l’utilisation
locale des produits réfractaires. Une classification des entreprises par activités nous a
permis de programmer des missions d’études dans les zones suivantes : Antananarivo,
Antsirabe, Toamasina, Mahajanga, Antsiranana, Fianarantsoa, Toliara.
IV.1.2. Considération d’ordre technique
Les fours et foyers industriels sont :
- construits des matériaux presque exclusivement importés (revêtement
métalliques, garnissage en produits réfractaires)
- montés par des fumistes étrangers, des bons fonctionnements sont notés durant les
premières années de services mises à part quelques entreprises qui rencontrent des
problèmes dès leurs premiers mois de fonctionnement. Pour ces dernières les
produits réfractaires utilisés ne correspondent pas aux conditions de service.
Généralement, les qualités et les types de briques utilisées ne sont pas connus ce
qui rendent difficile la réparation, la nouvelle commande une fois que les premiers
stocks sont épuisés.
ETUDE EXPERIMENTALE
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La panne du four ou du foyer pourrait anéantir la production. Des responsables
d’usine ont essayé de résoudre leurs problèmes de réfractaires :
- en mélangeant des briques usagées broyées avec des ciments réfractaires ;
- en récupérant chez d’autres utilisateurs des briques réfractaires dont les
conditions d’utilisations sont généralement fort différentes ;
- en tâtonnant sur des mélanges d’argile et du sable qu’il faudrait réparer ou
modifier presque toutes les semaines
- Les entretiens potentiels sont faits tous les trois à six mois et les réparations
générales tous les deux à trois ans. L’approvisionnement en produits réfractaires
est donc d’une importance non négligeable.
IV.1.3. Considération d’ordre économique
Puisque ce sont des produits exclusivement importés, des problèmes de devises
s’imposent malgré l’application de la nouvelle structure économique. Signalons que la
réparation générale d’un four de moyenne capacité demande quelque centaines de
millions d’Ariary, rien que pour l’acquisition des produits réfractaires: de l’ordre
d’Ar70 000 000 pour un four rotatif à ciments de diamètre 2.5m, d’Ar180 000 000 pour
un four à verre.
Mise à part les produits isolants et les agrégats légers, les produits réfractaires
ont des densités élevées (supérieur à 2).
Les petites installations semi-industrielles ou artisanales ont du mal à résoudre
les problèmes d’approvisionnement en produits réfractaire. Le marché local n’a pas de
produit répondant aux exigences de la technique.
En plus des couts élevés des produits réfractaires, les commandes demandent plusieurs
mois, quelquefois un an ou plus pour être satisfaites.
IV. 2. Techniques expérimentales
Cette partie a pour but d’étudier les propriétés spécifiques de la matière
première, du mélange et des produits réfractaires.
ETUDE EXPERIMENTALE
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IV.2.1. Analyse chimique
Elle a pour but de déterminer les compositions de la matière, qui sont
importantes dans la fabrication des non façonnées. Pourtant, elle détermine la teneur des
éléments principaux suivants :
La silice : SiO2
Le dioxyde de titane : TiO2
L’oxyde de fer : Fe2O3
L’oxyde de calcium ou chaux vive : CaO
L’oxyde de magnésium : MgO
La soude NaOH
L’oxyde de potassium : KO2
L’oxyde d’aluminium ou alumine : Al2O3
L’oxyde de Zinc : ZnO
L’oxyde de manganèse : MnO
IV.2.1.1. Rôles des éléments constitutifs
La SiO2 : sous forme de silice (Quartzite), elle joue le rôle de dégraissant
L’Al2O3 : elle est liée à la plasticité du produit. Les argiles à haute teneur en
alumine sont employées pour des produits pressées
Le Fe2O3 : elle est comme fondante et donne au produit la couleur rouge
Le TiO2 : il communique la couleur jaune du produit
Les Na2O1, K2O : ils jouent le rôle de fondant et provoquent les réactions de
grésage au cours de la cuisson
Le CaO : elle joue le rôle de liant hors de la cuisson
Les ajouts spéciaux : ils corrigent les défauts propres à la nature des matières
premières et/ou réaliser des produits ayant des caractéristiques particulières
IV.2.1.2. Les matières fondantes et matière dégraissantes
Pour réaliser des pâtes, il est indispensable d’apporter suffisamment de plasticité
pour l’utilisation d’argile « grasses »
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Les fondants : les plus courantes sont représentées essentiellement par des
calcaires, dolomies, talcs, feldspaths de différentes natures minéralogiques
Les dégraissantes : la plus courante est représentée par la silice quartzeuse, sous
forme de roche ou de sable. Parfois, on utilise de la chamotte, qui de l’argile
cuite à haute Température, ce qui rend inerte, cependant l’emploi des chamottes
comme dégraissantes ne modifie pas la composition chimique entre autres des
argiles liantes utilisées dans les pâtes. Ce sont des dégraissants par excellence
des produits réfractaires dans lesquels les pourcentages de chamotte sont
généralement majoritaires.
IV.2.1.3. Détermination de l’humidité et la perte en feu
L’humidité n’est autre que la fraction d’eau d’inhibition. Son mode opératoire
est :
On pèse d’abord le poids d’un creuset en porcelaine
On pèse 1g d’échantillon pulvérisé : P
On met à 105°C l’étuve pendant 12h
On pèse après la sortie : P’
L’humidité est obtenu par la différence des poids de cet échantillon, soit P1 ce
nouveau poids avec : P1=P-P’
La perte au feu (P.F) correspond aux composantes suivantes :
Eau de constitution des silicates hydratés
CO2 des carbonates décomposés à cette température
Souffre des pyrites
Matière organique
Elle correspond aux composantes ci-après :
Eau de constitution des silicates hydratés
CO2 des carbonates décomposés à cette température
Soufre des pyrites
Matières organiques
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La mode opératoire : on met au four, le même échantillon pendant 12h, et sorti
de l’étuve à 950°C : P’’, la nouvelle perte de poids notée P2 rapportée au poids de
l’échantillon représente la P.F. soit : P2=P1-P’’.
IV.2.2. Analyse physique
L’analyse physique est la détermination des propriétés physiques d’un matériau,
ce sont :
La densité vraie ou la densité absolue
La porosité
Poids du litre
IV.2.2.1. Densité vrais ou densité absolue
C’est le rapport de la masse de l’échantillon par son volume absolu (pores
exclus) de la matière proprement dites : soit mo la de l’échantillon sec, Vo son volume
absolu ; avec mo se détermine par la balance et Vo se détermine en broyant
l’échantillon assez finement pour détruire les pores, on dabs=mo/Vo
L’utilisation d’un appareil « pycnomètre » permet aussi de déterminer cette
densité absolue. Pour ce faire :
On pèse l’échantillon à sec, son volume étant déterminé en opérant par
déplacement de liquide dans ce pycnomètre.
On pèse ce pycnomètre
On pèse l’ensemble (picno+eau+échantillon)
Résultat : volume d’eau=masse totale –masse (échantillon + picno), le volume
de la poudre = volume flacon – volume d’eau et finalement dabs=masse de
l’échantillon/volume de la poudre.
IV.2.2.2. Porosité
La porosité est l’état des matières ou produits réfractaire (non façonnés) qui
contient des pores.
La porosité ouverte : ce sont des pores, qui communiquent entre eux par des
canaux capillaires ; elles sont définies par la formule suivante :
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0=volume pores ouverts/volume apparent des corps
La porosité fermées est appelée aussi vacuoles ou lacunes ; ce sont des pores qui
ne communique pas les uns avec les autres :
v=volume pores fermés/volume apparent du corps
La porosité totale est définie par la formule ci après :
=volume totale pores ouverte et fermés/volume apparent du corps
=0+v
Avec :
- Vapp=msat – mimm
- V.pores ouvertes = msat – ms
- V.total pore = Vapp – Vabs
- V.pores fermées=V.total pore – V.pores ouvertes
- Où msat=masse saturée d’eau, ms=masse sèche et mimm=masse
immergée de l’eau
IV.2.2.3. Poids du litre
L’importance de cet essai dans la fabrication des matériaux réfractaires est de
connaître d’une suffisamment juste la température de cuisson d’une chamotte, c’est
donc un essai de contrôle. En opérant avec l’argile, on prend dans un lot homogène des
échantillons que l’on cuit à un tamis spécifique et l’on détermine pour chaque
température le poids du litre.
Autre emploi important du poids du litre :
C’est la base de la recherche de la densité maximale des mélanges de poudres
granulométriques dans la fabrication du moulage à sec et surtout dans celle des
surcomprimés.
On peut opérer avec trois ou quatre éléments de mélange, la recherche se fait
d’abord au Laboratoire à l’aide du poids du litre vibré, on détermine ainsi la proportion
optimale des différents éléments pour obtenir la meilleure compacité.
Mode opératoire
ETUDE EXPERIMENTALE
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- On introduit la poudre dans l’entonnoir ;
- On ouvre le volet inférieur complètement, la poudre s’écoule dans le litre
de bonze en formant un cône de déversement
- On ferme la trappe
- On arase avec un couteau le bord de cet entonnoir pour enlever les
poudres en excès
- On pèse le contenu du litre de bonze pour avoir le poids du litre
IV.2.2.4. Caractéristique physique et mécanique
L’aptitude générale à l’emploi observe comment il se comporte à l’emploi, sa
facilité de pose, l’obtention des joints plus ou moins minces, sa possibilité de lissage,
son étalement à la pose.
IV.2.2.4.1. Caractéristique mécanique à chaud
Résistance aux chocs thermiques
Cette caractéristique est liées aux valeurs des modules d’élasticités et de rigidité
du produits des réfractaires. La résistance aux chocs thermiques dépend également du
coefficient de dilatation et de transformations cristallines qui se produisent dans les
réfractaires.
Mode opératoire
On opère généralement en soumettant des cubes de 5cm d’arrêté à des cycles de
chauffage rapide (à 1200°C) et de refroidissement à l’air. Le cycle est l’ensemble
constitué par un échauffement puis refroidissement. On détermine après le nombre du
cycle correspondant à la rupture de l’éprouvette sous l’action des doigts, on fixe
l’échelle empirique suivante :
0à5 cycles = résistance faible
5 à 10 cycles = médiocre à moyenne
10 à 15 cycles = moyenne à bonne
15 à 20 cycles = bonne.
IV.2.2.4.2. Autre caractéristiques à chaud
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Dilatation thermique
Elle est fonction de la température à laquelle l’échantillon est porté, c’est
pourquoi il est indispensable de connaître la dilatation thermique des :
Réfractaires crus, pour savoir leur comportement lors de a cuisson
Réfractaire cuits pour savoir quel est leur comportement à l’emploi dans
les maçonneries
Adhérence ou force de prise
Pour certaine qualités en surface, une brique est superficiellement enduite du
produit, après séchage et cuisson on examine l’adhérence sur le brique, cet essai est fort
intéressant donc pour les enduits et les produits de réparation.
Tenue au feu
On examine ici le joint, pour savoir s’il n’a pas coulé par fusion ou réagi sur les
briques, après refroidissement lent et cuisant l’ensemble brique-joint à une température
déterminée.
Variation des dimensions en fonction de température
Pour les produits fabriqués, c’est la mesure de la variation permanente de
dimension appelée souvent : « Essai de post-retrait ou post-dilatation ». Le mode
opératoire est différent suivant les pays ; en France, on suit les instructions de la norme
B.49.101 de l’AFNOR qui consiste à tailler dans le produit réfractaire, une éprouvette
prismatique à base carré de 20 à 60 mm, la longueur du prisme ayant 100mm et plus.
Toutefois, soit Lo = longueur avant chauffage
L1 = longueur après chauffage
Le poste-retrait est donné par sa formule : (Lo-L1) x100/Lo, et celui du post-
dilatation est : (L1-Lo) x100 / L1 à température T maintenue et pendant le temps t.
Réfractarité
La réfractarité est donné par les montre pyroscopiques qui sont fabriquées avec des
positions céramiques et fondent à des températures données, dans des conditions très
ETUDE EXPERIMENTALE
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précises. De ce fait, il y a toute une série de montres correspondant à différentes
températures.
ETUDE EXPERIMENTALE
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Chapitre V. RESULTATS D’ANALYSES DES MATIERES
PREMIERES.
Il est indispensable aux matières premières de faire l’analyse avant la réalisation
des matériaux non façonnées. Et pourtant, les plus prédominantes sont l’analyse
chimique, l’analyse physique, la détermination des aspects et caractéristiques de ces
matière si elles sont compatibles à la production des réfractaires. C’est pourquoi, nous
allons étudier la chromite, le kaolin, l’argile et le corindon ; qui sont nécessaires à
l’essai de fabrication.
V. 1. Caractérisation des matières premières locales
V.1.1. Analyses chimiques
➢ Argiles : - d’Ankarefo (A)
- de Mangoro (M)
- de Saharevo (S)
- d’Ambatolampy (B)
➢ Quartzite d’Analabe (Q)
➢ Sable siliceux de Moramanga (C)
Les argiles d’Ankarefo, Mangoro, Ambatolampy, et Saharevo présentent des
teneurs en Al2O3 intéressantes pour la fabrication des briques silico-alumineuses.
Le quartzite d’Analabe peut être utilisé comme réfractaire siliceux naturel.
Le sable de Moramanga serait un bon dégraissant. Seulement, il faudrait voir
leurs caractères physico-mécaniques avant et après essais de fabrication.
ETUDE EXPERIMENTALE
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Tableau 13 : Résultats d’analyse chimique
Echantillons Taux d’humidité PT SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 MgO Na2O K2O CaO
(A) 3.2 18.6 37.2 36.7 - 2.2 - 0.20 0.09 -
(S) 2.4 8.1 60.6 23.8 1.6 2.2 - 0.08 0.07 -
(M) 6.5 10.6 49.3 30.4 - 1.2 - 0.10 0.09 -
(B) 1.5 8.5 58.6 28.0 1.4 0.8 0.8 - - 2.0
(Q) - 0.5 98.4 0.07 0.03 - 0.12 0.07 0.48 0.21
(C) 0.16 2.0 93.4 1.57 0.54 1.2 - - - -
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V.1.2. Etude granulométrique.
Ouverture
en µm
SAHAREVO ANKAREFO MANGORO AMBATOLAMPY SABLE SILICEUX
R RC PC R RC PC R RC PC R RC PC R RC PC
2 000
1 000
500
355
250
200
160
100
50
30
14.05
25.73
20.34
7.82
6.96
3.82
3.87
4.97
9.60
2.73
14.05
39.78
60.12
67.94
74.90
78.72
82.59
87.56
97.10
99.89
85.84
60.11
39.77
31.95
24.99
21.17
17.30
12.33
9.73
-
12.34
28.75
24.21
8.13
6.08
3.25
3.37
2.88
7.82
1.54
12.34
41.09
65.30
73.43
79.51
82.76
86.13
89.01
96.82
98.37
86.03
57.28
33.07
24.94
18.86
15.61
12.24
9.36
1.54
-
13.18
18.74
22.39
9.53
7.77
3.72
6.00
4.17
10.26
3.70
13.18
31.92
54.31
63.84
71.61
75.33
81.42
85.59
95.85
99.55
86.37
67.63
45.24
35.71
27.94
24.22
18.13
13.96
3.70
-
-
1.40
-
-
-
21.48
56.24
6.74
10.60
3.44
-
1.40
-
-
-
22.88
79.12
85.86
96.46
99.90
-
98.50
-
-
-
77.02
20.78
14.04
3.44
-
-
0.85
22.11
32.87
15.10
11.70
5.60
4.46
4.80
2.25
-
0.85
22.96
55.83
70.93
82.63
88.23
92.69
97.49
99.74
-
98.89
76.78
43.91
28.81
17.11
11.51
7.05
2.25
-
Total 99.89 98.37 99.55 99.90 99.74
Tableau 14 : Etude granulométrique
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V. 2. La chromite d’Andriamena
V.2.1. Analyse chimique
La substance étudiée est extraite de la carrière d’Andriamena, elle contient 32% de
FeO et 68% de Cr2O3.
Tableau 15 : Analyse chimique de la chromite d’Andriamena en [%]
Humidité PF Cr2O3 SiO2 Al2O3 FeO3 CaO MgO
2,3 5,2 37 10 14,5 17,4 0,5 12,1
V.2.2. Analyse physique
Le résultat rapportant l’essai effectué au laboratoire nous a montré que la densité
vraie de cet échantillon diminue en fonction de l’augmentation de la température.
Tableau 16 : Analyse physique de la chromite d’Andriamena
T (°C) 27 950 1200 1400
Densité vraie 4, 54 4,52 4,50 4,35
V. 3. Le kaolin d’Analabe-Ibity
V.3.1. Analyse chimique
Le Kaolin étudié est extrait à Analabe-Ibity, sa formule chimique est : Al2O3,
2SiO2, 2H2O. L’analyse effectuée au laboratoire nous a donné le résultat suivant :
Tableau 17 : Analyse chimique du kaolin d’Analabe en [%]
Humidité PF SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO
0,1 12,8 46,4 39,4 0,3 0,5 Trace 0,1
V.3.2. Analyse physique
L’analyse effectue au laboratoire nous donne les résultats suivants :
Densité vraie=2,2
Porosité =12,50%
Résistance à la compression=300kg/cm-2
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V.3.3. Caractéristique granulométrique
Le Kaolin brut constitue trois éléments, ce sont :
- éléments gros : 9,86% ;
- éléments moyens : 55,34% ;
- éléments fins : 34,80%.
V. 4. L’argile d’Ankaraoka Anjiro
L’argile que nous avons étudiée ici vient de la commune d’Anjiro dans la carrière
d’Ankaraoka. L’analyse chimique de cette matière première est donnée dans le tableau
suivant :
Tableau 18 : Analyse chimique de l’Argile d’Ankaraoka Anjiro en [%]
Humidité SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 K2O
0,8 44,7 51,9 1,3 0,3 0,2
V. 5. Le corindon de Beforona
Nous avons prélevé l’échantillon de corindon dans la région de Moramanga, dans
le secteur de Beforona.
V.5.1. Analyse chimique
Au laboratoire, nous avons obtenu les résultats suivant sur l’analyse chimique du
corindon.
Tableau 19 : Analyse chimique du corindon de Beforona en [%]
Humidité PF SiO2 Al2O3 CaO
0,1 3 5,5 90 0,5
V.5.2. Analyse granulométrique
Cet échantillon est classé en trois éléments granulométriques comme suit :
Les éléments gros de 4 à 2mm
Les éléments moyens de 1 à 2 mm
Et les éléments fins qui sont inférieur ou égal à 1mm
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Chapitre VI. ESSAIS DE FABRICATION
Le but est de fabriquer des pisés, coulis, chamottes, bétons réfractaires à partir des
argiles crues, chamottes, corindons et chromites, et de déterminer leurs caractéristiques
physiques et mécaniques.
VI.1. Essai de fabrication
On prépare des briquettes pour tous les types de produit pour pouvoir les tester. La
cuisson a été faite entre 1000°C à 1200°C. On a fait des préparations classiques,
préparations granulométriques, dosage, mélange, gâchage, moulage, séchage et cuisson.
On essayera sur trois grandes séries :
Argile brute ;
Argile avec chamotte ;
Argile avec dégraissant siliceux ;
Argile et sable siliceux.
VI.1.1. Argile brute
Les argiles étudiées ici venant de trois zones distinctes : Ankarefo, Mangoro,
Saharevo :
Tableau 20 : Caractéristiques physiques de l’argile brut
ANKAREFO MANGORO SAHAREVO
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en
[Kgf/cm2]
1.882
2.632
0.399
28.50
71.50
113.33
1.681
2.941
0.750
42.84
57.16
113.53
1.682
2.778
0.652
39.45
60.55
86.67
ETUDE EXPERIMENTALE
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La caractérisation de l’argile brute montre que celui d’Ankarefo a la résistance à la
compression plus élevée de 113,33 Kgf/cm2 avec une compacité de 71,50%. Le résultat
de la caractérisation physique est donné par le tableau ci-dessus.
VI.1.2. Argile avec chamotte
On obtient la chamotte après la calcination à 1000°C ; Pressage s’effectue à partir
de briquette de 20 x 10 x 10 cm avec une force pressante de 20 tonnes ; et la
granulométrie de cette chamotte par l’opération de tamisage donne : 4 à 1 mm : 40% ; 1 à
0.2mm ; 10% ≤ 0.2mm : 50%.
VI.1.2.1. Argiles avec chamotte à granulométrie fine
Argiles d’Ankarefo avec chamotte à granulométrie fine
Tableau 21 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ankarefo avec chamotte à
granulométrie fine
Chamotte en [%]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [Kgf/cm2]
10
1.728
2.778
0.607
37.80
62.20
50
20
1.717
2.776
0.618
38.19
61.81
51.67
La composition de l’argile d’Ankarefo à 20% de chamotte présentant une résistance
à la compression de 51,67Kgf/cm2 avec une compacité de 61,81% semble prometteuse.
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Argiles de Mangoro avec chamotte à granulométrie fine
Tableau 22 : Caractéristiques physiques des argiles de Mangoro avec chamotte à
granulométrie fine
Chamotte en [%]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [Kgf/cm2]
10
1.801
2.778
0.542
35.17
67.83
66.33
20
1.778
2.778
0.562
36.00
64.00
50
30
1.705
2.778
0.632
38.80
61.20
50
Avec 10% de chamotte et de l’argile de Mangoro, on a une résistance à la
compression de 66,33Kgf/cm2 et une compacité de 67,83% semble prometteuse.
Argiles de Saharevo avec chamotte à granulométrie fine
Tableau 23 : Caractéristiques physiques des argiles de Saharevo avec chamotte à
granulométrie fine
Chamotte en [%]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en
[Kgf/cm2]
10
1.792
2.632
0.469
31.91
68.09
77.67
20
1.732
2.632
0.520
34.19
65.81
75
30
1.736
2.632
0.516
34.04
65.96
55
40
1.685
2.778
0.649
39.34
60.66
73.00
L’argile de Saharevo présentant une résistance à la compression de 77,67Kgf/cm2
avec une compacité de 68,09% semble prometteuse.
ETUDE EXPERIMENTALE
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VI.1.2.2. Argile avec chamotte à granulométrie variable
Argile de Saharevo avec chamotte à granulométrie variable
Tableau 24 : Caractéristiques physiques des argiles de Saharevo avec chamotte à
granulométrie variable
Chamotte en [%]
Gros en [mm]
Fin en [µm]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [kgf/cm2]
10
1
-
1.921
3.333
0.735
42.36
57.64
111.67
30
2
-
1.949
3.571
0.534
29.15
70.85
93.33
70
2
200
1.796
3.125
0.740
42.53
57.47
111.67
80
1
200
1.637
4
-
59.08
40.92
45.00
80
2
200
1.621
3.175
0.60
48.13
51.87
38.33
En ajoutant l’argile de Saharevo avec 10% de chamotte à granulométrie variable,
on remarque que la résistance à la compression s’est améliorée : 111,67 kgf/cm2 et de
compacité de 57,64%.
ETUDE EXPERIMENTALE
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Argile de Mangoro avec chamotte à granulométrie variable
Tableau 25 : Caractéristiques physiques des argiles de Mangoro avec chamotte à
granulométries variables
Chamotte en [%]
Gros en [mm]
Moyen-Fin en [mm]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [kgf/cm2]
30
1
-
1.920
3.571
0.860
46.23
53.77
81.67
60
3
1
1.701
2.889
0.693
41.12
58.88
28.33
60
3
1.738
3.125
0.798
44.38
55.62
28.33
70
2
1
1.737
2.778
0.590
37.47
62.53
36.67
70
3
1
1.660
3.125
0.883
46.88
53.12
16.67
L’utilisation des chamottes de diamètre 1mm à 30% de composition avec l’argile
de Mangoro est plus performent.
ETUDE EXPERIMENTALE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 69 promotion E.S.P.A. 2009
Argile d’Ankarefo avec chamotte à granulométries variables
Tableau 26 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ankarefo avec chamotte à
granulométries variables
Chamotte en [%]
Gros en [mm]
Moyen-Fin en [µm]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [kgf/cm2]
30
-
1000
1.921
3.331
0.796
44.31
55.69
95.33
30
2
1.871
2.778
0.485
32.65
67.35
108.33
60
-
200
1.687
2.800
0.66
39.75
60.25
38.33
80
2
200
1.727
3.571
0.676
51.64
48.35
58.33
En ajoutant l’argile d’Ankarefo avec chamotte à granulométries variables, on
constate que la composition de chamotte à 30% avec 2mm de diamètre de grain donne la
plus haute résistance à la compression de 108 kgf/cm2 et de compacité de 67,35%.
ETUDE EXPERIMENTALE
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VI.1.3. Argile avec dégraissant siliceux
VI.1.3.1. Argile d’ANKAREFO avec dégraissant siliceux
Tableau 27 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ankarefo avec dégraissant siliceux
Argile en [%]
Quartzite en [%]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [kgf/cm2]
Température de cuisson en [°C]
50
50
1.609
2.273
0.413
29.21
70.79
56.67
1050
60
40
1.864
2.941
0.576
36.62
63.68
98.33
1200
70
30
1.835
2.500
0.312
26.60
73.40
45.67
1050
80
20
1.724
2.778
0.611
17.94
51.64
51.17
1100
Si on ajoute l’argile d’Ankarefo avec un dégraissant siliceux, on constate que la
composition d’argile à 60% avec 40% de quartzite donne la plus haute résistance à la
compression de 98,33 kgf/cm2 et de compacité de 63,68%.
ETUDE EXPERIMENTALE
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VI.1.3.2. Argile d’Ambatolampy avec dégraissant siliceux
Tableau 28 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ambatolampy avec dégraissant
siliceux
Argile en [%]
Quartzite en [%]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [kgf/cm2]
Température de cuisson en [°C]
50
50
1.846
2.941
0.593
37.23
62.77
95.00
1200
60
40
1.724
2.778
0.611
37.94
64.06
48.33
1100
70
30
1.532
2.273
0.484
32.60
67.40
41.00
900
80
20
1.458
2.174
0.401
32.93
67.07
38.00
900
Le mélange équitable de l’argile et de quartzite a presque doublé la résistance à la
compression.
VI.1.3.3. Argile de Mangoro avec dégraissant siliceux
Tableau 29 : Caractéristiques physiques des argiles de Mangoro avec dégraissant
siliceux
Argile en [%]
Quartzite en [%]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [kgf/cm2]
Température de cuisson en [°C]
50
50
1.315
2.941
0.620
35.25
61.75
55.00
1200
60
40
1.784
3.383
0.868
46.47
53.53
100.00
1100
70
30
1.048
2.082
0.264
20.88
79.12
44.67
900
ETUDE EXPERIMENTALE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 72 promotion E.S.P.A. 2009
L’ajout de 40% de quartzite a beaucoup amélioré la résistance à la compression.
VI.1.3.4. Argile de Saharevo avec dégraissant siliceux
Tableau 30 : Caractéristiques physiques des argiles de Saharevo avec dégraissant
siliceux
Argile en [%]
Quartzite en [%]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [kgf/cm2]
Température de cuisson en [°C]
50
50
1.388
2.631
0.571
32.04
67.96
81.67
1200
60
40
1.843
2.778
0.507
33.66
66.37
85.33
1200
70
30
1.774
2.718
0.567
36.18
63.82
55.33
1050
80
20
1.689
2.381
0.410
29.06
70.94
50.67
900
VI.1.4. Argile avec sable siliceux
VI.1.4.1. Argile d’Ankarefo avec sable siliceux
Tableau 31 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ankarefo avec sable siliceux
Argile en [%]
Quartzite en [%]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [kgf/cm2]
Température de cuisson en [°C]
30
70
1.885
2.273
0.206
17.07
82.93
62.33
1050
40
60
1.849
2.778
0.502
33.44
46.56
48.33
1200
50
50
1.863
2.632
0.430
30.47
69.53
58.33
900
60
40
1.702
3.333
0.958
48.93
51.07
60.07
1100
ETUDE EXPERIMENTALE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 73 promotion E.S.P.A. 2009
VI.1.4.2. Argile d’Ambatolampy avec sable siliceux
Tableau 32 : Caractéristiques physiques des argiles d’Ambatolampy avec sable siliceux
Argile en [%]
quartzite en [%]
Densité apparente
Densité absolue
Indice des vides
Porosité en [%]
Compacité en [%]
Résistance à la compression (Rc) en [kgf/cm2]
Température de cuisson en [°C]
30
70
1.643
2.941
0.790
44.18
55.82
68.33
1200
40
60
1.09
2.941
0.731
41.89
58.11
71.67
1200
50
50
1.737
2.632
0.515
34.00
66.00
48.33
1050
60
40
1.633
2.381
0.409
28.06
71.94
52.33
900
Après ces études aux laboratoires, on pourrait envisager plusieurs utilisations
pratiques selon les critères techniques des fours et des foyers, plus généralement des
utilisateurs.
VI.2. Production des coulis
Les coulis sont des liants réfractaires composés de ciment et de chamotte. Dans notre
étude on utilisera des chamottes kaoliniques et argileuses, ainsi que des ciments CEM I et
Lafarge (fondu).On essayera de déterminer des compositions optimales donnant des
meilleurs résultats. Les coulis sont moulés sous forme de briquettes pour des essais à
haute température.
ETUDE EXPERIMENTALE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 74 promotion E.S.P.A. 2009
Figure 16 : Fabrication des briques d’essai.
Pour effectuer notre recherche et compte tenu du nombre de briquettes d’essais
envisagés, fixons à 500g le poids de chaque mélange étudié, voici le tableau montrant la
proportion en poids de ces échantillons :
ETUDE EXPERIMENTALE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 75 promotion E.S.P.A. 2009
Tableau 33 : Dosage du mélange pour les coulis.
N° Chamotte(en g) Ciment(en g) Mélange(en g)
Kaolinique Argileuse CPA 45 Fondu
1 400 - 100 - 500
2 - 400 - 100 500
3 250 150 100 - 500
4 150 250 - 100 500
La granulométrie du coulis pour permettre l’exécution des joints minces est de
0,2mm à 1,5mm.
VI.3. Production des bétons réfractaires
Pour la préparation des bétons réfractaires, on utilise comme matières premières
des chamottes argileuse ou kaoliniques, ciment Lafarge ou CPA 45 et de la chromite. Ce
sont des matières de haute résistance pyroscopique (plus de 1200°C) d’où leurs choix
dans notre expérience.
Le dosage du mélange de notre étude se porte sur quatre échantillons.
Tableau 34 : Mélange des bétons réfractaires
N° Chamotte(en g) Ciment(en g) Chromite(en g) Mélange(en g)
Kaolinique Argileuse CEM I Lafarge
1 - 300 - 150 50 500
2 - 300 150 - 50 500
3 300 - - 150 50 500
4 300 - 150 - 50 500
Pour les chamottes, la composition granulométrique est la suivante :
Echantillon N°1 : Cet échantillon est le mélange de la chamotte argileuse, du ciment
fondu et de la chromite :
- Grains fins :<0,2mm : 40% ;
ETUDE EXPERIMENTALE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 76 promotion E.S.P.A. 2009
- Grains moyens :(0,2 ; 1mm] : 10% ;
- Gros grains : [1 ; 4mm] : 50%
Les pourcentages des gros grains et grains fins sont proportionnels.
Echantillon N°2 : Il est composé de la chamotte argileuse, du ciment CEM I, et de la
chromite. Afin de pouvoir comparer ces 2 échantillons, on prend les mêmes pourcentages
granulométriques que le précédent.
Echantillon N°3 : Le mélange choisi est la chamotte kaolinique, le ciment fondu, et la
chromite le pourcentage granulométrique pour la chamotte est le suivant :
- grains fins : <0,2 mm ; 50%
- grains moyens :[0,2 ; 1mm] ; 10%
- gros grains : [1 ; 4mm] ; 40%
Echantillon N°4 : c’est le mélange de la chamotte Kaolinique, du ciment CEM I et de la
chromite avec le même pourcentage granulométrique que précédent.
Echantillon N°1 N°2 N°3 N°4
Retrait en (mm) 2,5 2 1,5 2
Tableau 35 : Retrait des briquettes de béton après cuisson.
VI.4. Production des pisés
Dans notre expérience, les matières utilisées sont : les chamottes, le corindon et
l’argile crue.
La proportion en poids des mélanges étudiés est résumée dans le tableau ci-après :
ETUDE EXPERIMENTALE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 77 promotion E.S.P.A. 2009
Tableau 36 : Pourcentage en poids des composés pour pisés en (%)
N°
Chamotte
Corindon Argile crue Mélange
Kaolinique Argileuse
1 150 - 150 200 500
2 - 150 150 200 500
3 125 - 150 200 500
4 - 150 150 200 500
On fait le mélange à sec des chamottes et corindon dans une cuve avec une truelle,
avec la proportion granulométrique suivante :
- Grains fins : ≤0,2mm : 40% ;
- Grains moyens : [0,2 ; 1mm] : 10% ;
- Gros grains : [1 ; 4mm] :50%.
Pour les pisés, l’argile crue joue le rôle de liant, donc la granulométrique est fine,
inférieure à 0,2 mm.
Tableau 37 : Retrait de séchage des pisés
Echantillon N°1 N°2 N°3 N°4
Retrait en (mm) 3,75 2 2,56 4,29
- Echantillon N°1 : la pièce obtenue est compacte, présente quelques
effritements et des microfissures presque dans toute la partie des pièces :
- Couleur : grise;
- Densité apparente : 1,52.
- Echantillon N°2 : on trouve les mêmes comportements que le précédent
mais avec la :
- Couleur : blanche (claire) ;
- Densité apparente : 1,44.
- Echantillon N°3 : il n’y a plus d’effritement en touchant avec les doigts :
- Couleur : blanche ;
- Densité apparente : 1,61.
ETUDE EXPERIMENTALE
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- Echantillon N°4 : on trouve les mêmes comportements que les
échantillons N°1 et N°2
- Couleur : blanche ;
- Densité apparent ; 1,52.
VI.5. Détermination des compositions chimiques des mélanges
Les calculs sont basés sur l’analyse chimique, des matières premières. Les
résultats pour chaque produit obtenus sont :
VI.5.1. Pour les coulis
Tableau 38 : Composition chimique des coulis
N° Chamotte en
(%)
Ciment en(%) Al2O Fe2O3 SiO2 CaO TiO2 MgO
Kaolin Argile CPA
45
Fondu
1 80 - 20 - 36,6 1,66 46,6 0,7
2 50 30 20 - 35,5 1,36 47,10 13,94 0,7
3 - 80 40 20 3,9 0,4
4 30 50 41,5 20 3,68
6,5 0,4
VI.5.2. Pour les pisés
Tableau 39 : Composition chimique des pisés
N° Chamotte en (%) Ciment en(%) Al2O Fe2O3 K2O TiO2 SiO2
Kaolin Argile CPA 45 Fondu
1 30 - 30 40 60,46 1,66 0.08 0.27 -
2 - 30 30 40 59,8 0,48 35,9 0,08 -
3 25 - 25 50 59,5 - 0,1 0,27 37,12
4 - 25 25 50 58,5 - 0,1 0,45 37,35
ETUDE EXPERIMENTALE
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VI.5.3. Pour les bétons
Tableau 40 : Composition chimique des bétons
N°
Chamotte en
(%) Ciment en(%)
Al2O Fe2O3 K2O TiO2 SiO2 CaO MgO
Kaolin Argile CPA 45 Fondu
1 30 - 30 40 37,3 3,45 0.08 1,3 34,8 - -
2 - 30 30 40 37,5 10,53 35,9 0,08 47,62 21,10 1,96
3 25 - 25 50 39,5 4,05 0,1 0,87 34,24 - 1,51
4 - 25 25 50 29,96 7,64 0,1 - 39 12,3 1,9
VI.6. Essais sur les produits finis
Les essais effectués sont:
Tenue au feu pour les coulis ;
Ecrasement à froid pour le béton réfractaire ;
Résistance au choc à température ordinaire pour le pisé et béton ;
Compression à froid pour le pisé.
VI.6.1. Essais effectué sur les coulis : tenue au feu
Pour la tenue au feu, on joint deux briques avec les coulis N°1 et N°3 d’épaisseur
2 mm et après séchage, on porte l’ensemble à une température de 1300°C pendant
42heures.
On laisse refroidir pendant 40h, et constater si le coulis soude bien les briques ou
non.
VI.6.2. Essais effectués sur le béton
VI.6.2.1. Pour l’écrasement à froid :
Cet essai s’apparente à celui pratiqué pour le béton. C’est un essai de compression
à température ordinaire.
ETUDE EXPERIMENTALE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 80 promotion E.S.P.A. 2009
Tableau 41 : Résistance à l’écrasement à froid du béton
Echantillon 1 2 3 4
Rf (kg/cm2) 23,22 09 98,6 124,6
VI.6.2.2. Résistance au choc à température ordinaire :
C’est le coup nécessaire pour obtenir la rupture de l’éprouvette à l’aide d’un
mouton de 4,5kg en les faire tombant en chute libre sur les éprouvettes de
140x40x30(mm) de dimension.
Après essais, nous avons obtenu les valeurs suivantes :
Tableau 42 : Résistance aux chocs du béton à température ordinaire
Echantillon 1 2 3 4
Rf (kg/cm2) 6,37 6,20 8,50 7,27
VI.6.3. Essais sur les pisés
VI.6.3.1. Compression à froid :
Voici obtenu lors de cet essai
Tableau 43 : Résistance à la compression à froid des pisés
Echantillon 1 2 3 4
Rf (kg/cm2) 3,4 2,68 3,96 2,83
En portant les échantillons à la température 1.200°C puis refroidis, les valeurs de
compression à froid sont les suivantes :
Tableau 44 : Résistance à la compression à froid des pisés puis refroidis
Echantillon 1 2 3 4
Rf (kg/cm2) 28,38 27,22 23,29 20,38
ETUDE EXPERIMENTALE
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 81 promotion E.S.P.A. 2009
VI.6.3.2. Résistance au choc à température ordinaire :
On a fait le même procédé que pour les bétons, voici les résultats obtenus :
Tableau 45 : Résistance au choc à température ordinaire
Echantillon 1 2 3 4
Rf (kg/cm2) 0,2 0,29 0,2 0,18
Après cuisson à 1200°C, on a obtenu les valeurs ci-dessous pour les pisés :
Tableau 46 : Résistance au choc à température ordinaire après cuisson à 1200°C
Echantillon 1 2 3 4
Rf (kg/cm2) 4,96 4,44 4,68 4,35
VI.7. Résultat et Interprétations
VI.7.1. Bétons réfractaire
Les résultats des essais pour les bétons réfractaires sont résumés de cette façon :
les différentes teneurs de constituants permettent de prévoir des éventuelles utilisations.
Exemple, l’échantillon N°3 avec 60% de chamotte, 30% de ciment et 10% de chromite
présente une teneur en Al2O3= 39,5% et une résistance à froid 98.6 kg/cm2convient bien
au garnissage des chaudières.
VI.7.2. Coulis
Les coulis réfractaires et les chamottes peuvent être utilisés en travaux de
réhabilitation, bouchage des trous ou construction des chaudières, des fours à chaux et des
fours céramiques.
VI.7.3. Pisés
Les pisés réfractaires sont utilisés dans les fonderies, ou comme substitution de
quelques briques réfractaires silico-alumineux.
CONCLUSION
RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert 82 promotion E.S.P.A. 2009
CONCLUSION
Pour conclure en beauté ce travail, la conception de cette mémoire nous a permis
d’avoir un aperçu sur l’aptitude des matières premières locales répandus dans notre îles à
la fabrication des réfractaire.
On peut assurer l’abondance des matières premières à Madagascar comme les
matières premières argileuses, les matières premières dégraissantes et les matières
premières spéciales comme la chromite et le corindon. Nous avons voir aussi une aperçu
sur les produits réfractaire, le principe de fabrication, la classification, les types de
produits.
L’étude expérimentale qui engendre les différents procédés de technique
expérimentale et des caractérisations des produits ainsi que les essais de laboratoires pour
le produit fini que nous avons des résultats pertinents ; on peut utiliser le béton réfractaire
pour le garnissage des chaudières ; le coulis pour la réhabilitation, bouchage des trous ou
construction des chaudières et des différents types des fours ; les pisés peuvent utilisées
dans la fonderie ou comme de substitution de brique réfractaire.
Pour conclure, notre souhait serait que ce projet soit appuyé dans les meilleurs
délais, compte tenu des impacts positifs qu’il aurait sur l’économie du pays, et notamment
pour améliorer la puissance de son industrie.
BIBLIOGRAPHIE
[1] Technologie Céramique, Tome : 1-2, MAURICE Haussonee, 1969
[2] Technologie des matériaux de construction, EMILE Olivier, 1976
[3] La technologie des produits céramiques-réfractaires, A. Jourdain PARIS 1966
[4] Matériaux réfractaires et céramiques technique, GIOVANNI Aliprandi 1979
[5] Traite pratique sur l’utilisation des produits réfractaires, LAPOUJADE P. Edition H.
Vial 1986
[6] Contribution du service géologique au plan minier, Tome 1-2-3-5-6, HENRI Besairie
1964
[6] Plan directeur d’actions pour la mise en valeur des ressources du sol et sous-sol de
Madagascar, B.R.G.M Novembre 1985
[7] Materiaux et éléments de construction, T.S A KOMAR, Edition MIR 1978
[8] Etudes géologique et technologique des matières premières pour céramique, B.R.G.M
1965
[9] Contribution à l’étude de la fabrication de produits réfractaires à base de chromite et
de corindon et silico-alumineux
[10] Contribution à l’étude de la production des matériaux réfractaires non façonnés à
Madagascar, mémoire de fin d’étude.
[11] Contribution à l’étude de la valorisation des déchets de la chromite d’Andriamena en
matériaux de construction.
[12] « Classification des roches sédimentaires », Xavier Devleeschouwer, Cours de
Sédimentologie en ligne (GEOL-F-204), Département des sciences de la terre et de
l’environnement, Université libre de Bruxelles, Année 2008-2009
[14] « La karstification », Johan BARRIQUAND et Lionel BARRIQUAND, ARPA,
UFR des Sciences de la terre, Université Claude Bernard, Lyon I, Villeurbanne, France
[15] « Technologie des matériaux de construction ». Emile OLIVIER, Tome 1, Edition
Entreprise moderne Paris 1975, 287 pages
[16] « Traité de construction en terre », Hugo HOUBEN et Hubert GUILLAND, Edition
parenthèse, 355 pages
[17] G. ALIPRANDI – Matériaux réfractaires et céramique technique- Ed. Septima Paris.
[18] A. BRANISKI – La réfractarité et le système périodique des éléments- Silicates
industriels 2/1967.
[19] B. CLAVAUD – Propriétés mécaniques à chaud des produits réfractaires – Bulletin
de la société Française de céramique – Octobre – Décembre 1975.
REFERENCES WEBIOGRAPHIQUES
[17] www.infociments.fr: le traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques
pour l’exécution des remblais et des couches de forme, documentation technique,
Septembre 2004
[18] http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Calcaire&oldid=798928443
[19]http://www.fourragesmieux.be/SSSMentretienchaulage.htm#hautdepage:Les
amendements basiques ou chaulage des prairies
[20] http// :www.futura-sciences.com/fr/doc/t/chimie/d/…..chimie-de-la-calcite…/p4/
[21] http// : www.troglos.com.
ANNEXES.
ANNEXES
a
LES ANNEXES
ANNEXE 1 : TENEUR EN EAU
MOP TENEUR EN EAU NF P 94-050
APPAREILLAGE :
• Enceinte thermique ou une étuve de dessiccation à température réglable
• Balance avec une incertitude de 1/1000 de la masse de matériau
• Des coupelles ou boites de pétri permettant les pesées des échantillons
• Dessiccateur
MODE OPERATOIRE
1. Mettre le matériau dans une coupelle ou bac propre et sec de masse connue (M1)
2. Peser immédiatement (M2=M+M1)
3. Introduire dans une étuve :
N.B : l’intervalle de temps est au minimum 4h dans le cas d’un étuvage à 105°C et
8h dans le cas d’un étuvage à 50°C
4. Peser à nouveau le matériau avec son contenant.
Expression des résultats :
La teneur en eau est déterminée par la formule : avec Mw= M2-M1
et MD=M3-M1
Où :
Mw est la masse d’eau, MD est la masse de matériau sec
M2 est la masse de la prise d’essai et de son contenant avant le passage à l’étuve
M1 est la masse du contenant
ANNEXES
b
M3 est la masse de la prise d’essai et de son contenant après étuvage
• La teneur en eau
• La masse de matériau sec contenu dans le moule
• La masse volumique du matériau sec en tenant compte du volume réel du moule
utiliser
ANNEXES
c
ANNEXE 2 : ANALYSE GRANULOMETRIQUE
MOP ANALYSE GRANULOMETRIQUE NF P 94-056
APPAREILLAGE :
• Dispositif de lavage avec arroseur
• Jeu de tamis à mailles carrées conforme à la norme
• Couvercles et fonds de tamis se même diamètre que le tamis
• Récipients en matériau non altérable, brousse, pinceau…
• Balances aves certitude de 1/1000
• Etuve à température règlable
MODE OPERATOIRE
1. Procéder à la prise d’essai après échantillonnage
2. Peser l’échantillon et laver de 20µ en projetant de l’eau à faible débit tout en
remuant et en brossant les matériaux jusqu’à ce qu’il ne reste que les éléments
propres
3. Séparer, par brassage manuel combiné à un arrosoir, les éléments retenus sur le
tamis lorsque le tamis est propre
4. Verser les éléments propres dans un récipient en levant soigneusement le tamis
afin de récupérer la totalité des particules
5. Placer le récipient contenant ces éléments dans une étuve
6. Verser la totalité du matériau, séché et pesé, au sommet d’une colonne de tamis
constituée par l’emboitement d’un fond de tamis et de tamis d’ouverture de maille
soit croissant de bas en haut
7. Agiter manuellement ou mécaniquement la colonne de tamis
ANNEXES
d
Remarque : sur les tamis inférieur à 500µ, remuer les matériaux avec
précaution afin de ne pas détériorer les toiles
8. Peser les refus cumulés successifs sur chaque tamis
Expression des résultats :
Rapport entre la masse R des refus cumulés de matériau sec sur le tamis d’ouverture d à
la masse totale initiale de l’échantillon de sol sec :
ANNEXES
e
ANNEXES
f
ANNEXE 3 : ÉQUIPEMENTS COMMUNS ET
ETALONNAGE
MOP ÉQUIPEMENTS COMMUNS ET ETALONNAGE NF EN 932-5
1. Équipements communs
1.1 Tolérances
1.1.1 Tolérances de fabrication
1.1.1.1 Dimensions linéaires
Lorsqu’une dimension spécifiée s’accompagne de limites ou de tolérances de fabrication,
elle doit être considérée comme une dimension essentielle.
NOTE : Les dimensions indiquées sans tolérances sont données à titre d’indication.
1.1.1.2 Masse
Lorsque la masse est spécifiée, la tolérance de fabrication applicable doit être égale à ±
1% de la masse spécifiée, sauf indication contraire.
1.1.1.3 Tolérances de fonctionnement
Les tolérances de fonctionnement s'appliquent à l'appareillage qui a subi une certaine
usure due au fonctionnement et elles ne doivent pas être supérieures à deux fois les
tolérances de fabrication, sauf spécification contraire.
1.2 Instruments de mesure
1.2.1 Poids et balances
Les balances et les poids doivent être étalonnés. L’étalonnage et la vérification des
balances et des poids doivent être effectués conformément à 5.5.1 et 5.5.2,
respectivement.
NOTE 1 : Les balances peuvent être munies d'un affichage analogique ou numérique.
La balance (et les poids, si nécessaire) choisie pour une pesée doit permettre de
déterminer la masse avec la précision requise par méthode d'essai. Si l’étalonnage établit
que la balance n’est pas apte à être utilisée sur toute l’étendue de sa plage de
fonctionnement, elle doit être étiquetée pour indiquer les limites supérieures et inférieures
de sa capacité utilisable.
NOTE 2 : Des exemples de balances sont donnés au tableau 1.
ANNEXES
g
1.2.2 Thermomètres
Les thermomètres doivent être choisis en fonction des besoins de l'essai. Les intervalles
des graduations ne doivent pas être supérieurs à la moitié de la précision de lecture
requise.
Pour les thermomètres à dilatation de liquide dans une gaine de verre, les graduations
doivent être comme spécifié dans l'ISO 386. Les thermomètres doivent être étalonnés
conformément au 2.5.3.
1.2.3 Instruments de mesurage dimensionnel
1.2.3.1 Règles en acier
Les règles en acier doivent porter des graduations et doivent être vérifiées conformément
au 2.5.4.
1.2.3.2 Pieds à coulisse
Les pieds à coulisse numériques, à cadran et à vernier, utilisés pour les mesurages
externes et internes, doivent permettre une lecture à 0,1 mm près (ou mieux). Ils doivent
être étalonnés conformément au 2.5.4.
Tableau 1 — Exemples de catégories de balances
1.2.3.3 Micromètres
Les dispositifs de mesurage micrométriques doivent permettre une lecture à 0,01 mm ou à
0,002 mm près (mieux), respectivement, suivant la résolution spécifiée dans la méthode
d'essai. Leur étalonnage doit être effectué conformément au 2.5.4.
ANNEXES
h
1.2.3.4 Comparateurs
Les comparateurs doivent permettre une lecture à 0,01 mm ou à 0,002 mm près (ou
mieux), respectivement, suivant la résolution et l'étendue de la course requises par la
méthode d'essai. Les comparateurs doivent être étalonnés conformément au 2.5.4.
1.2.4 Minuteurs
Les minuteurs doivent être étalonnés conformément au 2.5.5.
NOTE 1 : Les chronomètres qui permettent une lecture à 1 s près conviennent.
NOTE 2 : On peut également utiliser une horloge murale (munie d'une aiguille pour les
secondes), si elle est suffisamment grande et bien placée pour pouvoir être lue depuis le
poste de travail.
1.2.5 Verrerie jaugée
La verrerie de laboratoire utilisée doit être conforme à la classe A ou B de l'ISO 4788. La
verrerie de laboratoire de classe B doit être vérifiée, avant la première utilisation,
conformément à 2.5.6.
Lorsqu’on utilise une verrerie de laboratoire certifiée, conforme à la classe A de l’ISO
4788, l’étalonnage interne (voir 2.5.6) n’est pas nécessaire.
1.2.6 Étuves
Les étuves utilisées pour le séchage des granulats doivent être équipées d'un dispositif de
régulation thermostatique permettant de régler et de maintenir la température de
fonctionnement spécifiée, à ± 5 °C près.
Chaque étuve doit être munie d'un dispositif d'affichage de la température dont l'étendue
et l'exactitude sont conformes aux prescriptions.
Les étuves doivent être étalonnées conformément au 2.6.1.
1.2.7 Tamis de contrôle
Les tamis de contrôle doivent être conformes à l'EN 933-2. Les tamis en tôle perforée à
trous carrés doivent avoir une ouverture de maille de 4 mm au minimum. Les tamis en
ANNEXES
i
toile métallique conformes à l’ISO 3310-1 doivent avoir une ouverture de maille
inférieure à 4 mm.
Chaque tamis doit être identifié séparément. La vérification des tamis doit être effectuée
conformément au 2.6.3.
1.2.8 Agitateurs de tamis
Les agitateurs mécaniques de tamis doivent pouvoir maintenir fermement un ensemble de
tamis, munis de leur couvercle et de leur fond. La conception des agitateurs mécaniques
doit permettre au matériau d’essai, dans chacun des tamis, de se déplacer à la surface du
tamis pendant qu’il est agité.
1.2.9 Dessiccateurs et enceintes de dessiccation
Les dessiccateurs doivent être munis d'un couvercle assurant l’étanchéité à l’air. Les
enceintes de dessiccation doivent être équipées d’une porte assurant l‘étanchéité à l’air.
Lorsque des étagères sont installées, elles doivent permettre la libre circulation de l'air
dans le sens vertical, lorsque le dessiccateur fonctionne.
NOTE 1 : Le produit déshydratant le plus fréquemment utilisé se présente sous forme de
cristaux de silicagel auto-indicateurs.
NOTE 2 : Les dessiccateurs à vide en verre doivent être protégés par une cage de sécurité,
au moment de la mise sous
vide, pendant le temps sous vide et au moment du retour à la pression ambiante.
1.2.10 Agitateurs oscillants et rotatifs
Le dispositif mécanique oscillant ou rotatif utilisé pour agiter les conteneurs doit être
capable d’agiter ces conteneurs de façon continue à la vitesse spécifiée.
Les agitateurs mécaniques doivent être étalonnés conformément au 2.6.5.
1.2.11 Dispositifs de chauffage
La plaque chauffante utilisée doit être munie d'une commande réglable permettant de
porter le contenu d’un récipient à ébullition et/ou de le maintenir aux températures
spécifiées.
NOTE : Un bec bunsen muni d'un trépied et d'une toile métallique peut également être
utilisé comme source de chaleur réglable.
2. Étalonnage
ANNEXES
j
2.1 Étalons de référence de laboratoire
2.1.1 Étalons de référence pour étalonnage interne
Lorsque les instruments de mesure utilisés pour l'essai sont étalonnés en interne, le
laboratoire doit détenir les étalons de référence ou les instruments appropriés, utilisés
uniquement à des fins d'étalonnage.
Entre deux utilisations, les étalons ou les instruments de référence doivent être rangés en
lieu sûr dans un environnement adapté, séparément des autres étalons et instruments de
travail. Ils ne doivent être utilisés qu'à des fins d'étalonnage et par un personnel formé à
leur utilisation.
Les étalons et les instruments de référence doivent être d’une précision supérieure à celle
des instruments de travail, de manière à atteindre la précision désirée pour mesurages
d’essai.
Les étalons et les instruments de référence doivent être étalonnés et certifiés
conformément aux 2.1.2 et 2.2.
La fréquence du réétalonnage des étalons de référence ne doit pas être supérieure à celle
spécifiée au 2.2 pour chaque type d'instrument. Indépendamment de la fréquence
prescrite, tout instrument de référence doit être réétalonné avant réutilisation chaque fois
que l'on soupçonne une modification de sa précision, ou après une mauvaise
manipulation, une réparation, un démontage, un réglage ou une révision.
2.1.2 Étalonnage et traçabilité des étalons de référence
Les étalons et les instruments de référence doivent être étalonnés par un laboratoire
d'étalonnage accrédité. La certification doit faire apparaître la traçabilité jusqu’à des
étalons reconnus.
NOTE : Un laboratoire d’étalonnage accrédité EUROMET 1) conforme à l'EN 45001 ou
un organisme international qualifié sont appropriés.
2.2 Spécifications concernant les étalons et instruments de référence
2.2.1 Poids certifiés
Les poids certifiés doivent correspondre à la catégorie de la balance qui est étalonnée. Ils
doivent avoir une tolérance (erreur maximale admissible) inférieure d'un point, au moins,
ANNEXES
k
à la résolution de la balance étalonnée. Les poids certifiés doivent être identifiés comme
tels et rangées en lieu sûr, séparément des poids de travail.
Les poids certifiés doivent être étalonnés avant leur première utilisation. Les poids
certifiés de classes F1, F2 et M1 doivent être recalibrées tous les 12 mois. Les poids
certifiés de classes E1 et E2 doivent être recalibrés tous les deux ans.
2.2.2 Thermomètres et thermocouples de référence
Les thermomètres à dilatation de liquide dans une gaine de verre, utilisés comme
thermomètres de référence pour l'étalonnage des thermomètres de travail doivent être
étalonnés avant leur première utilisation, puis réétalonnés ou remplacés tous les cinq ans.
Une vérification du point de congélation, ou de tout autre point unique approprié, doit être
effectuée sur les thermomètres de référence, six mois après la première utilisation, puis
tous les ans, en plus de l’étalonnage prescrit qui doit être effectué tous les cinq ans.
Les thermocouples et les thermomètres à résistance en platine étalonnés, utilisés comme
instruments de référence doivent être réétalonnés au moins une fois par an.
2.2.3 Étalons dimensionnels
Les cales-étalons doivent être conformes à l'ISO 3650 et doivent être réétalonnées tous les
cinq ans.
2.3 Étalonnage et vérification du matériel d’essai
2.3.1 Traçabilité
Tous les mesurages nécessaires pour réaliser les essais de performance couverts par la
présente norme doivent pouvoir être rattachés, lorsque le concept de traçabilité est
applicable, à des étalons de mesures nationaux ou internationaux, par le biais d'un
processus ininterrompu d'étalonnage. Le nombre d’étapes dans ce processus ne doit pas
être supérieur à ce qui est strictement nécessaire pour atteindre la précision requise.
2.3.2 Étalonnage interne et externe
2.3.2.1 Exigences générales
Les étalonnages doivent être effectués soit par un organisme externe, soit en interne, par
le personnel du laboratoire.
ANNEXES
l
Les systèmes utilisés doivent être conformes aux principes et aux prescriptions définies
au 2.6. et dans la méthode d'essai correspondante, le cas échéant.
Le matériel étalonné ne doit pas être utilisé pendant une période plus longue que celle
pour laquelle il a été étalonné.
2.3.2.2 Étalonnage externe
Chaque fois que possible, les étalonnages externes doivent être effectués par un
laboratoire accrédité reconnu à l'échelon national. Lorsque l'étalonnage est effectué sous
contrat par un organisme extérieur, la traçabilité doit être établie par un certificat
d'étalonnage du matériel concerné. Le certificat, qui doit être conservé, doit contenir les
informations suivantes :
a) le nom de l'organisme qui a effectué l'étalonnage ;
b) les coordonnées de celui pour le compte de qui l'étalonnage a été effectué ainsi
que l'endroit où l'étalonnage a été effectué ;
c) une description du matériel étalonné et le numéro d'identification ;
d) la méthode d'étalonnage ;
e) le matériel utilisé, y compris l’équipement de référence ;
f) le numéro du certificat d'étalonnage de l’équipement de référence par rapport
auquel l'instrument a été étalonné, ainsi que le chemin de traçabilité, si
l'étalonnage n'est pas effectué par un laboratoire accrédité reconnu ;
g) la température d'étalonnage ;
h) les données et les résultats de l'étalonnage ;
i) la date de l'étalonnage ;
j) la signature du responsable de l'étalonnage ;
k) un moyen unique d'identification du certificat (comme un numéro de série par
exemple) ;
l) une déclaration de conformité aux spécifications correspondantes ;
m) une déclaration concernant l’incertitude de mesurage du matériel.
2.3.2.3 Étalonnage interne
ANNEXES
m
Les étalonnages effectués en interne doivent être réalisés par un personnel qualifié et
expérimenté, uniquement, et conformément aux procédures écrites correspondant à
chaque type de matériel. Les instruments ou les étalons de référence par rapport auxquels
les instruments de travail sont étalonnés doivent être conformes au 2.1.
Des dossiers d'étalonnage doivent être conservés et contenir les informations suivantes :
a) une description du matériel étalonné et le numéro d'identification ;
b) la méthode d'étalonnage ;
c) le matériel utilisé, y compris l’équipement de référence ;
d) le numéro du certificat d'étalonnage de l’équipement de référence ;
e) la température d'étalonnage ;
f) les données et les résultats de l'étalonnage ;
g) la date de l'étalonnage ;
h) la date du prochain étalonnage, le cas échéant ;
i) la signature du responsable de l'étalonnage ;
j) une déclaration de conformité aux spécifications correspondantes.
2.4 Fréquence de l'étalonnage
La fréquence du réétalonnage périodique des instruments de mesure doit être définie en
fonction de l'utilisation et de l'analyse des données d'étalonnage documentées, de manière
à garantir que la précision requise reste la même entre deux étalonnages.
NOTE : Les intervalles entre deux réétalonnages, spécifiés au 2.5, correspondent à
l’intervalle maximum pour chaque type de matériel.
Chaque fois qu'on soupçonne une modification de la précision ou après une mauvaise
manipulation, une réparation, un démontage, un réglage ou une révision, l’instrument doit
être réétalonné avant toute nouvelle utilisation.
2.5 Étalonnage et vérification des instruments de mesurage
2.5.1 Balances
Les balances doivent être vérifiées, réglées et étalonnées sur toute leur étendue de mesure,
à l'aide de poids de référence certifiés, une fois par an au minimum, ou plus souvent si
ANNEXES
n
nécessaire, pour éviter que les erreurs maximales de lecture ne dépassent les valeurs
spécifiées au 4.2.1.
2.5.2 Poids
Les poids doivent être étalonnés lors de leur première utilisation. Les poids de classe F1,
ou inférieure, doivent être réétalonnées tous les 12 mois. Les poids de classes E1 et E2,
ou supérieure, doivent être réétalonnés tous les deux ans (voir NOTE).
NOTE Les poids sont classés selon une tolérance (ou erreur maximale admissible),
définie dans la recommandation N° 20 de l'OIML. La fabrication et la qualité de la
finition du matériel entrent également en ligne de compte.
Classe E1 et E2 Poids entièrement en acier inoxydable, sans marquage ni chambre de
tarage (tolérances ± 0,5 mg/kg ou ± 1,5 mg/kg).
Classe F1 Poids en acier inoxydable, éventuellement munis d'une poignée vissée
(tolérance ± 5 mg/kg).
Classe F2 Poids en laiton plaqué (tolérance ± 15 mg/kg).
Classe M1 Poids en laiton (qui ne sont ni corrodés ni ternis) ou en fonte avec une bonne
finition en peinture (tolérance ± 50 mg/kg).
2.5.3 Thermomètres
Les thermomètres de laboratoire à dilatation de liquide dans une gaine de verre,
conformes à l'ISO 386, doivent être étalonnés ou remplacés au minimum tous les cinq
ans. Les autres thermomètres à dilatation de liquide dans une gaine de verre doivent être
étalonnés avant leur première utilisation, par rapport à un étalon de référence, et ils
doivent être réétalonnés ou remplacés au minimum tous les cinq ans.
Lorsque des thermocouples sont utilisés (pour vérifier la température à l’intérieur d’une
étuve, par exemple), ils doivent être étalonnés tous les six mois minimum, par rapport à
un thermocouple de référence, un thermomètre de référence à résistance en platine ou un
thermomètre de référence à dilatation de liquide dans une gaine de verre.
2.5.4 Instruments de mesurage dimensionnel
Les règles en acier doivent être vérifiées avant d'être utilisées. La lisibilité de leurs
graduations et l'usure de leurs extrémités doivent être contrôlées au moins une fois par an.
Les pieds à coulisse à vernier et les micromètres doivent être étalonnés au moins une fois
ANNEXES
o
par an, à l'aide de cales-étalons de référence. Les comparateurs à cadran doivent être
étalonnés au moins une fois par an, par rapport à un micromètre étalonné, ou dans le
cadre d'un comparateur, à l’aide de cales-étalons ou de longueurs calibrées.
2.5.5 Minuteurs
Les dispositifs de minutage, tels que les chronomètres, doivent être étalonnés au moins
une fois par an sur 10 min ± 1 s.
2.5.6 Verrerie jaugée
L'étalonnage interne de la verrerie jaugée doit être effectué en pesant la quantité d'eau
bouillie ou désaérée que le récipient contient ou déverse à une température mesurée. Pour
ce faire, on doit utiliser une balance étalonnée et les tableaux de correction des
températures de l'ISO 4788. La verrerie jaugée doit être contrôlée selon un programme
tournant, une fois tous les cinq ans au moins.
2.6 Étalonnage et vérification de l'appareillage général
2.6.1 Étuves
La courbe de température d'une étuve vide doit être contrôlée avant la première utilisation
et après toute grosse réparation ou tout remplacement des éléments chauffants et/ou du
thermostat.
La température de réglage au point central de l'espace utile de l'étuve vide doit être
contrôlée au moins une fois par an, à l'aide d'un dispositif de mesure de la température
étalonné.
NOTE : La procédure suivante est une méthode appropriée pour vérifier la courbe de
température, mais d'autres procédures peuvent être utilisées, à condition de pouvoir
démontrer qu'elles permettent d'obtenir des données d’une fiabilité satisfaisante.
Il convient d'utiliser huit dispositifs de mesure de la température étalonnés, en plus du
dispositif placé au point central, pour mesurer la courbe de température dans l'espace utile
de l'étuve. Il convient que quatre d’entre eux soient situés dans le tiers supérieur de
l’espace de l’étuve et les quatre autres, dans le tiers inférieur. Chacun de ces huit
dispositifs doit être situé à 75 mm au moins des parois internes de l'étuve. Il convient que
la température enregistrée à chacun des huit points soit égale, à ± 5 °C près, à la
température de réglage mesurée au centre de l'espace utile de l'étuve.
ANNEXES
p
2.6.2 Bain à température constante
Les bains à température constante doivent être vérifiés au moins une fois par an à l’aide
d’un thermomètre à immersion étalonné. La température doit être vérifiée en plusieurs
points du volume utile du bain lorsqu'elle devient stable.
NOTE : Pour une température ambiante stable donnée, le réglage du dispositif de contrôle
de la température de l'eau peut être étalonné par rapport à différentes températures d'eau
et en répétant la procédure sur une plage de réglages.
2.6.3 Tamis de contrôle
2.6.3.1 Examens visuels
Tous les tamis doivent être examinés par l'opérateur avant chaque utilisation. Un examen
visuel détaillé doit être effectué à intervalles réguliers, définis en fonction de l’utilisation,
pour déterminer l’état de chaque tamis.
Les examens visuels doivent permettre de détecter toute détérioration, usure ou colmatage
susceptibles d'affecter les performances du tamis. En cas de doute, procéder à une mesure
ou à une vérification des performances, selon les cas, avant toute nouvelle utilisation.
Les tamis qui ne satisfont pas à l'examen visuel doivent être clairement marqués comme
tels et être mis au rebut ou utilisés comme tamis de protection, selon les cas.
2.6.3.2 Tamis de contrôle en tôle perforée
L’ouverture des trous des tamis de contrôle en tôle perforée doit être mesurée au moins
tous les deux ans conformément à l'ISO 3310-2.
NOTE : D’autres méthodes optiques peuvent également être utilisées pour effectuer
l’examen.
2.6.3.3 Tamis de contrôle en toile métallique
L’ouverture des mailles des tamis en toile métallique doit être mesurée au moins une fois
par an conformément à l'ISO 3310-1 ou bien les tamis de contrôle en toile métallique
doivent être soumis à une vérification des performances à intervalles réguliers, définis
fonction de l’utilisation, à l’aide la méthode spécifiée ci-dessous.
NOTE : D’autres méthodes optiques peuvent également être utilisées pour effectuer
l’examen.
ANNEXES
q
Pour chaque taille de tamis à vérifier, on doit préparer un échantillon de vérification des
performances, constitué de particules semi-arrondies ou entièrement arrondies.
L'échantillon de vérification des performances doit avoir une granulométrie homogène et
il doit être conforme au Tableau 2.
La masse de l’échantillon de vérification des performances doit être choisie de manière à
ne pas être inférieure à 50 % et pas supérieure à 100 %, de la masse maximale du refus du
tamis, spécifiée dans l’EN 933-1.
À chaque tamis de travail doit être associé un tamis de référence ayant la même ouverture
de maille. Le tamis de référence ne doit pas avoir été utilisé auparavant dans un autre but
quelconque ; il doit être conservé pour une utilisation exclusive en tant que tamis de
référence, jusqu'à son remplacement prévu. Le remplacement doit avoir lieu après 200
utilisations ou huit ans de service, selon le cas applicable.
La procédure de vérification des performances (voir NOTE 1) doit être effectuée avant la
première utilisation du tamis de travail. La procédure de vérification doit consister à
tamiser l'échantillon de vérification des performances, par voie sèche, successivement
avec le tamis de référence et le tamis de travail, en utilisant les mêmes méthodes, jusqu’à
ce qu’un point final défini soit atteint. Calculer la différence entre la masse, en
pourcentage, du passant du tamis de référence et la masse, en pourcentage, du passant du
tamis de travail.
ANNEXES
r
Tableau 2 — Granularité de l'échantillon de vérification des performances pour les tamis
de contrôle dont l'ouverture de maille est égale à d mm
NOTE La prescription concernant les tamis dont l'ouverture de maille est égale à 0,5 d ne
s'applique pas si 0,5 d est inférieur à 63 mm.
Après un intervalle de temps approprié (voir NOTE 2), on doit refaire la procédure de
vérification des performances avec d’autres échantillons de vérification des performances
(voir NOTE 3). Si la valeur de la différence varie de plus de 5, par rapport à la valeur
enregistrée avant la première utilisation, on doit considérer que le tamis de travail ne
satisfait pas aux critères de la vérification des performances.
Pour les tamis de travail qui sont en service au moment de la première vérification de
leurs performances, on doit considérer qu’ils ont des performances équivalentes à celles
de la première utilisation, si la valeur de la différence n’est pas supérieure à 5 lors de la
première vérification.
Les tamis qui ne satisfont pas aux mesurages ou à la vérification des performances
doivent être clairement marqués comme tels. Ils doivent être mis au rebut ou utilisés
comme tamis de protection, selon les cas.
Lorsque des «échantillons de référence» dûment certifiés sont disponibles, il n'est pas
nécessaire d'avoir recours aux tamis de référence.
NOTE 1 : La procédure de vérification des performances établit la différence entre un
tamis de contrôle neuf et un tamis de référence. La procédure permet de surveiller la
vitesse d'usure du tamis de contrôle avec une précision qui correspond aux tolérances de
fabrication de ce tamis et des essais pour lesquels il est utilisé.
ANNEXES
s
NOTE 2 L'usure et la déchirure des tamis dépendent beaucoup de la manière dont ils sont
utilisés et de l'abrasivité des matériaux testés. Tant que le laboratoire ne dispose pas de
données suffisantes pour déterminer la vitesse d'usure et pouvoir ainsi établir la fréquence
des vérifications appropriée, il convient de vérifier les performances des tamis tous les
trois mois au minimum.
NOTE 3 : L'échantillon de vérification des performances peut être conservé pour une
réutilisation. Si des mesures appropriées sont prises pour contrôler la dégradation de
l'échantillon de vérification et la perte de particules, il n’est pas toujours nécessaire
d'utiliser le tamis de référence à chaque vérification des performances,
2.6.4. Moules
Les équipements tels que les moules doivent être vérifiés en déterminant leurs dimensions
essentielles et leur masse, selon les cas. Ceci doit être effectué avant la première
utilisation de l’équipement et répété à intervalles réguliers, en fonction de la fréquence
d’utilisation, pour vérifier l’usure. Lorsque les modifications dues à l’usure ne sont plus
dans la limite des tolérances admises, l'équipement ne doit plus être utilisé.
2.6.5 Agitateurs rotatifs ou oscillants
La vitesse d'oscillation ou de rotation des machines utilisées pour agiter les flacons ou les
bouteilles de gaz doit être étalonnée au moins une fois par an. L’agitateur rotatif ou
oscillant doit être chargé à capacité maximale pour l’étalonnage.
2.6.6 Mécanismes rotatifs
Lorsque la vitesse de rotation d'un mécanisme constitue un facteur essentiel dans une
méthode d'essai, la vitesse exprimée en tours par minute (tr/m), ou la vitesse équivalente,
doit être vérifiée au moins une fois par an à l'aide d'un instrument étalonné, du type
tachymètre. Le mécanisme doit être normalement chargé pendant la procédure de
vérification.
2.6.7 Mécanismes oscillants
Lorsque la vitesse d'oscillation d'un mécanisme constitue un facteur essentiel dans une
méthode d'essai, la fréquence doit être vérifiée au moins une fois par an à l'aide d'un
instrument étalonné. Le mécanisme doit être normalement chargé pendant la procédure de
vérification.
ANNEXES
t
3. Réactifs
3.1 Eau distillée
Lorsque l'utilisation d'eau distillée est prescrite, elle doit être produite par distillation ou à
l'aide d'un appareil de déminéralisation. L'eau distillée ou déminéralisée doit être
conforme aux prescriptions suivantes :
a) résidus non volatils : inférieur ou égal à 5 mg/l de résidu ;
b) pH : supérieur ou égal à 5,0 et inférieur ou égal à 7,5.
3.2 Réactifs chimiques
Les réactifs chimiques utilisés doivent être de qualité analytique, par exemple, des réactifs
de qualité AR (conformément à l’ISO 6353-2 et à l’ISO 6353-3).
NOTE : D'autres qualités de réactifs chimiques peuvent être utilisées lorsque la méthode
le permet.
TABLE DE MATIERE
REMERCIEMENTS ................................................................................................................. I
SOMMAIRE ............................................................................................................................ III
LISTE DES ABREVIATIONS .............................................................................................. IV
LISTE DES SYMBOLES ......................................................................................................... V
LISTE DES FORMULES CHIMIQUES ............................................................................. VI
LISTE DES FIGURES ......................................................................................................... VII
LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................... VIII
LISTE DES ANNEXES .......................................................................................................... XI
INTRODUCTION. ................................................................................................................... 1
PARTIE 1 : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE. ........................................................................ 3
CHAPITRE I. MATIERES PREMIERES. ............................................................................. 3
I. 1. Matières première argileuse. ........................................................................... 3
I.1.1. Les argiles ................................................................................................ 3
I.1.2. Les argiles réfractaires ............................................................................. 5
I. 2. Matière première dégraissante. ....................................................................... 6
I.2.1. La silice. ................................................................................................... 6
I.2.2. L’alumine ................................................................................................. 9
I. 3. Matière première spéciales. ........................................................................... 11
I.3.1. Chromite. ............................................................................................... 11
I.3.2. Le chrome .............................................................................................. 13
I.3.3. Corindon. ............................................................................................... 15
CHAPITRE II. PRINCIPAUX REFRACTAIRES. ........................................................... 17
II.1. Définitions et généralités ............................................................................... 17
II.2. Classification des produits réfractaires ......................................................... 19
II.2.1. Classification selon les constitutions chimiques .................................... 19
II.2.2. Subdivisions selon le procédé de fabrication ......................................... 21
II.3. Caractéristiques technologique des produits réfractaires ............................. 21
II.3.1. Caractéristiques physiques à froid ......................................................... 22
II.3.2. Caractéristiques physiques à chaud ....................................................... 24
II.3.3. Caractéristiques mécaniques à froid ...................................................... 27
II.4. Processus de fabrication ................................................................................ 29
II.4.1. Préparation des mélanges ....................................................................... 30
II.4.2. Réalisation des mélanges ....................................................................... 31
II.4.3. Séchage .................................................................................................. 31
II.4.4. Cuisson. .................................................................................................. 32
II.5. Etude typologique des produits utilisés ......................................................... 35
II.5.1. Principaux type d’utilisations ................................................................ 35
II.5.2. Produits réfractaires pour four à ciment. ............................................... 38
II.5.3. Produits réfractaires pour fours à chaux ................................................ 40
II.5.4. Produits réfractaires pour cubilot ........................................................... 40
II.5.5. Produits réfractaires pour four à creuset ................................................ 40
II.5.6. Produits réfractaires pour chaudière ...................................................... 41
II.5.7. Produits réfractaires pour four céramique ............................................. 41
II.5.8. Produits réfractaires pour verrerie ......................................................... 41
II.6. Types de produits ........................................................................................... 42
II.6.1. Les utilisations des produits réfractaires ................................................ 42
II.6.2. Réfractaires non façonnés simples ......................................................... 42
II.6.3. Réfractaires non façonnés préparés ....................................................... 43
II.7. Les produits réfractaires non façonnes ......................................................... 44
II.7.1. Le type d’emplois .................................................................................. 44
II.7.2. La nature chimique et minéralogique des constituants .......................... 45
II.7.3. Le processus de durcissement ................................................................ 45
CHAPITRE III. LES FOURS. ............................................................................................. 46
III. 1. Four intermittent ou four discontinue ........................................................ 46
III. 2. Four continu .............................................................................................. 47
III. 3. Les constituants d’un four : ....................................................................... 49
PARTIE 2 : ETUDE EXPERIMENTALE ........................................................................... 50
CHAPITRE IV. METHODE EXPERIMENTALE ............................................................. 50
IV. 1. Présentation des besoins en produits réfractaires à Madagascar ............ 50
IV.1.1. Enquête technico-économique auprès des utilisateurs........................... 50
IV.1.2. Considération d’ordre technique ............................................................ 50
IV.1.3. Considération d’ordre économique ........................................................ 51
IV. 2. Techniques expérimentales ........................................................................ 51
IV.2.1. Analyse chimique .................................................................................. 52
IV.2.2. Analyse physique ................................................................................... 54
CHAPITRE V. RESULTATS D’ANALYSES DES MATIERES PREMIERES. ............. 59
V. 1. Caractérisation des matières premières locales ............................................ 59
V.1.1. Analyses chimiques ............................................................................... 59
V.1.2. Etude granulométrique. .......................................................................... 61
V. 2. La chromite d’Andriamena ............................................................................ 62
V.2.1. Analyse chimique .................................................................................. 62
V.2.2. Analyse physique ................................................................................... 62
V. 3. Le kaolin d’Analabe-Ibity .............................................................................. 62
V.3.1. Analyse chimique .................................................................................. 62
V.3.2. Analyse physique ................................................................................... 62
V.3.3. Caractéristique granulométrique ............................................................ 63
V. 4. L’argile d’Ankaraoka Anjiro ......................................................................... 63
V. 5. Le corindon de Beforona ............................................................................... 63
V.5.1. Analyse chimique .................................................................................. 63
V.5.2. Analyse granulométrique ....................................................................... 63
CHAPITRE VI. ESSAIS DE FABRICATION ................................................................... 64
VI.1. Essai de fabrication ....................................................................................... 64
VI.1.1. Argile brute ............................................................................................ 64
VI.1.2. Argile avec chamotte ............................................................................. 65
VI.1.3. Argile avec dégraissant siliceux ............................................................ 70
VI.1.4. Argile avec sable siliceux ...................................................................... 72
VI.2. Production des coulis ..................................................................................... 73
VI.3. Production des bétons réfractaires ................................................................ 75
VI.4. Production des pisés ...................................................................................... 76
VI.5. Détermination des compositions chimiques des mélanges ............................ 78
VI.5.1. Pour les coulis ....................................................................................... 78
VI.5.2. Pour les pisés ......................................................................................... 78
VI.5.3. Pour les bétons ....................................................................................... 79
VI.6. Essais sur les produits finis ........................................................................... 79
VI.6.1. Essais effectué sur les coulis : tenue au feu ........................................... 79
VI.6.2. Essais effectués sur le béton .................................................................. 79
VI.6.3. Essais sur les pisés ................................................................................. 80
VI.7. Résultat et Interprétations ............................................................................. 81
VI.7.1. Bétons réfractaire ................................................................................... 81
VI.7.2. Coulis ..................................................................................................... 81
VI.7.3. Pisés ....................................................................................................... 81
CONCLUSION ....................................................................................................................... 82
BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................... A
REFERENCES WEBIOGRAPHIQUES ................................................................................ B
LES ANNEXES ......................................................................................................................... A
TABLE DE MATIERE ............................................................................................................ A
Auteur : RAKOTOARINDRIAKA Solofaly Philbert
Téléphone : 033 12 417 18 / 034 05 526 98
Nombre de page : 82
Nombre des tableaux : 46
Nombre de figures : 16
Titre : CONTRIBUTION A LA VALORISATION DES MATIERES PREMIERES
LOCALES POUR LA FABRICATION DES PRODUITS REFRACTAIRES
Mots clés : réfractaire, pisé, coulis, chamotte, béton.
Rapporteur : Docteur RANDRIANARIVELO Frédéric
Résumé
Le présent ouvrage est consacré à la valorisation des matières premières locales pour la
fabrication des réfractaires.
Ainsi, l’ouvrage fourni les différentes matières premières, sa caractéristique, sa propriété et sa
mise en œuvre.
Il traite d'abord l'aspect général des matières premières et les produits réfractaires, ses
classifications et leurs utilisations dans le domaine industriel.
Ensuite, les caractérisations des matières et l’analyse expérimentale des produits finis fabriqués
à partir de ces matières premières nous donnent des résultats appréciables.
Abstract
This Works is devoted to the valorization of the local raw materials for the manufacturing of
refractories.
Thus, the work provided the various raw materials, its characteristic, and its property and its
development.
It handles at first the general aspect of the raw material and the refractory products, its
classifications and their using in domains industrials.
In continuation, the characterizations of the matters and the experimental analysis of the end
products manufactured starting from these raw materials give us appreciable results.