Manutention du clinker : chaud, abrasif, impitoyable

Le clinker est la seule matière d'une cimenterie qui a déjà subi le pire que le procédé puisse lui faire, et il atteint les équipements de manutention en portant encore l'essentiel de cette énergie. Il sort du refroidisseur sous forme de nodules durs accompagnés d'une fraction de fines : assez chaud pour endommager une bande, assez abrasif pour percer un acier non blindé, et chimiquement prêt à réagir avec la première eau qu'il rencontre. Entre le refroidisseur et les broyeurs à ciment, l'équipement se choisit d'abord pour sa survie, ensuite pour son coût.

Qu'est-ce que le clinker, en tant que matière en vrac ?

Forme

Nodules de quelques millimètres à plusieurs centimètres, avec une fraction de fines et, à l'occasion, des morceaux plus gros ; le concasseur en sortie de refroidisseur fixe la dimension maximale des morceaux.

Température

Couramment de l'ordre de 100–200 °C en sortie de refroidisseur, et bien davantage lors d'un incident de refroidisseur. Dimensionnez pour l'incident, pas pour la valeur nominale.

Masse volumique apparente

Couramment citée de l'ordre de 1,2–1,5 t/m³ en vrac non tassé. La porosité et la teneur en fines varient d'un four à l'autre : mesurez la vôtre.

Abrasivité

Très élevée. Les minéraux du clinker sont durs et les nodules anguleux ; chaque surface sur laquelle glisse le flux est une pièce d'usure.

Angle de talus

À titre indicatif dans la plage 30–40° à sec ; les fines et la moindre humidité l'augmentent. Mesurez-le sur le clinker que vous produisez.

Eau

Il réagit. La chaux libre et les minéraux du clinker s'hydratent au contact de l'humidité, forment des mottes et des croûtes et perdent leur réactivité. Stockage et transferts doivent rester secs.

Poussière

Fines alcalines, abrasives et irritantes, produites en continu par le frottement des nodules entre eux.

Pourquoi le clinker est-il si dur pour les équipements ?

Trois agressions arrivent ensemble. La chaleur ramollit les revêtements de bande, dilate chaînes et tabliers jusqu'à consommer leurs jeux et chasse la graisse des paliers. L'abrasion arrache de l'acier à chaque surface que le flux touche à vitesse — parois de goulottes, bords de tabliers, lèvres de godets, plaques de blindage — et d'autant plus vite que la matière est chaude. Et les fines trouvent chaque interstice : elles se tassent dans les articulations de chaîne, colmatent les joints des rouleaux et des tambours, et se déposent en couche grise sur toute surface horizontale. Chacune de ces agressions se gère seule. C'est leur combinaison qui explique pourquoi les lignes à clinker sont construites avec des équipements plus lourds, plus lents et plus simples que le seul tonnage ne le laisserait penser.

• Incidents de refroidisseur — un refroidisseur qui perd son lit envoie vers l'aval du clinker à des températures pour lesquelles les convoyeurs n'ont pas été choisis ; la ligne doit tolérer l'incident assez longtemps pour que le four soit ramené en régime.
• Morceaux et croûtes — les anneaux et le croûtage du four tombent en blocs que le concasseur de sortie ne réduit pas toujours complètement ; goulottes et pieds d'élévateur doivent les laisser passer ou s'arrêter proprement.
• Fines et humidité — là où la poussière rencontre condensation ou pluie, elle s'hydrate en une croûte qui rétrécit goulottes et trémies en quelques semaines.

Quels convoyeurs y résistent ?

Le schéma est le même dans la plupart des usines : le service le plus chaud et le plus chargé en morceaux, directement en sortie de refroidisseur, revient à un transporteur à augets ou à tabliers métalliques ; le levage vertical, à un élévateur à godets à chaîne ; et les bandes n'apparaissent qu'une fois le clinker refroidi, sur un tracé assez long pour qu'une bande se justifie. La note sur la décharge centrifuge ou continue explique pourquoi l'élévateur à chaîne lent, à décharge continue, est le choix habituel pour le clinker.

Les revêtements de bande méritent un avertissement particulier. Des qualités résistantes à la chaleur existent, mais leur classement vaut pour la température de la matière à la surface de la bande en marche établie, et un incident de refroidisseur peut la dépasser assez longtemps pour durcir et fissurer le revêtement. Lorsqu'une bande circule près du refroidisseur, l'asservissement de température en amont fait partie de la spécification de la bande. Chaque transfert à l'entrée et à la sortie de ces machines est un lieu de production de poussière et de déversements ; la note pilier sur la conception des points de transfert s'applique sans changement, avec cette addition que chaque surface d'impact a besoin d'un blindage et chaque blindage d'un accès pour son remplacement.

Comment stocker le clinker ?

Le clinker va dans des silos, dans des halls couverts repris à la chargeuse ou par une machine de reprise, et dans des dômes ; le choix tient au volume, à l'emprise au sol et au mode de reprise. Ce que les trois partagent, ce sont des problèmes qui viennent de la matière plutôt que de la structure. Le remplissage depuis une grande hauteur sépare les nodules des fines et projette de la poussière ; un dispositif de répartition ou une chute plus courte réduit les deux. La reprise par un seul orifice laisse l'essentiel du contenu immobile, et du clinker immobile avec un peu d'humidité s'hydrate en une croûte qui se détache plus tard par plaques. La note pilier sur le voûtage, la formation de cheminée et l'écoulement en masse explique pourquoi, et ce qu'y changent des orifices multiples, des cônes plus raides et des blindages ; pour le clinker, la réponse pratique est généralement plusieurs points de reprise, des blindages anti-abrasion dans le cône, et un régime de remplissage et de reprise qui renouvelle le contenu.

Que vérifions-nous sur une ligne à clinker existante ?

• Blindages — épaisseur aux zones d'impact de chaque goulotte, du pied d'élévateur et du cône du silo ; les trous apparaissent de l'intérieur vers l'extérieur, donc mesurez au lieu de regarder.
• Chaînes — allongement et usure des axes sur les transporteurs à tabliers et les élévateurs, profil des dents de pignons, et dispositif de tension au pied.
• Historique de température — ce que le refroidisseur a réellement délivré au cours de l'année écoulée, d'après les enregistrements, face à ce pour quoi les bandes et les paliers ont été spécifiés.
• Joints et paliers — état de la graisse et intégrité des joints sur tout ce qui est proche du refroidisseur ; des fines dans la graisse, c'est le début de la fin.
• Le transfert du refroidisseur — la goulotte de sortie du concasseur, la hauteur de chute et les déversements sous le premier convoyeur ; c'est le transfert qui lâche en premier.
• Poussière — l'endroit où la couche grise est la plus épaisse vous dit quelle hotte, quel joint ou quel filtre ne fait pas son travail.
• Hydratation — croûtes dans le cône du silo et sur les parois de trémies, et mottes arrivant à l'alimentation du broyeur.

Les données qui décident de l'essentiel — dimension maximale des morceaux après le concasseur, fraction de fines, plage de température réelle, masse volumique apparente en stockage — sont décrites dans la note sur les propriétés qui décident de la conception. Notre prestation convoyage couvre ce tronçon d'une ligne de cimenterie, du refroidisseur au silo et à l'alimentation du broyeur, et le filtre Cimenterie du Flow Finder liste les types d'équipements concernés.