L’industrie cimentière moderne est confrontée à des défis croissants liés à l’augmentation des exigences en matière de qualité, à la pression sur les coûts ainsi qu’à la nécessité d’optimiser les processus de production. À l’ère de la digitalisation et de l’automatisation, les solutions permettant un suivi continu, une analyse approfondie et une gestion efficace des étapes clés de la production – depuis l’extraction des matières premières jusqu’au ciment fini – prennent une importance stratégique.

L’un des domaines où les innovations technologiques apportent des bénéfices mesurables est le contrôle de la qualité des matières premières extraites des gisements de marnes et de calcaires. Leurs paramètres déterminent directement la stabilité de la composition du cru, l’efficacité du processus de cuisson du clinker ainsi que la consommation énergétique globale de l’usine.

Pour répondre à ces enjeux, des solutions innovantes telles que la plateforme TMS sont mises en œuvre. TMS intègre les données logistiques, de production et de qualité, assurant une transparence totale du flux de matériaux – depuis la carrière jusqu’à l’étape d’homogénéisation et de préparation à la cuisson.

Caractéristiques des matières premières et variabilité de la composition

Les cimenteries sont généralement implantées directement à proximité des gisements de matières premières. Cela permet de créer des complexes industriels intégrés, dans lesquels la carrière et l’usine de production fonctionnent comme un seul système technologique. Cette organisation garantit un accès continu aux marnes, argiles et calcaires tout en limitant les coûts de transport et les pertes de matériaux.

La marne est une roche sédimentaire composée principalement de carbonates de calcium (CaCO₃) et de minéraux argileux. Toutefois, sa structure naturelle varie selon les conditions géologiques du gisement. Ces variations influencent la teneur en oxydes clés – CaO, SiO₂, Al₂O₃ et Fe₂O₃ – qui déterminent les propriétés du clinker et, in fine, la qualité du ciment produit.

Les différences entre les différentes zones d’un même gisement peuvent être significatives, même au sein d’une seule carrière. Des marnes extraites à différentes profondeurs d’un même front de taille peuvent présenter des compositions chimiques distinctes. Le maintien d’un mélange de matières premières stable nécessite donc un contrôle continu ainsi qu’une information précise sur l’origine du matériau.

Processus logistique et importance du contrôle

Dans les carrières alimentant les cimenteries, les matériaux sont extraits de plusieurs zones d’exploitation, présentant des caractéristiques opérationnelles différentes. Les pelles chargent la matière première sur des tombereaux, qui la transportent vers la trémie d’alimentation, où a lieu un premier mélange, suivi des opérations de concassage et de criblage.

Les cimenteries utilisent des analyseurs à rayons X (XRF ou PGNAA) permettant de mesurer en temps réel la teneur en principaux oxydes. Ces systèmes fournissent des données chimiques précises, mais portent sur un matériau déjà mélangé et ne permettent pas d’identifier la zone d’extraction à l’origine des résultats observés.

Sans information sur le contexte logistique du flux de matériaux, il est difficile de corréler les variations de qualité avec des zones d’extraction spécifiques et d’identifier les actions opérationnelles nécessitant des ajustements.

Integracja TMS z analizą jakości – nowy wymiar daIntégration de TMS et de l’analyse qualité – une nouvelle dimension des données

TMS comble cette lacune en fournissant des données précises et synchronisées sur les mouvements de matières premières au sein de la carrière. Les unités TMS installées sur les pelles et les tombereaux enregistrent des informations détaillées concernant :

• le lieu de chargement,
• les heures de début et de fin des cycles de transport,
• la quantité de matériau transportée,
• l’identification de l’opérateur et de l’équipement.

Ces données sont ensuite corrélées avec celles issues des analyseurs de qualité, permettant de reconstituer une vision complète du flux de matériaux – depuis le point d’extraction, en passant par le chargement et le transport, jusqu’à l’analyse chimique. Les paramètres chimiques peuvent ainsi être clairement attribués à des zones spécifiques du gisement, offrant un meilleur contrôle de l’impact de chaque source sur la composition finale du cru.

TMS comme « laboratoire en mouvement »

Dans le modèle traditionnel, le contrôle qualité repose sur des analyses de laboratoire qui nécessitent du temps et ne permettent pas toujours une réaction immédiate. TMS transforme cette approche en offrant un suivi des matériaux en temps réel et en détectant les écarts de qualité dès la phase d’extraction des matières premières.

Cela permet notamment de :

• identifier rapidement l’origine des matériaux présentant des paramètres indésirables,
• ajuster les proportions de chargement au cours d’une même équipe de travail,
• stabiliser efficacement le mélange de matières premières destiné à la production de ciment.

Associé aux analyseurs chimiques, TMS devient ainsi un outil permettant de réagir presque instantanément aux variations de composition des matières premières.

Praktyczne korzyśBénéfices concrets pour les carrières et les cimenteries

Du point de vue de l’organisation opérationnelle, le système TMS constitue un soutien clé pour la gestion des carrières, en fournissant les informations nécessaires au pilotage quotidien des processus. Il permet notamment de :

• analyser le nombre de rotations issues de chaque zone d’exploitation,
• suivre en temps réel les variations de la composition chimique du mélange,
• évaluer l’efficacité des machines et des itinéraires de transport.

L’analytique avancée favorise à la fois l’optimisation des coûts d’exploitation et l’amélioration de la stabilité de la qualité des matières premières alimentant le four de la cimenterie. Grâce à TMS, la logistique, la qualité et la production deviennent les composantes d’un système de données de pilotage unique et cohérent.

Le rôle de TMS dans la digitalisation de l’industrie cimentière

La mise en œuvre des solutions TMS s’inscrit pleinement dans les tendances globales de l’Industrie 4.0 et 5.0, où l’intégration des données, l’automatisation et l’analyse en temps réel jouent un rôle central. Pour les cimenteries, cela signifie un passage d’un contrôle qualité réactif à un modèle prédictif, appuyé par les données issues de la carrière et des analyseurs chimiques.

Le système TMS :

• accroît la transparence des processus,
• facilite le respect des normes ISO et des procédures qualité,
• soutient les audits et la traçabilité de l’origine des matières premières,
• constitue une base solide pour l’intégration avec les systèmes ERP, MES et SCADA.

TMS devient ainsi le lien entre l’extraction des matières premières et les processus de fabrication du ciment au sein d’un système unifié de gestion de l’information.

MS, un levier clé pour la qualité et l’efficacité des cimenteries

Une carrière moderne de calcaire et de marne est une composante indissociable du processus de fabrication du ciment. TMS garantit la cohérence de ce processus en fournissant des données précises sur l’origine, le flux et la qualité des matériaux.

L’intégration de TMS avec les analyseurs de composition des matières premières permet de stabiliser les paramètres du cru, d’optimiser l’utilisation des ressources et de réagir rapidement aux écarts de production. Le système soutient à la fois le contrôle qualité et l’optimisation opérationnelle, assurant la répétabilité des processus et une gestion efficace de la production de ciment.

TMS illustre la manière dont les technologies de transport, l’analyse des données et l’automatisation peuvent, ensemble, créer un nouveau standard de gestion des carrières associées aux cimenteries – un standard fondé sur la connaissance, la précision et une maîtrise numérique complète des processus.