Fabrication de briques de chaux et de sable

La mine de cuivre de Yueshan produit 75 000 tonnes de résidus par an. Ces résidus de cuivre se présentent sous forme de sable fin composé de plus de dix minéraux, principalement du quartz. Une analyse technique a montré qu’ils ne présentaient aucune valeur de récupération globale. La mine a mené des essais à grande échelle visant à utiliser ces résidus pour fabriquer des briques et a obtenu de bons résultats.

A. Propriétés des matières premières
D’après les données fournies par les usines nationales de fabrication de briques silico-calcaires, le sable utilisé présente généralement une fraction massique de SiO₂ d’au moins 65%, et la teneur en composants nocifs, tels que le mica, ne doit pas être trop élevée. La composition chimique principale des résidus miniers est la suivante : SiO₂ 60,43%, Al₂O₃ 14,27%, Fe₂O₃ 4,69%, CaO 6,22%, MgO 1,40%, K₂O 3,4%, Na₂O 3,86%, ce qui répond globalement aux exigences relatives au sable destiné à la fabrication de briques.

B. Processus de production
Ce procédé, qui utilise des résidus miniers et de la chaux comme matières premières (auxquelles peuvent s'ajouter des colorants et des adjuvants), comprend la préparation des matières premières, le pressage et le moulage, ainsi que le durcissement à la vapeur saturée.
Les briques de calcaire et de sable produites ont passé avec succès les contrôles et répondent aux normes ministérielles. D'après leurs caractéristiques esthétiques, elles sont classées en briques de première qualité, et leurs caractéristiques techniques surpassent celles des briques d'argile cuites, ce qui laisse entrevoir de larges perspectives d'utilisation.

Fabrication de briques standard séchées à la vapeur
Zhao Fengqing et son équipe de l'Université des sciences et technologies de Pékin ont utilisé des résidus de cuivre, du laitier de haut fourneau granulé et broyé, ainsi que des cendres volantes, en présence d'un activateur composite alcalin, pour produire des briques standard résistantes à la charge grâce à un procédé de durcissement hydrothermique. Les principales matières premières utilisées dans les expériences étaient des résidus de cuivre provenant de la société minière Chengde Copper Mining Company, du laitier, des cendres volantes issues de centrales électriques voisines, un activateur et de la poudre de pierre concassée. La teneur en déchets solides du mélange de matières premières atteignait jusqu’à 95% du total des matières premières solides (les résidus représentant entre 60% et 70%). Les expériences ont utilisé une formulation de brique simulée, avec moulage par vibration dans des moules de 40 mm × 40 mm × 160 mm. Au bout de 24 heures, les éprouvettes ont été démoulées et soumises à un durcissement à la vapeur à 70 °C pendant 6 heures. Par la suite, les résistances à la compression ont été mesurées après le durcissement à la vapeur, puis après 28 jours supplémentaires de durcissement standard. Une méthode expérimentale orthogonale a été utilisée pour optimiser les paramètres du procédé. Les produits obtenus ont atteint une résistance à la compression de 18,1 MPa et une résistance à la flexion de 3,6 MPa, présentant une bonne résistance au gel-dégel et une bonne stabilité.
Ce procédé utilise des résidus miniers à faible activité (à faible teneur en silice) comme matière première, fait appel à des matériaux cimentaires à base de cendres volantes et de scories activés par des alcalis, et permet de produire avec succès des briques standard de portance conformes aux normes grâce à un processus de durcissement à la vapeur à température relativement basse, ouvrant ainsi une nouvelle voie pour la valorisation des résidus miniers à faible activité.