Réducteurs de chrome VI de ciment

Le chrome est un élément naturel trouvé dans les roches, le sol, les animaux, les plantes et la poussière et les gaz volcaniques. Les formes les plus stables sont le chrome 0, le chrome trivalent (chrome III) et le chrome hexavalent (chrome VI). Bien que le ciment blanc n’ait pas un niveau élevé de chrome VI en raison du mélange de matières premières, de nombreux types de ciment Portland le font. Le chrome hexavalent soluble dans l’eau peut provoquer une réaction allergique aux travailleurs exposés au ciment avec des concentrations élevées de chrome VI, souvent sous la forme de ce qui est communément appelé dermatite de ciment ou eczéma. Les composés contenant du chrome ont une solubilité et une toxicité différentes. Les états d’oxydation les plus stables et les plus courants du chrome sont le chrome VI et le chrome III. Le chrome VI, contrairement au chrome III, est relativement bien absorbé dans la peau humaine. Lors de la production de clinker dans des fours à des températures élevées, le Cr³⁺ est oxydé. Parmi les espèces oxydées, CR⁶⁺ est le plus toxique.

La directive européenne de l’industrie du ciment 2003 / 5c / EC interdit la vente de ciment contenant plus de 2 ppm de chrome soluble VI lorsqu’il est hydraté. La réduction du chrome VI pour répondre aux exigences de la directive européenne est devenue une partie intégrante de la production de ciment. Les producteurs doivent fournir des informations sur la durée de conservation, car l’agent réducteur est efficace pour une période limitée.

Les moyens les plus répandus pour atteindre la réduction du chrome est l’ajout de petites quantités d’un produit chimique appelé «agent réducteur» au ciment. La quantité de chrome hexavalent soluble dépend de la finesse du ciment Portland, du type et de la quantité de gypse, et de la présence d’autres additifs. Lorsque de l’eau est ajoutée au ciment, l’agent réducteur convertit la majeure partie du chrome VI soluble en chrome insoluble III. Un agent réducteur en quantité suffisante doit être ajouté pour garantir que tout chrome soluble résiduel est inférieur à la limite de 2-PPM. Les agents réducteurs typiques comprennent le sulfate ferreux, le sulfate d’étain et le chlorure d’étain; avec le sulfate ferreux, la substance de réduction la plus utilisée.

Lorsque le ciment est moulu avec du sulfate ferreux et mélangé avec de l’eau, les chromates et les sels ferreux sont libérés dans la solution, tandis que le pH augmente rapidement en raison de l’hydratation du ciment. Les ions Fe²⁺ forment des hydroxydes insolubles, leurs chutes potentielles redox. En particulier, à mesure que le pH augmente, leur potentiel redox baisse plus rapidement que le potentiel redox de Cr⁶⁺, et Fe (OH) ₂ devient un agent réducteur fort. Les chromates solubles sont réduits à Cr (OH) ₃. La réaction de réduction est la suivante

Malheureusement, certains inconvénients sont associés à l’utilisation des réducteurs de chrome. En plus d’être dangereux, le chlorure stanneux souffre d’une mauvaise solubilité et des prix élevés, sans parler de la teneur en chlorure. En général, les sulfates ferreux, magnésium et stanneux présents en quantités supérieures à 1% par la masse de ciment dans l’eau de procédé peuvent retarder généralement l’hydratation à l’âge précoce du ciment avec l’effet de retard augmentant avec une concentration accrue. D’un autre côté, l’inconvénient de l’utilisation de l’heptahydrate de sulfate ferreux comme réducteur de chrome VI est que lorsqu’il est ajouté pendant le broyage, il subit une déshydratation partielle au sel monohydraté, avec la perte conséquente de réduction de l’activité en raison de sa solubilité élevée en eau et des températures élevées dans le moulin. Il s’agit également d’un agent corrosif et à long terme, il peut endommager les composants du système de broyage et des silos de stockage. De plus, si un heptahydrate de sulfate ferreux excessif est ajouté au ciment, la couleur du ciment devient vert, ce qui est un résultat inacceptable. L’utilisation d’heptahydrate de sulfate ferreuse séché peut être problématique car elle dépousse et a un faible point de fusion. L’hygroscopicité ferreuse du sulfate peut entraîner une réduction de la fluidité de la poudre à toutes les étapes de la manipulation, ce qui aggrave les problèmes de santé des travailleurs. Les produits formulés peuvent être conçus pour atténuer ces inconvénients.

Avec l’air et / ou l’humidité qui imprègne à travers des silos d’emballage ou de stockage, l’effet de la réduction des agents diminue du moment de la fabrication jusqu’à ce que le ciment soit utilisé. Les producteurs doivent fournir sous forme de durée de conservation pour leur ciment, garantie que le ciment libèrera moins de 2-PPM de chrome VI par poids de ciment, lorsque de l’eau y est ajoutée, en supposant qu’elle a été stockée correctement. La durée de conservation dépendra d’un certain nombre de facteurs, notamment le contenu, le type et le taux d’addition du chrome VI de ciment, le type d’agent, le stockage, le stockage, etc. sur les conditions de stockage appropriées pour le ciment et sa durée de conservation doivent être marquées sur l’emballage , pour du ciment emballé et / ou sur le ticket de livraison pour le ciment en vrac. Le ciment qui a dépassé sa durée de conservation ne doit pas être utilisé.

Lorsque les utilisateurs utilisent n’importe quel ciment pour produire d’autres produits, ils doivent s’assurer que le produit mélangé se trouve dans la durée de conservation déclarée et le produit final ne contient pas d’autres sources de chrome VI qui pourraient augmenter le niveau global de chrome VI au-dessus de la limite. Il en va de même pour les produits de ciment formulés contenant un mélange d’ingrédients. Les fabricants ou les formulateurs sont chargés d’assurer l’adhésion aux normes et de déclarer la durée de conservation.