Environmental and energy assessment of the use of Andesite in cement

Evaluation environnementale et énergétique de l’utilisation de l’Andésite dans le ciment

¹ Université de Djilali Bounaama, Faculté des sciences et de la technologie, Khemis Miliana W. Ain Defla, Algérie
² Université USTO, Faculté de Chimie, Oran, Algérie
³ Université de Toulouse, Laboratoire LMDC, INSA-UPS, Toulouse, France

Abstract

The present study is a contribution to the research of new sources of supply of additions and raw materials in order to valorize local materials in the manufacture of cement. It consists in checking the environmental validity of the industrial use of andesite by evaluating the energy consumption of manufacturing andesitic cement. This evaluation was made on CEMI 52.5R type cement mortars whose basic constituent is clinker, with substitution rates of raw and calcined andesitic rock at 800 °C varying from 0-40%. and this through mechanical performance tests at several deadlines (2 days, 7 days, 28 days and 90 days). The results show that the analysis of the influence on the environment of this addition, in its raw state or calcined at 800 ° C, made it possible to say that globally the impact of andesite on the matrices seems positive to long term. The replacement of the cement by andesite systematically induces a reduction in the energy required to produce one ton of binder, due to the lower energy demand for grinding than that required for the thermal treatment of the clinker. Overall, the energy cost of andesite cement (in kWh per MPa compressive strength) is lower than that of ordinary cement for low rates of clinker replacement and obtaining cements with moderate strengths.

Résumé

La présente étude est une contribution à la recherche de nouvelles sources d’approvisionnement en ajouts et en matières premières en vue de valoriser des matériaux naturels locaux dans la fabrication du ciment. Elle consiste à vérifier la validité environnementale de l’utilisation industrielle de l’andésite en évaluant la consommation énergétique de fabrication du ciment andésitique. Cette évaluation a été faite sur des mortiers de ciment de type CEMI 52.5R dont le constituant de base est le clinker, avec des taux de substitution de roche andésitique brute ou calcinée à 800°C variant de 0-40%, et ce par le biais de tests de performances mécaniques à plusieurs échéances (2 jours, 7 jours, 28 jours et 90 jours). Les résultats montrent que l’analyse de l’influence sur l’environnement de cette addition, à l’état brut ou calcinée à 800°C, a permis de dire que globalement l’impact de l’andésite sur les matrices semble positif à long terme. Le remplacement du ciment par l’andésite induit systématiquement une diminution de l'énergie nécessaire pour produire une tonne de liant, en raison de la demande d'énergie de broyage plus faible que celle nécessaire au traitement thermique du clinker. Globalement, le coût énergétique du ciment d’andésite (en kWh par MPa de résistance à la compression) est inférieur à celui du ciment ordinaire pour les faibles taux de remplacement de clinker et l’obtention de ciments à résistances modérées.