cendres volantesLa pouzzolane, un sous-produit des centrales thermiques au charbon, est un matériau pouzzolanique reconnu comme une ressource précieuse qui peut être ajoutée aux matériaux de construction pour former des composés cimentaires au contact de l'eau. CénosphèresLes cénosphères, particules creuses et sphériques majoritairement à pores ouverts, constituent l'un des matériaux ou sous-produits à plus forte valeur ajoutée les plus importants, mélangés aux cendres volantes. Ceci est dû aux propriétés distinctives des cénosphères : légèreté, bonne fluidité, inertie chimique, bonne isolation, résistance élevée à la compression et faible conductivité thermique. Ces caractéristiques leur permettent d'être largement utilisées dans de nombreuses applications industrielles. Les cénosphères sont devenues un matériau très recherché comme charge ou additif dans de nombreuses applications spécialisées, telles que les ciments légers, les composites polymères, les disques de freins et les couvercles de différentiel automobiles, les composants de moteurs diesel revêtus de mullite, ainsi que le blindage électromagnétique et l'absorption d'énergie. Elles trouvent également des applications comme matériau de construction, notamment dans les composites d'isolation thermique légers, les matériaux structuraux légers insonorisants à base de ciment et de béton bitumineux renforcés par des cénosphères, et les bétons légers. Il a été récemment rapporté que les cénosphères sont utilisées comme additif ou charge dans la matrice de béton polymère pour la fabrication de poutres et de traverses de chemin de fer composites. Grâce à leur morphologie sphérique et creuse, les cénosphères sont particulièrement prometteuses, avec une résistance élevée à la propagation des fissures.
La densité des cénosphères varie de 0,2 g/cc à 2,6 g/cc. La disponibilité de cénosphères de faible densité est un enjeu majeur. Les méthodes existantes de séparation des cénosphères se classent en deux groupes : la séparation par voie humide et la séparation par voie sèche. Le mécanisme de la séparation par voie humide repose sur la différence de densité entre les particules solides et le milieu liquide. Ce procédé permet de récupérer les cénosphères des cendres volantes par sédimentation gravitaire (méthode de flottation-drainage). L’efficacité de la séparation par voie humide dépend de la flottabilité naturelle des cénosphères dans le milieu, de la concentration des particules d’alimentation, de la topologie de surface et de la porosité des particules, ainsi que des cycles de purification. Cependant, cette efficacité est limitée par la densité des cendres volantes, qui empêche les particules plus légères que l’eau de s’échapper de l’agglomération, freinant ainsi leur remontée à la surface. L’avantage de la séparation par voie humide réside dans la possibilité d’obtenir directement des cénosphères intactes et de faible densité. Néanmoins, la disponibilité des terres et de l’eau constitue un obstacle majeur à une production à grande échelle. Un autre problème est la dissolution de substances dangereuses dans les ressources en eau. Enfin, un autre inconvénient est la nécessité d’un… Une étape de séchage supplémentaire est nécessaire avant toute utilisation ultérieure. Concernant la qualité du matériau (en particulier pour les cendres volantes de classe C à forte teneur en calcium), des cristaux se forment à la surface des particules et durcissent lors du séchage, limitant ainsi leur utilisation pour des applications ultérieures. La séparation à sec est une méthode alternative visant à pallier les problèmes de la séparation par voie humide. Avec cette méthode, la composition chimique reste inchangée. De plus, aucune étape de séchage n'est requise, ce qui permet de réaliser des économies d'énergie. Cependant, cette méthode nécessite une technologie avancée de séparation pneumatique, telle qu'un classificateur à air, pour un tri efficace des particules. Le classement à air est une opération qui sépare les particules solides dispersées en fonction de leurs différences de taille, de forme géométrique et de densité dans le flux d'air.
Date de publication : 27 février 2023