Le ciment
1. Fabrication du ciment 2. Emissions de dioxyde de carbone 3. Exemples d’exploitations pédagogiques 1. Fabrication du ciment
Le ciment est obtenu à partir du calcaire (CaCO3) et de l’argile (constitué de silicates en général d’aluminium : SiO2 et Al2O3) chauffés à très faute température. La combinaison du calcaire et de l’argile s’effectue à 1450°C, elle donne le clinker, composantprincipal du ciment. La production de ciment consomme de l’énergie puisqu’elle repose sur la cuisson à très haute température de 2 matières premières : calcaire et argile. La production d’une tonne de clinker consomme en moyenne 100kg de combustible. Depuis 1990 pour optimiser les besoins énergétiques l’industrie cimentière française remplace une partie des combustibles fossiles (charbon, coke decharbon, fuel lourd..) par des combustibles de substitution. Aujourd’hui plus d’un tiers de l’énergie calorifique utilisée pour la fabrication du ciment provient de la combustion de déchets ce qui permet d’économiser 500 000 tonnes équivalent pétrole chaque année.
http://www.infociments.fr/INFOCIM/M1/M1_1_1.html

2. Emissions de CO2
Le CO2 produit par la production de ciment a deux origines :les combustibles utilisés pour cuire les matières premières (argile et calcaire) la décomposition du calcaire sous l’effet de la chaleur en oxyde de calcium ou chaux (CaO) et en dioxyde de carbone. Plus de 60% des émissions de CO2 produit lors de la fabrication du ciment provient de cette « décarbonatation » :

CaCO3 (s) = CaO (s) + CO2 (g)

3. Exploitations possibles
Exercice niveau 2ndeDans l’industrie lors de la fabrication du ciment, la calcination du calcaire CaCO3, produit du dioxyde de carbone et de la chaux vive CaO. 1. Compléter le schéma ci-dessous symbolisant la transformation chimique du calcaire en indiquant les formules chimiques du réactif et des produits EI Calcaire : 2. Ecrire l’équation chimique de cette réaction. 3. Choisir parmi les trois propositions suivantes,celle qui permet de mettre en évidence le dioxyde de carbone : – gaz qui rallume les braises – ?gaz qui trouble l’eau de chaux – gaz qui détone en présence d’une allumette enflammée 4. Un sac de ciment contient 22,5 kg de chaux vive. a) Déterminer la masse molaire de la chaux vive CaO b) Calculer le nombre de moles de chaux vive contenues dans le sac de ciment 5. Construire le tableau d’avancementrelatif à la réaction de calcination du calcaire 6. A partir de ce tableau a) Déterminer la quantité de matière de dioxyde de carbone libéré lors de la fabrication de 4,0.102 mol de CaO b) Montrer que dans les conditions normales de température et de pression le volume de dioxyde de carbone libéré est égal à 8,95m3 Données : M (Ca) = 40,1 g/mol ; M (O) = 16,0 g/mol ; M (C) = 12,0 g/mol EF Chauxvive : Dioxyde de carbone :

?

Exercice niveau 1S
La production de ciment consomme de l’énergie puisqu’elle repose sur la cuisson à très haute température de 2 matières premières : calcaire et argile. Cette énergie peut-être apportée par la réaction de combustion du méthane. 1. Ecrire l’équation chimique correspondant à la combustion complète du méthane en considérant que tous les réactifs etproduits sont pris à l’état gazeux. 2. Ecrire les formules développées des molécules des réactifs et des produits 3. À partir énergies de liaison déterminer la chaleur de réaction correspondant à l’équation de la question 1. 4. Sachant que la production d’une tonne de clinker (composant de base du ciment) consomme en moyenne 100kg de combustible. a) Déterminer l’énergie libérée lors de lacombustion de 100kg de méthane b) Quel est le volume de dioxyde de carbone pris dans les conditions normales de température et de pression dégagé lors de cette combustion ? On donne : M (O) = 16,0 g/mol; M (C) = 12,0 g/mol ; M (H) = 1,0 g/mol Energie moyenne de liaison à 25°C : Liaison A-B Energie A-B (kJ.mol )
-1

C-H 410

O-H 460

C=O dans CO2 795

O=O 494

Expériences de spécialité :…