Stage des étudiants - PRODUCTION DU CIMENT A LA CIMENTERIE DE LUKALA

Brève histoire

C’est à LUKALA le 5 février 1920 que débute l’histoire de la Cimenterie de LUKALA, la première cimenterie du Congo. Depuis, grâce à une bonne gestion, un savoir-faire et un produit de qualité, la CILU n’a cessé d’évoluer en dépit des turbulences économiques du pays. Elle a participé à la construction des grands bâtiments de la nation.

Usine de production de ciment

La Cimenterie DE LUKALA est subdivisée en trois grandes parties :

• L’exploitation (extraction) et préparation des matières premières ;
• La fabrication du ciment (cuisson+ mouture) ;
• L’expédition

Service exploitation carrière

Ce service s’occupe de l’exploitation (extraction) et la préparation de matières premières.

Pour l’exploitation des matières premières, la CILU compte deux zones :

• Zone calcaire
• Zone argile

Méthodes d’exploitation des matières premières

La Carrière 45 est la plus grande et unique de la Cimenterie de Lukala où on exploite le calcaire à nos jours. Elle est située dans la concession de la CILU à environ 400 m de l’usine ; elle est limitée au Nord-Est et au Sud-Est par la rivière LUKALA qui la contourne, au Sud-Ouest par le chemin de fer Kinshasa-Matadi et au Sud par les pilonnes de la ligne électrique haute tension.

Dans cette carrière, la méthode d’exploitation utilisée est celle des fosses emboitées. Cette méthode s’explique actuellement non seulement à cause de la morphologie du gisement (puissance profondeur à laquelle il se trouve, répartition spéciale), mais aussi et surtout à cause du retard de découverture connu, de la localisation de la rivière LUKALA, de la ligne électrique à haute tension ainsi que du chemin de fer Kinshasa-Matadi qui passe non loin de la carrière dans la partie Est.

Travaux d’exploitation  dans la carrière 45

Découverture

Ces travaux consistent en l’enlèvement de la couche superficielle de terrains morts couvrant la roche calcaire à exploiter. Cette couche de morts terrains étant constitué principalement des argiles compte tenu de ses caractéristiques géologiques. Les engins d’excavation utilisés sont les pelles mécaniques et les camions bennes pour le transport. Cette argile peut être utilisée dans le processus de fabrication de ciment ou alors jeter dans la décharge.

Exploitation proprement dite

La Cimenterie de LUKALA extrait le calcaire (carrière 45) et les argiles qui proviennent de différentes carrières (carrière KIMIALA Fe₂O₃, Carrière 45 riche en Al₂O₃ et carrière LOMBO riche en SiO₂).

Dans la carrière 45, on exploite trois niveaux :

• Niveau -15 : niveau riche en CaCo₃ (90 à 95%)
• Niveau -24 : niveau intermédiaire (80 à 89%)
• Niveau -36 : niveau pauvre en CaCo₃ (70 à 79%)

Dans la carrière 45, comme dans toute autre exploitation à ciel ouvert, l’exploitation proprement dite du calcaire comprend trois étapes principales :

• Le Forage ;
• Le minage ;
• Le chargement et transport des produits abattus.

A ces trois étapes principales, nous pouvons aussi ajouter l’exhaure qui, compte tenu de conditions hydrogéologiques du milieu, joue un rôle non négligeable dans la réalisation de trois étapes précitées.

Forage

Cette étape consiste à forer dans la roche calcaire, de trous de 105 mm de diamètre et 13 m de profondeur (front -24 et -36) ; 16 et 19m de profondeur (front -15m). Ces trous forés sont distants de (3.75 m x 3m, de 5m x4 m et de 2,5mx2m) en respectant un schéma sur deux lignes parallèles distantes de 3, 4 et 2m. Donc, chaque trou de la deuxième ligne se situe au milieu du segment reliant le trou de la première ligne.

La maille de forage est donc de 2,50m x2 m, 3,75m x 3m et 5m x4m. Les trous de cette maille sont en quinconce.

Minage

C’est une opération pendant laquelle on placeles explosifs dans les trous de mines forés afin d’arracher le massif rocheux. A l’issu du tir, on obtient du calcaire éboulis.

Parmi les explosifs utilisés, nous avons : L’ANFO et le GEMULEX :

• Explosif ANFO : C’est un mélange de 94% de nitrate d’ammonium (NH₄NO₃), et de 6% de gasoil. Son rôle est de fragmenter la roche. Sa vitesse de détonation est environ de 4500m/s.
• Explosif GEMULEX : Son rôle est de cisailler le pied de la roche. Sa vitesse de détonation est environ de 5500 m/s.

Exploitation de l’argile

Les argiles utilisées dans le processus de la production de ciment à la CILU proviennent de différents sites selon leur composition chimique en SiO₂, Al₂O₃ et Fe₂O₃, et en fonction des exigences du laboratoire.

Ainsi, on distingue les argiles suivantes :

• Les argiles provenant du front ouest de la carrière -45 en sigle C45, riches en Al₂O₃;
• Les argiles provenant de ZANGA ; argilière située à ± 3Km de l’usine et qui fournit des argiles riches en SiO₂ ;
• Les argiles de LUZOLO située en dehors de la concession CILU à ± 8Km de l’usine, riches en Fe₂O₃ ;
• Les argiles provenant de la carrière 206(entre la poudrière et la carrière 45)est un mélange de silice Si0₂ et alumine Al₂O₃.

Préparation de matières premières (PREMAP)

La Cimenterie de LUKALA disposede toute une section chargée de préparer les matières premières. Celle-ci est constituée de deux ateliers :Atelier de prétraitement de calcaire ; et Atelier de prétraitement argile.

Atelier de prétraitement de calcaire

Cet atelier possède dans son sein deux concasseurs : concasseur 16 et 24 marteaux. Les deux concasseurs ont les mêmes compositions et fonctionnement mais de capacités différentes(le concasseur 16 marteaux : 60 à 70 tonnes/heure et le concasseur 24 marteaux : 80  à 90tonnes / heure). Selon le constructeur, le rendement de concasseur 16 marteaux est de 80/heure, et 100/heure pour le concasseur 24 marteaux.

Processus de concassage

• Etape 1 : Réception de blocs dans la trémie ;
• Etape 2 : Acheminement des blocs par la bande transporteuse métallique dans le concasseur ;
• Etape 3 : Concassage des blocs par les marteaux ;
• Etape 4 : Acheminement des concassés par la bande sortie vers l’élévateur ;
• Etape 5 : L’élévateur à l’aide des godets remonte les concassés à la bande supérieure ;
• Etape 6 : A l’aide d’un chariot déverseur la matière est versée dans le hall calcaire pour être

stocké.

N.B. A part le hall à calcaire, la PREMAP dispose trois goulottes pour stocker la matière pendant le processus de concassage.

Service de fabrication

Au sein de ce service, nous trouvons deux sections :Section cuisson clinker ; et Section mouture ciment.

Section cuisson clinker

La section cuisson clinker a pour mission de :

• Broyer les deux matières premières (calcaire et argiles) pour avoir la farine ;
• Cuire cette farine à des températures élevées dans le four pour produire le clinker (produit semi fini) ;
• Commander et contrôler le processus de fabrication du clinker.

Pour remplir sa charge, la section cuisson clinker dispose deux ateliers :Atelier combustible ; et Atelier farine.

Atelier de combustibles

Dans le temps, la Cimenterie de LUKALA utilisait le fuel comme combustible mais vu sa cherté, elle a opté l’utilisation du charbon pour son prix abordable. Cela a conduit à l’implantation d’une chaine de charbon pour le traitement. L’atelier combine ces deux combustibles (fuel et charbon) pour  l’allumage du four.

Dans la station fuel nous trouvons deux circuits (d’aspiration et de remplissage). Le circuit d’aspiration a deux pompes de dépotage de fuel dans le camion tandis que le circuit de remplissage a trois pompes qui chargent les deux citernes de 2000 m³ et 3000 m³. Parmi ces trois pompes, deux servent de retirer le fuel des tanks pour  l’envoyer au réchauffeur à une température de 80°C-100°C. A cette température le fuel devient trop fluide prêt d’être injecté dans le four.

Fabrication du ciment

Dans la fabrication du ciment, les paramètres physico-chimiques sont contrôlés afin d’obtenir du ciment de bonne qualité répondant aux normes internationales.          

Rapport cuisson clinker

La section cuisson dispose une salle de contrôle où s’effectuent les commandes et les contrôles du processus production clinker. Les paramètres physico-chimiques mesurés en cours de la production sont transmises sur l’ordinateur. En cas des perturbations ou des pannes, le pupitre affiche des allâmes, ceux-ci vont indiquer à l’opérateur l’endroit où se trouve le problème.

Section mouture ciment

Le clinker provenant du four est un produit semi fini. Il doit subir certaines opérations pour devenir un produit fini. L’obtention du produit fini (le ciment) se réalise par le mélange de trois matières (clinker à 70% + gypse à 3% + correction à 27%).

En effet, le clinker est déjà le ciment à prise rapide. Le gypse est un retardateur de prise.Le Ciment à prise rapide est utilisé dans la construction des ports et barrage, tandis que les Ciments Portland CEM II 32,5 et CEM II 42,5 sont utilisés dans la construction des bâtiments.

La section mouture exerce trois fonctions:

• Broyage : cette opération consiste à moudre les trois matières (clinker, gypse et correction) qui entrent en composition du ciment ;
• Transport : cette opération consiste à acheminer les ciments fins dans les silos de stockage à l’aide d’une pompe à ciment actionnée par le compresseur à air comprimée ;
• Aéraulique : elle consiste à récupérer toutes les particules fines du poussier dans le circuit de broyeur, séparateur et doseur pour assurer un bon fonctionnement du système et un bon environnement de travail.

Pour remplir ses fonctions, la CILU dispose deux ateliers :Atelier mouture Nord ; et Atelier mouture Sud.

Les installations fonctionnent en circuit fermé c'est-à-dire les grains du ciment sont triés dans les séparateurs, les grossiers sont renvoyés dans le broyeur et les fins sont envoyés aux silos de stockage à ciment.

Laboratoire

La granulométrie à rayon laser

L’échantillon à analyser est pesé, puis placé dans la cuve à ultrason où il sera secoué afin de libérer les grains accolés au risque de paraitre comme un seul grain. Ensuite, il passe dans la cuve de mesure où il sera traversé par un faisceau monochromatique des rayons laser. L’intensité du rayonnement diffracté est obtenue en fonction de l’argile de diffraction qui est directement proportionnel à la taille de la particule.

Salle des essais physiques

Dans la salle des essais physiques, les analyses se font essentiellement sur le produit fini (le ciment) contrairement aux analyses physico-chimiques qui s’effectuent sur une gamme d’échantillons.

Dans le ciment, nous cherchons à déterminer les paramètres ci-après :

• La finesse du ciment (le refus et la Surface Super Blaine) ;
• Le temps de prise du ciment ;
• Le poids spécifique du ciment ;
• La stabilité du ciment ;
• La résistance du ciment.