Rôle du fer sur la synthèse de la ye'elimite

Role of iron in ye'elimite synthesis

• Auteur / Autrice : Fatima Zahra Abir
• Direction : Agnès Smith, Mohamed Mesnaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance le 04/02/2022
• Etablissement(s) : Limoges en cotutelle avec Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur les CERamiques
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Bonnamy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Agnès Smith, Mohamed Mesnaoui, Youssef El Hafiane, Lahbib Nibou, Younes Abouliatim
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Diliberto, Abdelali Ider

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ettringite

Microstructure (physique)

Spectroscopie

Traitement thermique

Ciment

Mots clés libres

Ciment sulfo-alumineux

Traitement thermique

Cartographie EDS

Microstructure

Phase ferritique

Ye’elimite

Calcium sulfoaluminate cement

Thermal treatment

EDS mapping

Ferritic phase

Microstructure

Ye’elimite

Résumé

L’industrie cimentière s’intéresse au développement de nouveaux liants moins énergivores et permettant de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, les ciments sulfo-alumineux (CSA) sont des matériaux prometteurs. Parmi les phases constitutives de ces ciments se trouve la ye’elimite. Ce sujet de thèse concerne l’étude du rôle du fer sur la synthèse de la ye’elimite par voie solide, par voie chimique ou en utilisant le phosphogypse, considéré comme sous-produit industriel. Ce travail porte, d’une part, sur l’effet de l’ajout de teneurs croissantes en fer sur la structure cristalline de la ye’elimite, et, d’autre part, sur le développement microstructural des phases cristallisées et amorphes et leurs répartitions au cours des traitements thermiques. Un autre objectif de ce travail vise à synthétiser à partir de protocoles originaux la ye’elimite cubique assez pure en présence de fer. Enfin, ce travail de recherche a permis de valoriser le phosphogypse en tant que matière première et d’analyser son rôle sur la formation de la ye’elimite.

The cement industry is planning to develop new, less carbon-intensive and environmentally friendly binders to reduce greenhouse gas emissions. In this context, Calcium sulfoaluminate cements (CSA) are promising materials. They are mainly composed of the ye’elimite phase, which represents the main and characteristic phase of CSA clinker. This thesis concerns the study of the role of iron on the synthesis of ye'elimite by solid state, by chemical route or by using phosphogypsum, considered as an industrial by-product. This work presents the effect of the addition of increasing contents of iron on the crystalline structure of ye'elimite, and also the microstructural development of the crystallized and amorphous phases and their distributions during the heat treatments. Another objective of this work is to synthesize from original protocols the pure cubic ye’elimite in the presence of iron. Lastly, this research work shows that it is possible to valorize phosphogypsum as a raw material.