Traitements des laitiers d’aciérie

Le traitement des laitiers s’attache donc, quelle que soit la méthode utilisée, à minimiser les deux quantités de CaO et MgO libre en favorisant des réactions consommant ces éléments potentiellement expansifs.

1.3.2.1

Abaissement de granularité : concassage et criblage

Il semble que le potentiel réactif de ce laitier se situe dans les fractions granulaires les plus grossières, où la teneur en chaux libre est importante. Ce point de vue est défendu dans le travail du LRPC de Lille sur l’analyse de scories LD [LRPC LILLE, 1998]

Fraction Calcium libre dosé (%) Chaux vive (%)

Tout venant 8,43 2,63 0/0,1 mm 19,61 - 0,1/0,5 mm 15,93 - 0,5/2 mm 12,93 4,06 2/10 mm 8,87 6,09 >10 mm 8 ,16 7,10

Tab. 1. 5 : Quantité de CaO libre en fonction de fraction granulaire

Le concassage permet d’une part de diviser la taille de la chaux libre, d’autre part d’augmenter la surface d’échange entre les laitiers et le milieu ambiant : plus cette surface est

importante, plus l’hydratation et la carbonatation de la chaux libre seront complètes. Mais le problème posé par ce concassage préalable réside principalement au fait que la granularité du matériau n’est plus définie par l’usage qui en sera fait après, mais par le procédé de stabilisation. Le débouché de ces granularités peut ainsi être limité, surtout pour les fractions les plus fines.

1.3.2.2

Vieillissement naturel

Le vieillissement naturel consiste à exposer les laitiers aux intempéries. L’action conjuguée de l’humidité et du gaz carbonique présents dans l’atmosphère va peu à peu transformer la chaux libre en composés plus stables suivant les réactions :

Réaction d’hydratation : CaO + H2O ĺ Ca(OH)2

Réaction de carbonatation : Ca(OH)2 + CO2ĺ CaCO3 + H2O

Les laitiers obtenus ont donc une teneur en chaux libre abaissée et par conséquence la stabilité volumique est assurée.

Au Brésil, les industriels ont amélioré la technique en stockant le laitier en couches minces, qui sont arrosées et brassées pendant environ 2 mois (Procédés ACERITA) [DA SILVEIRAet al., 2005].

Fig. 1. 29 : Procédé ACERITA, vieillissement naturel du laitier LD

[DA SILVEIRAet al., 2005]

Le grand avantage du vieillissement naturel est de ne pas mettre en œuvre de procédé industriel complexe. Mais il existe quelques limites :

• l’espace important pour le stockage des scories ;

• la durée longue de l’exposition des laitiers en plein air (de l’ordre de plusieurs mois) ;

• la quantité significative de chaux vive résiduelle contenue dans les laitiers, même après un séjour prolongé ;

• le vieillissement naturel ne se produit que pour les scories situées en surface du tas.

1.3.2.3

Vieillissement artificiel

A Vieillissement par la vapeur

Ce procédé, développé et utilisé au Japon, consiste à mettre des laitiers de convertisseur en tas enveloppé sous une tente et soumis à la vapeur. L’injection de la vapeur s’effectue pendant 48 heures. Ce traitement dure pendant 6 jours.

Les laitiers obtenus après ce traitement, présentent 0,5% expansion volumique, ce qui est inférieur à la valeur admise par le JIS (Japaneses Industrial Standards) dont l’expansion maximale pour les pavages est de 1,5 % [DA SILVEIRAet al., 2005]

B Traitement par l’injection de sable (SiO2)

Le laitier peut également être traité à la source par le procédé Thyssen, développé en Allemagne, permettant la valorisation des laitiers de convertisseur immédiate.

Il s’agit ici d’ajouter du sable siliceux dans le laitier en fusion, en combinaison avec le soufflage d’oxygène (Fig. 1. 31) [KUEHN et al., 2000].

Ce procédé présente l’inconvénient de nécessiter une grande énergie pour assurer la dissolution du sable dans l’acier en fusion ; par contre, la consommation de sable permet de former plus de C3S et C2S, ce qui fait diminuer la teneur de la chaux libre dans la fonte.

Fig. 1. 30 : Vieillissement à la vapeur du laitier LD

Fig. 1. 31 : Procédé Thyssen- Vieillissement par l’injection de sable

[KUEHNet al., 2000].

1.3.2.4

Traitement par le dioxyde de carbone

Un brevet a été déposé concernant un procédé de vieillissement des laitiers par le dioxyde de carbone. Ce procédé consiste à recouvrir le laitier par une couche de carbonate de calcium fortement imperméable à l’eau.

Le laitier est d’abord concassé, criblé et tamisé en diverses tranches granulaires, en fonction des utilisations ultérieures. Ensuite, le produit obtenu est placé dans une enceinte confinée. Cette enceinte peut se présenter sous la forme d’un tunnel ventilé et traversé par un tapis roulant. Dans ce tunnel, l’air ventilé est enrichi en dioxyde de carbone (au moins 5% de CO2). Une carbonatation du produit a alors lieu, ce qui entraîne la formation d’une croûte d’imperméabilisation à la surface des grains.

Afin de rompre cette croûte de protection, il faudra veiller à broyer les matériaux. Cette solution est rapide par rapport à un vieillissement en tas, et ne nécessite pas une place de stockage très importante.

1.3.2.5

Neutralisation de la chaux par des sels acides et par l’ajout de

sous-produits industriels

Le principe du procédé est de neutraliser la chaux présente dans les laitiers par l’adjonction d’un réactif acide, à température ambiante ou dans le laitier en fusion.

A température ambiante, l’ajout de sulfate d’aluminium (Al2SO4, 17H2O) ou de sulfate de fer (FeSO4, 7H2O ou FeSO4, 4H2O) à un échantillon de LAC de faible granulométrie ne permet pas de neutraliser la chaux. Par contre l’ajout de coproduits industriels tels que les cendres volantes silico-alumineuses, le laitier cristallisé, le laitier granulé, de résidu de la métallurgie de l’aluminium (alumica) au laitier fondu permet de diminuer la teneur en chaux quelles que soient les conditions de recuit et les teneurs de l’ajout [PRIN- FERREIRA, 2000].

1.3.2.6

Conclusion

Toutes les méthodes décrites précédemment permettent de neutraliser en partie le caractère expansif des laitiers d’aciérie mais elles présentent toujours des inconvénients. Les procédés de vieillissement naturel nécessitent des grandes surfaces de stockage pour faire vieillir les LAC, alors que les procédés traitant ces matériaux à l’état chaud exigent de nouveaux matériels et une technicité, ce qui les rend moins compétitifs que les granulats naturels. C’est pour cette raison qu’il n’y a à l’heure actuelle aucun procédé fiable, d’un point de vue à la fois technique et économique, dans le traitement des laitiers de convertisseur.