A study on the action mechanisms of grinding aids used for clinker comminution

Etude des modes d'action d'agents de mouture sur le broyage du clinker

Elodie Romilliat (1, 2, 3)

1 SPIN-ENSMSE - Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels
2 P2MC-ENSMSE - Département Poudres et Matériaux Multi-Composants
3 LPMG-EMSE - Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires

In cement industry, clinker grinding in steal tumbling mills is energy-consuming, and it has a very low energy efficiency. The use of a small quantity of products called grinding aids can improve the energy efficiency of this operation. However, the grinding mechanism with such products has not been explained precisely yet. In order to understand it, we study the effect of two grinding aids on clinker grinding. The first one is a common used agent, referred as « Mi », containing water and triethanolamine acetate. The second one, a new one referred as « compound F », is composed of three organic molecules. Compound F has shown a different effect from Mi on clinker laboratory grindings using a planetary ball mill.
We have found that they improve not only the clinker comminution, but also the one of other materials like limestone and slag. Their mode of action is not dependant on the grinding medium as they are efficient when it is composed of steel and alumina.
Finally, their mode of action is linked with the improvement of the powder dry dispersion in the mill due to a dispersing effect of the clinker.

Le broyage du clinker dans des tubes-broyeurs à boulets en acier est une étape très consommatrice d'énergie électrique dans la fabrication du ciment, et son rendement énergétique est très faible. Pour améliorer le rendement de cette opération, des produits appelés agents de mouture sont ajoutés en très faibles quantités au broyage du clinker. Cependant, les modes d'action de ces produits restent mal connus à l'heure actuelle. Dans le but de mieux connaître les mécanismes d'action de ces produits, deux agents de mouture sont étudiés sur le broyage du clinker. L'un d'entre eux, appelé « Mi », est utilisé couramment en industrie et est constitué d'un mélange d'eau et d'acétate de triéthanolamine. L'autre qui est noté « formulation F », se compose de trois molécules organiques. Ce dernier a un effet différent de celui de Mi sur le broyage du clinker en laboratoire, utilisant un broyeur de type planétaire.
Nous avons montré que ces deux produits agissent aussi favorablement sur le rendement du broyage d'autres minéraux tels que le calcaire et le laitier. Leur mode d'action n'est pas dépendant de la nature du milieu de broyage puisque Mi et F sont efficaces dans des bols de broyage en acier ou en alumine.
Leur mode d'action est lié à l'amélioration de la désagglomération de la poudre au cours du broyage grâce à un effet dispersant sur le clinker.

Mots clés: clinker grinding; grinding energy efficiency; grinding aid; dry dispersion

Mots clés: broyage du clinker; rendement énergétique; agent de mouture; désagglomération

Domaines: Génie des procédés

Elodie Romilliat. Etude des modes d'action d'agents de mouture sur le broyage du clinker. Génie des procédés. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00012209⟩