FR2947258A1 - Procede d'obtention en voie seche de sulfate de calcium anhydre sous forme beta anhydrite iii a partir d'hemihydrate de sulfate de calcium. - Google Patents

Abstract

Procédé d'obtention en voie sèche d'une composition pulvérulente comprenant au moins 70 % en poids de sulfate de calcium sous la forme métastable β anhydrite III à partir d'un matériau pulvérulent à base de d'hémihydrate de sulfate de calcium, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape de séchage quasi-instantanée du matériau pulvérulent par contact direct avec, et entraînement par, un fluide gazeux chaud dans un sécheur présentant un conduit essentiellement toroïdal placé en dépression à une pression comprise entre 50 mbar et 150 mbar, en ce que la température du fluide gazeux à l'entrée du sécheur est réglée entre 350°C et 500 °C, la vitesse du fluide gazeux à l'entrée du sécheur est réglée entre 8 m/s et 10 m/s, et la vitesse du fluide gazeux à la sortie du sécheur est réglée entre 24 m/s et 30 m/s de façon telle qu'il se produise une micronisation autogène du matériau au sein du sécheur et que la température du fluide à la sortie dudit sécheur soit comprise entre 260°C et 350 °C , et en ce que la composition pulvérulente présente une granulométrie comprise entre 5 µm et 100 µm et une surface spécifique supérieure à 9 m /g, le procédé n'incluant aucune étape de post-micronisation et aucune étape de trempe thermique et étant mis en oeuvre sans surpression.

Description

Procédé d'obtention en voie sèche de sulfate de calcium anhydre sous forme 13 anhydrite III à partir d'hémihydrate de sulfate de calcium. Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine des procédés de traitement 5 thermique d'hémihydrate de sulfate de calcium (CaSO4.1/2H2O). Plus précisément, l'invention concerne un procédé industriel de traitement thermique de l'hémihydrate de sulfate de calcium en vue de l'obtention de compositions à base de sulfate de calcium anhydre sous forme 13 anhydrite III. État de la technique 10 Le gypse, ou sulfate de calcium dihydraté (CaSO4.2H2O), est un matériau de base pour l'élaboration de liants abondamment utilisé dans l'industrie, notamment dans l'industrie du plâtre. Le gypse est disponible à l'état naturel ainsi que sous forme synthétique. A l'état naturel, on le trouve sous différentes formes macrocristallisées ou 15 microcristallisées. Dans l'industrie du plâtre, le gypse naturel utilisé est du gypse à grains plus ou moins fins qui se trouve généralement mélangé à des impuretés (argile, silice...) en nombre et proportion variables selon les carrières dont il provient. Sous forme synthétique, le gypse est disponible principalement sous 20 formes de phosphogypse et de désulfogypse. Le phosphogypse est un sous-produit notamment de l'industrie des engrais phosphatés. Le désulfogypse est quant à lui notamment un produit de désulfuration des gaz, en particulier des gaz de combustion des centrales thermiques. Une partie importante du plâtre produit en Europe, aux Etats-Unis et au Japon l'est à partir de désulfogypse. 25 Les liants obtenus à partir du gypse sont obtenus par la déshydratation thermique plus ou moins poussée de ce matériau visant à en éliminer tout ou partie de son eau de constitution. Ils ont la propriété, lorsqu'ils sont mis en contact avec de l'eau, de reconstituer après séchage un matériau durci appelé plâtre durci ou parfois, gypse.

Soumis à l'action de la chaleur, le gypse (CaSO4.2H2O) se déshydrate partiellement ou totalement. La déshydratation partielle du gypse conduit à l'hémihydrate de calcium (CaSO4.1/2 H2O), également appelé semi-hydrate de calcium ou gypse calciné qui cristallise dans le système rhomboédrique, puis à l'anhydrite III (CaSO4.s H2O, avec s prenant des valeurs variables dans la littérature selon les auteurs mais généralement considérées comme comprises entre 0,06 et 0,11) également appelée anhydrite soluble qui cristallise dans le système hexagonal et dans laquelle subsiste en fait une faible proportion d'eau de constitution. Les formes déshydratées hémihydrate et anhydrite III sont des phases réputées métastables. En d'autres termes, les réactions de déshydratation du gypse en hémihydrate et de l'hémihydrate en anhydrite III sont des réactions réversibles. En présence d'eau, l'anhydrite III redonne très facilement de l'hémihydrate qui redonne facilement du gypse. A ce sujet, l'anhydrite III est souvent qualifiée d'instable ou de métastable.

La déshydratation totale du gypse conduit à l'anhydrite II (CaSO4), également appelée anhydrite insoluble ou gypse surcuit , qui cristallise dans le système orthorhombique et se réhydrate lentement puis à l'anhydrite I (CaSO4 ou plus exactement CaO+SO3) également appelé gypse cuit à mort (dead burnt en anglais) qui cristallise dans le système cubique à face centrée et qui ne se réhydrate que très difficilement. Dans la pratique, les différents procédés de déshydratation thermique du gypse ont des implications complexes mettant en jeu des phénomènes de cristallisation conduisant, selon les conditions dans lesquelles ils sont menés, à différents types de formes d'hémihydrates ou d'anhydrites qui montrent des propriétés physico-chimiques différentes. Le chapitre Plâtre , par Daniel Daligand, du traité Construction des Techniques de l'Ingénieur, C910 publié en 2002 présente une synthèse sur les principales différentes formes de sulfate de calcium obtenues par déshydratation thermique du gypse.

La déshydratation en voie sèche à la pression atmosphérique est la technique de déshydratation la plus utilisée à l'échelle industrielle. Elle conduit vers 100°C à la forme hémihydrate 13, vers 200°C à la forme 13 anhydrite III et vers 350°C à l'anhydrite II. Industriellement, le produit déshydraté obtenu constitué principalement d'hémihydrate 13 , d'anhydrite II ou d'un mélange de ces composés peut, en fonction des applications envisagées pour celui-ci, être micronisé après cuisson lors d'une étape supplémentaire. L'hémihydrate 13 entre dans la composition des plâtres pour enduits du commerce et est dans ce cas accompagné d'anhydrite II en proportions variables.

L'hémihydrate 13 est également utilisé pur dans l'élaboration de plâtres à mouler et dans l'élaboration de produits de construction pré-fabriqués (carreaux, plaques,

La déshydratation en voie humide, réalisée sous pression de 5 à 10 bars saturante de vapeur d'eau dans des autoclaves conduit vers 100°C à la forme hémihydrate a. L'hémihydrate a conduit vers 200°C à la forme a anhydrite III et vers 220°C à l'anhydrite II. L'hémihydrate a, qui entre dans la composition de certains plâtres, présente une solubilité dans l'eau inférieure à celle de l'hémihydrate (3. Cette forme conduit à des plâtres nécessitant une plus petite quantité d'eau de gâchage et des caractéristiques mécaniques plus élevées que celles des plâtres n'en contenant pas. Cependant, les phénomènes qui se déroulent au cours de la déshydratation par voie humide sont mal connus. En outre, les coûts de production de ces plâtres a sont beaucoup plus élevés que ceux relatifs à la production des plâtres I. On attribue parfois l'amélioration des performances mécaniques à la présence d'a anhydrite III, sans que l'on connaisse exactement la proportion de cette variété dans ces produits, ni les conditions qui permettent de l'obtenir de façon stable et reproductible. Les liants sulfatiques issus des procédés industriels de l'art antérieur constituent toutefois de mauvais précurseurs à l'obtention de plâtres durcis de très grande qualité. En effet, ces procédés mettent en oeuvre des méthodes de chimie du solide qui ne conduisent pas à l'obtention de matériaux présentant un grand degré d'homogénéité et de pureté et exempts de défauts de cristallisation. Seules des méthodes de chimie en solution permettant la synthèse de produits finaux directement dans le milieu réactionnel pourraient conduire à l'obtention de produits présentant une homogénéité et une pureté élevées et qui conduiraient à des plâtres durcis de très grande qualité. Toutefois, de telles méthodes de chimie en solution ne sont pas facilement adaptables au stade industriel. Par ailleurs, pour conduire à des pâtes présentant des rhéologies permettant leur bonne ouvrabilité, les liants à base d'hémihydrate 13 nécessitent en pratique des quantités d'eau de gâchage bien supérieures aux quantités d'eau stoechiométriquement nécessaires à la réhydratation complète des hémihydrates en gypse (CaSO4.2H2O). En pratique, une grande quantité de cette eau de gâchage est dévolue à l'obtention de cette bonne ouvrabilité. Une bonne partie de l'eau ajoutée au liant ne concourt donc pas à la réhydratation de l'hémihydrate en gypse (CaSO4.2H2O) mais a uniquement pour vocation de faciliter la mise en oeuvre du liant. Pour optimiser les caractéristiques mécaniques du liant gâché il convient donc d'éliminer ultérieurement cet excès d'eau. En effet, la présence d'humidité dans le plâtre durci diminue considérablement les propriétés mécaniques de celui-ci. Toutefois, moins le liant nécessite d'eau stoechiométrique d'hydratation, plus le temps nécessaire au séchage et à l'évacuation de l'eau excédentaire du produit gâché sera long. On notera également que, plus la quantité d'eau excédentaire nécessaire sera importante, plus le matériau obtenu une fois cette eau excédentaire évacuée, sera poreux et présentera donc des propriétés mécaniques affaiblies et sera plus sensible à l'humidité. Ainsi, les liants constitués de la forme hémihydrate 13 pure ont un besoin théorique en eau correspondant à 18,62 % de leur poids pour se réhydrater en gypse. Toutefois, en pratique, pour permettre leur bonne ouvrabilité, ces liants doivent être mis en oeuvre avec des quantités d'eau correspondant à des proportions bien plus importantes.

L'anhydrite II, qui existe aussi à l'état naturel, est quant à elle utilisée pour réaliser, en présence d'un activateur, des chapes fluides dites chapes anhydrites . Ces chapes anhydrites sont notamment mises en oeuvre pour constituer des planchers. Ces chapes sont réalisées à partir d'un mélange d'anhydrite II, de sable et d'un activateur (K2SO4 notamment). Ce type de mélanges présente l'avantage de permettre une bonne ouvrabilité et l'avantage d'impliquer un retrait beaucoup moins important que celui observé avec des chapes ciment lors du séchage mais aussi l'inconvénient de ne pas sécher rapidement. En effet, l'anhydrite II est connue pour se réhydrater lentement.

Les différents produits de la déshydratation du gypse ayant une application industrielle dans la fabrication des plâtres et des ciments sont donc l'hémihydrate a, l'hémihydrate 13 et l'anhydrite II (ou anhydrite insoluble ). En outre, selon le procédé de cuisson du gypse utilisé, l'anhydrite III (ou anhydrite soluble ) peut se trouver mélangée en quantité plus ou moins importantes à ces produits.

Compte tenu de son instabilité, l'anhydrite III ne fait pas l'objet, en tant que telle, d'applications particulières. Dans certaines applications, on cherche d'ailleurs à éliminer l'anhydrite III en faisant subir aux liants susceptibles d'en contenir une cure humide appelée aussi murissage, consistant à exposer sciemment le liant à l'humidité afin d' autoriser la réhydratation de l'anhydrite III en hémihydrate.

On notera qu'il a toutefois été proposé dans l'art antérieur divers procédés visant à stabiliser cette anhydrite III. En pratique, cette opération de stabilisation vise à fixer la structure cristalline de l'anhydrite III pour ralentir fortement sa cinétique de réhydratation. L'anhydrite III stabilisée est présentée dans l'art antérieur comme ayant des propriétés de résistance mécanique améliorées ainsi qu'une faible conductivité thermique. Ainsi, la demande de brevet WO2005/00766 propose un procédé consistant à utiliser une matière pulvérulente de départ comprenant majoritairement de l'hémihydrate et broyée à une granulométrie inférieure à 100 m, à cuire cette matière pulvérulente de départ à une température de 220 °C à 320 °C pour former de l'anhydrite III soluble puis à faire subir à celle-ci une trempe thermique, c'est-à-dire un abaissement de sa température d'au moins 150 °C en moins de 2 minutes, de préférence en moins de 20 secondes. Selon encore une autre technique, décrite dans la demande de brevet internationale W02007/065527 il est proposé un procédé visant à obtenir une stabilisation encore meilleure de l'anhydrite III que les procédés visés aux deux paragraphes précédents. Ce procédé consiste à appliquer une contrainte mécanique sur les particules d'anhydrite III obtenues à partir de gypse naturel ou de synthèse ou d'hémihydrate de sulfate de calcium. Le procédé est mené sous atmosphère saturée en vapeur d'eau dans une installation incluant un conduit d'impactage de forme toroïdale dans lequel les particules d'anhydrite III sont entraînées à vitesse élevée pour permettre leur impactage sur les parois de ce conduit. Selon cette technique une telle installation comprend préférentiellement un dispositif de pressurisation aménagé de manière à créer une surpression dans celle-ci.

Enfin, la demande de brevet internationale W02007/066167 propose quant à elle de chauffer une composition pulvérulente à base de sulfate de calcium (gypse, naturel ou synthétique, ou hémihydrate de sulfate de calcium) pour former de l'anhydrite III soluble métastable puis de réaliser une post-micronisation (c'est-à-dire une micronisation de la composition après séchage de celle-ci) de la composition obtenue à l'étape précédente pour stabiliser cet anhydrite III soluble.

Objectifs de l'invention. L'objectif principal de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication à l'échelle industrielle de compositions à base de sulfate de calcium sous la forme 13 anhydrite III à partir d'un produit à base d'hémihydrate de sulfate de calcium naturel ou de synthèse, ne présentant pas les inconvénients des procédés de l'art antérieur. Un objectif de l'invention est ainsi de proposer un tel procédé qui soit particulièrement simple à mettre en oeuvre et qui, notamment, ne nécessite pas la mise en oeuvre d'une étape de post-micronisation ou d'une d'étape de trempe thermique gourmandes en énergie. De telles étapes présentent de surcroît les inconvénients de nécessiter la mise en oeuvre d'équipements spéciaux et de rallonger les temps de fabrication. Un objectif de l'invention est de proposer un tel procédé qui puisse être mis en oeuvre dans une installation sans avoir à créer dans celle-ci de surpression créant des contraintes notamment en matière de sécurité : - les installations travaillant en surpression sont potentiellement dangereuses ce qui implique un risque de fuite de gaz chaud sous pression ; - les installations travaillant en surpression et à chaud nécessitent des aciers spéciaux capables de résister aux conditions sévères d'exploitation. Elles représentent donc un surcoût à l'achat et à l'entretien. En effet, elles mettent en oeuvre des pièces d'usure telles que les joints d'étanchéité.

Exposé de l'invention Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui concerne un procédé d'obtention en voie sèche d'une composition pulvérulente comprenant au moins 70 % en poids de sulfate de calcium sous la forme métastable 13 anhydrite III à partir d'un matériau pulvérulent à base d' hémihydrate de sulfate de calcium (CaSO4.1/2 H2O) naturel ou de synthèse tel que le plâtre à mouler ou plâtre à bâtir. Selon l'invention ledit procédé est caractérisé :

en ce qu'il comprend une étape de séchage quasi-instantanée dudit matériau pulvérulent par contact direct avec, et entraînement par, un fluide gazeux chaud dans un sécheur présentant un conduit essentiellement toroïdal placé en dépression à une pression comprise entre 50 mbar et 150 mbar, ledit sécheur étant pourvu de moyens d'alimentation dudit matériau, de moyens d'amenée dudit fluide gazeux chaud, de moyens de réglage de la température dudit fluide gazeux à son entrée dans ledit sécheur, de moyens de mesure de la température dudit fluide à la sortie dudit sécheur, de moyens de réglage de la vitesse dudit fluide gazeux lors de son entrée dans ledit sécheur, de moyens d'aspiration permettant de régler la vitesse dudit fluide gazeux à sa sortie dudit sécheur, de moyens de mesure de la pression dans ledit conduit toroïdal, et d'un conduit d'évacuation du matériau séché communiquant avec ledit conduit essentiellement toroïdal et lesdits moyens d'aspiration ; en ce que la température dudit fluide gazeux à l'entrée dudit sécheur est réglée entre 350°C et 500 °C, la vitesse du fluide gazeux à l'entrée dudit sécheur est réglée entre 8 m/s et 10 mis, et la vitesse dudit fluide gazeux à la sortie dudit sécheur est réglée entre 24 m/s et 30 m/s de façon telle qu'il se produise une micronisation autogène dudit matériau au sein dudit sécheur et que la température dudit fluide à la sortie dudit sécheur soit comprise entre 260°C et 350 °C , et en ce que ladite composition pulvérulente présente une granulométrie comprise entre 5 m et 100 m et une surface spécifique supérieure à 9 m 2/g, ledit procédé n'incluant aucune étape de post-micronisation et aucune étape de trempe thermique et étant mis en oeuvre sans surpression. Dans le cadre de la présente description, les valeurs de surfaces 20 spécifiques indiquées s'entendent comme celles mesurées selon la technique dite BET sous azote bien connue de l'homme de l'art. Dans le cadre de la présente description, les valeurs de granulométrie indiquées s'entendent comme celles correspondant au diamètre passant de 50 % en volume de la matière considérée (D50). 25 L'invention propose donc de traiter un matériau pulvérulent à base d'hémihydrate de sulfate de calcium (CaSO4.1/2H2O) selon un procédé incluant un séchage quasi-instantané par entraînement par un fluide gazeux chaud dans un sécheur incluant un conduit essentiellement toroïdal mettant en oeuvre des 30 conditions très spécifiques de pression, de vitesse d'entrée du fluide dans le sécheur et de vitesse de sortie dudit fluide pour obtenir une composition contenant au moins, rapporté à la teneur initiale en hémihydrate, 70 % en poids de sulfate de calcium sous la forme 13 anhydrite III. Les 30% en poids restant de la composition en question pourront être constitués d'impuretés dont la nature et la quantité dépendront de la source d'hémihydrate de calcium utilisé. On entend, dans la présente description, par matériau pulvérulent à base d'hémihydrate de sulfate de calcium (CaSO4.1/2H2O) un matériau constitué d'au moins 70 % en poids, préférentiellement d'au moins 90 % en poids de grains d'hémihydrate de sulfate de calcium (CaSO4.1/2H2O), le reste du matériau pouvant être constitué de diverses impuretés. Ce matériau pourra être un matériau du type classiquement utilisé dans l'industrie du plâtre et notamment être de classe granulaire 0/0,150 pour les plâtres à mouler et de classe granulaire 0/2 pour les plâtres à bâtir. On entend par séchage quasi-instantané un séchage qui consiste à traiter thermiquement une composition pulvérulente pendant des temps très courts, de l'ordre de quelques dixièmes de secondes à quelques secondes. Le séchage quasi-instantané, encore appelé calcination flash , dans une installation incluant un conduit essentiellement toroïdal a, comme indiqué ci-dessus, déjà été utilisé pour traiter du gypse ou de l'hémihydrate, dans des conditions notamment de pression différentes, à savoir en surpression. De façon tout à fait surprenante, la Déposante a constaté qu'en plaçant le conduit du sécheur essentiellement toroïdal en dépression à une pression comprise entre 50 mbar et 150 mbar en mettant en oeuvre des vitesses spécifiques du fluide gazeux chaud à son entrée et à sa sortie du sécheur, une température d'entrée du fluide gazeux choisie dans une gamme de températures particulière et en cantonnant la température du fluide à sa sortie du sécheur dans une gamme de températures également particulière, il était néanmoins possible d'obtenir de l'anhydrite III présentant de bonnes qualités. De manière encore plus surprenante, la demanderesse a constaté que le fait de traiter de l'hémihydrate de sulfate de calcium dans de telles conditions particulières de dépression (et non pas en surpression), permettait de limiter les besoins en énergie calorifique pour former la 13 Anhydrite III : en effet, les températures de transformation de l'hémihydrate en anhydrite diminuent lorsque la pression diminue. L'énergie à fournir pour une telle transformation s'en trouve considérablement réduite (d'un facteur 3 approximativement) et permet de diminuer le coût de la matière obtenue. Enfin, la demanderesse a pu mettre en évidence à sa grande surprise que le fait de traiter de l'hémihydrate de sulfate de calcium dans de telles conditions de température et de dépression permettait de doubler le débit de l'installation par rapport au traitement d'un gypse, et ce sans modifier ladite installation.

D'autre part, la demanderesse a pu mettre en évidence que dans les conditions de traitement de l'hémihydrate de sulfate de calcium selon l'invention, les conditions de température et de pression sont telles que l'eau extraite du produit de départ est immédiatement transformée en vapeur. Le risque de réhydratation, dans le process, de la 13 Anhydrite III en hémihydrate s'en trouve donc éliminé et 100% de l'hémihydrate de sulfate de calcium est transformé. Le séchage quasi-instantané dans un sécheur incluant un conduit essentiellement toroïdal placé en dépression et mis en oeuvre selon les paramètres préconisés par la présente invention permet de faire subir aux grains du matériau pulvérulent à base d'hémihydrate de sulfate de calcium un choc thermique d'amplitude calculée visant à : - provoquer la vaporisation de l'eau de constitution présente dans les cristaux de sulfate d'hémihydrate de calcium et l'explosion des grains sous l'effet de cette vaporisation conduisant à une micronisation autogène du matériau et à une très forte augmentation de la surface spécifique de celui- ci ; - retenir, grâce à la conformation toroïdale du conduit de séchage, par effet centrifuge, les particules dans ce conduit tant qu'elles présentent une granulométrie supérieure à 100 m et évacuer par le conduit d'évacuation, sous l'effet des moyens d'aspiration, les particules séchées présentant une granulométrie inférieure à 100 m.

Le procédé selon l'invention impliquant une micronisation autogène du matériau traité permet ainsi de s'affranchir de toute étape de post-micronisation. On notera que du fait de la vitesse de fluide mise en oeuvre à la sortie dudit sécheur, une telle étape de micronisation se produit essentiellement sans impactage des particules contre les parois du conduit toroïdal. Selon une variante préférentielle de l'invention, le procédé selon celle-ci comprend une étape d'asservissement automatique desdits moyens d'alimentation dudit sécheur en matériau pulvérulent à ladite température dudit fluide à la sortie dudit sécheur. Grâce à une telle caractéristique, la température du fluide à sa sortie du sécheur pourra être facilement maintenue dans la fourchette de températures indispensables à la formation de la 13 anhydrite III. Dès que la température de la composition pulvérulente s'approchera de la borne haute de cette fourchette, il pourra être envisagé de faire entrer le matériau à base d'hémihydrate dans le sécheur à un débit supérieur au débit nominal. Inversement, lorsque cette température s'approchera de la borne basse de cette fourchette, il conviendra de faire entrer le matériau à base d'hémihydrate dans le sécheur à un débit inférieur au débit nominal. Préférentiellement, le fluide gazeux utilisé dans le cadre du procédé selon l'invention est de l'air ambiant.

Selon une variante préférée entre toutes, le conduit toroïdal est placé à une pression de 100 mbar environ. Avantageusement, pour ce faire, la vitesse dudit fluide gazeux à l'entrée dudit sécheur est réglée à 9 mis, et la vitesse à la sortie dudit sécheur est réglée, grâce aux moyens d'aspiration, à 30 mis. Cette dépression, créée avantageusement grâce à ces valeurs de vitesses de fluide, permet d'optimiser le rendement de formation de 13 anhydrite III. Selon une variante préférentielle de l'invention, le procédé selon celle-ci comprend une étape supplémentaire consistant à évacuer de la composition obtenue à la sortie dudit sécheur la phase gazeuse qui lui est associée. Cette étape pourra être mise en oeuvre dans tout type de dispositif de séparation de phases, tel que notamment une batterie de filtres à manches.

Egalement selon une variante préférentielle, le procédé comprend une étape de conditionnement à l'abri de l'humidité de l'air de ladite composition obtenue. Modes de réalisation L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre de modes de réalisation de celle-ci donnés en référence aux dessins selon lesquels la figure unique représente de façon schématique un exemple d'installation utilisable pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

En référence à la figure unique, l'installation représentée comprend un dispositif de séchage quasi-instantané de matériau pulvérulent. Ce type de dispositif est notamment connu sous les termes "calcinateur flash" ou "sécheur flash". Ce dispositif de séchage, ci-après appelé parfois sécheur , inclut un conduit 1 de forme essentiellement toroïdale dans lequel le produit est entrainé par de l'air chaud pour y être micronisé et séché et un conduit 11 rectiligne disposé immédiatement en amont du conduit toroïdal 1. Le sécheur en question est pourvu de moyens 3 d'amenée d'air ambiant incluant un ventilateur 7. Le débit de ce ventilateur 7 est réglable de façon à permettre de régler la vitesse de l'air amené dans le conduit 11 du sécheur par ces moyens 3. Ces moyens 3 incluent une pluralité de canalisations 31 qui permettent d'injecter l'air de séchage dans le conduit 11. Des moyens 4 incluant une chambre de combustion sont également prévus pour régler la température de cet air lors de son introduction dans le sécheur.

Le sécheur est par ailleurs pourvu de moyens d'amenée 2 du matériau pulvérulent. Ces moyens d'amenée 2 comprennent un réservoir 21 dudit matériau pulvérulent, une vis sans fin 22 ainsi qu'une canalisation 23 permettant d'amener par gravité le matériau pulvérulent en contact avec l'air chaud dispensé par les moyens 3 dans le conduit 11.

Le dispositif comprend par ailleurs un conduit d'évacuation 10 du matériau séché extrait du conduit toroïdal 1. Le dispositif comprend des moyens 6 incluant un thermomètre permettant de mesurer la température de l'air sortant du dispositif par la canalisation 10.

Le dispositif comprend des moyens incluant un manomètre 9 permettant de mesurer la pression dans le conduit 11. Des moyens d'aspiration 8 incluant un ventilateur sont prévus en communication avec la canalisation 10 pour permettre la création d'une dépression au sein du conduit toroïdal 1 et l'évacuation par la canalisation 10 du matériau micronisé et séché. Ces moyens 8 permettent de régler la vitesse de sortie de l'air de séchage du sécheur. L'installation comprend également un dispositif de séparation de phases 12 dans lequel le matériau séché provenant de la canalisation 10 est purgé de la phase gazeuse qu'il contient. Dans le cadre du présent mode de réalisation ce dispositif de séparation de phases est constitué par une batterie de filtres à manches. Une vis sans fin 13 est prévue dans la partie inférieure du dispositif de séparation de phases 12 qui permet d'évacuer le matériau micronisé séché pour le conditionner ensuite en sacs étanches. A son arrivée dans le conduit 11 le matériau de base subit une élévation de température violente lors de sa mise en contact avec l'air chaud. Cette élévation de température violente conduit à la vaporisation de l'eau qu'il contient et à la micronisation autogène du matériau. Les particules ainsi séchées et micronisées transitent dans le conduit toroïdal 1, sous l'effet de l'aspiration provoquée par le ventilateur 8, tant qu'elles n'ont pas été suffisamment micronisées et qu'elles n'ont pas atteint une taille critique leur permettant d'être extraites par le conduit 10 de ce conduit toroïdal 1 par effet centrifuge. Ce conduit toroïdal a donc pour objet de permettre la séparation des particules séchées présentant un diamètre inférieur à une valeur prédéterminable.

L'installation décrite en référence à la figure unique a été utilisée pour traiter un matériau à base d'hémihydrate de sulfate de calcium de classe granulaire 0/0,150 ou 0/2 présentant la composition pondérale suivante : Hémihydrate de Sulfate de calcium (CaSO4.1/2H2O) : > 92% Impuretés (CaCO3, CaSO4, Fe2O3, SiO2... ) : < 8% Les paramètres de mise en oeuvre ont été les suivants : Température de l'air à l'entrée du sécheur : 380 °C Vitesse de l'air à l'entrée du dispositif : 9 m/s Vitesse de l'air à la sortie du sécheur : 30 m/s Température de l'air à la sortie du sécheur : 270°C Pression au sein du conduit essentiellement toroïdal : 100 mbar

Le respect de ces paramètres a conduit à un débit d'alimentation en matériau dans le sécheur de 760 kg/h. On notera qu'en pratique, selon les modes de réalisation, des débits de 700 kg à 15 tonnes par heure pourront être mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention. La granulométrie de la composition obtenue a été mesurée grâce à un appareillage Mastersizer 2000 commercialisé par la société MALVERN et a permis de constater que la composition présentait un D50 de 16 m.

La surface spécifique a été mesurée par la méthode BET sous azote et a permis de constater que la composition présentait une surface spécifique de 9,2 m2/g. Exemples d'utilisation de la composition obtenue. La composition obtenue a été mise en oeuvre pour réaliser des liants visant à répondre à différentes utilisations 1°) Activateur de prise pour liant pouzzolanique de consolidation de sols. Deux liants pouzzolaniques comprenant des cendres volantes de classe F, de la chaux hydratée et du sulfate de calcium anhydre ont été préparés. Pour l'un des liants, le sulfate de calcium anhydre est de l'anhydrite naturelle micronisée, pour l'autre de la beta Anhydrite III préparée selon l'invention.

La composition employée est indiquée ci-après : Liant n°1 Liant n°2 Cendres : 80 % Cendres : 80 % Chaux : 15 % Chaux : 15 % Anhydrite naturelle : 5 % Beta Anhydrite III : 5 % Des planches d'essais ont été réalisées avec les deux liants et un sable silico-calcaire (granulométrie 0/4). Le liant est utilisé à concurrence de 8% du sable à consolider. La quantité d'eau utilisée correspond à la teneur en eau déterminée à l'optimum Proctor et représente 12% de la masse de sol à traiter. Avec le liant n°l, la résistance mécanique en compression Rc et l'indice de portance EV2 à 7 jours sont indiquées ci-après : Rc à 7 jours = 2 MPa EV2 = 30 à 60 MPa

Avec le liant n°2, la résistance mécanique en compression Rc et l'indice de portance EV2 à 7 jours sont indiquées ci-après : Rc à 7 jours = 5 MPa EV2 = 80 à 200 MPa (moyenne 110 MPa) 2°) Mortier à hautes performances mécaniques et faible bilan COz_ Un mortier comprenant 50% en masse de sable normalisé, 42% de beta anhydrite III préparé selon l'invention et 8% de ciment CEM I 52.5N a été préparé au taux de gâchage de 30% en poids d'eau par rapport au poids du mélange 13 Anhydrite III et ciment. 0,7% de fluidifiant SemperActis SP20 ont été ajoutés par rapport au poids du mélange 13 Anhydrite III et ciment. Ce mortier est mis en oeuvre par coulage dans une série d'éprouvettes prismatiques 4x4x16 cm3. Les résultats des essais de résistance mécanique en flexion Rf et en compression Rc, réalisés selon la norme EN 196-1, sont regroupés dans le tableau ci-après : Echéance Rf (MPa) Rc (MPa) 3 'tours 9 69 7'ours 10 725 28 jours 12 82 Comparativement à un mortier de ciment pur, l'impact CO2 d'un tel mélange est divisé par un facteur 6 et est donc au-delà du critère requis dans le cadre du Facteur 4 (réduction par 4 des impacts CO2 des produits de construction).

3°) Chape anhydrite à séchage rapide et hautes performances mécaniques On a réalisé une chape fluide, de 5 centimètres d'épaisseur, à partir d'un liant, constitué de 13 Anhydrite III préparée selon l'invention, à concurrence de 520 kg/m3 et de sable de granulométrie 0/4. Cette chape a durci en 2 heures et a atteint ses résistances mécaniques finales en moins de 7 jours : - résistance en flexion sur éprouvette prismatique 4x4x16 cm3 à 28 jours : > 4 MPa - résistance à la compression à 28 jours: > 20 MPa En moins de 10 jours la teneur en humidité résiduelle dans la chape devient inférieure à 0,5 %. Comparativement, une chape à base d'anhydrite naturelle ou synthétique (fluoranhydrite) n'acquiert ses résistances mécaniques finales qu'au bout de plusieurs semaines et nécessite environ une semaine de délai de séchage par centimètre d'épaisseur, ici 5 semaines au minimum.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'obtention en voie sèche d'une composition pulvérulente comprenant au moins 70 % en poids de sulfate de calcium sous la forme métastable 13 anhydrite III à partir d'un matériau pulvérulent à base de d'hémi- hydrate de sulfate de calcium (CaSO4.1/2H20) naturel ou de synthèse, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape de séchage quasi-instantanée dudit matériau pulvérulent par contact direct avec, et entraînement par, un fluide gazeux chaud dans un sécheur présentant un conduit essentiellement toroïdal (1) placé en 15 dépression à une pression comprise entre 50 mbar et 150 mbar, ledit sécheur étant pourvu de moyens (2) d'alimentation dudit matériau, de moyens (3) d'amenée dudit fluide gazeux chaud, de moyens (4) de réglage de la température dudit fluide gazeux à son entrée dans ledit sécheur, de moyens (6) de mesure de la température dudit fluide à la sortie dudit sécheur, de moyens (7) de réglage de la vitesse dudit fluide gazeux lors de son entrée dans ledit sécheur, de moyens (8) d'aspiration permettant de régler la vitesse dudit fluide gazeux à sa sortie dudit sécheur, de moyens de mesure de la pression (9) dans ledit conduit toroïdal, et d'un conduit d'évacuation (10) du matériau séché communiquant avec ledit conduit essentiellement toroïdal (1) et lesdits moyens d'aspiration (8) ; 30 en ce que la température dudit fluide gazeux à l'entrée dudit sécheur est réglée entre 350°C et 500 °C, la vitesse du fluide gazeux à l'entrée dudit sécheur 20 25est réglée entre 8 m/s et 10 mis, et la vitesse dudit fluide gazeux à la sortie dudit sécheur est réglée entre 24 m/s et 30 m/s de façon telle qu'il se produise une micronisation autogène dudit matériau au sein dudit sécheur et que la température dudit fluide à la sortie dudit sécheur soit comprise entre 260°C et 350 °C , et en ce que ladite composition pulvérulente présente une granulométrie comprise entre 5 m et 100 m et une surface spécifique supérieure à 9 m 2/g, ledit procédé n'incluant aucune étape de post-micronisation et aucune étape de trempe thermique et étant mis en oeuvre sans surpression.
2. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'asservissement automatique desdits moyens d'alimentation dudit sécheur en matériau pulvérulent à ladite température dudit fluide à la sortie dudit sécheur.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit fluide gazeux est de l'air ambiant.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit conduit essentiellement toroïdal est placé en dépression à une pression de 100 mbar.
5. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la vitesse du fluide gazeux à l'entrée dudit sécheur est réglée à 9 mis, et la vitesse dudit fluide gazeux à la sortie dudit sécheur est réglée à 30 m/s. 25
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire consistant à séparer la composition obtenue à la sortie dudit sécheur de façon à évacuer la phase gazeuse qui lui est associée20
7. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de conditionnement à l'abri de l'humidité de l'air de ladite composition obtenue.