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ÉCOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO

DÉPARTEMENT SCIENCE DES MATÉRIAUX ET MÉTALLURGIE

FILIERE SCIENCE ET INGÉNIERIE DES MATÉRIAUX

MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDES EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLÔME

D’INGÉNIEUR MATÉRIAUX

Présenté par : RAZANAJATOVO Harinivo Olsynthique

Rapporteur : Docteur RANDRIANARIVELO Fréderic

Encadreur professionnel : Docteur RANDRIAMALALA Tiana Richard

Promotion 2012

ÉCOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO

DÉPARTEMENT SCIENCE DES MATÉRIAUX ET MÉTALLURGIE

FILIÈRE SCIENCE ET INGÉNIERIE DES MATÉRIAUX

MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDES EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLÔME D’INGÉNIEUR MATÉRIAUX

Présenté par : RAZANAJATOVO Harinivo Olsynthique

Soutenu le : 02 Juillet 2014

Président du Jury : Professeur ANDRIANARY Philippe Antoine

Rapporteur : Docteur RANDRIANARIVELO Fréderic

Encadreur professionnel : Docteur RANDRIAMALALA Tiana Richard

Examinateurs : Professeur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely

Docteur RANARIVELO Michel

Docteur RAKOTOSAONA Rija Lalaina

Promotion 2012

ETUDE COMPARATIVE ET AMELIORATION DES PRODUCTIONS DE LA CHAUX

DE BELOBAKA MAHAJANGA ET D’AMBATOSOKAY AMBATONDRAZAKA

I

RAZANAJATOVO Harinivo Olsynthique

REMERCIEMENTS

Nous tenons à remercier DIEU pour sa grâce et pour son aide dans l’accomplissement

de cette œuvre et aussi à ceux qui nous ont de près ou de loin soutenus dans la

réalisation de ce mémoire ; plus particulièrement les personnes ci-après :

Au Professeur, ANDRIANARY Philippe Antoine , Directeur de l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo, qui nous fait l’honneur de présider cette

soutenance malgré ses nombreuses occupations.

Au Docteur RANDRIANARIVELO Frédéric Enseignant Chercheur, Chef de

Département Science des Matériaux et Métallurgie à l’ESPA et Encadreur

Pédagogique de ce présent mémoire. Il n’a pas ménagé ses efforts pour bien mener à

terme ce travail.

Aux membres de jury qui ont accepté avec sympathie d’examiner ce travail et de

siéger à notre soutenance :

- le Professeur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Enseignant

Chercheur, responsable de la formation en 3èmecycle du Département Science

des Matériaux et Métallurgie à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo

(ESPA) ;

- le Docteur RANARIVELO Michel, Maitre de conférences, Enseignant Chercheur au

Sein du département SMM ;

- le Docteur RAKOTOSAONA Rija Lalaina, Maitre de conférences, Enseignant

chercheur et Responsable Partenariat-Projet à l’Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo.

le Docteur RANDRIAMALALA Tiana Richard, Responsable Recherche et Matériaux

au sein du Laboratoire National des Travaux Publics, de nous avoir dirigé durant

les essais en laboratoire.

Monsieur ANDRIAMALALA Mbola Prosper, Responsable du laboratoire du

Département Génie Chimique de l’ESPA à Vontovorona qui m’a formée et donnée

son savoir-faire tout au long de notre formation.



II


J’exprime une vive gratitude à l’égard de tous les Enseignants du

Département Science des Matériaux et Métallurgie, qui ont accepté de me donner

beaucoup de leur savoir et de leurs connaissances à servir.

À la société MALAGASY GYPSUM, plus précisément à Soambato et Soabe et tous

les personnels qui m’ont communiqué toutes les informations nécessaires à la

rédaction de ce mémoire.

Aux responsables des différents laboratoires chez qui nous avons pu

effectuer la réalisation du mémoire :

- Laboratoire National des Travaux Publics et des Bâtiments ;

- Laboratoire de Chimie minérale de l’ESPA.

Enfin, nous ne saurions oublier de remercier mes parents pour leur soutien moral et

financier ainsi que nos proches pour leur collaboration effective.



III


SOMMAIRE

REMERCIEMENTS

SOMMAIRE

LISTE DES ABRÉVIATIONS

GLOSSAIRE

LISTE DES UNITES

LISTE DES SYMBOLES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES ILLUSTRATIONS

INTRODUCTION GÉNÉRALE

Partie 1. ÉTUDES BIBLIOGRAPHIQUES

Chapitre I .Généralité sur la production de la chaux

Chapitre II. Etude cinétique de la décomposition de la pierre à chaux

Chapitre III. Principe d’obtention de la chaux

Chapitre IV. Caractéristique et propriété de la chaux

Chapitre V: Utilisation de la chaux

Partie 2: PRODUCTION DE LA CHAUX DE SOCIETE MALAGASY GYPSUM

Chapitre VI. Four continu d’Ambatosokay (Ambatondrazaka)

Chapitre VII. Four intermittent de Belobaka (Majunga)

Partie 3: DISCUSSIONS ET PROPOSITIONS D’AMELIORATION DE PRODUCTION

DE LA CHAUX

Chapitre VIII : Etude comparative de production de la chaux

Chapitre IX.: optimisation de production de la chaux de société Malagasy Gypsum

Chapitre X : Etude d’impact environnemental

Chapitre XI : Etude du marché

CONCLUSION GÉNÉRALE

RÉFÉRENCES

ANNEXES

TABLE DES MATIÈRES



IV


LISTE DES ABRÉVIATIONS

ATG : Analyse Thermogravimétrique

CAEB : Chaux Aérienne Eteinte pour le Bâtiment

CBR: Californian bearing ratio

CL : Chaux Calcique

DL : Chaux Dolomitique

D.O.P :Diotylphtalate

ESPA : École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo

GES : Gaz à Effet de Serre

HL : hydraulic Lime

LNTPB : Laboratoire National des Travaux Publics et des Bâtiments

NF : Norme Française

NHL : Chaux hydraulique naturelle

XAN : Chaux aérienne naturelle

XHA : Chaux hydraulique artificielle



V


GLOSSAIRE

Aérienne : Caractère d’une chaux qui fait sa prise avec le gaz carbonique de l’air.

Agrégat : Matériau inerte, le plus souvent d’origine minérale (silice, calcaire), entrant

dans la composition des mortiers, pour former la charge : sables, graviers, cailloux

roulés issus du lit des rivières ou concassés (provenant de carrières).

Blanc de chaux : carbonate de calcium, calcaire broyé, utilisé comme pigment blanc.

On le trouve souvent sous le nom de blanc de st-jean. C’est alors une chaux aérienne

éteinte, ayant carbonatée.

Calcaire : nom général des roches sédimentaires contenant du carbonate de calcium.

Ce mot provient du latin calcarius qui contient de la chaux. On l’appelle parfois

carbonate de chaux. Sa formule chimique est caco3, carbonate de calcium.

Calciner : action de soumettre à une température élevée. Provient du latin calcis qui

désigne la transformation du calcaire en chaux sous l’action de la chaleur.

Carbonatation : Opération de transformation en carbonate à partir d’acide carbonique

(gaz carbonique dissous dans l’eau). C’est l’opération de « prise » d’une chaux

aérienne.

Chaulage : Lait de chaux épais généralement blanc. Il se compose d’environ 1 volume

de chaux éteinte pour 1 volume d’eau. Terme utilisé aussi en agriculture dans le cas

d’amendements à la chaux le plus souvent réalisé juste après l’extinction de la chaux

afin de bénéficier du caractère basique désinfectant.

Chaux aérienne : Chaux ayant la propriété de faire sa prise à l’air, par réaction avec le

gaz carbonique. Plus le calcaire servant à leur fabrication est pur, plus la chaux sera

aérienne. On parle aussi de chaux grasse du fait des propriétés de plasticité et

d’onctuosité des mortiers dans la composition desquels elle entre.



VI


Chaux aérienne éteinte : Les chaux aériennes éteintes utilisées dans le bâtiment (CL)

sont des chaux issues du calcaire pur ayant formé par calcination puis extinction (à

l’aide d’eau) des hydroxydes de calcium ou hydrates de chaux [Ca(OH)2]. On parle

parfois de fleur de chaux ou de chaux blutée.

Chaux en pâte : Chaux éteinte avec un excès d’eau et formant ainsi une pâte.

On utilise généralement ce terme pour désigner des chaux aériennes éteintes avec un

excès d’eau et conservées dans des fosses.

Chaux éteinte : Après calcination des calcaires, l’extinction de la chaux vive par apport

d’eau donne les chaux éteintes dans le cas de calcaires purs.

Chaux hydraulique : Chaux ayant la propriété de faire tout ou partie de sa prise à

l’eau. Appellation personnalisée HL pour hydraulic Lime ou, NHL pour les chaux

hydrauliques naturelles.

Chaux hydraulique artificielle : Liant d’origine artificielle, à apparenter à la famille des

ciments (XHA).

Chaux hydraulique naturelle : Chaux obtenue par calcination d’un calcaire impur

(contenant des silicates ou des aluminates) ayant la propriété de faire une partie de sa

prise à l’eau et l’autre à l’air. La formulation normalisée pour les désigner est : NHL.

Chaux magnésienne : Chaux formée à partir de calcaires contenant de la magnésie.

On parle aussi de chaux dolomitique (DL), ces chaux sont comparables aux chaux

aériennes (CL).

Chaux maigre : Voir chaux hydraulique naturelle. C’est l’ancien terme désignant la

chaux hydraulique et éminemment hydraulique.



VII


Chaux moyenne : Chaux ayant la propriété de faire pour une faible partie sa prise à

l’eau. C’est une chaux faiblement hydraulique.

Chaux vive : Matériau obtenu par calcination d’un calcaire. Son avidité pour l’eau lui a

valu son nom. Dans le cas de calcination d’un calcaire pur, on obtient un oxyde de

calcium (CaO).

Dioxyde de carbone : Gaz carbonique (CO2). Il participe à la prise des liants aériens.

Eau de chaux : Eau comprenant de la chaux dissoute (moins de 1,5 g par litre). Au-

delà, la chaux en suspension forme un lait de chaux, cette eau est basique (pH>7).

Enduit : Revêtement composé d’une ou plusieurs couches d’un matériau plastique,

destiné à assurer la protection (eau, isolation…) et la présentation de l’ouvrage qu’il

recouvre.

Extinction : Opération qui consiste à passer par hydratation de la chaux vive à la chaux

éteinte ; cette réaction est exothermique et s’accompagne d’une augmentation de

volume que l’on nomme foisonnement.

Fleur de chaux : Voir chaux aérienne éteinte.

Fines : Particules les plus fines du sable, souvent d’origine argileuse, à l’origine des

faïençages de certains enduits. (Granulométrie inférieure à 0, 1 mm).

Granularité : Désigne les proportions de grains de différentes grosseurs d’un sable.

(Elle s’exprime le plus souvent par une courbe).

Granulométrie : Mesure physique de la granularité. Elle s’exprime sous la forme d’une

fourchette mini-maxi de taille des agrégats. (Exemple : 0-3 mm sable ayant des grains

de taille comprise entre 0 et 3 mm.

Hydraulique : Caractère d’une chaux qui fait sa prise à l’eau.



VIII


Lait de chaux : Mélange d’eau et de chaux, coloré ou non, appliqué à la brosse sur des

parements le plus souvent minéraux (enduits, pierre). Voir chaulage, badigeon, eau

forte, patine.

Sable : Agrégat fin dont la taille des grains ne dépasse pas 5 mm

Prise (début de) : Moment où le liant perd ses propriétés plastiques de mise en œuvre

et où commence le processus de durcissement.



IX


LISTE DES UNITES

Ar : Ariary

°C : Degré Celsius ; unité de température

g/l : Gramme par litre

h : heure, unité de mesure de temps

°K : Kelvin ; unité de température

Kg : Kilogramme ; unité de masse

m 3 : mètre cube ; unité de volume

mol/l : mole par litre ; unité de concentration molaire

mn : minute ; unité de mesure de temps

Pa : Pascal ; unité de pression

g : gramme

cm : centimètre

% : pourcent

cm2 : centimètre carré

W : Watt

mm : millimètre

N : Newton

kg.mole-1 : kilogramme par mole



X


LISTE DES SYMBOLES

h : Coefficient de transfert de chaleur

L : Longueur

r,R : Rayon

S : Surface

t : temps

T : Température [K]

Φ :Flux de chaleur

H : hauteur [m]

M : Masse molaire [kg.mole-1]

m : masse [kg]

ρ: masse volumique [kgm]

λ :Conductivité [W.m-1K-1]

V : Volume [m3]

Ip : indice de plasticité

Ca : Calcium

O : Oxygène

C : Carbone

H : Hydrogène

Mh : masse humide

WL : limite de liquidité

Wp : limite de plasticité

Ic : indice de consistance

γs: poids volumique spécifique

CaO : Oxyde de calcium

CO2 : Dioxyde de carbone

CaCO3 : Carbonate de calcium ou calcaire

H2O : dioxyde d’hydrogène (eau)



XI


pH : potentiel hydrogène

Ca++: ion calcium

OH- : ion hydroxide

(Ca(OH) 2) : Hydroxyde de calcium

HCl : Acide chlorhydrique



XII


LISTE DES TABLEAUX

Tableau 01.Caractéristique physico-chimique…………………………………………… 6

Tableau 02.Valeurs des paramètres cinétiques du modèle empirique de Coats et

Redfern dans l’intervalle de température compris entre 820°C et 900°C…….. .. …...13

Tableau 03. Caractéristique physique……………………………………………………21

Tableau 04. Quantité de matière première………………………………………………40

Tableau 05. Décalage horaire d’enlèvement de chaux vive………………………….. 41

Tableau 06.Tableau Comparatif du four à cuisson continu et four intermittent ……..60

Tableau 07.Type de chaux………………………………………………………………...61

Tableau 08.Chaux calcique………………………………………………………………..62

Tableau 09. Chaux hydraulique………………………………………………………….. .62

Tableau 10.Résultat d’analyse physique de la chaux éteint…………………………...63

Tableau 11.Résistance à la flexion et à la compression de la chaux éteint………….64

Tableau 12.Résultat d’analyse physique de la chaux vive…..………………………… 64

Tableau 13. Résultat d’analyse physique de la calcite ...…..…………………………..65

Tableau 14.Résultats de l’analyse chimique…………………………………………… ..65

Tableau15.Impacts environnementale dans la production de la chaux……………….76

Tableau 16. Liste de la consommation provinciale de chaux (en tonnes)..…………...79



XIII


LISTE DES ILLUSTRATIONS

Fig.01. Forme cristallin de la calcite………………………………………………………… .5

Fig.02. Représentation schématique de l’ensemble thermogravimétrique TGA 92…… .9

Fig.03. Influence de la température sur la vitesse de décomposition de la pierre

à chaux à pression partielle de CO2 de16, 71kPa ……………………………………….11

Fig.04. Influence de la pression partielle de CO2 sur la vitesse de décomposition de la

pierre à chaux à 890°C et à différentes pressions partielles de CO2.....................……12

Fig. 05. Cycle de la chaux…………………………………………………………………...19

Fig.06.Carte administrative du District d’Ambatondrazaka ….. ………………………… .31

Fig.07.Schéma de production de la chaux à Ambatosokay……………………………..34

Fig.08. Calcite d’Ambatosokay…………………………………………………………… ..35

Fig.09. Four à cuisson continu d’Ambatosokay………………………………………….. .36

Fig.10. Schéma du principe du four à cuisson continu…………………………………...37

Fig.11.Cartographie de la commune rurale de BELOBAKA …………………………....46

Fig. 12. Schéma de production de la chaux à Belobaka……………………………….. .52

Fig.13. Calcite de Belobaka………………………………………………………………… .53

Fig.14. Four intermittent de Belobaka………………………………………………………54

Fig. 15. Schéma de principe du four à combustion intermittente………………………..55

Fig.16. Cylindre………………………………………………………………………………..57



1


INTRODUCTION

Les liants minéraux ont une place très importante dans les constructions en génie civile.

Ils constituent un facteur important de développement grâce aux différentes

infrastructures.

A Madagascar les liants les plus utilisés dans le domaine du Génie Civil sont le ciment et

la chaux. La grande île possède plusieurs sites de productions de la chaux, mais ces

productions restent dans le cadre artisanale, et semi-industrielle. Ce qui pose des

problèmes car la mise en œuvre pour la production de la chaux est variée selon

l’exploitant, ce qui produit des différentes variétés de chaux.

Le problème qui se pose c’est que, parfois, la qualité de la chaux produite n’est pas

conforme aux normes internationales ou encore dans les normes requises pour son

utilisation, ce qui risque de nuire à la construction et aux travaux réalisés et de donner

ainsi une mauvaise réputation à la société. La société Malagasy Gypsum, qui est une

société productrice de chaux, rencontre aussi ce même problème.

C’est pourquoi notre étude s’est portée sur les comparative et amélioration des

productions de la chaux de Belobaka Majunga et d’Ambatosokay Ambatondrazaka. Pour

ce faire nous allons identifier et caractériser la chaux produite par la Société Malagasy

Gypsum, puis comparer le mode de production de la chaux avec d’autres méthodes et

enfin proposer des solutions pour améliorer la production de la chaux afin d’obtenir un

produit fini normalisé.

Afin de mieux cerner le sujet, nous allons diviser cet ouvrage en trois grandes parties :

tout premièrement, les études bibliographiques qui nous permettrons de voir les

différentes généralités sur la chaux et les modes de productions ;

puis, la production de chaux de Malagasy Gypsum qui nous permettront de voir les

différents fours utilisés ;

et enfin, nous allons voir les discussions et propositions d’amélioration du four à

chaux existante pour une éventuelle amélioration de la technique de fabrication de la

chaux.

.



2


PREMIERE PARTIE :

ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES



3


CHAPITRE I. GENERALITES SUR LA PRODUCTION DE LA CHAUX

1.1 Historique de la chaux [1] [2]

La chaux est un de ces matériaux riches d’un passé immémorial, dont l’usage

s’ancre dans l’histoire la plus ancienne. On situe ses premières utilisations dans la

préhistoire.

L’homme, utilisait des roches calcaires, entre autres, pour édifier des murets et

pour construire des foyers où il entretenait le feu. C’est sans doute de cette

manière qu’il a découvert « la chaux » : une pluie abondante, tombant sur les restes

calcinés d’un grand feu entraîna la création d’une sorte de mastic blanc, pâteux qui

n’était autre que de la chaux éteinte.

Les témoignages les plus anciens concernant l’utilisation de la chaux éteinte comme

mortier remontent à l’époque égyptienne, principalement depuis les quatrièmes

millénaires avant Jésus-Christ. Ainsi, les pyramides sont construites par d’énormes blocs

calcaires, tenu par un ciment constitué d’un mélange de chaux et de gypse.

De nombreuses techniques d’application utilisées à l’époque romaine, ont traversé le

Moyen Age. Les Romains ont démontré des trésors d’ingéniosité pour réaliser des

mortiers pour des ouvrages aussi différents que : habitat, ponts, routes, adduction

d’eau, décoration, notamment grâce à une parfaite connaissance des éléments

minéraux, végétaux et animaux.

Au XIX siècle, l’avènement des liants hydrauliques issus de calcaires argileux, cuits à

haute température et broyés, supplanteront progressivement la chaux au bénéfice

de caractéristiques mieux adaptées à la construction moderne (rapidité, résistance),

mais délaissant les qualités ancestrales (souplesse, inertie, salubrité ...).

L’utilisation de chaux est pourtant restée quasiment incontournable dans le bâtis

jusqu’à la découverte du ciment au milieu du XIX siècle. Il a rapidement

remplacé la chaux dans toutes les constructions modernes en raison d’une rigidité plus

importante et surtout d’un coût moindre : parpaings de ciment, béton,…

La chaux connaît au début du XXI siècle un regain d’intérêt. En effet, le ciment

est incompatible avec la maçonnerie de bâtis anciens en moellons et pierres de taille. Le



4


ciment étant un produit rigide et imperméable à l’air, il ne convient pas à une

maçonnerie traditionnelle qui nécessite de la souplesse et d’être perméable à l’air.

La perméabilité à l’air permet à une maçonnerie de s’assécher. L’eau qu’elle

absorbe par la pluie ou des remontées capillaires, peut s’évacuer par ses joints à la

chaux alors que dans le cas d’un mortier au ciment , le mur ne peut pas s’assécher et

conserve l’eau qu’il absorbe ce qui peut entraîner l’apparition de salpêtre de mousses

microscopique, d’auréoles, de taches, et de coulures. Le ciment doit être employé

uniquement dans la mise en œuvre de matériau eux-mêmes en ciment : parpaing de

ciment, carrelage,…

1.2 Définition de la chaux [2]

La chaux se définit comme la variété physique ou chimique sous laquelle se présente

l’oxyde de calcium, soit à l’état d’oxyde plus ou moins pur (CaO), soit sous forme

d’hydroxyde de calcium (Ca(OH) 2 ), obtenue après hydratation, soit en mélange avec

des éléments argileux (chaux hydraulique).

La chaux est le résultat de la cuisson d'un calcaire à une température entre 900° et

1000°C.

Ce calcaire contient principalement du carbonate de calcium (Ca CO 3 ) mais aussi de la

silice, de l'oxyde de fer, de l'aluminium ou d'autres minéraux dans des proportions plus

faibles. Selon la nature du calcaire cuit, on obtiendra soit des chaux calciques CL, soit

des chaux hydrauliques NHL, mais dans tous les cas des chaux naturelles (les seules

chaux sans mélanges).

1.3 Etudes scientifiques et techniques de production de la chaux [3] [4] [5] [6]

1.3.1 Processus de production

Si les techniques utilisées varient d’un mode de production à un autre, le principe de

fabrication reste toujours le même. Il s’agit d’obtenir la décomposition des calcaires sous

l’effet de la chaleur. Pour cela on utilise les fours à chaux qui permettent de faire subir à

la roche mère un échauffement nécessaire à sa décomposition et à la dissociation du

gaz carbonique et, enfin de recueillir de la chaux vive ainsi obtenue.



5


1.3.2 Recherche de la matière première

La recherche de la matière première est le premier stade de l’étude de mise en place de

la fabrication de la chaux.

A partir des cartes géologiques éventuelles des données recueillies localement, il est

possible de déterminer et d’évaluer les gisements utiles, soit des pierres à chaux, choix

des calcaires sous d’autres formes.

En générale, la pierre à chaux utilisé pour la fabrication de la chaux à Madagascar est la

calcite.

1.3.2.1 La calcite

La calcite est une calcaire cristallisé pure et incolore est employée à la fabrication de la

chaux.

La calcite se présente généralement sous forme de cristaux rhomboédriques.

Elle a une dureté généralement réduite (ils sont rayés au couteau), ils font effervescence

à l'acide chlorhydrique dilué (HCl à 10%).

Fig. 01.forme cristallin de la calcite



6


Tableau 01. Caractéristique physico-chimique

Caractéristiques physico-chimiques

Composition chimique CaCO3(Carbonate de calcium).

Classe minéralogique Carbonates

Les différentes colorations sont dues à la présence d'impuretés au sein du réseau cristallin, en quantités infimes.

Système cristallin Rhomboédrique. Découverte en Belgique sous 168 cristallisations différentes.

Source [4]

La calcite est un minéral chimique ou biochimique (biominéralisation) composé de

carbonate naturel de calcium de formule CaCO3, avec des traces de Mn, Fe, Zn, Co, Ba,

Sr, Pb, Mg, Cu, Al, Ni, V, Cr, Mo. L'abondance des cations autres que le calcium

explique la richesse des variétés décrites pour ce minéral.

1.3.2.2 Propriétés de la calcite

La calcite est pure et incolore blanchâtre. Sa masse volumique est de 2,7 kg/dm³. Elle

est classée de dureté 3 dans l'échelle de dureté de Mohs. Sa solubilité dans l'eau pure

est de l'ordre de 15 à 20 mg par litre. Sa capacité thermique molaire est de l'ordre de

81,80 J·mol−1·K−1 (19,57 cal/mol.°C) à 25 °C .

Couleur : la calcite pure est blanche. La présence de cations autres que le calcium, et

notamment de métaux de transition, lui donne une coloration allochromatique jaune,

orange, rouge, vert, bleu, brun, gris.

La calcite est un minéral au clivage net. Elle est incolore ou faiblement colorée en brun

en lumière polarisée non analysée (ou lumière dite « naturelle ») avec des irisations au

niveau des clivages. Elle possède un pléochroïsme de relief très marqué. En lumière

polarisée analysée, la calcite polarise dans les teintes pastel d'ordre trois, principalement

dans des couleurs rose et verte. Cette propriété pourrait être à la base de la pierre de

soleil, qui aurait permis aux navigateurs danois de s'orienter sans boussole.

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7


1.3.3 Principes des procédés de cuisson

Le but de la cuisson est la transformation des substances de départ (calcaire) en produit

de cuisson : la chaux. Celui-ci comprend également le dégagement de chaleur (cuisson),

la transmission de chaleur de vecteurs calorifiques à la matière à cuire et transport des

gaz et de la charge.

Dans la cuisson du calcaire, des processus physiques et chimiques se chevauchent.

La cuisson revêt une importance particulière dans la fabrication de la chaux pour trois

raisons :

Au cours de la cuisson s’effectuent les transformations chimiques

essentielles ;

C’est la cuisson qui détermine, en grande partie des qualités du produit fini ;

La cuisson représente 30% à 60% du coût de production de la chaux.



8


CHAPITRE II: ETUDE CINETIQUE DE LA DECOMPOSITION DE LA PIERRE A

CHAUX

2.1Essais cinétiques [3]

2.1.1But

L’étude cinétique de la décomposition de la pierre à chaux est une étude de cas réel qui

consiste à effectuer des essais expérimentaux, et de développer un modèle

mathématique de la cinétique intrinsèque de la réaction de décomposition de la pierre à

chaux qui est susceptible d’être utilisé pour une conduite optimisée du four à chaux ; et à

déterminer les paramètres intrinsèques de cette réaction.

2.1.2 Montage expérimental

L’étude expérimentale de la cinétique de décomposition de la pierre à chaux a été

réalisée à l’aide de l’ensemble thermogravimétrique Setaram TGA 92

1 : bouteille de gaz carbonique ;

2 : manomètre indiquant la pression d’entrée du gaz carbonique ;

3 : microbalance ;

4 : creuset ;

5 : four ;

6 : manomètre indiquant la pression d’entrée d’air ;

7 : bouteille d’air ;

8 : contrôleur CS 92 ;

9 : imprimante ;

10 : micro-ordinateur PC



9


Fig.02. Représentation schématique de l’ensemble thermogravimétrique TGA 92 :

Cet appareillage se compose de la thermobalance proprement dite, du contrôleur CS 92,

d’un micro-ordinateur et d’une imprimante.

La thermobalance se compose d’une microbalance électronique, d’un four à résistance

en graphite et d’un circuit gazeux pour l’utilisation de gaz inerte et de gaz réactif.

La température du four peut varier de la température ambiante jusqu’à 1750 °C. Le

contrôleur CS 92 a pour fonction de gérer la programmation et la régulation de la

température du four, les circuits de gaz et de vide, l’imprimante, l’acquisition et la

numérisation des différents signaux (T, TG, ATD) et le calcul de la dérivée DTG, du

signal thermogravimétrique.

2.1.3 Mode opératoire


réalisée à l’aide de la technique d’analyse thermogravimétrique (ATG) isotherme.

Les expériences ont été menées à température et pression constantes, en présence d’un

courant gazeux d’air et de gaz carbonique.

Chaque essai expérimental est programmé sur un tableau de séquences permettant de

fournir les paramètres nécessaires à la programmation du tarage de la balance, de la



10


température du four, de la vitesse de chauffe et de l’ouverture–fermeture des

électrovannes relatives aux circuits de gaz.

Pour mener à bien les essais expérimentaux, le mode opératoire composé des étapes

suivantes a été adopté :

chauffage du four à la vitesse de chauffe 10 °C min–1, de sa température initiale à

la température prévue pour le déroulement de l’essai expérimental ;

ouverture des électrovannes correspondant à l’air et au gaz carbonique la

pression partielle de CO2 = PCO2 dans ce courant gazeux est maintenue

supérieure à celle d’équilibre PeCO2 pour éviter la décomposition d’échantillons à

une température autre que celle désignée pour la réalisation de l’essai

expérimental;

changement de la pression partielle de CO2 = PCO2 dans le courant gazeux

PCO2 < PeCO2 et tarage de la balance, le débit gazeux étant maintenu constant ;

refroidissement du four de la température de réaction à la température ambiante

et fermeture des électrovannes d’air et de gaz carbonique.

2.2 Présentation des essais cinétiques [3]

Des essais préliminaires ont permis de choisir les conditions opératoires susceptibles de

réduire les effets de transfert.

Ainsi, un débit gazeux de 2 litre. h–1 et des échantillons de masse 5mg et de

granulométrie comprise entre 50 et 125 µm ont été adoptés.

Deux séries d’essais ont été réalisées pour étudier la cinétique de décomposition de la

pierre à chaux.

La première série examine l’influence de la température,

tandis que la deuxième traite l’effet de la pression partielle de gaz carbonique.

Dans la première série, les essais ont été réalisés aux températures suivantes :

820, 850, 860, 890 et 900 °C, dans un courant d’air et de gaz carbonique de

pression partielle en CO2 égale à 16,71 kPa.



11


Les résultats expérimentaux obtenus sont représentés sur la Figure.

Fig.03. Influence de la température sur la vitesse de décomposition de la pierre à chaux

à pression partielle de CO2 de16, 71kPa

Température à 820°C

Température à 850°C

Température à 860°C o Température à 890°C Température 900°C

Les courbes de la Fig.03 sont de mêmes allures ; et montrent que la vitesse de

décomposition de la pierre à chaux augmente avec la température.

Dans la deuxième série d’essais, l’influence de la pression partielle de CO2 a été

examinée avec des mélanges gazeux d’air et de gaz carbonique. Les essais

expérimentaux ont été réalisés à la température de 890 °C, avec une pression partielle

de CO2 variant entre 16,71 et 42,54 kPa.

Les résultats expérimentaux correspondants sont représentés sur la Fig.04



12


Fig.04. Influence de la pression partielle de CO2 sur la vitesse de décomposition de la

pierre à chaux à 890°C et à différentes pressions partielles de CO2

27,35 kPa o 16,71 kPa

46,59kPa

36,47kPa

On constate sur cette figure que la vitesse de décomposition de la pierre à chaux

diminue avec la pression partielle de CO2 augmente, l’effet de la vitesse de la réaction

inverse (CaO + CO2 → CaCO3) devient plus important et traduit par une diminution de

la vitesse globale de la réaction.

Cette vitesse est égale à la différence entre les vitesses de la réaction directe

(CaCO3 → CaO+ CO2) et de la réaction inverse.

2.2.1Modélisation de la cinétique de décomposition de la pierre à chaux

2.2.1.1 Modèles testés

Pour établir le modèle mathématique permettant de décrire les résultats expérimentaux

de la cinétique de décomposition de la pierre à chaux, on prend le modèle empirique

proposé par Coats et Redfer.



13


2.2.1.2 Modèle empirique proposé par Coats et Redfern.

Ce modèle est basé sur l’expression de la vitesse

= k f(X) décrivant la cinétique de la réaction

Avec :

k : la constante de vitesse de la réaction

f : une fonction du taux de conversion, dont l’expression dépend de la nature de la

réaction.

En adoptant l’expression (1 – X) n pour f(X), Coats et Redfern expriment leur modèle à

l’aide de l’équation suivante :

= k (1 − X) n

où : n : représente l’ordre de la réaction par rapport au réactif solide et où k est supposée

suivre la loi d’Arrhenius.

Après développement des calculs, l’expression du modèle s’écrit comme suit :

t =

[1- (1-X)1-n ]

Tableau 02. Valeurs des paramètres cinétiques du modèle empirique de Coats et

Redfern dans l’intervalle de température compris entre 820°C et 900°C

k2 : constante de vitesse de réaction de carbonatation de CaO

PCO2 : pression partielle de CO2 dans l’atmosphère gazeuse où se déroule la réaction

Paramètres

A (S-1)

N Energie d’activation

(KJ.mole-1)

Ecarts types

(A1.mole.m-2.S-1)

5,22 x 10 8 0,5 233,15 0,66x 10 8

Source [3]


réalisée par analyse thermogravimétrique isotherme dans l’intervalle de température

compris entre 820 et 900 °C, en présence d’un courant gazeux d’air et de gaz



14


carbonique. Il a été montré que, dans l’intervalle de température précité, la réaction se

déroule en régime contrôlé par la cinétique chimique. Le modèle empirique de Coats et

Redfern, décrit d’une manière satisfaisante les données expérimentales.

Les valeurs d’énergie d’activation ajustées à l’aide de ces modèles ne sont pas

significativement différentes.

Elles sont égales à 233,15 kJ mole –1 pour le modèle de Couts et Redfern en régime

chimique.

2.3Dégagement et transfert de chaleur [6] [7]

Le dégagement et le transfert de chaleur sont étroitement liés, car le transfert de chaleur

au cru commence pendant la réaction de combustion et le niveau de température dans

l’installation de cuisson est déterminé.

Le dégagement et le transfert de chaleur sont importants pour :

Le régime de température t m et par conséquent par la qualité du produit de la

cuisson ;

Les caractéristiques techniques et économiques des installations de cuisson telles

que :

Le débit (en fonction de l’intensité du transfert de chaleur),

La consommation spécifique de chaleur (qui dépend entre autres des

pertes dues aux imbrûlés, à la chaleur du gaz de sortie et aux pertes par

les parois),

La consommation spécifique du revêtement (qui est en fonction du

domaine de température et aussi de la stabilité des collages dans la zone

de cuisson) ,

La conduite du processus de cuisson qui est fonction de la quantité de

combustibles, du rapport combustible/air et des paramètres de préparation

du combustible.

Pour que la consommation spécifique de combustible soit la plus faible possible, la

conduite des processus de dégagement et le transfert de chaleur doivent être

étroitement adaptés aux exigences du processus.



15


2.3.1Dégagement de chaleur

Le dégagement de chaleur et la combustion sont des synonymes désignant le même

processus : l’un est utilisé du point de vue énergétique, l’autre du point de vue de la

matière.

Les deux possibilités fondamentales de réalisation technique de processus de

combustion sont le chauffage par couche et le chauffage par brûleur.

Principe de la combustion

Le chauffage par brûleur est utilisé dans des fours rotatifs, tandis que celui par couche

est utilisé dans des fours verticaux. Le chauffage par couche ne s’emploie que pour les

combustibles solides.

Deux aspects de la combustion doivent être distingués :

1-L’aspect statique : c’est l’étude des matières de départ (combustible, air) et de leurs

résultats (gaz de fumée, quantité de chaleur) dont l’objet est la détermination des

quantités d’air et de gaz de fumée, leur composition et la température théorique de

combustion.

2-L’aspect dynamique : C’est l’étude du système en fonction de la durée du processus.

Pour des températures proches du point d’ignition, la durée du processus est déterminée

par le transfert de chaleur et la réaction, tandis que pour des températures supérieures à

la température d’ignition, le transfert de matière acquiert une importance croissante, de

sorte que pour des processus à température élevée, la durée de cuisson est presque

exclusivement déterminée par l’intensité du mélange.

2.3.2Transfert de chaleur

Dans le chauffage direct et indirect des installations de cuisson, le transfert de chaleur de

la flamme ou des gaz de combustion à la matière détermine de façon décisive le résultat

de l’opération .Il fixe pour une série d’installation les limites de débit.

Le transfert de chaleur de la flamme ou des gaz de combustion à la matière peut se faire

selon les trois processus suivants :



16


Le transfert de chaleur par convection : il dépend essentiellement des

caractéristiques d’écoulement du fluide (vitesse, degré de turbulence), de la

différence réelle des températures et de la surface de transfert.

Il apparaît principalement dans l’écoulement de la couche de matières dans les fours

verticaux, les refroidissements et les préchauffages à grille, dans la couche fluidisée ainsi

que dans le nuage de poussières en suspension ;

Le transfert de chaleur par rayonnement : il est particulièrement actif quand la

température des gaz dépasse 1 100°C notamment dans la zone de calcination

des fours rotatifs, ainsi que dans la zone de cuisson des fours verticaux. Ce qui

l’influence, c’est le niveau de température, la géométrie de l’espace de cuisson et

les émissions.

Le transfert de chaleur au cru s’effectue par :

Rayonnement des gaz (CO2, H2O, SO2),

Rayonnement des matières solides (cendres, poussières) à partir du fluide.

Rayonnement de la paroi (transfert indirect de chaleur)

La Conduction de chaleur : elle joue un rôle uniquement dans le transfert de

chaleur qui s’effectue entre la paroi et la matière, et à l’intérieur d’un grain de

matière (dp>1mm) et dans le passage de la chaleur à travers la paroi du four.

2.3.2.1Durée de désoxydation

D’après EIGEN le calcul de la durée de décomposition par la quantité de chaleur

transmise à la surface des particules à la désoxydation est donné par la relation

suivante :

dTdpTTdpdh MenvCaCOT ..)(..6/.. 2

3 avec dp 0

dTTTdpdh MenvCaCOT )..(..6/1.. 3

En intégrant :



17


dTTTdpdh MenvCaCOT ).(.6/1.. 3

TTTdph MenvCaCOT )(.6/1.. 3

D’où T D =)(6

. 3

Menv

PCaCOT

TT

dh

T D : durée de désoxydation

3CaCO : masse volumique

Th : enthalpie de décomposition

d p :diamètre ou grosseur des grains

: coefficient de conductibilité thermique

T env : température environnante

T M : cas limite de température du débit de décomposition qui résulte de la fonction

pression d’équilibre- température pour CO 2 existant dans le four.

D’où T D = f ( SMpTCaCO TTdh ,,,, 3 )

2.3.2.2 Conduction thermique

D’après WUHRER et MADEMACHER, le temps nécessaire pour la décomposition d’une

particule sphérique de calcaire s’exprime comme suit :

)(24

.

,,

2

3

dMSMCaO

pTCaCO

DTT

dhT

Où CaO est le coefficient de correction thermique de l’enveloppe de CaO ;

T SM , : température superficielle

T dM , : température de la zone de décomposition

(T SM , -T dM , ) qui correspond à la température du début de la décomposition

conformément à la fonction pression d’équilibre- température. Pour d’autres formes

géométriques, le facteur F résultant des équations des conditions thermiques : c’est-à-

dire en multipliant T D par F.



18


CHAPITRE III : PRINCIPE D’OBTENTION DE LA CHAUX

3.1 Réaction chimique [8] [9]

La première étape est la calcination ; on chauffe à 900°C notre calcaire et nous obtenons

de la chaux vive ainsi qu’un fort dégagement de CO 2 selon l’équation :

CaCO 3 CaO +CO 2

Carbonate de calcium oxyde de calcium+gaz carbonique

Nous observons également une perte de poids dû au dégagement de gaz carbonique.

La deuxième étape est l’extinction ; on transforme la chaux vive en chaux éteinte par

ajout de H2O suivant l’équation chimique.

CaO+H 2 O Ca(OH) 2

Chaux vive+eau hydroxyde de calcium

La troisième phase est la carbonatation où l’on absorbe le gaz carbonique. L’équation s’y

rapportant est :

Ca(OH) 2 +CO 2 CaCO 3 +H 2 O

Hydroxyde de calcium+Gaz carbonique Carbonate de calcium+eau

La chaux est un produit 100% naturel puisqu’elle est composée uniquement de pierres

cuites à très haute température.

3.2 Cycle de la chaux [10]

En résumé, le cycle de la chaux est le passage du calcaire à la chaux vive CaO par

calcination, ensuite de la chaux vive à de la chaux éteinte Ca(OH) 2 par un processus

d’extinction, et enfin de la chaux vive à la chaux éteinte en captant l’humidité.



19


Fig. 05. Cycle de la chaux



20


CHAPITRE IV : CARACTERISTIQUE ET PROPRIETE DE LA CHAUX

4.1 Caractérisation [11] [12]

La matière première pour la production de chaux vive est le calcaire qui se décompose

principalement en carbonate de calcium CaCO 3 (56,03%CaO ; 43,97%CO 2 ).

Les caractéristiques et propriétés chimiques de la chaux sont les suivants :

La chaux est un matériau alcalin qui réagit avec les acides pour former des sels

de calcium ;

Elle absorbe les gaz acides, comme le dioxyde de soufre et le gaz carbonique ;

Elle réagit sous certaines conditions avec la silice ou les silicates naturels. Ainsi,

la réaction avec la silice sous pression permet de fabriquer des briques de silicate

de calcium ; la réaction avec les matériaux argileux est utilisée pour la stabilisation

des sols ;

La chaux réagit chimiquement sous haute température avec les impuretés des

métaux et sert au raffinage de ces métaux ;

Grâce à la finesse et à la forme des particules de la chaux hydratée, la pâte de

chaux est plastique et constitue avec du sable des mortiers et enduits très

plastiques dont la solidité augmente avec le temps par récarbonatation;

Grâce à son alcalinité et à ses réactions avec les sols, la chaux permet de corriger

l’acidité des sols et constitue un fertilisant important ;

La chaux permet de précipiter en carbonate de calcium dissous dans l’eau

calcaire.



21


4.2 Les caractéristiques physiques de la chaux [13]

Tableau.03. Caractéristique physique

CHAUX AERIENNE

CHAUX

Caractéristique physique

Chaux grasse Chaux maigre HYDRAULIQUE

Indice d’hydraulicité(L)

0 - 0,10 0 – 0,15 0,10 – 0,50

Poids spécifique(T/m 3 )

2,2 – 2,3 2,3 – 2,5 2,6 -2,9

Densité apparente 0,5 – 0,7 0,6 – 0,9 0,7 -1,0

Surface spécifique Blaine (cm2/g)

8000 – 12000 5000 – 9000 3000 – 8000

Source[13]

4.3 Classification de la chaux [13]

4.3.1 Les chaux aériennes

Elles sont ainsi nommées parce qu'elles font prise au contact du gaz carbonique (CO2).

Cette carbonatation est également nommée « durcissement aérien » ou auto-

durcissement.

Issues de calcaire très peu siliceux, ce sont les chaux les moins utilisées car très

handicapées par le manque d'hydraulicité naturelle. Telles quelles, elles ne peuvent être

utilisée que dans milieux très protégés, car elles n'ont pas de prise hydraulique

permettant de sécuriser l'ouvrage contre les intempéries. Pour plus de sécurité, elles

sont généralement mélangées à des éléments hydrauliques.

Les calcaires renfermant de 65 à 99% de CaCO 3 /Mg CO 3 , plus quelques autres

substances, principalement des oxydes, sans argiles, permettent de produire les chaux

aériennes.

Les chaux aériennes : dont la propriété est de se durcir à l’air mais non à l’eau.



22


4.3.2 Les chaux hydrauliques

Elles sont nommées «hydrauliques» parce qu'elles contiennent des composés (silicates

complexes) qui ont pour propriété de faire prise et de durcir au contact de l'eau. Les

chaux hydrauliques naturelles ont une prise hydraulique qui se poursuit par un

durcissement aérien. Elles sont également obtenues par la calcination de calcaire plus

ou moins argileux ou siliceux.

Après cuisson elles sont parfois éteintes, puis réduite en poudre, avec ou sans broyage.

Ce sont les chaux naturelles les plus utilisées car elles apportent, naturellement et sans

ajout, une première prise hydraulique qui sécurise l'ouvrage réalisé, puis une deuxième

prise aérienne qui par recarbonatation au contact de l'air, donnera à l'enduit toute sa

patine. Les chaux normalisées européennes (ENV 459-1) conviennent pour les

maçonneries, les enduits et les décors.

Les calcaire renfermant de 40 à 95% de CaCO 3 , plus quelques autres substances,

principalement des oxydes, avec de l’argile (5 à 22% en général 15 à 20%, permettent

de produire les chaux hydrauliques.

Les chaux hydrauliques qui ont la possibilité de se durcir non seulement à l’air, mais

aussi sous l’eau.

La teneur en élément argileux permet de classer les chaux hydrauliques qui tirent leurs

propriétés de l’importance des éléments argileux de la roche mère.

L’indice de l‘hydraulicité est défini comme suit :

%%%

%%% 32322

MgOCaO

OFeOAlSiOL

L : évalue les proportions d’éléments argileux qui réagissent avec l’oxyde de calcium

Ca0.

Si L est faible (0<L<0,10) : la chaux est valable pour l’utilisation dans l’industrie

(chaux chimiquement pure).

Si L est grand (L>0,30) :(c'est-à-dire en présence de silice et l’alumine dans la

roche mère), la chaux est utilisée dans l’habitat ou la construction des routes.



23


CHAPITRE V: UTILISATION DE LA CHAUX

5.1Utilisation de la chaux vive [14] [15] [16]

La chaux vive est un produit naturellement hydrophile et c'est cette propriété qui la rend

si utile. Elle a longtemps servi à détruire les corps organiques riches en eau, pour

lesquels elle est particulièrement corrosive. Les cadavres animaux sont encore souvent

recouverts de chaux vive avant d'être enterrés.

5.1.1 La chaux vive agricole

L'utilisation de la chaux est très répandue dans l'agriculture. La chaux agricole remplit

plusieurs fonctions:

Comme il s'agit d'un produit caustique elle permet de réguler le pH des terres trop

acides ;

Dans les terres argileuses, elle réagit avec l'argile ("floculation") et permet aux plantes

d'avoir un accès plus simple aux engrais et nutriments, permettant une meilleure

croissance des plantes ;

Elle peut servir de désherbant, notamment contre la mousse qui prolifère sur les terrains

acides.

5.1.2 Utilisation dans l'industrie, dans le traitement des eaux, dans le traitement des fumées

La chaux aérienne est largement utilisée dans l'industrie, le plus souvent sous forme de

chaux vive, on utilise sa capacité d'agglomération de certains matériaux on parle de

« floculation ».

En sidérurgie, l'ajout de chaux dans le métal en fusion permet l'extraction de certaines

impuretés.

Dans le traitement des eaux usées, on stabilise les boues.

Dans les incinérateurs elle est utilisée pour neutraliser les fumées acides chargées en

soufre et/ou en chlore.

Produit de base de l’industrie chimique, la chaux provoque la désulfuration des

fumées, par absorption des gaz acides, comme le dioxyde de soufre, le gaz

carbonique…



24


Elle a été largement utilisée dans le processus de traitement des eaux, pour la

neutralisation des eaux acides provenant de forêts et de tourbières.

L’opération consistait à leur faire traverser un bassin contenant de la chaux.

Actuellement, celle-ci joue un rôle important et intervient à plusieurs niveaux :

pour corriger l’acidité des eaux ;

pour coaguler et floculer les matières en suspension ;

pour précipiter certains éléments toxiques et nuisibles ;

pour stériliser (destruction des germes pathogènes) ;

pour décarbonater les eaux, en précipitant le carbonate de calcium des eaux

calcaires.

Ces applications dans le secteur de la protection de l’environnement sont

nombreuses, on peut citer le traitement des :

Gaz de combustion (élimination des anhydriques sulfureux S02 et acide

chlorhydrique HCI, élimination du mercure).

Eaux potables (adoucissement, contrôle ou pH, contrôle du développement des

agents pathogènes, élimination des impuretés).

Eaux de vidange, des effluents industriels.

Boues de stations d’épuration.

Pour le secteur de la chimie, on retrouve la chaux dans de nombreux process industriels

(production des alcalis avec le procédé soude-chaux, production de l’acide citrique, de la

magnésie, des hypochlorites de calcium…) mais aussi pharmaceutique (production des

phosphates de calcium, des fluors, bromures…).



25


5.1.3 Utilisation dans la sidérurgie et le traitement des métaux non ferreux

La sidérurgie est un domaine où l’emploi de la chaux intervient très largement. Elle a le

pouvoir de réagir à haute température avec les impuretés des métaux et participe ainsi à

leur affinage.

La chaux est employée :

1. Dans les convertisseurs produisant de l’acier, à partir de la fonte (fer et

carbone). La chaux vive forme avec les impuretés (silicium, phosphore, souffre) des

scories, plus faciles à isoler et à éliminer.

Les procédés actuels demandent 60 à 70 kg par tonne d’acier.

2. Dans le traitement des métaux non ferreux, où elle sert d’agent d’attaque de la

bauxite, pour en extraire l’aluminium, par enlèvement du silicium, puis pour la

caustification.

3. Dans la préparation du magnésium par précipitation de la magnésie

hydratée, à partir d’une solution de chlorure de magnésium.

4. Dans la séparation par flottation des différents sels métalliques, tels que le

calcium métal, le cuivre, le zinc, le plomb, l’or, l’argent et l’uranium.

5.2. Utilisation de la chaux éteint [15] [16]

5.2.1 Utilisation dans l'agriculture

Pour l'agriculture, on utilise de la chaux magnésienne ou dolomitique, qui amende les

sols acides en apportant du magnésium. On utilise, le plus souvent, de la chaux calcique.

Les chaux utilisées par l'agriculture sont toujours sous forme d'oxyde de calcium, ou

d'oxyde de calcium combiné à l'oxyde de magnésium. Cet amendement est à utiliser

modérément sur les sols argileux. Le rôle de l'ion calcium dans le complexe argilo-

humique est déjà tenu par le fer.

En plus d'être un amendement calcique et magnésien, le chaulage permet

également la destruction des micro-organismes pathogènes contenus dans les effluents

d'élevage qui sont acides par nature. La base OH- associée au calcium qui arrive

soudainement dans le milieu provoque une augmentation rapide du pH qui détruit ces

organismes.

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26


Le plus souvent, l'agriculture utilise aussi du calcaire non cuit pour amender les

terrains. C'est du carbonate de calcium, vulgairement appelé « carbonate de chaux ». Le

mode d'action est plus lent que celui de la chaux calcinée. Cela provient du fait que

l'acidité du terrain doit dégrader le produit avant que celui-ci ne devienne un oxyde et

puisse développer la base associée recherchée.

Il ne peut garantir une bonne efficacité agronomique que s'il est suffisamment fin

pour se solubiliser correctement. L'avantage à l'utilisation de carbonate de calcium est

d'ordre économique, car il coûte moins cher à l'utilisateur, et écologique, car il ne détruit

pas les organismes utiles du sol. Dans l'absolu, son pouvoir neutralisant est, à quantité

égale, très inférieur à celui de la chaux vive.

5.2.2 Utilisation comme absorbeur de dioxyde de carbone

Les propriétés d'absorption du dioxyde de carbone par la chaux ont été utilisées

dans les appareils respiratoires dits "en circuit fermé" pour épurer le gaz expiré du

dioxyde de carbone et permettre sa ré-inhalation après un éventuel apport d'oxygène à

très faible débit. Ces techniques sont utilisées en médecine (anesthésie en circuit fermé),

dans des appareils respiratoires utilisés en milieux de gaz dangereux. Les activités sous-

marines (plongée et sous-marins) utilisent également la chaux comme absorbeur de

dioxyde de carbone.

La chaux hydratée est mélangée à d'autres composés chimiques comme la soude

(NaOH) pour former la chaux sodée ou avec d'autres composés qui accélèrent la vitesse

de réaction de la chaux. La présentation en grains poreux de quelques millimètres dans

des récipients adaptés au passage des gaz augmente la surface d'échanges et permet

l'absorption avec de faibles volumes de chaux facilement transportables. Un indicateur

coloré permet une lecture rapide, à l'œil, de la quantité de chaux restante dans la

cartouche.

5.2.3 Utilisation dans la décoration d'intérieur et d'extérieur

Les propriétés de la chaux :

Antiseptique, elle désinfecte, assainit l'atmosphère.

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27


Elle laisse respirer les maçonneries donc réduit l'humidité et évite ainsi la

condensation de l'eau.

Son rendu décoratif est exceptionnel, notamment un velouté unique à l'intérieur

comme à l'extérieur. Une décoration en chaux est "vivante" : le matériau respire et ses

moirages varient en fonction de l'hygrométrie ambiante. Enfin elle se patine et vieillit

extrêmement bien.

Utilisation en cuisine ;

La chaux a été utilisée pour la conservation d'aliments comme les œufs.

La chaux (à raison de 0,1 % dans l'eau) est utilisée dans le trempage du maïs

avant cuisson afin de ramollir ses téguments et d'en augmenter la teneur en calcium. En

Amérique centrale et au Mexique, la chaux est ajoutée au maïs que l'on broie pour

réaliser de la farine "nixtamalisée".

5.2.4 Utilisation dans les travaux publics

La chaux aérienne est également utilisée dans la réalisation des routes ou des chemins.

Comme dans l'industrie, on utilise sa propriété de « floculation », il s'agit ici de

transformer l'argile (consistance plastique, souple, instable) en matière grumeleuse plus

résistante à la compression des sols. À cette action vient s'adjoindre l'effet de

consommation d'eau interstitielle.

Ce faisant, la teneur en eau des sols trop humides est rabaissée afin d'atteindre le plus

souvent l'Optimum Proctor. Cette propriété est également utilisée dans le monde

agricole.

5.2.5 Stabilisation de la terre

La stabilisation des sols à la chaux a pour effet d’augmenter de manière durable les

qualités de cohésion et de dureté des sols. Le procédé est employé soit pour la

fabrication de brique en terre stabilisée, soit dans la construction des routes.

Dans la construction des routes, la chaux agit sur les sols argileux par une action

chimique qui modifie leurs propriétés géotechniques. Le traitement à la chaux des

sols trop humides et/ou trop plastiques, tels que les sols argileux ou limoneux, est une

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28


solution souvent préconisée pour stabiliser les sols et rendre les terrassements

réalisables, il suffit que le sol soit apte au traitement.

Lors du traitement de ceux-ci à la chaux deux réactions différentes se produisent

une modification immédiate et une modification à long terme.

Principe

La stabilisation à la chaux consiste en une incorporation de chaux vive ou éteinte au

matériau à traiter. L’action de la chaux concerne les particules argileuses contenues

dans le sol.

Mise en œuvre

Le traitement des sols à la chaux comprend les opérations de stockage,

épandage, suivi ou éventuellement précédé d’une scarification du sol, de malaxage,

de compactage, de cure et éventuellement de revêtement.

Action de la chaux sur le sol

La chaux réagit sur l’argile par échange ionique entre les cations Na+ et K+ existant

dans l’argile et les cations Ca++ d’apport, et par floculation des particules argileuses,

provoquée par les forces électriques mises en jeu par l’apport d’ions Ca++ et OH- ;

Les modifications géotechniques :

- augmentation de la limite de plasticité ;

- l’indice de plasticité Ip diminue ;

-la densité maximum à l’optimum Proctor diminue ;

-la teneur en eau à l’optimum Proctor augmente ;

-la sensibilité à l’eau diminue (la courbe Proctor s’aplatit) ;

-le gonflement diminue ;

-l’indice CBR augmente ;

-la perméabilité diminue.

Ces modifications apparaissent pour des dosages en chaux très faibles, de l’ordre de

0,5 % à 1,5 % en laboratoire, suivant le sol traité.



29


DEUXIEME PARTIE :

PRODUCTION DE LA CHAUX DE

SOCIETE MALAGASY GYPSUM



30


CHAPITRE VI:FOUR CONTINU D’AMBATOSOKAY (AMBATONDRAZAKA)

6.1 Monographie de la commune d’Ambatondrazaka [17]

6.1.1 Historique du site

D’après le rapport du BRGM en 1985 « Plan directeur d’action pour la mise en valeur des

ressources du sous-sol de Madagascar » et le rapport de Henri BAISAIRE « Cipolins

d’AMBATO » en 1963. Les seuls gisements importants sur le haut plateau sont : les

cipolins d’Ambato, d’Ibity, et ceux d’Ambatofinandrahana dont les qualités sont

intéressants pour son utilisation dans l’industrie et surtout dans l’habitat.

Les cipolins ont été détectés de prospectes en 1921 par la commission de

reconnaissance et de délimitation des périmètres de colonisation qui les avait réservés

en créant un lot spécial au « LOT INDUSTRIEL N°3 ».

Les cipolins d’Ambato sont connus et exploités depuis longtemps tant pour la fabrication

de la chaux que d’empilement.

La carrière d’Ambatosokay se trouve sur le flanc Sud de la colline d’Andrainarivo Est, à

laquelle le filon affleure.

Celle-ci a été exploitée par le SINTP (Société International de Travaux Publics) de 1975

à 1983, et la production a atteint 30t/j, la chaux obtenu a été utilisée pour la fabrication

de route, l’exploitation a été dépourvue de méthode.

6.1.2 Localisation du gisement

Situation géographique

Le District d'Ambatondrazaka se trouve dans la Région ALAOTRA-MANGORO.

Il est à 150 km au Nord- Est de la Capitale Antananarivo.

Il est compris entre les latitudes 17°- 18° Sud et la longitude 48°50 Est.

Il est limité par :

- au Nord: District d'Amparafaravola

- à l'Est: Districts de Vavatenina et de Brickaville

- au Sud: District de Moramanga

- à l'Ouest: Districts d'Anjozorobe et d'Amparafaravola



31


Source : FTM

Fig.06.Carte administrative du District d’Ambatondrazaka

La colline à laquelle le gisement affleure est située dans la commune d’Ambato, district

d’AMBATONDRAZAKA II et province de Tamatave.

La carrière d’Ambatosokay est accessible par une route secondaire, à cinq kilomètres de

la ville d’Ambatondrazaka.

Une voie ferrée passe à 800mètres au Nord de la carrière.

6.1.3 Climatologie

Caractérisée par un climat tropical chaud et humide, avec l’influence de l’alizé toute

l’année et des températures moyennes comprises entre 18 et 20 °C, la partie Sud (Mora

manga et Anosibe An’Ala) est marquée par l’abondance pluviométrique tandis que celle

du Nord subit parfois des sécheresses temporaires et attend le passage des dépressions

tropicales pour satisfaire les besoins en eau des cultures.



32


La cuvette du lac Alaotra constitue une enclave climatique de type tropical semi-humide

de moyenne altitude avec une température moyenne de 21 à 22°C et comporte deux

saisons bien marquées :

D’avril à septembre, une saison fraîche et sèche avec quelques pluies fines ;

D’octobre à mars une saison chaude et pluvieuse ; la pluviométrie annuelle

étant de 1 092 mm à 1200 mm à raison de 100 jours de pluie par an.

L’irrégularité des pluies, avec 20 à 30 jours secs après les premières pluies d’octobre, y

est préjudiciable aux cultures. La maîtrise de l’eau ainsi que les moyens de production

constituent pour les agriculteurs un enjeu majeur. Cette sécheresse en début de saison

peut être fatale pour l’agriculture et entraîner une forte pression de pêche effrénée sur le

lac. L’évaporation annuelle est de 500 à 600 mm .

6.1.4 Activités de la population

6.1.4.1Agriculture

Le District d’Ambatondrazaka est connu pour la production de riz, il est classé

parmi les principaux greniers à riz de Madagascar. Le riz, pilier de l’agriculture malgache,

constitue l’aliment de base de la population de ce pays. La consommation en riz des

malgaches est élevée et classée parmi les plus fortes du monde.

La riziculture constitue une activité principale des agriculteurs à Ambatondrazaka.

L'assolement 2008-2009 :

La culture du riz occupe 4,75 ha sur les 7,65 ha cultivés ce qui représente 77% de la

surface cultivée. Le riz est cultivé uniquement sur rizière. Sur rizière irriguée, il fait deux

cycles de riz : le premier à partir de septembre dès que l'eau arrive dans la parcelle et le

second à partir de décembre. Il obtient un rendement de 4 à 5 t/ha.

Il vend le riz au fur et à mesure de ces besoins pendant l'année. Le riz récolté en

décembre est vendu pour payer la main d'œuvre (600 Ar/kg). Il vend le surplus de riz en

février alors que le prix du riz est le plus élevé. Il se crée ainsi une épargne pour investir

ensuite (achat d'un motoculteur ou d'un zébu de trait par exemple). Il conserve 2 tonnes

de riz pour l'alimentation de la famille pour une année.



33


6.1.4.2 Elevage

Les activités d’élevage se résument en élevage familial de quelques têtes de zébus,

des volailles.

6.1.4.3 Pêche

Pêche traditionnelle au niveau du Lac et des rivières.

6.1.4.4 Fabrication de matériaux de construction

Production de la chaux artisanale

Fabrication des briques cuites

6.1.4.5 Industrie du Riz

Le riz étant le principal produit du district, la transformation du paddy en riz blanc

constitue la seule activité industrielle. Le système d’exploitation est resté pratiquement le

même de l’installation des usines à nos jours :

- utilisation des balles de son comme combustible pour chauffer des chaudières qui

génèrent ensuite le courant électrique nécessaire à faire tourner les machines.

6.1.5 Forme juridique :

La carrière d’Ambatosokay est située dans une zone dite « Lot Industriel N°3) » qui

appartient à l’Etat.

Monsieur RASERA Harding est le titulaire du permis d’exploitation et il a cédé au GCP

l’exploitation de la carrière par une convention, et après au Gypsum.

6.2 Fabrication de la chaux à Ambatosokay(Ambatondrazaka)

6.2.1 Production de la chaux à Ambatosokay

L’installation du four à chaux doit être plus près de la source de matière première afin de

faciliter le transport des pierres à chaux.



34


Fig.07.Schéma de production de la chaux à Ambatosokay

6.2.1.1 Matière première

Carrière de matière première : Ambatobe Ambatosokay à Ambatondrazaka

La matière première utilisée à Ambatosokay est la calcite.

La calcite

Il y a des différents couleurs de calcite à Ambatondrazaka :

Orange, blanc et gris. Le majoritaire est la calcite de couleur blanche.



35


Fig. 08 Calcite d’Ambatosokay

6.2.1.2 Combustible

Fournisseur de combustible : Andranokobaka à Ambatondrazaka

Les combustibles utilisés sont les charbons de bois.

Le pouvoir calorifique du charbon de bois est 4000 à 5000Kcal/Kg.

6.3 Four à cuisson continue

Le four utilisé à Ambatondrazaka est four à chaux verticaux et à cuisson continue, la

cuve ou chambre de combustion à une hauteur de 4,6 mètres et un diamètre intérieur

d'environ 80centimètres.

Sa forme permet une meilleure circulation des gaz de combustion dans la zone des plus

fortes températures.



36


Fig.09. Four à cuisson continue d’Ambatosokay



37


Fig.10.Schema du principe du four à cuisson continue

La pierre cassée en petits blocs est transportée par des brouettes sur la plate-forme des

fours, ainsi que le charbon servant de combustible. Les fours sont chargés par

le« gueulard » (ouverture du haut) en superposant des couches de pierre et de charbon.

Il y a une passerelle reliant le lieu d'entreposage au sommet du four (passerelle destinée

à enjamber un chemin) pour facilitait le versement alternatif des brouettes de pierre et

de charbon.

Les pierres cuites sont retirées en bas du four, par la ou les gueules de défournement et

chargées de nouveau sur des brouettes.

Le four est rechargé au fur et à mesure que la pierre cuite est retirée par le bas.



38


Elle est ensuite précipitée dans la chambre de cuisson, par couches alternées avec du

charbon.

Notre four est défini comme un long tuyau cylindrique pour permettre une bonne

descente continue et régulière de la pierre à chaux.

On peut distinguer trois grandes zones :

Zone de préchauffage : c’est la partie supérieure du four où l’on introduit le

calcaire et le combustible, en évitant les rentrées d’air, mais surtout pour mieux

utiliser les gaz chauds au préchauffage de la matière.

Zone de cuisson : la partie centrale du four où la concentration de la chaleur est

maximum (900-1000°C).C’est la zone où s’effectue la décomposition du calcaire.

Zone de refroidissement : c’est la partie inférieure du four, la chaux calcinée se

refroidit, les calories fournis sont soit dissipées dans le mur, soit entrainées vers le

haut pour le séchage et le préchauffage du four, c’est aussi dans cette zone où

l’on récupère la chaux vive.

Dans la zone de cuisson, la paroi intérieure du four est revêtue de briques réfractaires

afin de diminuer au maximum la perte de chaleur par radiation, en plus cette zone doit

être résistante dans le but de prolonger la durée de vie du four.

La partie extérieure est construite avec des briques cuites de bonne qualité car la

concentration de chaleur est moindre par rapport à la zone de cuisson.

Entre les briques réfractaires et les briques cuites, il y a une isolation (cendre de balle de

paddy) couche de 10cm, pour éviter les pertes de chaleur par rayonnement.

6.3.1Transfert de chaleur dans le four continu

Surface latérale

En régime permanent, le flux de chaleur Ø se conserve lors de la traversée des

différentes couches et s’écrit :

Ø= h1 2 π r1 L(Tf1-T1) =

(

) =

(

)=

=h22 π r4L(T4-Tf2)



39


Ø=

Ø= 4520W

Ø : Flux de chaleur (W)

λ: Conductivité thermique (W m-1 °C-1)

Tf1 : Température inferieur du four (K)

Tf2: Température extérieure du four (K)

r1 ,r2 ,r3 ,r4: rayon des couches (m)

h1 et h2 : Coefficient de transfert de chaleur par convection (W m-2 C-1)

L= Hauteur de four (m)

λA =1,15 W m-1 °C-1

λB =0,03 W m-1 °C-1

λc =0,96 W m-1 °C-1

Tf1=1173K à 900°C

Tf2=298K à 25°C

r1 =0,40m

r2=0,62m

r3=0,72m

r4=0,94m

h1 et h2= 10 W m-2 C-1

L=4,6m

6.3.2 Calcination

Par calcination du calcaire entre 800 et 1100 °C (CaCO3) on obtient de la chaux vive

(Oxyde de Calcium : CaO) et un fort dégagement de dioxyde de carbone (CO2). C'est la

décarbonatation. La réaction s'accompagne d'une perte de masse pouvant aller jusqu’à

45 % et jusqu'à 15 % de son volume, correspondant à la perte en dioxyde de carbone

selon la formulation chimique : CaCO3 → CaO + CO2

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40


6.3.3 Quantité de matière première dans un four continu

Calcite : 3,2 à 3,5cm

Charbon de bois : 1,2 à 4cm

Tableau.04. Quantité de matière première

Matière Quantité Unité

Calcite 1560 Kg

Charbon de bois 8400 Kg

Source : Auteur

6.4 Conduite de cuisson

6.4.1 Enfournement

L’enfournement c’est une opération à l’alimentation du four en pierre à chaux et en

combustible.

Le but est d’avoir un emplacement stable des zones du four, pour minimiser les pertes

de chaleur, c’est-à-dire les gaz chauds doivent préchauffer les pierres à chaux.

L’opération de déchargement de la chaux vive doit être effectuée régulièrement car si

elle effectuée tardivement, la zone de cuisson se déplace vers le haut et elle entraine

une perte d’énergie.

6.4.2 Cuisson

La décomposition du calcaire varie entre 800 à 1200°C selon la nature du calcaire.

Les différentes températures à l’intérieure du four

Zone de chauffage

Dans la partie supérieure du four ; température ambiante

2 heures après l’alimentation ; température comprise entre 70 et 110°C

4 heures après l’alimentation ; température comprise entre 180 et 300°C



41


Zone intermédiaire

La température minimale est de 480°C

La température maximale est de 690°C

Zone de cuisson

La température minimale est de 820°C

La température maximale est 970°C

La couleur de la pierre à chaux est allant du rouge cerise au rouge claire.

En générale, la température de la décomposition de la pierre à chaux est environ 900°C.

Zone de refroidissement

La température maximale est de 450°C

La température minimale est la température ambiante

Selon les types de calcaires, la température de décomposition du carbonate de calcium

varié entre 900 et 1200°C.

A partir de 650°C environ, la relation est équivalente à :

log p = )2(1000

92,5t

Avec p : pression de CO 2 en mm de mercure

6.4.3 Déchargement

L’opération de déchargement consiste à récupérer la chaux vive.

Tableau 05. Décalage horaire d’enlèvement de chaux vive

Temps de

Déchargement (h)

Décalage horaire

(h)

Quantités (kg)

7 4 263

11 4 265

15 4 268

19 4 270

23 4 266

3 4 267



42


Source : Auteur

La capacité de production pendant 24h est environ 1600Kg.

6.5 Préparation du produit fini

6.5.1Extinction

La transformation de chaux vive en chaux éteinte s'effectue par ajout d'eau (H2O).

Cette opération d'extinction produit l'hydroxyde de calcium Ca(OH)2, avec un fort

dégagement de chaleur :

CaO + H2O → Ca(OH)2

Après transformation, l'augmentation du volume est de près de 30 %.

L'extinction peut être réalisée de différentes manières suivantes :

arrosage superficiel des blocs de chaux vive, puis terminaison de la réaction à

l'air ;

immersion des blocs de chaux vive dans un grand volume d'eau puis terminaison

de la réaction à l'air ;

mélange eau chaux dans un malaxeur avec contrôle de la réaction exothermique

(dans l'industrie) ;

immersion des blocs de chaux vive dans un grand volume d'eau puis terminaison

de la réaction dans l'eau.

Dans les trois premiers cas on obtient une chaux en poudre (fleur de chaux, chaux

grasse, CAEB, chaux éteinte…). Dans le dernier cas, la chaux éteinte produite prend

l'apparence d'une pâte (chaux en pâte) que l'on pourra garder tant que l'on maintient en

surface de l'eau limitant les échanges de dioxyde de carbone (donc de carbonatation).

La chaux en poudre correspond bien aux pratiques actuelles du bâtiment (dosage en

volume, mélange à la bétonnière…).

6.5.2Carbonatation

La prise de la chaux aérienne s'effectue par carbonatation, c’est-à-dire en

absorbant le dioxyde de carbone (CO2) présent dans l'atmosphère : d'où son nom de

« chaux aérienne » :

Ca(OH) 2 + CO2 → CaCO3 + H2O

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Selon l'humidité du milieu, cette réaction se produit sur plusieurs mois : la vapeur d'eau

se lie avec le dioxyde de carbone atmosphérique pour former l'acide carbonique ; la

chaux fixe le dioxyde de carbone contenu dans cet acide et se transforme en calcaire. Le

résultat de cette opération est à nouveau du calcaire (CaCO3).

Le mécanisme de prise par carbonatation s'effectue en présence d'eau, d'où une

maîtrise indispensable des conditions de mise en œuvre (humidification des supports,

contrôle des conditions climatiques...).

6.5.3 Tamisage

La chaux éteinte ainsi obtenu est tamisée afin de retenir les incuits, surcuits et impuretés.

6.5.4 Broyage

Le broyage est l’opération d’activation mécanique dont le but est la modification physique

de la chaux telle que la réduction de la dimension des grains et la tendance vers un état

amorphe.

6.5.5 Ensachage

Après le broyage, la chaux éteinte doit être conditionnée dans des sacs en propylène

muni d’une gaine pour éviter l’altération du produit. En outre, le sac d’emballage est

imprimé dont il est mentionné la marque et le nom du produit pour se différencier des

autres produits conventionnels, et les produits finis sont stockés dans un magasin de

stockage avant leur distribution.

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CHAPITRE VII: FOUR INTERMITTENT DE BELOBAKA

7.1 Monographie de la commune rurale de Belobaka [18]

7.1.1 Historique du site

La commune rurale de Belobaka s’appelait un village d’andavakabe par l’existence

de la grotte situé à proximité. En 1930 suite au développement de la culture de tabac,

dénommé en dialecte sakalava « lobaka », le village a pris son nom actuel, lequel

signifie littéralement « beaucoup de tabacs ».

La RN4, dont « route signifie pare », traversant le village en ligne droit a fait baptisé le

nom « Amparemahitsy ». Ampazony vient du mot « mpanjono ou pêcheur», un village

des migrants provenant d’Ampitolova pour y exercer des activités de pêche maritime.

Ankazomenavony, qui a pris son nom par l’existence d’importants arbustes à fleur

rouge, était un village récent, depuis 1969, après que les villageois furent obligés

d’abandonner Mangatsa, devenu une propriété privée. Antsaboaka, selon le dialecte

antaisaka « Tsa miboaka »fait allusion à un visiteur qui ne veut plus quitter le lieu,

décidé d’y rester définitivement à cause de l’existence de vaste plaine à vocation r izicole.

Ladigy, vient du mot français « La digue » était prévu vers la fin de la colonisation

d’être franchi par une digue, où le vestige de la coulée en béton est encore

actuellement visible.

7.1.2 Localisation du gisement

La commune rurale de Belobaka fait partie des neuf communes qui constituent la

sous-préfecture de Majunga-II, laquelle étant parmi les six sous-préfectures au sein

de la région de Boeny. Le chef-lieu de la commune se situe à 10 km de la ville de

Majunga, sur l’axe de la RN4 reliant Majunga à Antananarivo.

Se situant sur la partie Nord-Ouest de la sous-préfecture, la commune rurale de

Belobaka couvre une superficie de l’ordre de 208 km².

La commune est limitée :

Au Nord et à l’Est, par la commune rurale de Betsako,

Au Sud-est, par celle d’Ambalakida, A l’Ouest, par la commune urbaine de Majunga,

Au Sud, par les deux communes rurales : Boanamary et Marovoay-Banlieu.



45


Elle est composée par neuf quartier dont : Belobaka, Amparemahitsy, Ampazony,

Ampitolova, Ankazomenavony, Antsaboaka, Antsanitia, Besely et Ladigy. En

totalité, il existe quarante-quatre villages, ou secteurs, au sein de la commune rurale de

Belobaka.

Exactement à l’étang de Matsaborilava, alimente avec le Lac sacré et l’étang

Anaboriaka, la plaine rizicole de Mangatsa.



46


Source : BD FTM –SCD Belobaka, Conception – Réalisation SAGE Mahajanga, Juin 2004

Fig.11.Cartographie de la commune rurale de BELOBAKA



47


7.1.3 Climatologie

La température moyenne annuelle est de 25°C. Elle est maximale pendant la période

d’Octobre à Décembre, avec une moyenne annuelle de 29°C. La température

descend nettement à partir du mois de Mai, et atteint la minimale vers les mois de Juin et

Juillet, avec une température moyenne journalière de 22°C.

7.1.4Activités de la population

Les activités principales de la commune rurale de Belobaka sont : l’agriculture,

l’élevage, la pêche, l’artisanat et le tourisme (Par ordre d’importance).

7.1.4.1 L’agriculture

L’agriculture est une activité primordiale exercée dans la commune, pratiquée par

70% des ménages. Pourtant, la proportion varie par quartier par rapport aux

opportunités offertes. Pour ainsi dire, plus de 90% des paysans la pratiquent dans

les quartier suivants :Ampitolova, Ankazomenavony et Antsaboaka. Dans les autres

quartier tels Belobaka, Ampazony, Amparemahitsy, Besely et Ladigy, les agriculteurs

excèdent presque les 50% des ménages alors qu’ils sont nettement minoritaires à

Antsanitia.

La superficie totale cultivée est de 2.910ha dont 1.080ha occupés par la

riziculture, représentant les 37% de la superficie cultivée.

7.1.4.2 L’élevage

Les principales activités exercées par la commune rurale de Belobaka sont

l’agriculture et l’élevage. Ce qui n’est pas le cas dans le quartier d’Amparemahitsy où

plus de 30% des ménages exercent principalement l’élevage de bovidé, destinés à

la production laitière.

7.1.4.3 Pêche et aquaculture

Le secteur pêche et aquaculture est une activité forte prometteuse dans la

commune rurale de Belobaka.



48


Dans le domaine de pêche, les ressources naturelles existantes permettent

d’exercer tout type de pêche, que ce soit maritime, continentale ou d’eaux saumâtres.

Les activités de pêche continentale exercées par la communauté locale sont

limitées. On enregistre seulement une trentaine de pêcheurs, localisés dans les

quartier :

Ankazomenavony, Antsaboaka et Ampazony. Dans le cas général, ce sont les

pêcheurs clandestins provenant de Mahajanga qui exploitent les lacs et les étangs

existants, intarissables ou non.

Le marais qui s’étend le long de la partie centrale de la commune, de Bealoy jusqu’à

Ladigy, entre Akazomenavony et Antsaboaka, permet le développement de

l’aquaculture crevettière. Pour le moment, seule la société Long Fee y entame son

exploitation d’une manière artisanale par l’aménagement de deux bassins de 2

hectares. Tandis que la station d’écloserie des crevettes ,appartenant à la société

japonaise SOMAQUA, localisée à Ampazony, est destinée à alimenter les bassins

aquacoles de la société, sise à Boanamary.

7.1.4.4Artisanat

Cette commune a une particularité à propos de l’artisanat, ce qui nous montre

deux types d’artisanats distincts existants : artisanat d’art et artisanat de production.

Artisanat d’art

La vannerie est l’artisanat d’art la plus pratiquée dans la commune, une activité

spécifique aux femmes. Elles utilisent en grande quantité les feuilles de deux

variétés de satrana, satrambe et satramiry, et fil de raphia comme matières premières.

Il y a deux facteurs qui limitent le développement de cette filière dans la commune :

facteur organisationnel : en amont, par le manque de prise en main de la

gestion des ressources, et en aval, par la non maîtrise du circuit de

commercialisation des produits ;

facteur technique : insuffisance d’encadrement en vue de l’introduction des

innovations.



49


L’autre activité, c’est la couture et la broderie formée par les sœurs

Catholiques d’Antanimalandy, pratiquées par une association féminine à

Amparemahitsy.

Artisanat de production

Trois types principaux existent : la fabrication de matériaux de construction, celle de

chaux vives et de la briqueterie. Les deux premiers types font la renommée de la

commune de Belobaka grâce à l’existence d’importants sites calcaires sis dans les

quartiers de Belobaka et d’Amparemahitsy.

7.1.4.5 Fabrication de matériaux de construction

Ce type de produit est spécialisé pour la construction des routes, des bâtiments

et d’autres ouvrages d’art. Les matériaux produits sont diversifiés comme les

blocages, caillasses ou gravillons. Le volume de matériaux exploités var ie entre 150 m3

à 500 m3 par jours, suivant les besoins des projets ou les demandes des particuliers,

avec une production annuelle de 60.000 m3.

Deux catégories d’exploitants y sont présentes :

les petits exploitants individuels, de plus de 200 environ, dont une partie essaie

de se regrouper au sein d’une association et d’autre partie pratique le concassage

manuel.

Ils constituent les principaux fournisseurs des petites entreprises privées ou

des habitations privées ;

les grandes entreprises de construction, utilisant des matériels lourds, font

des

exploitants en régie directe, pour les besoins de grands travaux d’intérêt

public ou économique (routes, bâtiments industriels, autres ouvrages d’art), les

plus importants sont : l’entreprise colas, le Béton France, l’EGCI, l’entreprise

DRAMCO.



50


Production de la chaux

Produits dérivés de la calcination des roches calcaires, on distingue deux types

de chaux produites: la chaux vive et la chaux grasse. La chaux vive est utilisée en

grande partie comme matière première à l’aquaculture crevettière.

L’organisation de la filière se présente comme suit : la société AQUALMA achète les

produits auprès des fournisseurs agréés, lesquels s’approvisionnent auprès des

producteurs directs. Avec une vingtaine de fours, dont la capacité de production varie de

2 à 10 tonnes, un four peut produire 3 à 4 fois par mois, selon les possibilités des

producteurs. La production annuelle de chaux est estimée à 5000 tonnes, les

principaux clients étant des entreprises privées, telles que : Fateli, EGCI, Aina.

Les producteurs sont localisés en grande partie dans le village de Belobaka, quelques

unités de production du côté d’Amparemahitsy et une partie des producteurs dans le

village de Marovato se regroupent au sein d’une association formelle avec 32

membres, dénommée « Fivoarana ».

Le problème majeur lié à la production de cette chaux concerne son exigence

importante en bois d’énergie. En effet, un four d’une capacité de 2 tonnes a besoin de 6

m3 de bois, et celui d’une capacité de 10 tonnes en exige 15 m3. Ainsi, le volume de

bois utilisés annuellement atteint jusqu’à 6000 m3.

Ce problème justifie en grande partie l’élaboration du plan d’aménagement de la baie

de Bombetoka, étant donné que les mangroves étaient les bois utilisés.

Actuellement, en attente d’une résolution pérenne, l’exploitation des mangroves a été

suspendue. Ironie du sort, les unités de production de chaux demeurent pour le

moment opérationnelles, grâce aux arbres déracinés par les récents cyclones.

Production de briques cuites

Cette activité est beaucoup plus récente, depuis la montée significative du prix de

ciments. Les huit unités de production existantes sont localisées à Tsararivotra,

fokontany de Belobaka. La production se fait sur commande des intéressés,



51


résidant localement ou à Mahajanga et tourne autour de 140.000 unités, pour un prix

unitaire de 60 Ar.

Etant donné le prix actuel du ciment et les besoins grandissants des projets pour cette

matière, l’activité de production de briques cuites est vouée à se développer rapidement.

Ainsi, les besoins croissants en bois d’énergie poseront des problèmes,

nécessitant dès maintenant la prise de mesures appropriées, telle que la pratique de

reboisement associatif et la recherche d’autres énergies alternatives.

7.1.5 Forme juridique

La création de cette entreprise doit être conforme aux règlements en vigueur. Il est vrai

que tout investissement direct d’une personne physique ou morale peut se faire

librement sur le territoire malgache mais sous réserve de respect de la légalité, de

l’action, la réalisation de notre projet nécessite en effet la formalisation de l’unité auprès

de l’administration concernée.

Toutes les sociétés implantées à Madagascar sont régies par le régime de droit

commun. Les formes juridiques de la société prévue par la loi sont multiples mais le

choix dépend du domaine d’activité et du promoteur de l’entreprise selon les avantages

que celui-ci en profite sauf pour le cas de certains domaines d’activités où les statuts

juridiques adoptables sont déjà prévus par la loi.

7.2 Production de la chaux à Belobaka

Autour de la commune rurale de Belobaka, il y a beaucoup de four intermittent.

En générale, le processus de production est identique tous les fours à chaux.

Le processus de production de la chaux à Belobaka sont résumé dans le schéma

suivante.



52


Fig.12.Schéma de production de la chaux à Belobaka

7.2.1Fabrication de la chaux à Belobaka

Le four rempli de pierres calcaires (carbonate de calcium) est l’alimenté en fagots de

bois secs puis récolte de la chaux vive (oxyde de calcium). La calcination du calcaire

(carbonate de calcium CaCO3) à 900 °C permet d’obtenir de la chaux vive (oxyde de

calcium : CaO) et un fort dégagement de dioxyde de carbone (CO2). La transformation

de chaux vive en chaux éteinte (hydroxyde de calcium Ca(OH)2) s'effectue par un ajout

d'eau avec un fort dégagement de chaleur. Il y a de tamisage à 1mm et après ensachage

de produit.

7.2.1.1 Matière première :

Carrière de matière première : Belobaka

La matière première utilisée à Belobaka est la calcite.

http://m.facebook.com/browse.php?u=%3A%2F%2Ffr.wikipedia.org%2Fwiki%2FCalcination&b=14

http://m.facebook.com/browse.php?u=%3A%2F%2Ffr.wikipedia.org%2Fwiki%2FDioxyde_de_carbone&b=14



53


Fig.13.Pierre à chaux de Belobaka

7.2.1.2 Combustible

Fournisseur de combustible : Belobaka

Le bois est le combustible utilisé à Belobaka. Le bois de chauffe doit être sec pour avoir

une meilleure combustion et pour éviter la perte d’énergie. Les combustibles doivent

avoir des dimensions comprises entre 10 et 30mm.

Le bois utilisé est dénommé « afiafy », combustible abondant dans la région. Elle

possède un faible pouvoir calorifique d’une valeur de 3000 à 4500 kcal/kg. L’afiafy est un

excellent combustible pour la chaux car il produit une longue flamme et permet d’obtenir

rapidement les températures de décomposition nécessaire tout en évitant souvent la

surcuisson.

7.3 Four intermittent à Belobaka

Histoire de type de four : C’est le four utilisé depuis l'antiquité et qui restera le seul type

de four utilisé jusqu'au XVIIème siècle. Comme l'indique son nom, il fonctionne de

manière intermittente.

Le système est le suivant :

Idéalement, il y a un conduit au-dessous permettant une arrivée d'air par dessous, celle-

ci attise la flamme.

Une voûte est réalisée avec des pierres au-dessus du foyer, qui sera alimenté sur le

côté. Au-dessus de cette voûte sont placées les pierres à cuire.

Le foyer est alimenté en permanence par des fagots de bois, ceux-ci ayant un fort

pouvoir calorifique.



54


La combustion dure trois jours.

Quand on juge que les pierres doivent être cuites, le foyer n'est plus alimenté et

on attend que la température baisse.

Après cuisson, cette voûte est démontée par le bas pour récupérer la chaux vive.

La chaux est alors retirée par le bas, au niveau du foyer du four, avec des pelles.

Cette technique a 3 inconvénients :

- il faut démonter puis remonter la voûte à chaque cuisson, ce qui est

contraignant ;

- il faut beaucoup d'énergie afin de monter la température à la température

voulue ;

- il y a aussi beaucoup de temps où le four ne fonctionne pas.

Le four à une hauteur de 3,5 mètres de hauteur et un diamètre intérieur 1,6

mètres.

Fig.14 Four intermittent de Belobaka



55


Fig. 15 .Schéma de principe du four à combustion intermittente

7.3.1Transfert de chaleur dans un four intermittent

Surface latérale

Le transfert de chaleur dans un four intermittent c’est comme le transfert de chaleur dans

un tube cylindrique à bases circulaires de rayons r1 et r2, et de longueur L suffisante

pour que l'on puisse négliger les effets d’extrémité (ou, ce qui revient au même,

calorifugé à ses deux extrémités).

Désignons par r, θ, z les coordonnées cylindriques d'un point M quelconque ; si les

conditions aux limites sont uniformes sur chacune des deux parois (interne et externe),

la température est une fonction T(r) par raison de symétrie.

En l'absence de dégagement de chaleur au sein du matériau, le flux traversant un

cylindre d’axe Oz et de rayon r est indépendant de r, comme on s'en aperçoit en écrivant

le bilan thermique d'un petit domaine compris entre deux cylindres de rayons r et r + dr.

La loi de Fourier donne alors :



56


L'intégration est immédiate et donne, en désignant par TP1 et TP2 les températures

des deux faces :

H=3,5m

λ =1,15 W m-1 °C-1

TP1=1173K à 900°C

TP2= 308K à 35°C

r2=1,4m

r1=0,8m

=3910W

H : Hauteur

λ : conductivité thermique



57


Fig.16.Cylindre

7.3.2Quantité de matière première dans un four intermittent

Pierre à chaux : 12,3m 3

Combustible : 9 m 3

La capacité de production est 8 à 9Tonnes par cuisson.

La durée de cuisson est 48h

7.3.3Conduite de cuisson de four intermittent

Préchauffage

Il faut employer les combustibles secs et de dimension moyenne afin d’avoir le

maximum d’intensité de flamme.

Chargement en combustible

Il doit être effectué rapidement de la voute quand la flamme est suffisamment forte pour

limiter les pertes d’énergies dues à la sortie de flamme et d’éviter l’excès d’air qui peut

provoquer aussi une perte par le refroidissement de la charge.

Phase de décomposition



58


On doit employer des combustibles de grosses dimensions afin de mieux entretenir la

température de décomposition. Dans le dernier phase de décomposition, on doit encore

entretenir le feu pendant 12 heures environ afin de dresser le palier, ce qui nécessite

encore l’emploi des combustible de grosses dimensions.

Extinction

L’extinction de la chaux vive se fait soit par immersion, soit de préférence par aspersion

d’eau. Cette extinction donne lieu à une augmentation de volume apparent ou

foisonnement, par formation d’aiguille d’hydrates de chaux.

Elle est d’autant plus lente que la chaux a été portée à plus haute température.

Le volume apparent de la chaux éteinte dépasse le double du volume de la chaux.

Le dégagement de chaleur est important et la température peut dépasser 100°C.

L’opération est facile pour les chaux grasses qu’on éteint soit en immergeant les blocs de

chaux vive dans des aspersions des blocs de chaux vive.

Dans la pratique :

3 brouettes de la chaux vive pour l’eau 52 L.



59


TROISIEME PARTIE :

DISCUSSIONS ET PROPOSITIONS

D’AMELIORATION

De production de la chaux



60


CHAPITRE VIII : ETUDE COMPARATIVE DE PRODUCTION DE LA CHAUX

8.1Tableau comparatif des fours à cuisson continu et intermittent

Tableau. 06. Comparaison du four à cuisson continu et intermittent

Paramètre et matériau Four

continu(Ambatosokay)

Four

intermittent(Belobaka)

Pierre à chaux

calcaire (calcite de différents couleur : orange,

blanc, gris)

calcaire (calcite de couleur blanc)

Combustible Charbon de bois

Bois

Chargement de four

Chaque 4h durant la production

Chaque cuisson 1 cuisson= 3jours

Type de cuisson

Cuisson continue Cuisson discontinue

Dimension de calcaire

10mm - 40 mm 20mm - 60mm

Qualité de produit

Plus fine

Un peu fine

Couleur de produit fini Beige Blanche

Capacité de production

1,5 à 2 Tonne par jours 8 à 9 tonne par cuisson

Rendement

0,56 0,52

Source : Auteur

D’après cette comparaison, les matières premières utilisées sont très différents. En

générale la production de la chaux utilisant le four continu est beaucoup d’avantages

par rapport au four intermittent.

8.2 Notion sur la norme NF EN 459-1

La norme NF EN 459 est pour la chaux de construction .Dans la chaux de

construction, il y a la chaux aérienne et la chaux ayant de propriété hydraulique.



61


En rappelant que la chaux aérienne est utilisée pour la préparation ou la fabrication

de matériaux employés aussi bien dans la construction de bâtiments que pour le

génie civil, la chaux aérienne est une chaux qui se combine et durcit avec le

dioxyde de carbone présent dans l’air.

La chaux ayant des propriétés hydrauliques est constitué principalement d’hydroxyde

de calcium, de silicates de calcium et d’aluminates de calcium. Ils ont la propriété de

faire prise, en quelques heures, au contact de l'eau.

Tableau .07 Type de la chaux

Type de chaux

pourcentage de chaux

libre

pourcentage d'argile

indice d'hydraulicité

Temps de

prise en jours

Résistance à la

compression à 28 jours (kg/cm²)

CL 90 90 ~0 0 - 0,1 > 30

DL 85 85 (CaOMgO)

~0 0 - 0,1 > 30

CL 80 80 ~0 0 - 0,1 > 30

DL 80 80 (CaOMgO)

~0 0 - 0,1 > 30

CL 70 70 ~0 0 - 0,1 > 30

DL 70 80 (CaOMgO)

~0 0 - 0,1 > 30

NHL 2 50 5 – 8 0,1 - 0,16 10 - 25 20 – 70

NHL 3,5 8 – 14 0,16 - 0,3 10 - 15 35 – 100

NHL 5 15 14 – 20 0,3 - 0,4 2 - 4 50 – 150

chaux éminemment

hydraulique, clinker

< 2 20 – 30 0,4 - 0,5 <2 >150

Source [14]

http://fr.wikipedia.org/wiki/Clinker



62


La norme NF EN 459 révisée : chaux de construction

Tableau.08 Chaux calcique

TYPE DE CHAUX VALEURS DONNÉES EN POURCENTAGE EN MASSE

Désignation Notation CaO + MgO MgO CO2 SO3 Chaux libre

Chaux calcique (CL)

Chaux calcique 90

CL 90 ≥ 90 ≤ 5 ≤ 4 ≤ 2 ≥ 80

Chaux calcique

80

CL 80 ≥ 80 ≤ 5 ≤ 7 ≤ 2 ≥ 65

Chaux calcique 70

CL 70 ≥ 70 ≤ 5 ≤ 12 ≤ 2 ≥ 55

Remarque : Additifs possibles en faible quantité pour améliorer la

fabrication ou les propriétés de la chaux. Si teneur >0,1%, la teneur réelle et le type doivent être déclarés.

Source [14]

Tableau 09. Chaux hydraulique

TYPE DE CHAUX VALEURS DONNÉES EN

POURCENTAGE EN MASSE

Désignation Notation CaO + MgO

MgO CO2 SO3

Chaux dolomitique

(DL)

Chaux

dolomitique 90-30

DL 90-

30

≥ 90 ≥ 30 ≤ 6 ≤ 2

Chaux

dolomitique 90-5

DL 90-5 ≥ 90 > 5 ≤ 6 ≤ 2

Chaux

dolomitique 85-30

DL 85-

30

≥ 85 ≥ 30 ≤ 9 ≤ 2

Chaux dolomitique

80-5

DL 80-5 ≥ 80 > 5 ≤ 9 ≤ 2

Source [14]



63


8. 3 Essais au laboratoire

Les essais effectués sur la chaux ont été effectués au laboratoire LNTPB et au

laboratoire de Chimie de l’ESPA.

8.3.1. Caractéristique physique de la chaux

8.3.1.1 Chaux éteint

Tableau 10.Résultat d’analyse physique de la chaux éteint

Chaux

d’Ambatosokay

Chaux de

Belobaka

Unité

Poids

spécifique

2,38 2,38 g/ml

Densité

apparente

0,609 0,54 g/ml

Masse 2,15 2,15 G

Surface

spécifique

Blaine

Ech 1mm : 9 154

Ech 0,08mm :

10 719

Ech 1mm : 3555

Ech0, 08mm :

3623

cm2 /g

Consistance

normalisé,

Quantité d’eau

nécessaire

294

298

Ml

Temps de prise

tO à t1

t1 à t2

44h30mn

4h

52h 20mn

4h20mn

H

Pourcentage de

finesse

46,55

34,31

%

taux d’humidité 0,37 0,84 %

Source : Auteur



64


Tableau .11.Résistance à la flexion et à la compression de la chaux éteint

Chaux

d’Ambatosokay

Chaux de

Belobaka

Unité

Résistance à

la flexion

14 jours 0,75 0,5 Mpa

21 jours 1 0,875 Mpa

28 jours 0,625 0,5 Mpa

Résistance à

la

compression

14 jours 1,1 0,85 Mpa

21 jours 0,78 1,12 Mpa

28 jours 1,10 0,83 Mpa

Source : Auteur

8.3.1.2 Chaux vive

Tableau 12.Résultat d’analyse physique de la chaux vive

Chaux

d’Ambatosokay

Chaux de

Belobaka

Unité

Poids

spécifique

3,10 3,10 g/ml

Densité

apparente

0,40 0,62 g/ml

Masse 2,77 2,77 G

la perte au feu 26,23 26,3 %

Source : Auteur



65


8.3.1. 3 Calcite

Tableau 13.Résultat d’analyse physique de la calcite

Calcite de Belobaka Unité

Perte au feu 40,1 %

Poids spécifique 2,77 g/ml

Densité apparente 0,93 g/ml

Masse 2,50 G

Surface spécifique

Blaine

5165,19 cm2 /g

Consistance

normalisé, Quantité

d’eau nécessaire

255

Ml

Source : Auteur

8.3.2 Caractéristique chimique de la chaux

Tableau.14 Résultats de l’analyse chimique

Ambatosokay Belobaka

Calcite Chaux Vive

Chaux éteint

calcite

Chaux vive

Chaux éteint

Eléments Majeurs

%CaO 58 85,82 85, 40 56,05 70,75 69,05

%MgO 14,23 6, 32 3,06 32,44 24,07 14,01

%Al 2 0 1,07 1,07 0,78 1,07 3,1 1,80

%Fe 2 O3 1,23 1,12 0,56 1,12 1,12 0,56

%SiOé2 4,02 1,73 3,74 5,18 0,1 0,07

Source : Auteur Potentiel d’hydrogène

pH d’Ambatosokay= 11

pH de Belobaka= 12

3



66


Indice d’hydraulicité Chaux éteinte d’Ambatosokay

L=

L=

L=0,05

Chaux éteinte de Belobaka

L=

L=

8.3.3Interprétations des résultats

D’après le résultat d’analyse au laboratoire, on voit que la chaux produite à Ambatosokay

est de qualité nettement supérieure par rapport à la chaux produite à Belobaka, grâce à

la qualité de la calcite constituant la matière première, et la cuisson à four continu.

Selon le tableau de type de la chaux, on peut classer la chaux d’Ambatosokay comme

chaux de classe CL90, parce que le taux de chaux libre est supérieure à 80% ; et celle

de Belobaka comme chaux de classe CL 80 parce que le taux de chaux libre est

supérieure à 65%.

La chaux produit à Ambatosokay est très avantageux lors de la mise en œuvre grâce à

l’impureté contenue .L’utilisation de la chaux dans les mortiers, enduits, badigeons, en

stabilisation de sol est très bonne.

L=0,08



67


Par contre la couleur de la chaux de Belobaka est plus blanche à cause de la couleur

blanche de la calcite. Il y a aussi d’autres utilisations de calcite blanche dans l’industrie

par exemple dans le domaine de la peinture et génie civile.



68


CHAPITRE IX : OPTIMISATION DE PRODUCTION DE CHAUX DE LA SOCIETE

MALAGASY GYPSUM

9.1 Proposition d’amélioration

9.1.1Construction de nouveau four continu à Belobaka

9.1.1.1 Montage de four continu

En premier lieu, nous avons entamé les travaux préparatifs :

Approvisionnement en bois de chauffe ;

Approvisionnement en briques ;

Approvisionnement en matière première : extraction, concassage et classement

par dimensions (petites, grosses, plates) ;

Aménagement et agencement du four ;

Construction de la chape de fondation ;

Confection de socle et voûtes d’Aliender ;

Pose des rails

Construction de la zone de refroidissement ;

Construction de la zone de cuisson ;

Construction de la zone de préchauffage ;

9.1.1.2 Volume utile du four pour la production de 2 tonne par jour

VU = 2d4

h

Avec h : hauteur du four

d : diamètre de base

Théoriquement, la densité apparente de calcaire est 1,33T/m3 ;

La densité apparente du charbon est 0,266t/m3

Pour produire 1t de chaux, on a besoin de 2t de pierre à chaux, et le volume occupé par

2t de pierre à chaux est de 1,5m 3



69


Après les mesure et pesage du charbon de bois, on voit que 16kg de charbon de pour

une brouette de 60l, donc la densité apparente du charbon de bois de diamètre 20 à

50mm est de 0,266T/m 3

D’après l’essai pilote du four continu, le rendement est de 56% et prenons comme

hypothèse 50%.

Pour obtenir un rendement 100%, on a besoin de 760kcal pour produire 1kg de chaux.

Donc pour 50% de rendement :

On a

η =1-

0,5=1- (X-760) / 760

=1-X/760 +1

=2- X/760

X= 760 (2-0,5)

X=1 140kcal

1kg de charbon a un pouvoir calorifique de 5000kcal

1140kcal, on a besoin de 0, 228kg de charbon

Or, la densité apparente du charbon est de 0,226t/m3

Donc le volume du charbon à utiliser est de 0,8m3

Calcul du volume utile du four

VU = Vcal+Vcomb

=1,5+0,8

VU=2,3 m3

VU=π* d2*

Avec d= diamètre intérieur du four

h=hauteur utile du four

On a fixé le diamètre intérieur du four à 0,8m

D’où h= 4* VU/π*d2

h=(4* 2,3)/(3,14*0,82)

h=4,60m

La dimension du four est de :



70


Volume utile : 2,3m 3

Diamètre intérieur : 0,8m

Hauteur utile : 4,60m

Quantité de matière

Diamètre du calcaire (d=40 à 60mm)

Diamètre du charbon (d= 30mm)

Volume utile du four

Quantité de calcaire

Quantité de combustible

Quantité de chaux vive obtenue

Quantité d’eau

Quantité de chaux éteint obtenue

Quantité de chaleur introduite

Quantité de chaleur fournie pour produire 1kg de chaux

Machines et outils utilisés

Four, scie, haches, tamis, pelles, brouettes, masses, pinces, barres, pioches

Véhicules de transport

Produits et matériaux utilisés

Bois et feuillage (source d’énergie)

Pierres calcaires

Terre et boue pour fermer l’entrée du four

Public et relation sociales

Travail souvent isolé en petites unités : propriétaire, maîtres artisans, artisans et

manœuvres.

Contact avec les autorités locales pour l’obtention du permis d’exploitation

Contact avec clients (grossistes, livreurs)



71


Exigences particulières

Contraintes physiques : manutention, travail pénible et exposé à la chaleur

Contraintes climatiques : travail en plein air (intempéries)

Contraintes mécaniques : postures, précision du geste, hypersollicitation des

articulations des membres (poignets, coudes et épaules)

Horaire de travail continu

9.2 Améliorations des infrastructures à Ambatosokay

Réhabilitations des maisons de production et des fours existant.

9.3. Autres propositions d’amélioration dans le lieu de travail et mesures à prendre en cas de

dispersion accidentelle

Conseils généraux

Consulter un médecin en cas d'exposition supérieure à la normale.

En cas d'inhalation

Transporter la source de poussière ou la personne affectée à l'extérieure. Consulter

immédiatement un médecin.

En cas de contact avec la peau

Brosser soigneusement et délicatement les parties du corps contaminées afin d'éliminer

toute trace du produit. Lave immédiatement la zone affectée à grande eau. Retirer les

vêtements contaminés.

En cas de contact avec les yeux

Rincer abondamment les yeux avec de l'eau et consulter un médecin.



72


En cas d'ingestion

Se rincer la bouche à l'eau, puis boire beaucoup d'eau. Ne pas faire vomir.

Pour les non secouristes

Veiller à ce que le local soit correctement ventilé ;

Maintenir les niveaux de poussière aussi faibles que possible ;

Évacuer les personnes non protégées ;

Éviter le contact avec la peau, les yeux et les vêtements - porter un équipement de

protection individuelle approprié ;

Éviter d'inhaler les poussières - veiller à ce que le local soit suffisamment ventilé ou

porter un équipement de protection respiratoire adapté, ainsi que des équipements de

protection individuels appropriés ;

Eviter d’exposer le produit à l’humidité.

Pour les secouristes

Maintenir les niveaux de poussière aussi faibles que possible ;

Veiller à ce que le local soit correctement ventilé ;

Évacuer les personnes non protégées ;

Éviter le contact avec la peau, les yeux et les vêtements - porter un équipement de

protection individuelle approprié ;

Éviter d'inhaler les poussières - veiller à ce que le local soit suffisamment ventilé ou

porter un équipement de protection respiratoire adapté, ainsi que des équipements de

protections individuelles appropriées ;

Eviter d’exposer le produit à l’humidité.

Méthodes et matériel de confinement et de nettoyage

Dans tous les cas, éviter la formation de poussière.

Maintenir la substance aussi sèche que possible.

Ramasser le produit à l'aide d'un procédé mécanique et sec.

Utiliser un aspirateur ou mettre le produit dans des sacs à l'aide d'une pelle.



73


9.3.1Conseils pour les manipulations et stockage

Mesures de protection

Éviter le contact avec la peau et les yeux.

Ne pas porter de lentilles de contact lors de la manipulation de ce produit. Il est

également recommandé de se munir d'un flacon de solution de rinçage oculaire.

Maintenir les niveaux de poussière aussi faibles que possible.

Limiter la production de poussière. Enfermer les sources de poussière et utiliser une

ventilation aspirante (collecteur de poussière aux points de manipulation). Les systèmes

de manipulation doivent de préférence être fermés. Lors de la manipulation de sacs, les

précautions habituelles doivent être prises concernant les risques.

Conseils en matière d'hygiène générale sur le lieu de travail

Éviter l'inhalation, l'ingestion et le contact avec la peau et les yeux. Des mesures

d'hygiène générales sont requises sur le lieu de travail afin de garantir une manipulation

sans danger de la substance.

Ces mesures sont les suivantes :

veiller à son hygiène personnelle, maintenir le lieu de travail propre et rangé

(nettoyage régulier avec des dispositifs de nettoyage adéquats), ne pas boire,

manger ou fumer sur le lieu de travail. Se doucher et changer de vêtements à la

fin de chaque journée de travail. Ne pas porter de vêtements contaminés en

dehors du lieu de travail.

Conditions concernant le stockage sûr, y compris les éventuelles incompatibilités

La substance doit être conservée dans un local sec. Il faut éviter tout contact avec l'air

ou l'humidité. Le stockage en vrac doit être effectué dans des silos spécialement conçus

à cet effet. Tenir éloigné des acides, des quantités importantes de papier, de la paille et

des composés nitrés. Conserver hors de portée des enfants. Ne pas utiliser d'aluminium

pour le transport ou le stockage s'il existe un risque de contact avec de l'eau



74


CHAPITRE X. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL

10.1 Déchets et résidus solides

Les déchets et résidus solides résultant de l’exploitation sont :

Pierres à chaux de mauvaise qualité

Déblai de latérite provenant de l’extraction

Incuits et surcuits de la cuisson

Déchets de combustible (fines) et cendres

Tous ces déchets et résidus sont stockés dans des endroits convenables ; des fosses

ou des plans spécialement aménagés.

Toutefois, certains résidus tels que les incuits et surcuits peuvent être utilisés pour la

stabilisation de la terre.

10.2 Mesures de protection individuelle telles que les équipements de protection individuelle

10.2.1 Protection des yeux/du visage

Ne pas porter de lentilles de contact. Pour les poudres, lunettes de sécurité bien ajustées

avec volet latéral ou lunettes de protection intégrales avec champ de vision large. Il est

également recommandé de se munir d'un flacon de solution de rinçage oculaire.

10.2.2 Protection de la peau

La chaux étant classée comme substance irritante pour la peau, l'exposition par

absorption cutanée doit être limitée au maximum en utilisant tous les moyens techniques

appropriés. Le port de gants de protection (en nitrile), de vêtements de protection

standards couvrant entièrement la peau (pantalon long, combinaison à manches

longues, vêtements resserrés aux ouvertures) et de chaussures résistantes aux

substances caustiques et empêchant la pénétration de la poussière est obligatoire.



75


10.2.3 Protection respiratoire

L'utilisation d'une ventilation locale pour maintenir les niveaux en-dessous des seuils

préconisés est recommandée.

Un filtre à particules adapté est recommandé, en fonction des niveaux d'exposition

attendus.

10.2.4 Risques thermiques

La substance ne constituant aucun danger thermique, aucune mesure particulière n'est

donc requise.

10.2.5 Précautions pour la protection de l’environnement

Contenir l’épandage. Maintenir la substance aussi sèche que possible. Dans la mesure

du possible, couvrir afin d'éviter tout risque inutile dû à la poussière. Éviter tout rejet non

contrôlé dans les cours d'eau et les égouts (augmentation du pH). Tout rejet important

dès les cours d'eau doit être signalé à l'Agence de protection de l'environnement ou à

tout autre organisme officiel compétent.

10.2.6 Principaux symptômes et effets aigus et différés

L'oxyde de calcium ne présente pas de toxicité aiguë par voie orale, par absorption

cutanée ou par inhalation. La substance est classée parmi les irritants de la peau et des

voies respiratoires et peut provoquer de graves lésions oculaires. Le risque d'effets

secondaires systémiques n'est pas préoccupant, les effets locaux (effet pH) constituant

principal risque pour la santé.



76


10.3 Développement Durable

Tableau.15 Impacts environnementale dans la production de la chaux

TYPE DE NUISANCES IMPACTS MESURES

MISES EN PLACE

SONORES: Tirs d'explosifs, coups de

Marteau

Limité car exploitation souterraine et absence

d’habitation en surface

Contrôle bisannuel

SANITAIRES: Exploitation d'un calcaire siliceux.

Pas de cas de silicose déclaré.

Contrôle bisannuel.

ENVIRONNEMENTALES Rejet de poussières

Utilisation ponctuelle d'eau potable pour

éteindre la chaux vive après épuisement des réserves d'eau de ruissellement.

Création d'un sous-sol "gruyère".

Dégradation de l’environnement

Blanchiment des bâtiments

et de la végétation. Appauvrissement des

nappes phréatiques. "Fragilisation "des couches

en surface. Extension en profondeur sur

un deuxième niveau Déforestation pour le

combustible

Contrôle bisannuel de la qualité de

l'air.

- Pas d’habitations sur la carrière.

- Réflexion sur : il faut «reboucher » le premier niveau

- Constructions de piliers de soutènement

-Reboisement

Source : Auteur



77


CHAPITRE XI : ETUDE DU MARCHE

Une étude de marché est un ensemble de technique marketing qui permet de mesurer,

analyser et comprendre les comportements, les appréciations, les besoins et

attentes d'une population définie.

11.1Description du marché

Tout marché déterminé se développe en multiples facettes, cela constitue un contexte

auquel l’entreprise doit faire face et dans lequel elle vit et évolue. La vision de cette

situation fait apparaître l’étude des domaines susceptibles d’avoir une incidence sur

la réalisation.

Lors de ces études, nous prendrons en ligne de compte les facteurs pouvant avoir une

influence sur notre unité. Pour cela, nous allons distinguer le microenvironnement.

Le microenvironnement se différencie du macro-environnement par la dimension des

acteurs pris en compte. Cette analyse est axée sur les relations avec les différents

partenaires directs tels que les fournisseurs, les clients, les ressources humaines.

En termes d’approvisionnement nous sommes favorisés par les concasseurs des pierres

calcaires dans la carrière au voisinage du lieu d’implantation du projet en

fournissant des pierres calcaires avec le prix considérable de 6000Ar le m3.

Les clients : nous avons l’intention d’exporter notre produit finis, donc il faut suivre

les normes et des exigences des importateurs.

Les ressources humaines : la ressource humaine tient une très grande importance

d’où la préoccupation à la disponibilité des mains d’œuvre sur place sous la

surveillance et le contrôle des ingénieures.

11.2 L’analyse de l’offre et de la demande

11.2.1 La situation de l’offre

Au niveau de l’offre, nous allons décrire ici la situation de l’offre et de la concurrence.



78


En effet, l’offre est représentée par les volumes d’un produit déterminé que les

producteurs ou distributeurs proposent sur le marché. Le nombre de ces offrants

détermine la nature du marché et la concurrence. Théoriquement, on distingue le

marché de structure :

Monopole lorsqu’il n’y a qu’un seul offreur ;

Monopsone s’il s’agit des quelques offreurs ;

Oligopsone s’il y a de plusieurs offreurs.

Dans notre cas, notre structure de marché est le Monopsone.

11.2.1.1 La situation de l’offre au niveau national

La production de chaux à Madagascar est aux environs de 5800 tonnes par an.

11.2.1.2 La situation de l’offre locale

A Madagascar, la production de chaux peut encore être augmentée de 70%, ce qui

montre qu’elle n’est pas suffisante pour les besoins locaux. Toutefois, la qualité produite

n’est pas toujours celle attendue par les clients, ceci du fait de la mauvaise

exploitation de certains opérateurs.

11.2.2 Les concurrents

La concurrence c’est une rivalité entre plusieurs personnes ou bien plusieurs

forces, poursuivant un même but. Connaitre la concurrence peut influencer sur la prise

de décision dans notre entreprise.

D’une manière générale, on démontre plusieurs éléments qui entrent en jeux dans la

lutte concurrentielle.

Pour revenir dans cette lutte, nous devons prendre en compte la concurrence. Nos

concurrents sont formés par les opérateurs nationaux et quelques pays étrangers

exportateurs de chaux.



79


Ces concurrents nationaux sont constitués par les entreprises de chaux comme le

SOAM et les producteurs de chaux artisanal.

Les chaux artisanales sont faibles au niveau de qualité de produit.

Les concurrents internationaux sont venus généralement des pays de l’Allemagne,

Belgique, Chine, France, Indonésie, Japon,…ces pays généralement sont nos

concurrents sur l’abondance des produits sur les marchés ainsi que les grandes sociétés

(sociétés industrielles : sucrerie, sidérurgie,…) demandent l’importation de ce produit à

cause de la mauvaise qualité de chaux produite. Notre avantage c’est l’abondance

des matières premières en qualités et quantités de notre pays.

11.2.3 L’analyse de la demande

La demande est formée par des besoins des consommateurs qui peuvent se concrétiser

en achat. C’est donc la quantité des besoins et /ou services que les consommateurs sont

prêts à acquérir sur un marché déterminé.

De ce fait, l’analyse de la demande consiste à déterminer la demande actuelle des

clients potentiels et de son évolution.

Généralement, plus la ville est grande, plus elle absorbe beaucoup de produite et même

cas présent à la chaux.

Le tableau suivant donc présente les principaux consommateurs de la chaux dans toute

Madagascar mentionnée par les six provinces entre 2008 et 2009.

Tableau 16: La liste de la consommation provinciale de chaux (en tonnes)

Provinces Consommation en 2008 Consommation en 2009

Antananarivo 4900 5250

Mahajanga 4750 5000

Toamasina 2200 2750

Antsiranana 500 600

Fianarantsoa 800 850

Toliara 1000 1850

Source : [19]



80


Le plus grand consommateur est dans la province d’Antananarivo, elle est la capitale de

notre pays ce qui nous montre l’existence de toutes sortes d’industries et de

produits différents qui utilisent la chaux.

La seconde place est tenue par la province de Mahajanga.

Il nous reste encore beaucoup à faire si on veut étendre dans la grande île nos

produits, il existe des régions que l’existence de ce produit n’est pas encore, pour ceux il

faut donc avoir une nouvelle distribution adéquate à ces régions.

11.3Stratégies marketing

Cette stratégie vise à mettre l’entreprise concernée en adéquation avec les exigences

implicites du marché sur lequel elle agit. Les bases de cette stratégie sont de

découvrir les besoins de consommateurs potentiels et de définir les produits et

services. La politique de communication, la publicité, la promotion et l’organisation

de la vente des produits n’est quant à elle que la partie la plus visible du marketing

auprès du grand public.

La stratégie marketing est la démarche d’analyse et de réflexion pour réaliser

l’adéquation offre-demande qui s'inscrit dans la stratégie globale de l'entreprise. Il s'agit

d'un travail de long terme structuré essentiellement autour du marketing opérationnel.

Le marketing opérationnel est la concrétisation sur le terrain des décisions

d'orientation prises au niveau de la stratégie marketing et aboutit à l'élaboration

d'un plan marketing.

Le service marketing d'une société devra prendre en compte un maximum de

paramètres sur le marché du produit ou du service à vendre, ceci afin de mettre en place

une stratégie commerciale pour l'entreprise.



81


11.3.1 La politique de prix

Pour fixer un prix, on peut raisonner de deux manières. D’une part, on peut le faire en

fonction du prix pratique au vu du prix proposé par des concurrents. De l’autre côté, le

prix peut être fixé en fonction du prix de revient de production de l’unité.

Mais quel que soit le mode de fixation appliqué, il doit être compris dans la

fourchette de prix d’accessibilité du consommateur. Cette fourchette de prix s’appelle le

prix psychologique et au-dessus duquel le prix n’est plus à la portée de la cible et

en dessous duquel les consommateurs mettent en question la qualité du produit.

11.3.2 La politique de distribution

Le circuit de distribution peut être définie comme l’ensemble des parcours

commerciaux empruntés par un bien déterminé partant du producteur vers les

consommateurs.

Ce circuit se caractérise par la longueur du trajet en termes d’intervenant qui peut être

courte ou longue. Ainsi, parle-t-on du circuit court et du circuit long.

Puisque nous savons deux catégories de consommateurs qui sont les entreprises

grossistes et les entreprises détaillants, nous allons adopter deux politiques de

distribution correspondantes à ces deux types de clientèles. A cet effet, nous

allons procéder de la manière suivante :

D’un côté, nous allons utiliser le circuit de distribution court pour les clients

(entreprise commerciaux détaillants). Il s’agit d’une vente de nos produits

directement aux utilisateurs directs.



82


De l’autre côté, nous utilisons le circuit long pour les clients entrepris commerciaux

détaillant parce que les entreprises grossistes n’arrivent pas à satisfaire les besoins des

clients finaux.

Clientèle cible

Industries chimique et alimentaires

Entreprises de construction

Agriculteurs

Revendeurs

Communication

La communication représente l'ensemble des activités destinée à faire connaître le

produit et ses avantages en vue d'inciter les clients ciblés à l'acheter.

Si l’unité veut aller au-delà de courant de vente spontané, elle doit concevoir et

transmettre des informations sur les produits, leurs caractéristiques et leurs avantages.

De par sa nature même, toute entreprise a un agent de communication.

Il existe quatre grands moyens de communication :

La publicité

La promotion de vente



83


Les relations publiques

La vente

Prix actuels pratiqué

Produit local : Fleur de chaux 4 kg

Gasy sokay : 2000Ar

Boutsik : 2000Ar

Soambato : 1600Ar



84


CONCLUSION

Les matériaux minéraux prennent une place assez importante dans le domaine des

Sciences des Matériaux, de nombreuses études ont été effectuées sur cette famille de

matériaux.

Les méthodes de production artisanales de la chaux existant à Madagascar nous ont

poussés à étudier de plus près ce cas. Notre étude s’est portée sur l’amélioration des

productions de la chaux que ce soit sur la qualité et quantité, principalement centrée sur

la normalisation.

L’étude bibliographique nous a permis de voir les différentes généralités sur la chaux,

ces différentes classes et méthodes de classification, et enfin les techniques de

production de la chaux. Cette étude nous a montré qu’il existe de nombreuses méthodes

de classification de la chaux, et il existe aussi de nombreuses techniques de fabrication.

La comparaison du four intermittente et du four continu nous ont permis de voir que le

four continu produit une qualité de chaux plus fin, que son rendement est plus productif

et aussi que le four continu est plus avantageux du côté gestion de temps.

Nous avons pu obtenir, à partir des essais expérimentaux effectués en laboratoire, les

différentes caractéristiques permettant l’identification de la chaux. Ce qui nous a permis

identifier et comparer la chaux produite par la Société Malagasy Gypsum sise à

Belobaka et celle sise à Ambatosokay. En effet, la chaux produite à Ambatosokay qui a

une classe CL90 est de qualité supérieure par rapport à celle de Belobaka, ayant une

classe CL80. Par contre la chaux de Belobaka a une teinte plus claire.

Pour améliorer la production de la chaux, tant sur le plan qualité que quantité, il faut

améliorer et modifier la technique de production ainsi que les méthodes de travail.

Cependant, la production de la chaux engendre des conséquences non négligeables sur

l’environnement, mais ces conséquences peuvent être atténuées par différentes

mesures préventives et réparatrices.

Pour conclure, notre étude nous a permis de voir qu’il est bien possible d’améliorer la

méthode de production de la chaux afin de pouvoir obtenir de la chaux ayant une qualité

entrant dans les normes en vigueurs et de pouvoir augmenter le rendement de la

fabrication. Cette amélioration est favorable pour la Société ainsi que pour les

consommateurs du produit, tant sur le plan économique, technique, qualité et sécurité.



A


ANNEXES



B


ESSAI AU LABORATOIRE

ANNEXE I : METHODE DE CARACTERISATION DE LA CHAUX

I. EAU DE GACHAGE

Mode opératoire

- Peser 500 g de la chaux considéré

- Prendre un choix de masse de l’eau

L’eau de gâchage est déterminée à partir de l’enfoncement de la sonde si elle

atteigne 6 mm, ou recommence l’essai avec l’ajout de l’eau.

Détermination du taux d’eau de gâchage :

Nous avons la relation

E =

00

II. ESSAI DE PRISE

II.1 Définition

Cet essai permet de déterminer le temps de prise, c'est-à-dire la durée qui s’écoule

entre l’instant ou le liant a été mise en contact avec l’eau de gâchage et

« début de prise ».

II.2 Principe de l’essai

« Le début de prise » se détermine à l’aide de l’aiguille de Vicat qui s’enfonce dans un

moule tronconique rempli de pâte pure ou de mortier. C’est l’instant ou l’aiguille cesse de

s’enfoncer et s’arrête à une distance du fond du moule supérieure à 2,5 mm.

De même « la fin de prise » est l’instant ou l’aiguille cesse de s’enfoncer et s’arrête à

une distance du fond moule supérieure à 30 mm.

Il est effectué sur la pâte normale selon la norme EN 197-1.

La pâte normale est une pâte pure de consistance normale c'est-à-dire, qu’en opérant

avec l’appareil de Vicat, la lecture donnant l’épaisseur de la pâte restant entre



C


l’extrémité inférieure de la sonde et le fond du moule quand celle-ci a cessé de

s’enfoncer sous son propre poids, est de 6 mm ± 1 mm.

La préparation de la pâte normale est la suivante : le malaxage est effectué à

l’aide d’un malaxeur (selon la norme EN 197-1) qui est en position de fonctionnement.

On verse dans le récipient, la quantité d’eau préalablement déterminée par des

tâtonnements successifs pour la réalisation de la consistance normale puis on

ajoute 500g de liant.

On met le malaxeur à la vitesse lente pendant une minute puis à la vitesse rapide

pendant 4 mm

On remplit immédiatement le moule tronconique avec la pâte ainsi préparée et

on arase la surface par une truelle.

La consistance normale est vérifiée par l’appareil de Vicat, après on le conserve

dans l’eau.

II.3 Expression des résultats

Le temps de prise résulte à l’observation de l’enfoncement de l’aiguille jusqu’à la

constatation du début de prise.

II.4 Préparation des échantillons pour essais mécanique normalisés

II.4.1Condition de température et degré hygrométrique

La température de la salle de travail, du matériel et des matériaux servant aux

essais (ciment, sable, eau) doit être 20°C ± 2 °C et l’humidité relative de l’air de

la salle est supérieure à 65 %.

II.4.2 Composition de base

• Sable sec normal 1350g

• Liant 450g

• Eau 225g

Le constituant supplémentaire entrant dans la composition à savoir l’adjuvant a été

introduit dans l’eau de gâchage.



D


II.4.3 Confection et moulage des éprouvettes

Moule pour éprouvettes prismatiques

Le moule comporte trois compartiments. Il permet simultanément l’exécution de 3

éprouvettes 4cm x 4cm x 16cm.

Les moules sont en acier inoxydable, et ils sont conçus pour résister aux déformations.

Ils doivent être démontables, étanches et constitués d’une matière non réactive au liant.

Malaxage

Le malaxage a été effectué au moyen d’un malaxeur conforme à la norme EN 196-1

II.4.3.1Les essais de rupture à la traction par flexion

Pour les essais de traction, on utilise la méthode du chargement centré simple.

L’échantillon repose sur un dispositif comprenant deux appuis, et un troisième appui (tête

de la machine) qui transmet la charge verticale, en entraînant la rupture de

l’échantillon. Cette contrainte de rupture à la traction par flexion est égale à 0,0025fois la

charge de destruction de l’échantillon, d’où la formule :

RT = 0,0025 x F

RT : la résistance à la traction par flexion

F : la force de destruction indiqué par l’appareil

II.4.3.2 Les essais de rupture à la compression

Comme chaque point de notre courbe est constitué par la moyenne des 03

valeurs des échantillons identiques, nos essais de compression ont été menés sur

les 06 demi -éprouvettes fournies par l’essai de rupture à la traction par flexion.

Ces demi-éprouvettes sont placées sur leurs faces latérales planes et subissent à leur

tour la charge de destruction par compression, d’où la formule :

F

RC = -------

S



E


RC : la résistance à la compression

F : la force de destruction indiqué par l’appareil

S : La surface des plaques 4 x 4 cm2

II.4.3.3 Expression des résultats

L’expression des résultats de résistance mécanique en traction par flexion ou en

compression est en MPa.

III. DETERMINATION DE L’HUMIDITE

Le matériau est chauffé à température 105°C jusqu’à l’obtention de masse

constante.

Soient

- m1 la masse de l’échantillon

- m2 la masse obtenue après chauffage

- La variation de masse m1 - m2 indique la teneur en humidité

Teneur en humidité en pourcentage massique =

IV. MASSE VOLUMIQUE APPARENTE

IV.1Définition C’est le rapport entre la masse sèche du matériau et son volume

IV.2 Mode opératoire

Le récipient gradué est pesé à vide (mv). Ensuite la masse du récipient et de la

chaux est déterminée (mplein). La chaux ne doit pas dépasser la surface

supérieure du récipient.

On en déduit la masse de la chaux (mp) par la formule suivante :

mp = (mplein - mv)

mp : masse de la pouzzolane

v : volume intérieur du récipient en cm 3

ρ: la masse volumique apparente exprimé en g/cm3



F


ANNEXE 2 .ANALYSE CHIMIQUE

Fusion alcaline :

– peser 0,5g d’échantillon et introduire dans un creuset en platine ;

ajouter 4g de KNaCO3 et chauffer progressivement jusqu’à 975±25°C pendant

45min,

– ensuite poser ce dernier dans une capsule en porcelaine de 175ml ;

commencer l’attaque en introduisant peu à peu 50ml de HCl 50% dans le creuset puis

rincer à fond le creuset et son couvercle avec la même solution de HCl 50% tout en

récupérant la solution d’attaque et de lavage dans le capsule en porcelaine ,

après le dégagement gazeux, rincer de nouveau le creuset avec un peu d’eau distillée

chaude et placer la capsule sur un bain de sable ;

– évaporer à sec de manière à obtenir une poudre finement divisée ;

– enlever et laisser refroidir la capsule puis humecter uniformément la masse avec

50ml de HCl 10% et chauffer au bain de sable pendant 15min ;

– filtrer par décantation sur papier filtre moyen en recevant le filtrat dans une

fiole jaugée de 500ml ;

– laver le précipité sur le filtre avec de l’eau distillée bouillante jusqu’à la disparition de

la réaction avec AgNO3 ;

– laisser refroidir le filtrat dans un bain d’eau froide puis ajuster au trait de jauge

avec de eau distillée.

a) Détermination de la teneur en silice %SiO2

Mettre le papier filtre et son contenu dans un creuset en platine et calciner à

1000°C±25°C pendant 45minutes. La teneur en silice est obtenue en prélevant la

masse avant et après cuisson du papier filtre.

Expression des résultats :

%SiO2 = (M’-M) x 100

M’ : masse du creuset et son contenu après calcination.

b) Détermination des autres oxydes %Fe2O3, %Al203, %CaO, %MgO



G


Détermination de l’oxyde de fer %Fe2O3

Pipeter 100ml de filtrat pour le verser dans un bécher de 600ml tout en ajoutant

200ml d’eau distillée. Ajouter ensuite quelques gouttes de NH4OH 50% jusqu’au virage

au bleu foncé et verser rapidement 20ml de HCl 0,1N + 15ml de solution tampon puis 15

à 20 goutes d’acide salcylique (violet-noir).

Chauffer à 40-45°C pendant 1mn30s (ne pas dépasser 50°C), lorsque cette

température est atteinte, titrer avec EDTA (ou acide éthylène diamine tétra acétique)

jusqu’au virage jaune-paille en faisant la lecture du volume de l’EDTA versé sur la

burette graduée

NB : Réserver cette solution notée A pour la détermination de la teneur en Al2O3

Détermination de la teneur en alumine %Al203

Avec la solution A :

Ajouter :

– quelques gouttes de CH3CO2NH4 (coloration bleue) ;

– 5ml de CH3CO2H ;

– 3 gouttes de complexonate de cuivre ;

– 10 gouttes de PAN (rose violacée) ;

– Porter à ébullition la solution, tout en agitant ;

– Titrer avec de l’EDTA jusqu’à la coloration jaune paille ;

– Lire le volume V d’EDTA versé.

Détermination de la teneur en oxyde de calcium %CaO

Pipeter 50ml de filtrat puis le verser dans un bécher de 600ml et ajouter

200ml d’eau distillée. Ajouter 2goutters d’hélianthine (coloration rose) puis quelques

gouttes de NH4OH 50% jusqu’à l’obtention de coloration jaune. Lorsque la

coloration est obtenue,

verser rapidement 20ml de triéthanolamine (TEA) 33% puis 40ml de NaOH 2N, du

réactif de Paton et Reeder (rouge violet) et enfin titrer avec EDTA jusqu’à

l’obtention de couleur bleue.



H


Relever la valeur du volume de l’EDTA versé.

Détermination de la teneur en magnésium %MgO

– Pipeter 50ml de filtrat et le mettre dans un bécher de 600ml puis

additionner 200ml d’eau distillée ;

– Ajouter une goutte d’hélianthine (rose clair) puis quelques gouttes de

NH4OH 50% jusqu’à coloration jaune ;

– Verser rapidement 30ml de triéthanolamine 33% ;

Ajouter 10ml de NH4OH concentré et 6 gouttes d’indicateur de MgO

(coloration rose) ;

Titrer avec de l’EDTA jusqu’au virage incolore, noter le volume versé V1

Expression des résultats

Pour chaque oxyde, nous avons la formule

% Oxyde = V x ƒEDTA/ oxyde

V : volume d’EDTA versé pour le dosage de chaque oxyde

ƒEDTA/ oxyde : facteur de l’EDTA pour chaque oxyde.



I


ANNEXE 3 .EXEMPLE DE CALCUL D’ANALYSE PHYSIQUE DE LA CHAUX

D’AMBATOSOKAY

CHAUX ETEINT

a) Détermination du poids spécifique

Poids de l’échantillon

P= 50g

Volume de l’échantillon

V=21 ml

Calcul

=V

P

=21

50

b) Détermination de la densité apparente

Poids de tare

Pt =635,61g

Volume de moule

mV = 1000ml

Poids de l’échantillon

P1=611,17g

P2=609, 31g

P3=608g

Avec 閏hP = Poids de l’échantillon

mV = Volume de moule

=2,38g/ml

m

閏hd

V

P



J


d (P1)=1000

17,611

d (P1)=0,61g/ml

d (P2)= 1000

31,609

d (P2)=0,609g /ml

d (P3)=1000

608

d (P3)=0,608

d =3

)3()2()1( PPP ddd

d =3

608,0609,061,0

c) Détermination de la masse (m)

m= )1(* eV

e=0,5

Avec e=porosité

=poids spécifique

m= *0,9035

m=2,38*0,9035

m=2,15g

d) Détermination de la surface spécifique Blaine(S)

Echantillon 1mm

T°= 17°C n =0,01339

d =0,609g /ml



K


S=Kne

te

*)1(

*3

S=15,71n

t

K=22,19(constant de l’appareil)

e=0,5 3e =0, 354

t = temps de perméabilité de la chaux considéré (S)

n = viscosité de l’air à la température d’essais

T= température de la salle d’essai

t = 5mn 45s

= 345 s

n = 0, 01339

=2,38g/ml

S= 15,71*01339,0*38,2

345

S= 9154 cm 2 /g

Echantillon 0,08mm

T°= 17°C n =0,01339

S=Kne

te

*)1(

*3

S=15,71n

t

K=22,19(constant de l’appareil)

e=0,5 3e =0, 354

t = temps de perméabilité de la chaux considéré (S)

n = viscosité de l’air à la température d’essais

T= température de la salle d’essai



L


t =7mn53s

= 473s

n = 0,01339

=2,38g/ml

S= 15,71*01339,0*38,2

473

S= 10.719cm 2

e) Pourcentage de finesse

%finesse= P

Pref 100*

P=80g

refP =37,24

Avec P= Poids total de l’échantillon

refP = Poids des refus

%fin= 80

100*24,37

%fin= 46,55%

f) La consistance normalisée

But de l’essai

L’essai consiste à déterminer la quantité d’eau nécessaire à une pâte de la chaux.

Résultat

Total d’eau nécessaire : 294ml

g) Essais normaux de réception de liant

But de l’essai

L’essai consiste à déterminer les temps de début et de fin de prise de la chaux.



M


L’essai est fait à l’air parce que c’est une chaux vive.

Résultat

Début de prise :

t 0 =mercredi : 11H

t 1 = vendredi : 7H 30

Fin de prise :

t 2 =vendredi : 11H30

t 0 à t 1 =44H 30mn

t 2 - t 1 =4H

h) Détermination de la résistance mécanique But de l’essai

L’essai consiste à déterminer les résistances à la compression et à la flexion

d’éprouvettes de mortier normal.

Mode opératoire

Le mortier normal est composé de :

450g de la chaux

1350g de sable normalisé

225g +85g =310g

310g d’eau distillé

Résistance à la flexion

Résultat de 14 閙e jours


F f = 300N

R f =0,0025* F f

R f =0,0025* 300

R f =0,75MPa



N


Avec

F f = charge maximale à la rupture en Newton

gR f =Résistance à la flexion

Résistance à la compression

R c =1,1MPa

Avec

R c =Résistance à la compression

Résultat de 21 閙e jours


F f = 400N

R f =0,0025* F f

R f =0,0025* 400

R f =1MPa

Avec


R f =Résistance à la flexion


R c =0,78MPa


Résultat de 28 閙e jour


F f = 250N

R f =0,0025* F f

R f =0,0025* 250



O


R f =0,625MPa

Avec


R f =Résistance à la flexion


R c =1,10MPa


i) .Détermination de la perte au feu

Chaux vive=26,23%

Chaux éteint= 28,40%

j) .Détermination du taux d’humidité

Chaux éteint=0,37%



P


REFERENCES

BIBLIOGRAPHIE

[1] La chaux : production et son utilisation

G.CHANTRY, Edition1981

[3] Cours théorique, La chaux, Sciences des Matériaux et Métallurgie ESPA Tananarive.

RATSIMBAZAFY Hery Mikaela(2013)

[5] L'exploitation du Calcaire, Vie et Culture - Chroniques d'Histoire Locale

Froschard Rémi (novembre 2008)

[6] Introduction aux transferts thermiques,

Anne-Françoise Gourgues-Lorenzo,Jean-Marc Haudin,Jacques Besson, Noëlle Billon,

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© École des mines de Paris, 2008

[7] Transferts thermiques

Yves Jeannot, édition 2012

[8] Technologie des ciments et de la chaux, plâtre

G.SEIDEL, HUCKAUF, J.STARK (1980)

[9] La chaux et le stuc,Edition EYROLLE 2004

M.Ballalou Zouhir

[10] Le Carbonate de Chaux

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[11] Contribution à l’exploitation de la chaux à Madagascar « l’unité CGP

Ambatondrazaka », mémoire de fin d’études DEA ESPA

RABARIJOEL Samuel Olivier et RATSIMBAZAFY Hery Mikaela, 1998 ;



Q


[15] Etude de stabilisation d’une chaussé en terre situé à Antsakoamaro commune rurale

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RAKOTOLAHY Fabienne Judie, mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du

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[17] Cipolins d’Ambatondrazaka

(Service géologique, rapport annuel 1963)

H.BESAIRE

[19] BRGM(support)

Plan directeur d’action pour la mise en valeur des ressources du sol et du sous-sol de

Madagascar



R


WEBOGRAPHIE

[2] www.definition de la chaux.com, Février 2013

[4] http : //www.google.com/chaux, Février 2013

[12] http://www.google.mg/chaux-naturelle, Mai 2013

[13] http ://www.google.com /La chaux hydraulique ou aérienne ,Aout 2013

[14] www.wikipédia.com, Février 2013

[16] http ://www.batirama.com , Septembre 2013

[18] http://www.belobaka.com/commune.com , juillet 2013

http://www.definition/

http://www.wikipédia.com/



S


TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS……………………………………………………………………….. ...................... I

SOMMAIRE……………………………………………………………………………………………… III

LISTE DES ABRÉVIATIONS…………………………………………………….. ...............................IV

LISTE DES UNITES………………………………………………………………. ................................IX

INTRODUCTION…………………………………………………………………… ................................ 1

CHAPITRE I. GENERALITES SUR LA PRODUCTION DE LA CHAUX ....................................... 3

1.1 Historique de la chaux [1] [2] ........................................................................................................ 3

1.2 Définition de la chaux [2] ............................................................................................................... 4

1.3 Etudes scientifiques et techniques de production de la chaux [3] [4] [5] [6]................................ 4

1.3.1 Processus de production .............................................................................................................. 4

1.3.2 Recherche de la matière première ............................................................................................... 5

1.3.3 Principes des procédés de cuisson ............................................................................................... 7

CHAPITRE II: ETUDE CINETIQUE DE LA DECOMPOSITION DE LA PIERRE A

CHAUX……………………………………………………………………………… ................................. 8

2.1Essais cinétiques [3] ........................................................................................................................ 8

2.1.1But ................................................................................................................................................ 8

2.1.2 Montage expérimental ................................................................................................................. 8

2.1.3 Mode opératoire .......................................................................................................................... 9

2.2 Présentation des essais cinétiques [3] ........................................................................................ 10

2.2.1Modélisation de la cinétique de décomposition de la pierre à chaux .......................................... 12



T


2.3Dégagement et transfert de chaleur [6] [7]................................................................................... 14

2.3.1Dégagement de chaleur .............................................................................................................. 15

2.3.2Transfert de chaleur ................................................................................................................... 15

CHAPITRE III : PRINCIPE D’OBTENTION DE LA CHAUX………………… .............................. 18

3.1 Réaction chimique [8] [9] ............................................................................................................. 18

3.2 Cycle de la chaux [10] .................................................................................................................. 18

CHAPITRE IV : CARACTERISTIQUE ET PROPRIETE DE LA CHAUX ..................................... 20

4.1 Caractérisation [11] [12] .............................................................................................................. 20

4.2 Les caractéristiques physiques de la chaux [13].......................................................................... 21

4.3 Classification de la chaux [13] ..................................................................................................... 21

4.3.1 Les chaux aériennes .................................................................................................................. 21

4.3.2 Les chaux hydrauliques ............................................................................................................. 22

CHAPITRE V: UTILISATION DE LA CHAUX………………………………… ............................... 23

5.1Utilisation de la chaux vive [14] [15] [16] ..................................................................................... 23

5.1.1 La chaux vive agricole ............................................................................................................... 23

5.1.2 Utilisation dans l'industrie, dans le traitement des eaux, dans le traitement des fumées ........... 23

5.1.3 Utilisation dans la sidérurgie et le traitement des métaux non ferreux ...................................... 25

5.2. Utilisation de la chaux éteint [15] [16] ........................................................................................ 25

5.2.1 Utilisation dans l'agriculture ..................................................................................................... 25

5.2.2 Utilisation comme absorbeur de dioxyde de carbone ................................................................. 26

5.2.3 Utilisation dans la décoration d'intérieur et d'extérieur ............................................................ 26



U


5.2.4 Utilisation dans les travaux publics ........................................................................................... 27

5.2.5 Stabilisation de la terre .............................................................................................................. 27

CHAPITRE VI:FOUR CONTINU D’AMBATOSOKAY (AMBATONDRAZAKA) ......................... 30

6.1 Monographie de la commune d’Ambatondrazaka [17] .............................................................. 30

6.1.1 Historique du site ...................................................................................................................... 30

6.1.2 Localisation du gisement ........................................................................................................... 30

6.1.3 Climatologie .............................................................................................................................. 31

6.1.4 Activités de la population ........................................................................................................... 32

6.1.5 Forme juridique : ...................................................................................................................... 33

6.2 Fabrication de la chaux à Ambatosokay(Ambatondrazaka) ..................................................... 33

6.2.1 Production de la chaux à Ambatosokay..................................................................................... 33

6.3 Four à cuisson continue ............................................................................................................... 35

6.3.1Transfert de chaleur dans le four continu .................................................................................. 38

Surface latérale .................................................................................................................................. 38

6.3.2 Calcination ................................................................................................................................ 39

6.3.3 Quantité de matière première dans un four continu .................................................................. 40

6.4 Conduite de cuisson .................................................................................................................... 40

6.4.1 Enfournement ........................................................................................................................... 40

6.4.2 Cuisson ...................................................................................................................................... 40

6.4.3 Déchargement ........................................................................................................................... 41

6.5 Préparation du produit fini ......................................................................................................... 42



V


6.5.1Extinction ................................................................................................................................... 42

6.5.2Carbonatation............................................................................................................................. 42

6.5.3 Tamisage ................................................................................................................................... 43

6.5.4 Broyage ..................................................................................................................................... 43

6.5.5 Ensachage ................................................................................................................................. 43

CHAPITRE VII: FOUR INTERMITTENT DE BELOBAKA…………………. ................................ 44

7.1 Monographie de la commune rurale de Belobaka [18] ............................................................... 44

7.1.1 Historique du site ...................................................................................................................... 44

7.1.2 Localisation du gisement ........................................................................................................... 44

7.1.3 Climatologie .............................................................................................................................. 47

7.1.4Activités de la population ............................................................................................................ 47

7.1.5 Forme juridique ........................................................................................................................ 51

7.2 Production de la chaux à Belobaka ............................................................................................. 51

7.2.1Fabrication de la chaux à Belobaka ........................................................................................... 52

7.3 Four intermittent à Belobaka ...................................................................................................... 53

7.3.1Transfert de chaleur dans un four intermittent .......................................................................... 55

Surface latérale .................................................................................................................................. 55

7.3.2Quantité de matière première dans un four intermittent............................................................. 57

7.3.3Conduite de cuisson de four intermittent .................................................................................... 57

CHAPITRE VIII : ETUDE COMPARATIVE DE PRODUCTION DE LA CHAUX ........................ 60

8.1Tableau comparatif des fours à cuisson continu et intermittent ................................................. 60



W


8.2 Notion sur la norme NF EN 459-1 ............................................................................................... 60

La norme NF EN 459 révisée : chaux de construction....................................................................... 62

8.3.1. Caractéristique physique de la chaux ..................................................................................... 63

8.3.1.1 Chaux éteint ........................................................................................................................... 63

8.3.2 Caractéristique chimique de la chaux ....................................................................................... 65

8.3.3Interprétations des résultats....................................................................................................... 66

CHAPITRE IX : OPTIMISATION DE PRODUCTION DE CHAUX DE LA SOCIETE

MALAGASY GYPSUM…………………………………………………………… ................................ 68

9.1 Proposition d’amélioration .......................................................................................................... 68

9.1.1Construction de nouveau four continu à Belobaka .................................................................... 68

9.2 Améliorations des infrastructures à Ambatosokay ..................................................................... 71

9.3. Autres propositions d’amélioration dans le lieu de travail et mesures à prendre en cas de

dispersion accidentelle ....................................................................................................................... 71

CHAPITRE X. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL………………… ............................... 74

10.1 Déchets et résidus solides ........................................................................................................... 74

10.2 Mesures de protection individuelle telles que les équipements de protection individuelle ...... 74

10.2.1 Protection des yeux/du visage .................................................................................................. 74

10.2.2 Protection de la peau ............................................................................................................... 74

10.2.3 Protection respiratoire ............................................................................................................. 75

10.2.4 Risques thermiques .................................................................................................................. 75

10.2.5 Précautions pour la protection de l’environnement ................................................................. 75

10.2.6 Principaux symptômes et effets aigus et différés ...................................................................... 75



X


10.3 Développement Durable ............................................................................................................ 76

CHAPITRE XI : ETUDE DU MARCHE…………………………………………… ............................ 77

11.1Description du marché ................................................................................................................ 77

11.2 L’analyse de l’offre et de la demande ........................................................................................ 77

11.2.1 La situation de l’offre .............................................................................................................. 77

11.2.3 L’analyse de la demande ........................................................................................................ 79

11.3Stratégies marketing ................................................................................................................... 80

11.3.1 La politique de prix .................................................................................................................. 81

11.3.2 La politique de distribution ...................................................................................................... 81

CONCLUSION……………………………………………………………………….. ............................. 84

ANNEXES .......................................................................................................................................... A

ESSAI AU LABORATOIRE ............................................................................................................... B

ANNEXE I : METHODE DE CARACTERISATION DE LA CHAUX .............................................. B

I. EAU DE GACHAGE ....................................................................................................................... B

II. ESSAI DE PRISE .......................................................................................................................... B

III. DETERMINATION DE L’HUMIDITE ....................................................................................... E

ANNEXE 2 .ANALYSE CHIMIQUE ................................................................................................. F

REFERENCES………………………………………………………………………. ............................... P

BIBLIOGRAPHIE…………………………………………………………………… .............................. P

WEBOGRAPHIE……………………………………………………………………….. .......................... R



Y


Auteur : RAZANAJATOVO Harinivo Olsynthique

Nombre de pages : 84

Nombre de tableaux : 16

Nombre de figures : 16

Nombre d’annexes : 3

Titre ; « Contribution à l’optimisation des productions de la chaux »

RESUME

La fabrication de chaux grasse consiste en la calcination des calcites composées en majorité de

carbonate de calcium. Les roches sont cuites dans des fours à chaux avec une température de 900 à

1000°C. Après refroidissement des roches cuites, l’h ydratation de celles-ci par l’eau froide permet

d’obtenir une poudre très fine, qui n’est autre que la chaux dont la nature peut varier selon la qualité

des calcites.

Le but de ce travail est d’améliorer notre production de la chaux à Ambatosokay et Belobaka dans le

lieu de travail plus précisément dans les manipulations et stockage.

Les différents essais effectués ont permis de voir que la qualité de la chaux dépend de la qualité de la

calcite et de four utilises. On voit aussi que le four à cuisson continu a beaucoup d’avantage par rapport

au four intermittent.

Pendant la production de la chaux, les employés doivent porter des équipements de protection

individuelle pour éviter le contact avec le produit.

Mots clés : Calcination, hydratation, chaux, four

ABSTRACT

The manufacture of fat lime consists of the calcination of calcites which is composed in the majority of

carbonate of calcium. The rocks are cooked in lime’s furnace with a temperature between 900 to

1000°C. After cooling of the cooked rocks, the hydra tion of those by cold water joins us to obtain a very

fine powder called the lime, and whose nature can change according to the quality of calcites.

The goal of this work is to improve our production of lime at Ambatosokay and Belobaka in the place of

work more precisely in handling and storage.

The various tests are shown that the quality of lime depends on the quality of calcite and furnace used.

We can see also that the continuous furnace’s cooking have much advantage than the intermittent

furnace’s.

The employees must carry each other individual protection equipment’s to avoid the contact with the

product, during the production of lime.

Key words: Calcination, hydration, lime, furnace

Contact: +261 32 41 672 01 Rapporteurs: Dr RANDRIANARIVELO Frederic

[email protected] Dr RANDRIAMALALA Tiana Richard

promotion 2012 - biblio.univ-antananarivo.mg

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