Etude du comportement hydraulique d'une gehlénite synthétique et de l'élimination d'inclusions de chaux, en vue de la valorisation de deux sous-produits de la sidérurgie : les laitiers cristallisés et les scories issues du procédé Linz-Donawitz

• Auteur / Autrice : Laurence Prin-Ferreira
• Direction : Bernard Dupré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sidérurgie

Chaux

Laitiers (métallurgie)

Silicates

Mots clés libres

Pollution

Industrie métallurgique

Sidérurgie

Déchet industriel

Déchet solide

Scorie

Valorisation

Traitement déchet

Résumé

Dans une première partie, nous avons étudié la réactivité hydraulique de la gehlénite, constituant principal des laitiers cristallisés, avec les constituants principaux des ciments Portland, c'est à dire les silicates et les aluminates tricaLciques et le silicate dicalcique, ainsi qu'avec les aluminates CA et C12A7. Nous avons démontré l'inertie de la gehlénite lorsqu'elle est utilisée seule et une faible réactivité en présence des ajouts, principalement avec C3S, où la formation de C4ACH11 confirme la réactivité hydraulique superficielle de la gehlénite. Des essais en milieu basique ont confirmé que l'augmentation de la basicité du milieu favorise l'hydratation de la gehlénite. Il est montré que la réactivité de la gehlénite augmente lorsqu'elle est broyée finement; il y a alors formation de géhlénite hydratée C2ASH8. Les performances mécaniques de mortiers à base de laitiers cristallisés (constitués essentiellement de gehlénite) et de ciments sont telles que l'utilisation de laitiers cristallisés finement broyé est envisageable. Dans une seconde partie, notre objectif s'est porté sur des essais de neutralisation de la chaux vive présente dans les scories d'aciérie. On a constaté que l'ajout de sels acides à la scorie est efficace uniquement lors de l'attaque des scories broyées par les solutions acides. La formation des hydrates de la larnite [bêta]C2S (portlandite et ettringite), permet le contact direct entre les sels acides et la chaux qui est alors totalement neutralisée. Des essais à haute température ont été réalisés sur des pastilles frittées, placées dans des conditions voisines de celles du convertisseur. Les résultats obtenus par addition de 5 % de mélanges alumine-silice ou de cendres volantes ont montré que la chaux libre avait totalement disparu pour être piégée sous forme de silicate et d'aluminate. Avec les adjuvants moins riches en oxydes acides, comme les laitiers cristallisés ou granulés ou l'aluminate C12A7, le pouvoir d'inertage est limité.

In a first part, we studied the hydraulic reactivity of gehlenite, principal component of the crystallized slags, with the principal components of Portland cements, i. E. The silicates and the tricalcium aluminates and the dicalcium silicate, as well as with aluminates CA and C12A7. We showed the inertia of gehlenite when it is used alone and a low reactivity in the presence of the additions, mainly with C3S, where the formation of C4ACH11 confirms the surface hydraulic reactivity of gehlenite. Tests in basic environment confirmed that the increase in the alkalinity of the environment promotes the hydration of gehlenite. It is shown that the reactivity of gehlenite increases when it is crushed finely; there is then hydrated gehlenite formation C2ASH8. The mechanical performances of mortars containing crystallized slags (made up primarily of gehlenite) and cements such as the use of crystallized slags, when they are crushed finely, is possible. In one second part, our objective went on tests of neutralization of the quicklime present in slags of steel-works. It was noted that the addition of acid salts to slag is effective only at the time of th,e attack of the slags crushed by the acid solutions. The formation of the hydrates oflarnite [beta]C2S (portlandite and ettringite), allows the direct contact between acid salts and the lime which then is completely neutralized. Tests at high temperature were carried out on sintered pastilles, placed under conditions close to those of the converter. The results obtained by addition of 5 % of alumina-silica mixtures or fly ash showed that the free lime had completely disappeared to be trapped in the form of silicate and of aluminate. With the additives less rich in acid oxides, like the crystallized or granulated slags or aluminate C12A7, the capacity of inertage is limited.