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MATERIAUX DE - BRGM

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1975
Annexe n° 13 au rapport "Etude prospective sur les programmes de recherche et de développement intéressant l'approvisionnement en substances minérales"
75 SGE 001 PR - J.J. PREDALI 3 P. ROUVEÏROL 3 P. WACRENIER
S O M M A I R E
Pages
ARGILES POUR REFRACTAIRES, PORCELAINE, FAIENCE, GRES ET POTERIE 10
ARGILES BENTONITIQUES ET SMECTIQUES .*. 18
FELDSPATH '. 23
Tableau des statistiques françaises sur les minéraux, industriels :
consommation, production, importation, exportation, solde, prix en
1963 et 1973
Pour chaque substance, le plan d'étude est généralement le suivant :
1. DEFINITION ET CARACTERISTIQUES
4. LES GISEMENTS . ' .
7. THEMES DE RECHERCHE
(8. FILIERES DE TRAITEMENT)
* Ces substances n'ont fait l'objet que d'une présentation succincte de l'évolution du mavchê français.
- 2 -
KAOLINS ET ROCHES KAOLIMQUES
I - DEFINITION ET CARACTERISTIQUES
On appelle kaoJLLn zt KochoA ka.oJLcrU.qu.2A (argiles ou sables), des roches comprenant une teneur notable en kaolinite et qui sont :
- exploitées en majeure partie par les ressortissants du Syndicat national des producteurs de kaolin
- traitées de manière à séparer la kaolinite des autres constituants en vue d'utiliser celle-ci pour des propriétés physico-chimiques autres que la seule réfractarité : propriétés rhëologiques par exemple pour les suspensions, les barbotines ; le traitement se fait exclusivement par voie humide •
Les termes de "kaolin" et de "kaolinique" ont donc ici une acception industrielle et commerciale et non une acception minëralogique.
Il est difficile d'établir des frontières nettes entre les "kaolins", les "argiles kaoliniques", les "argiles réfractaires" etc. D'un organisme à l'autre, les statistiques de production diffèrent suivant les critères qui sont adoptés. , • .
Ces substances ont en commun d'être constituées en majeure partie du minéral argileux kaoLâUtz, silicate d'aluminium hydraté de formule struc- turale Al-Si^O (OH) . Sa teneur théorique en alumine (A12O,) est de 39,5%.
II cristallise en lamelles hexagonales dont les caractéristiques de forme et d'empilement des feuillets conditionnent les propriétés physico-chimiques.
Une argile ou une roche présentant une teneur importante en kaolinite. sera appelée kao-t¿n¿t¿que., ce qui. évitera les confusions de langage.
Les roches kaoliniques, dans l'acception des termes définis ci- dessus, peuvent être divisés en :
- kaolins proprement dits, dérivant de roches cristallines, - argiles ou sables kaoliniques riches en kaolinite bien cristal- lisée, d'origine sédimentaire.
- 3 -
Ce sont les kaolins et roches kaoliniques ainsi définis qui sont comptabilises dans les statistiques du rapport annuel de la Direction des mines. La Statistique de l'Industrie minérale prend une définition plus large, mais qui n'englobe cependant pas toutes les argiles kaolinitiques, puisqu'elle classe séparément les argiles pour réfractaires ainsi que les argiles à faïence, grès cérame et poterie.
2 - PLACE DE CES SUBSTANCES DANS L'ECONOMIE MONDIALE
Dans les statistiques du Minerais Yearbook, publié par l'U.S. Bureau of Mines, il semble que les productions indiquées ne concernent que les kaolins et roches kaoliniques définis ci-dessus. Par contre, la France y figure avec la production indiquée dans la Statistique de l'industrie minérale, ce qui la met au cinquième rang des producteurs mondiaux.
U.S.A.
U.K.
U.R.S.S.
France
R.F.A.
Tchécoslovaquie
Japon
Espagne
Inde
1971
Production des principaux pays du monde (1000 t)
Actuellement,plus de 70% de la production mondiale est destinée à la fabrication du papier.
- 4 -
Production . Kaolin . Argile kaolinique . Sable kaolinique •
Importations . Kaolin
Balance Commerciale
-64,1
La production assurait donc moins de 60% de la consommation apparente en 1973, alors qu'elle couvrait 75% de celle-ci en 1960. Elle stagne depuis 1971.
Il est à noter que la production de 200.000 t de kaolin nécessite l'extraction d'environ 850.000 t de kaolin "en roche" de gîte primaire
Le kaolin est commercialisé sous deux formes : - en morceaux humides issus de filtre-presse - pulvérisé
Kaolins
- 5 -
- 6 -
Import.
Export.
207,5 325,8
129,4 261,4
On constate entre 1972 et 1973 une diminution de 7 à 10% du prix moyen pondéré à l'importation et une augmentation de 5 à 10% à l'exportation.
Les importations proviennent du Royaume-Uni pour 80%, des U.S.A. pour 13% en 1972, 9% en 1973, de R.F.A., d'Espagne et de Tchécoslovaquie pour le reste.
Les exportations sont dirigées vers la R.F.A. pour presque 60%, vers l'Italie pour 15%, vers l'Espagne, les Pays-Bas, la Suisse et l'U.E.B.L. pour le reste. .
4 - LES GISEMENTS
Les gisements de kaolin sont de deux types principaux : - QXXZ& pSumcuAeA résultant d'une altération in situ des feldspaths de roches granitiques, massives ou filoniennes, sur une épaisseur parfois considérable,
- QZtZÁ ¿ZCOndcuAeÁ constitués par désagrégation, transport, altéra- tion profonde du matériau feldspathique originel et néoformation de la kaolinite dans des conditions particulières de sédimentation.
Les gisements du deuxième type ont fréquemment une histoire géolo- gique complexe en plusieurs phases.
Quel que soit le type de gîte, la koLOÍÁJÚtt KUuLtt d'unz hydnoly¿z úz¿d¿pcutk&, celle des plagioclases acides se faisant plus facilement que
celle des feldspaths potassiques. L'hydrolyse est d'autant plus poussée que le contact eau-feldspath
est plus grand. Elle est facilitée par le degré de fracturation des massifs granitiques ä travers lesquels circulent les fluides hydrothermaux. Elle 1 est aussi par le degré de finesse des grains détritiques transportés par les eaux de surface.
- 7 -
L'hydrolyse est provoquée par l'action d'eaux acides hydrothermales ou<teaux météoriques percolant à travers des matières organiques en décompo- sition et se chargeant en acides humiques dans les marais ou les forêts tro- picales.
La pimpant dz& g¿í>mzntt> ¿Aanç.aii> de, kaolin ¿ont d&& gZteA pumaJUvi d'atté.ttatLon hyd/iotkomala dz Kochte cAutaZlineJ, :
- granites alcalins à deux micas de Ploemeur (Morbihan) ou des Collettes (Allier)
- diorite quartzique de Plemet (C3tes-du-Nord) - granite monzonitique de Quessoy (Cotes-du-Nord) - granito-gneiss de Douêvas-Larnage (DrSme)
Les gisements d'origine sédimentaire sont plus rares. Ils comprennent - des sables kaoliniques à^fostun (DrSme), Decize (Nièvre) dans lesquels le kaolin provient des formations cristallines kaolinisées du Massif-Central. La proportion d'argile kaolinique dans ces sables ex relativement faible
- quelques argiles kaoliniques résultant de l'altération de schistes, siluriens,à Chateaubriant (Bretagne) ou associés au faciès sidé- rolitique en Charente et Dordogne
5 - UTILISATIONS ET PRODUITS DE SUBSTITUTION
Les detK principaux utilisateurs de ces produits sont : - V ¿nduA&Uz céAam¿quz, - V'<Lndubl>t/U.Z pape£c.ë/ie(pigement de couchage et charge)
En 1971, le papier absorbait 65% du kaolin proprement dit consommé en France et 90% de ce kaolin était importé. Des essais de production de kaolin de couchage ont été faits en Bretagne, mais n'ont jusqu'à présent pas donné de résultats.
Le kaolin est utilisé par ailleurs comme charge dans de nombreuses industries : caoutchouc, peintures, mastics, enduits, insecticides, produits pharmaceutiques, etc.
Dans l'industrie céramique, aucune substance minérale naturelle ne peut se substituer au kaolin. Les produits céramiques peuvent seulement se voir remplacer par les produits manufacturés d'autres industries.
En tant que charge minérale, au kaolin peuvent être substituées les carbonates de calcium ou'le talc, notamment dans l'industrie du papier. Les caractéristiques requises par cette industrie pour les pigments de couchage sont :
- un indice de blancheur élevé - une abrasivitë très faible ou nulle - une très grande finesse : 85% < 2u - une capacité d'adsorption faible et une aptitude à la mise en suspension d'une quantité importante des matières sèches
6 - MISE EN VALEUR DES GISEMENTS
Exploitation . . . . • •
Elle se fait à ciel ouvert. Les stériles représentant 1 à 4 fois le tonnage de matériaux extraits. Le quartz, le feldspath ou les micas (muscovite, lépidolite) des kaolins, primaires peuvent être récupérés et utilisés en verrerie.
Traitement . , • • •
Le traitement s'effectue en voie humide. Après un délitage suivi d'une classification permettant de retirer les minéraux grenus : quartz, micas, feldspaths, la pulpe est cyclonée et/ou centrifugée afin d'obtenir les coupures granulométriques appropriées aux différentes utilisations. Les produits finaux, au besoin après un traitement chimique de blanchiment, sont récupérés par décantation, filtration et séchage.
7 - THEMES DE RECHERCHES
Le déficit en kaolin est très important principalement à cause du manque de qualité convenable pour les pigments de couchage en papeterie.
Il semble possible de pouvoir modifier cet état de fait en cherchant successivement ou simultanément :
- à connaître l'origine des variations de propriétés des kaolins par l'étude détaillée de la géologie profonde et de la géologie
• superficielle d'un gisement connu - à caractériser les roches kaoliniques par des méthodes physico- chimiques plus simples que les essais technologiques actuels pour définir leur emploi le plus approprié
- à améliorer les procédés.de traitement : micronisation, classi- fication, purification, pour obtenir des produits répondant aux spécifications des kaolins de couchage
- à chercher des procédés particuliers de broyage, filtration, séchage pour réduire leur coût énergétique
. - enfin;en fonction des recherches du premier alinéa, à prospecter de nouveaux gisements dans certains massifs de granite leucocrate altéré du Limousin et de la Manche.
- 9 -
Cyclonage
1 - DEFINITION ET CARACTERISTIQUES
Les observations faites au début du chapitre "kaolins" peuvent être reprises ici.
Les argiles considérées ici sont toutes constituées pour partie de kaolinite, mais ne sont pas traitées pour séparer ce minéral des autres cons- tituants. La kaolinite intervient avant tout par sa réfractarité.
Leo OAQUZS povJi produits At^AactaiAzs [ou liJie.cXa.ijs) sont p q kaolinitiquzs et peuvent contenir de la silice mais pas d'im-
puretés fondantes (fer, alcalins, alcalino-terreux)• Elles sont classées en argiles alumineuses de 35 à 40% d'alumine et d^hyper-alumineuses au-dessus de 40%. Dans ce cas, les teneurs résultent de la présence de gibbsite, hydro- xyde d'aluminium.
Leo angiXts giesanteA, c1 eAt-â-diAz natun.eXleme.nt {¡usiblzs, tiennent cette pn.opfu.itl de là pHJidominancz de. ViXXite. Sun. ¿a. kaolinitz. Elles sont généralement micacées, impures mais ne doivent pas contenir trop de fer et être plastiques.
Leo OttgileS pouA. £cu.zncz communes (domestique, d'art ou de fantaisie) ¿ont dz composition mixte, {kaolinite., HLLte., paA^oiA montmonllloniXe.), impures, mais doivent être plastiques.
Le¿ angiZe¿ omtfieA que. lu "kaolins et oAQÍle¿ kaotbu.qu.eA" zntfiant dans la habilitation doA {alenceA iineA, \)itAe.ouA, poKo.eXxu.neA sont.mixtes mais le plus souvent à prédominance de kaolinite, parfois siliceuses. Toutes sont plastiques et cuisent blanc.
2 - PLACE DE CES SUBSTANCES"DANS L'ECONOMIE MONDIALE
Ces substances ne font pas l'objet d'une revue de la production mondiale dans les ouvrages spécialisés.
Les productions des quelques pays suivants permettront de situer la place de la France (en 1000 t). .
- 11 -
Kaolin
315
Les "Ball calys" sont des argiles contenant des minéraux de la famille des kaolinites et une forte proportion de matières organiques leur donnant une grande plasticité. Elles cuisent blanc.
3 - PLACE DE CES SUBSTANCES DANS L'ECONOMIE FRANÇAISE
Cz& OAQAJLZÀ ¿ont cormzhxûjaJtiÀtz ¿ooó j . Les argües chamottées peuvent être broyées après calcination pour
servir de dégraissant dans la confection'des pâtes céramiques.

Importation Argiles brutes, broyées et chamottées
Exportations Argiles brutes, broyées et chamottées.
Consommation apparente . . .
Balance commerciale
Tonnage (lOOOt)
- 13 -
La balance commerciale est bénéficiaire. Mais les exportations marquent une regression importante depuis 1970 : - 32% en volume, au total, entre 1970 et 1973.
Les importations continuent à augmenter légèrement. Elles proviennent pour environ 70% de R.F.A. (Westerwald), pour un peu plus de 10% du Royaume Uni et pour le reste de l'U.E.B.L., des U.S.A. et des Pays-Bas, ainsi que d'Espagne et d'Italie depuis 1973.
Les exportations vont pour 55% vers l'Italie, pour 20% vers la R.F.A., le reste étant expédié à l'U.E.B.L., à l'Espagne et aux Pays-Bas.
Les prix intérieurs de ces argiles-, en 1972, étaient compris entre 43 F et 64 F la tonne suivant les qualités, les argiles réfractaires alumi- neuses étant les moins chères et les argiles à faïence cuisant blanc les plus chères. .
A l'importation,les argiles crues et chamottées valaient en moyenne 131,20 F la tonne et à l'exportation 134 F rendues frontière.
4 - GISEMENTS
Argiles kaoliniques ' • • . -
A la différence des kaolins touXOÁ Z.2A OAQAJLoA itadLLzU ¿CÁ. ont une. OJvLg¿n& ¿ídúneyitoÁAí, leurs gisements sont constitués par l'accumulation de minéraux argileux néoformés ou transportés sur des distances souvent longues et ayant généralement subi des'transformations minéralogiques avant ou pendant leur dépôt, plus rarement après. :
Les argiles kaolinitiques, ainsi d'ailleurs que les minéraux cons- tituant les bauxites, résultent toujours de l'altération très poussée de formations continentales à relief faible, subissant un lessivage acide dans des conditions climatiques inter-tropicales humides, c'est-à-dire une altéra- tion latéritique au sens large. Cette kaolinite se dépose en milieu conti- nental ou marin. Elle ne subit ensuite que rarement une évolution au cours de la lapidification des sédiments. .
Pratiquement, la totalité des gisements mondiaux d'argile réfractaire peut être rattachée au faa.cJ.QA ¿,JLdJi>ioZJÜÜLc{}\.2. au sens large résultant d'une la- téritisation, puis d'un lessivage et d'un dépôt fluvio-lacustre des différents matériaux transportés.
Des conditions locales particulières ont ensuite été nécessaires pour constituer"des accumulations d'argiles ou de sables présentant la teneur en kaolinite et le volume suffisants pour en faire des gisements exploitables. Ceux-ci revêtent la forme de lentilles dans des ensembles argilo-sableux, ou de remplissage de poches karstiques.
Ce 1<XCÁA¿> 6¿díioL¿¿Lqu<L a phÀA naü>¿ance. â ta. pó.hJLphzhÁ,<L deó iu.eux 6ocZ&6 cAÁJ,tdtU.n¿ (Liod&& ut pino.pla.nti,, & d¿veA¿e¿ zpoqute : Eocëne, Oë-tacé, Zan.bonliiA.iL. ' .
- 14 -
En France., ce faciès est particulièrement développé à l'Eoeène où il a donné son nom à un ensemble de formations en Aquitaine et dans les Charentes fournissant 24% de la production française. Il se retrouve dans le Berry, le Sancerrois, l'Allier, le Puy-de-Dôme. Il se prolonge dans le Bassin de Paris avec les dépôts de la Puisaye, de Breuillet (au Sud de Paris) et les argiles du Bassin de Provins qui produit à lui seul 50% des argiles réfrac- taires en France,
Le faciès sidërolitique est également présent dans les formations de l'époque Crétacé (wealdien) dans le Boulonnais, le Pays de Bray où il est exploité.et dans le centre du Bassin de Paris.
Argiles mixtes .
Les argiles plastiques impures, les argiles à grès sont généralement à dominante d'illite, de chlorite ou de minéraux interstratifiés. Ils ont aussi une origine détritique mais n'ont pas subi le même type ni la même durée d'al- tération. Ils résultent d'une sédimentation rapide après le démantèlement des formations d'où ils sont issus. Ils proviennent de régions à relief jeune ou rajeuni et exemptas d'altération latéritique-.
Ces argiles peuvent aussi avoir subi une évolution postérieure au dépôt dans les milieux de sédimentation marine où se reconstituent illite et chlorite, à partir de montmorillonite, d'argile interstratifiés ou même de kaolinite. .
Les argiles illitiques par exemple sont dominantes danA ¿<Ld ^o^uncutLoni hoiù£teA2A ayant pris naissance avant 1'emersion des socles cristallins et leur altération latéritique (l1illite a été définie dans le houiller de 1-'Illinois). Elle domine aussi dans tous £ei YvLv&aux de. ¿chU>t2A> ang¿¿eux ou d'ahQWUtOA d gAandeA ÁÍJUZA aA.Q*JLo-Q)ié¿Q.uJ>zi>, aÁ.n¿>JL quz davü, ZZA> ¿e.i¿e¿ asig¿to caZcaltte. Ces faciès sont de loin les plus répandus dans les formations sédimentaires.
5 - UTILISATIONS ET PRODUITS DE SUBSTITUTION
L'utilisation .prépondérante de ces argiles est la c&iamLquz 85%. Elles entrent par'ailleurs comme charge dans divers produits : engrais, caoutchouc, p^esticides, insecticides, etc.
Les produits de substitution possibles sont les mêmes que pour les kaolins.
6 - MISE EN VALEUR DES GISEMENTS
Exploitation
Elle se fait à ciel ouvert ou en galeries. Les stériles représentent 1 à 4 fois le tonnage de matériaux extraits.
Constitués de sables, d'argiles sableuses ou graveleuses, ils sont rarement utilisés et seulement pour des remblais.
- 15 -
Traitement •
II se fait en voie sëche - pour la céramique, leur simple extACLCtion auec tivL tn
peut suffire ou être complété par :
. une (LOJLCJJMJULOYI à haute température suivie ou non de broyage et de classification : chmottz,'
. un ¿Hchagz suivi d'un broyage et d'une classification : OJIQÀZZ btioylz.-6lc.ho.iL ;
- pour les industries utilisatrices de charges mcnérales, après ¿tchage. et broyage., l'argile kaolinique est ¿ë-êeciëe afin d'obtenir les produits de finesse et de pureté désirées.
Leur traitement par voie humide est également envisageable mais ne s'est pas encore développé en France alors qu'il est utilisé en Angleterre et aux Etats-Unis.
Coût de fonctionnement
Selon le type de produit marchand, la décomposition du prix de revient par poste est variable ; mais par ordre décroissant d'importance ce sont les opérations de calcination, de séchage et de broyage qui interviennent de façon prépondérante.
En ce qui concerne les consommations énergétiques, la calcination absorbe 400 kwh/t (énergie thermique et mécanique)^ le séchage 175 kwh/t broyage 50 kwh/t et l'émottage 1 kwh/t.
le
^^-«^EToduit
Exploitation (extraction/trans- port usine)
22,5 %
3,5 %
16 %
Recherche de gisements
Avec la perspective, à court ou à moyen terme, de pouvoir extraire 1 économiquement l'aluminium d'argiles riches en A1„O_ et non plus seulement de bauxite, apparaît le risque d'une concurrence entre les exploitaions de ces argiles à des fins diverses. Dès maintenant, les producteurs d'argile réfrac- taire s'en préoccupent. Ils voudraient obtenir que des travaux de prospection soient entrepris pour mieux connaître les ressources et les réserves et éviter que les argiles riches ne soient accaparées pour la production d'aluminium.
Les guides de la prospection sont donnés par la connaissance des con- ditions de genèse des gisements. Ceux-ci sont associés au faciès sidérolitique de 1'Eocene et du Crétacé. C'est donc dans les formations où ce faciès est connu qu'il faut orienter les recherches au Nord du Bassin Aquitain, en Charente, en Vendée, dans le Bassin de Paris (Provins, Soissonnais), dans le Berry, le Sancerrois, l'Allier, le Puy-de-Dôme (bassins d'effondrement de Salins et du Velay).
Des remplissages de poches karstiques ont été exploités jadis dans la vallée du Rhône, le Jura.
Le faciès sidérolitique a enfin été traversé par sondage sur une épais- seur de 30 m dans le Sundgau au Sud de l'Alsace.
Valorisation
Dans le domaine des minéraux industriels en général, et dans celui des argiles en particulier, les nomenclatures sont très .variables selon l'utilisateur. Il faudrait pouvoir les normaliser,pour mieux suivre les évolutions de la consom- mation et de la production par l'établissement de statistiques plus précises qui intègrent tous les produits analysés dans ce chapitre.
Pour pouvoir substituer des argiles françaises à celles qui sont im- portées d'Allemagne, il faudrait étudier les caractéristiques physico-chimiques de ces dernières, ce qui guiderait la recherche de nouveaux gisements.
Il serait nécessaire également : - d'étudier des procédés de micronisation, de classification et de purification par voie sèche ou par voie humide permettant de valo- riser des argiles non utilisables actuellement
• - de rechercher des procédés particuliers de broyage, filtration, séchage et calcination afin d'en réduire le coût énergétique.
- 18 -
1. DEFINITION.et CARACTERISTIQUES.
Les bentonites vraies, non connues en France, sont des argiles dont le constituant principal est la montmorillonite (au moins 80 % pour être de bonne qualité).
La motmorillonite représente en fait un groupe de minéraux voisins des micas, mais dont les liaisons entre feuillets ne sont pas assurées par des ions K+ . L'eau ou d'autres molécules peuvent ainsi se glisser entre les feuillets et provoquer le gonflement des minéraux. Des cations échan- geables peuvent aussi se fixer de façon plus ou moins solide suivant le nombre de charges négatives de chaque unité du feuillet. Dans la nature, les cations échangeables sont Ca++ ou Na+ . Les montmorillonites sodiques gonflent plus et ont des propriétés colloïdales plus dévoloppées permettant leur mise en suspension. Les montmorillonites calciques ont une capacité d'échange d'ions plus grande et donc un pouvoir décolorant ou catalysant plus intense.
Les argiles dites bentoniques par suite de propriétés colloïdales ,. analogues à celles des bentonites peuvent être composées de minéraux
autres que la montmorillonite. Elles n'ont'.cependant" souvent pas les mêmes caractéristiques utiles que les bentonites vraies. Par contre elles peuvent les acquérir par des traitements chimiques dits d'activation.
Les argiles smectiques sont caractérisées par leurs propriétés absorbantes et utilisées pour la décoloration, la purification etc. Ces propriétés peuvent également être acquises par activation.
En dehors de la montmorillonite, les constituants principaux de ces diverses argiles sont la sépiolite, l'attapulgite, parfois l'halloysite.
2. PLACE DE CES SUBSTANCES DANS LE MONDE ET UTILISATION
U.S.A.
Italie
Grèce
Roumanie
Hongrie
Mexique ' .
1971
919.
ARGILES SMECTIQUES (1 000 t)
La prédominance des U.S.A. pour ces substance est très grande : 70 % de la production mondiale de bentonite, 80 % de la production des pays non communistes d'argiles smectiques.
Ils exportent respectivement 20 % et k % de ces productions.
Les utilisations de ces argiles, dans l'ordre d'importance, aux U.S.A. sont Jes suivantes : ' •
- la fonderie et la métallurgie : liant pour les sables de moulage et pour la pelletisation des minerais. La bentonite naturelle ou activée, grâce à son pouvoir gonflant, accessoirement les attapulgites grâce à leur finesse, assurent une^bonne cohésion pour une
' teneur plus faible que les autres argiles ;
. - les boues, de forage : à base de montmorillonite naturelle ou activée, sodique plutôt que calcàque, le pouvoir gonflant des première étant meilleur. Les bentonites fouri issent des suspensions stables, de haute viscosité et .'.-. thixotropiques, à des concentrations relativement faibles ;
- la décoloration des huiles, l'épuration de divers liquides utilisent aussi bien les bentonites que les argiles smectiques dont le pouvoir absorbant naturel ou acquis par activation est lié à la structure molé- culaire et à la grande finesse des particules ;
• * • / . . .
- 20 -
- diverses industries enfin font appel aux argiles nobles en général comme charges aux propriétés diverses, pour les insecticides et pesticides particulièrement.
3. PLACE DE CES SUBSTANCES DANS L'ECONOMIE FRANÇAISE.
Extraction
-14,5
La différence entre production commercialisée et extraction provient du fait que les bentonites naturelles d'importation sont plus ou moins améliorées par traitement Cà l'exclusion du traitement d'activation).
La France ne couvre pas 10 % de ses besoins.
Les importations ont diminué de façon sensible en 1973 par rapport à 1972. Le déficit de la balance commerciale s'est ainsi réduit légère- ment. Elles proviennent principalement d'Italie C33 % en 1972], de Grèce (32 % en 1972], de R.F.A. (15 % en 1972], d'Espagne, des U.S.A. et des Pays Bas pour le reste.
- Sur les 109 000 t qui ont été consommées en 1971, 10 000 t seulement l'ont été sans activation; elles se décomposent en :
. 9 300 t de bentonite naturelle dont 85 % utilisées en fonderie (régénération des sables de moulage] et 15 % en étanchéité et divers;
. 740 t d'argile smectique pour décoloration des corps gras; •
. les 99 000 t d'argiles activées comprennent 90 % de bentonite utilisée en fonderie (71 % ) , en travaux publics (21 %) en bons de forage et divers et 10 % d'argiles smectiques.
c t • / • • •
La bentoriite montmorillonitique typique résulte de l'altération de roches volcaniques (laves, brèches, tufs, cendres) généralement acides :'
- soit par voie hydrothermale (cas des bentonites de Lalla Mahrnia (Algérie) ; • •
- soit dans un milieu de sédimentation aqueux (lac ou mer), •cas des bentonites de Camp Berteaux au Maroc, où dans des séries lacustres on voit le passage entre cinerites et bentonites. . .... •• •
Elle peut de plus être néoformée dans les mêmes milieux de sédimen- tation que la sépiolite et l'attapulgite et associée à ces minéraux.
Les principaux gisements des U.S.A. sont d'origine sédimentaire :
- montmorillonite sodique crétacée (Wyoming et South Dakota) ,
- montmorillonite calcique, crétacée au Mississipi, tertiaire (Eocène, Oligocène) au Texas et en Arizona, pliocène en Californie.
Les argiles magnésiennes, sépiolite et attapulgite prennent naissance dans un milieu de sédimentation chimique très riche en silice, en chaux, en magnésie et éventuellement en phosphates, très appauvrie^ en alumine et en fer. Un tel milieu résulte d'un lessivage différentiel de zones péné- planées recouvertes de puissantes altérations kaoliniques. Ce sont ces mêmes formations d'altération qui sont ensuite remaniées, lors d'un relè- vement du niveau de base d'érosion provoquant le démantèlement des zones latéritisées et donnant naissance au faciès sidérolitique.
C'est pourquoi on trouve fréquemment les dépôts sidérolitiques recouvrant des formations lacustres à sépiolite, attapulgite dans le Tertiaire de l'Aquitaine, du Berry, du Bassin de Paris.
En France, des argiles d'origine lacustre sont exploitées :
- à Mormoiron (Yaucluse) .: argile à attapulgite et montmorillonite du Ludien ;
- à Salinelles et Sommieres (Gard) : argile à sépiolite du Stampien ;
- en Dordogne : argiles bentonitiques à halloysite.
Au Maroc et dans les bassins tertiaires d'Afrique occidentale, la sépiolite et l'attapulgite sont très souvent associées aux séries phos- phatées et situées soit au toit soit au mur des couches de phosphate.
Aux U.S.A., l'attapulgite est exploitée dans des formations du Miocène en Géorgie et en Floride.
5. PRINCIPAUX THEMES DE RECHERCHE.
Recherches de gisements.
La production française de ces substances est très faible et aucun gisement important n'a été mis au jour actuellement.
- 22 -
La connaissance actuelle des conditions de genèse de ces argiles pourrait permettre d'orienter des recherches utilisant des guides paléogéographiques tels que :
- prospection des bassins de sédimentation lacustre, éventuellement marine, proches de zones de volcanisme acide ;
- localisation des dépôts lacustres tertiaires antérieurs au faciès sidérolitique où ont pu être réunies les conditions d'une sédimentation chimique "basique ;
- recherche et étude dans la craie de niveaux argileux isolés ou associés à des niveaux phosphatés.
En effet, la fraction argileuse des craies, bien que faible est composée presque uniquement de montmorillonite. La craie, sédiment calcaire biochimique avec de nombreux niveaux de silex, des passées phosphatées, paraît selon G. MILLOT avoir été un milieu de sédimentation chimique basique propre à donner naissance à la montmorillonite, 1'attapulgite, la sépiolite. L'existence de concentration de valeur économique n'est pas impossible. Des guides plus précis de recherche seraient à fixer.
Caractërisation des bentonites.
Actuellement, on ne sait pas si une bentonite est utilisable comme deshydratant sous forme calcique, en forage ou en fonderie sous forme sodique, comme décolorant sous forme HT*", tant que les tests de ces applications n'ont pas été faits. Il serait donc important de relier les propriétés des bentonites à leurs caractéristiques minéralogiques.
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FELDSPATH
1. DEFINITION et CARACTERISTIQUES.
Les feldspaths au sens large constituent un vaste groupe de silico- aluminates cristallins. Les feldspaths proprement dits comportent trois poles : potassique, sodique et calcique, correspondant à des espèces minérales bien définies entre lesquelles existent des séries continues ou'discontinues de minéraux. Dans la nature on rencontre assez rarement.les espèces corres- pondant aux pôles de ces séries, mais des minéraux de composition chimique intermédi air e.
Dans la série calcosodique dite des plagioclases, la composition s'exprime par la teneur en l'un des constituants extrêmes : l'albite (sodique] ou l'anorthite (calcique).
Les feldspaths potassiques sont le microcline et l'orthose.
Une série proche des feldspaths,mais plus pauvre en silicium et toujours très alcaline,est constituée par les feldspathoïdes dont les plus importants sont la néphéline (sodique) et la leucite (potassique).
Les feldspaths sont les constituants majeurs de toutes les roches cristallines quelles soient eruptives, volcaniques ou métamorphiques (c'est- à-dire résultant d'une recristallisation de roches préexistantes). Ils peuvent aussi être présents dans certaines roches sédimentaires détritiques provenant du démantèlement de roches feldspathiques.

Aux U.S.A., aplite et syénite néphélinique sont considérés comme des produits de substitution qui ne sont pas exploités habituellement.
Ce sont principalement les feldspaths potassiques qui sont recherchés pour l'industrie. Mais les sodiques peuvent aussi être utilisés indifférem- ment dans bien des cas.
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2. PLACE DE LA SUBSTANCE DANS'LE MONDE ET UTILISATIONS.
La production mondiale de feldspath proprement dit c'est-à-dire compte non tenu de l'aplite et de la syenite ss répartit comme suit :
Pays producteurs
2 389
A ce tableau sont à ajouter les productions de syénite néphé- linique : 500 000 t pour le Canada, 160 000 t pour la Norvège et celles d'aplite : 454 000 t pour le Japon à ajouter à 57 000 t de feldspath.
Les statistiques de consommation aux U.S.A. font état de trois formes de produits commercialisés : feldspath en morceaux triés à la main, concentrés de flottation, mélange de silicates feldspathiques (provenant d'aplite).
Les feldspaths et- substances similaires sont utilisés pour 55 % en verrerie et 30 % en céramique. Pour le reste ils entrent dans la composition d'émaux, de charges pour le caoutchouc, d'abrasifs, etc.
Dans l'industrie du verre, l'alumine du feldspath augmente l'ouvrabilité du verre fondu et lui donne une meilleure résistance à l'al- tération et à la dévitrification.
Dans l'industrie céramique, les feldspaths jouent le rôle de fondant. Les substances susceptibles de se substituer au feldspath en verrerie et céramique,mises à part la syénite néphélinique et l'aplite, comprennent le talc, la pyrophyllite, les scories de four électrique et un feldspath lithique, mélange naturel de spodumène et de feldspath.
Le feldspath peut constituer un sous-produit de certaines exploitations de minéraux des pegmatites, de sable ou de granite concassé. . .
Inversement, quartz et mica peuvent être de sous-produits de l'exploitation des feldspaths.
• • • / • t •
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3. PLACE DE LA SUBSTANCE EN FRANCE.
La production nationale de feldspath (300 000 tonnes en 1973) est dans sa majeure partie du feldspath sodique. Actuellement le feldspath potassique n'a qu'un marché très réduit (6 000 t/an) à cause de son prix plus élevé que le sodique. En 1973, la balance commerciale du feldspath était positive de
• 2 800 000 francs.
. Les produits importés (75 % ¿Le Norvège, pour le reste de R.F.A. , du Portugal ou du Canada) sont des feldspaths très purs (exempts de fer et titane) destinés à la fabrication du verre blanc.
Les exportations étaient dirigées pour un peu moins de la moitié sur l'U.E.B.L., pour 15 % sur la R.F.A. , pour 19 % sur l'Espagne en 1973.
Production
Importation
Exportation
+2,8
Les utilisations du feldspath en France sont les mêmes que dans les autres pays industriels : industrie du verre (verre à vitre, flaconnage) , céramique fine, céramique industrielle (produits réfractaires, porcelaine électro-technique etc . . . ) , émaillage.
En 1971, sur le marché intérieur, les feldspaths valaient au départ de la carrière, de 65 à 100 F/t pour le feldspath en roche, de 70 à 170 F/t pour le feldspath broyé (les prix les plus élevés correspondant au feldspaths potassiques). A l'importation le prix moyen était de 179 F/t et à l'exportation de 146 F/t. . . .
4. GISEMENTS.
- primaires, constitués par des roches eruptives acides ;
- secondaires, formés par des dépôts de matériaux détritiques provenant de la décomposition de roches feldspathiques diverses.
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Le feldspath est le constituant dominant et parfois unique de^roch.es de différenciation précoce ou tardive des magmas granitiques, les pegmatites,souvent composées de cristaux géants (décimétriques). Elles forment des filons, des amas ou de petits massifs,à la périphérie des massifs granitiques, en position interne ou externe par rapport à eux.
Les pegmatites sont de deux types :
- des pegmatites simples composées presque uniquement de micro- cline et dé Quartz et constituant des filons très souvent' associés à des aplites ;
- des pegmatites complexes contenant, en plus du micro- cline et du quartz, de l'albite et de nombreux autres minéraux : micas (biotite, muscovite, lépidolite), spodumène, tourmaline et autres espèces pneumatoly- tiques. Ces pegmatites peuvent constituer des amas atteignant plusieurs kilomètres de long et plusieurs centaines de mètres de large. Elles sont zonées, avec une différenciation dans la texture et la composition mineralogique du coeur vers la périphérie.
Ces pegmatites ont pendant longtemps été la source principale de feldspath, car les minéraux de grande taille permettent un tri à la main. L'exploitation du feldspath y est souv.ent associée à celles de minéraux parti- culiers : beryl, lépidolite, etc. . .
Les feldspaths peuvent ensuite être extraits de diverses roches eruptives lorsque les minéraux ferro-magnésiens en sont absents :
'. leucogranite alcalin, ou alaskite des américains, généralement potassique, composé de quartz, micro- cline, albite ;
• aplite » leucogranite à grain très fin, composé de quartz, microcline, oligoclase, à tendance calco- alcaline ; • :
. syénite néphélinique, roche très pauvre en quartz, à microcline perthitique et néphéline, généralement sodique. . • •
L'aplite présente les mêmes modes de gisement que les pegmatites, formant souvent des filons recoupant les autres formations.
Leucograniteset syenitesconstituent des stocks ou petits massifs intrusifs. Les premiers sont associés aux grands massifs granitiques communs. Les secondes sont plus rares. Elles sont liées à des complexes intrusifs alcalins, comportant de nombreux .types' 'de roches passant les uns aux autres de façon progressive ou brusque. Ces complexes se sont mis en place à des époques les plus diverses, dans les zones en extension des bordures de continent ceinturant les océans en cours de formation. Sur le pourtour de l'Atlantique, on rencontre.ainsi des syenites d'âge triasique à crétacé, en Ecosse, au Portugal, aux Iles de Los, en Angola, dans le Sud-Ouest Africain, au Brésil, au Canada.
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Pour que les syenites soient exploitables, il faut qu'elles soient claires, c'est-à-dire dépourvues à la fois de minéraux ferro-magnésiens et de feldspaths sombres colorés par du fer ferrique mis en solution solide dans le réseau cristallin à des températures de cristallisation élevées.
Les gîtes secondaires sont constitués par des sables alluviaux ou de plage^contenant une fraction suffisante de feldspath pour être exploités. Ils résultent du remaniement de roches feldspathiques démantelées par l'érosion ou l'altération (granite arènisê, arkose) et ont été déposés après un faible transport. Ces sables peuvent comporter une fraction kaolinique plus ou moins importante. De tels gisements sont exploités aux U.S.A., en Californie.
Les gisements français de feldspath sont constitués par des pegmatites simples pour la plupart.
Les principaux sont situés dans les Pyrénées orientales et l'Aude (70 %) , dans le Massif Central : Lozère, Creuse (20 %)..
Dans la Drome, les sables kaoliniques de Douévas-Larnage sont riches en feldspaths qui en sont extraits.
PRINCIPAUX THEMES DE RECHERCHE.
Feldspath sodique.
Un problème de réserve se pose pour les feldspaths sodiques de bonne qualité dont 50 000 t/an sont consommées en France.
Deux voies de recherche sont possibles :
- prospection de bons gisements ;
Un feldspath sodique est de bonne qualité s'il :
- cuit blanc à 1 200° C ;
- a une viscosité faible.
Il faut donc enlever les impuretés colorées (fer et titane) et le quartz. Il semble que la séparation électrostatique soit utilisable pour traiter certains feldspaths des Pyrénées, mais il faudrait passer à l'échelle pilote pour évaluer les coûts.
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Feldspath potassique.
Les feldspaths potassiques sont interessant pour la fabrication d'isolants mais leur production est trop irrégulière en qualité à causes des méthodes artisanales employées à ce jour.
Recherche de gisements.
La possibilité de valoriser des granites arenisés riches en feldspath (AN NIVIT) doit inciter à rechercher de nouveaux gisements de granites dont la texture, la composition minéralogique, le degré d'altération permettront la mise en valeur. •
Par ailleurs, une étude de la zonalitê des pegmatites des Pyrénées d'après leur minéraux constitutifs pourrait renseigner sur les variations de texture et de composition chimique des feldspaths qu'elles contiennent et guider la recherche de gisements de feldspaths ayant des caractéristiques connues.
Enfin l'étude des gisements connus de syénite néphélinique de Fitou et Pouzac dans les Pyrénées serait également à effectuer.
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1. CARACTERISTIQUES GENERALES de ces MINERAUX. ' . .
Cyanite ou disthène, sillimanite et andalousite sont des silicates d'alumine naturels appartenant à une même famille cristalline et de compo- sition SiÓ2 AI2O3.
Ce sont des minéraux de métamorphisme, c'est-à-dire résultant de la recristallisation de formations sédimentaires argilo-siliceuses, sous l'ef- fet de la pression de la température ou de fluides hydrothermaux.
Par cuisson, ces minéraux se transforment en mullite (2 SiO?, 3 AI2O3), dernier stade de leur évolution, à des températures de 1 410°, 1 500° et 1 625° C respectivement pour la cyanite, l'andalousite et la sillimanite. La formation de mullite est la propriété qui détermine la réfractarité du mi- néral.
La teneur en alumine de ces minéraux varie de 60,2 à 62,7 % suivant leur pureté.
2. PRODUCTION - CONSOMMATION - BALANCE COMMERCIALE.
La production nationale est très faible (de l'ordre de.10 000 t/an) et principalement sous forme de cyanite. Il n'y a aucun gisement de silli- manite en France. En 1971, les importations étaient de 6 400 tonnes pour 800 tonnes ä l'exportation, ce qui donnait un solde négatif de la balance commerciale de ces trois produits de 4 000 000 F.
Un gisement de cyanite a été découvert dans le massif des Maures, mais il n'est pas exploité à cause de sa mauvaise qualité.
En 1971, la mise en valeur d'un gisement d'andalousite a débuté à Glomel (Côtes du Nord). 8 000 t à 59 % cî'alumine en ont été extraites et exportées à 80 % vers la Grande Bretagne.
L'intérêt de la sillimanite réside dans le fait que c'est un matériau qui, peu sensible aux chocs thermiques, peut être utilisé sans cuisson.
La cyanite sert de réfractaire une fois transformée en mullite par chauffage et fusion en four électrique.
Devant les difficultés des importations (principalement en provenance d'Inde), les industriels développent l'utilisation de mullite synthétique fabriquée à partir de silice et d'alumine. Les utilisateurs français s'ap- provisionnent actuellement en Angleterre ou en Allemagne, la société fran- çaise SEPR ne commercialisant pas sa production.
Le prix de la qualité courante de mullite synthétique est de 1 500 F/t (2 500 à 3 000 F/t pour les très bonnes qualités). Les besoins seraient de 30 000 t/an en Europe et 3 000 t/an.en France, mais la qualité des réfrac- taires augmentant, il est possible que la demande s'accroisse.
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3. PRODUITS de SUBSTITUTION.
Dans l'utilisation comme réfractaire, les produits de substitution sont : les argiles, la bsuxite calcinée, l'alumine, le zircon, la magnésie, le carbure de silicium ; comme non réfractaire : le talc, la wollastonite, la pyrophyllite.
Il est bien entendu que chacun de ces produits ne peut venir en substitution que dans des cas bien précis, à condition de modifier les modes d'emploi ou d'accepter une moindre qualité.
4. GISEMENTS.
- AndaTous i te, cyanite, siTlimanite, sont des minéraux de métamorphisme pre- nant naissance dans des roches dont le degré de recristallisation va croissant de l'andalousite vers la sillimanite.
Si les formations sédimentaires originelles sont argilo-siliceuses, la gangue de ces minéraux sera constituée de schistes pour l'andalousite, de micaschistes et de gneiss pour, la cyanite et la sillimanite. Si les formations
. originelles sont principalement quartzeuses, les roches métamorphiques résul- tantes sont des quartzites à minéraux. Lorsque ceux-ci renferment des silicates d'alumine, les teneurs sont souvent plus élevées que dans les roches micacées. C'est le type de gisement le plus répandu aux U.S.A., en Inde, Afrique du Sud, ' U.R.S.S. (Kazakhstan).
Ces silicates, sillimanite principalement,peuvent aussi être asso- ciés à des filons de quartz ou de pegmatite liés à la phase hydrothermale finale de la mise en place des grands massifs migmatitiques dans des séries schisteuses pélitiques riches en alumine. Ce matériel granitique contient
• une abondante proportion d'eau de constitution (6 % en volume), très active. Cette eau migre à travers les roches encaissantes et entraîne tous les cons- tituants les plus mobiles sur son passage : K, Na, Ca concentrant ainsi indi-
• rectement l'alumine et provoquant la formation des silicates d'alumine. Il s'agit ici d'un phénomène de métasomaÈisme de départ et non plus d'un métamor- phisme régional.
Résistant très bien à l'altération, ces minéraux peuvent être concen- trés sous forme de boulders ou de fragments dans des formations résiduelles à proximité du gisement primaire ou être remaniés dans des alluvions fluviales ou des sables de plage.. Ces dépôts constituent alors des gisements faciles à exploiter (Floride, Australie, Inde, Afrique du Sud) où, aux silicates d'alu- mine sont associés divers minéraux : zircon, monazite, ilménite, rutile.
5. PRINCIPAUX THEMES DE RECHERCHE.
Aujourd'hui, l'accent est mis sur la qualité des produits afin d'ob- tenir une durée de vie plus longue des réfractaires. Les recherches tendront donc à obtenir des produits de haute pureté, les principales impuretés étant
. le fer et le titane (séparation par cyclonage en liquide dense, séparation magnétique,'amélioration des rendements de flottation).
- 31 -
II serait intéressant également de rechercher des voies technolo- giques nouvelles pour la mullite synthétique, afin de provoquer une ouver- ture du marché et ainsi faire baisser les prix.
La prospection pour la découverte de nouveaux gisements de cyanite, sillimanite ou andalousite est à poursuivre car ces matériaux sont d'un réel intérêt. >
En France, des gisements en roche (schiste ou quartzite) liés au métamorphisme régional n'ont peut-être pas grande chance d'être mis en évi- dence. Cependant, il faut remarquer que les formations métamorphiques du Massif Central affleurent très mal et sont de ce fait assez mal connues.
Par contre les gîtes d'origine métasomatique liés au métamorphisme de contact ont peut-être plus d'avenir. La sillimanite liée à la migmatisation existe dans différents massifs des Pyrénées où elle peut constituer des pla- cages de quelques millimètres à quelques centimètres sur des filons quartzo- pegmaciques centimétriques à décimétriques. Ces filons peuvent être très danses.
Des indices de ce type sont connus dans les Pyrénées : - massif des Albères, au Sud d'Argelës-sur-Mer (Pyrénées Orientales), -massif des Trois Seigneurs, près de Castillon (Ariège), - massif de Barousse (Hautes-Pyrénées).
Dans le Massif-Central, des gîtes analogues seraient susceptibles d'exister en bordure des granites du Velay.
En Bretagne, de la cyanite existe à la périphérie du granite du Huelgoatl
Dans le cas de gisements pauvres, des méthodes spécifiques d'enri- chissement seraient à rechercher afin que leur mise en valeur soit possible.
Enfin, ces matériaux sont susceptibles d'avoir été concentrés dans des formations résiduelles eluviales sur le site même du gisement ou après remaniement dans des alluvions. Dans ce domaine,' un examen approfondi des résultats de la prospection alluvionnaire à la bâtée, réalisée en Bretagne, avec une maille kilométrique le long du réseau hydrographique, pourrait être intéressante.
1 - 32 -
fusion du mélange alumine + silice
en fours à air électrique
exploitation en mine à ciel ouvert
. . 1 concassage à 25 mm
T~ broyage à 0,5 mm (broyeur à barre)
acide gras alcalin
- Perlite . .
En tant que substance minérale industrielle, une perlite est une . roche volcanique vitreuse ayant la propriété de s'expanser de 4 à 20 fois,
lorsqu'elle est soumise à un êchauffement brusque jusqu'à température de ramollissement du verre (entre 750 et 1 350° C).
Les roches susceptibles de présenter cette propriété sont des verres volcaniques de composition généralement siliceuse, équivalente à celle de rhyolites, rhyodacites, trachytes ou latites, et contenant de 2 à 5 % d'eau.
L'expansion provoquée par la vaporisation de cette eau, dépend de plusieurs propriétés physiques et chimiques qui ne sont pas toutes parfaite- ment connues, mais parmi lesquelles la composition chimique joue un rôle prépondérant.
- Vermiculite
La vermiculite est un minéral de la famille des argiles micacées hy- dratées magnésiennes. La structure cristalline comporte une couche.- de molé- cules d'eau. Le départ de cette eau par chauffage rapide à température éle- vée (1 100° C) provoque 1'exfoliation des paillettes qui se développent avec un aspect de vermisseau d'où le nom du minéral. L'augmentation de volume varie entre 8 et 12 fois le volume initial. A l'échelle d'un cristal, cette augmentation peut atteindre 30 fois.
La vermiculite présente certaines propriétés caractéristiques des argiles telles qu'une capacité d'échange d'ions élevée, l'aptitude à former des complexes avec des substances organiques, une distance variable entre cou- ches du réseau cristallin selon la taille du cation échangeable.
Par ailleurs, la vermiculite est étroitement apparentée à la biotite. Les deux minéraux sont souvent associés dans le même gisement et parfois constituent des associations cristallines avec feuillets intercalés. •
2. PRODUCTION- CONSOMPTION - BALANCE COMMERCIALE.
Il n'y a pas de production nationale de vermiculite et de perlite. En 1971, les importations s'élevaient à 58 200 tonnes pour une consommation de 56 900 tonnes (70 000 tonnes en 1973). Ces deux produits s'utilisent uni- quement sous leur forme expansée. Nous importons ces produits crus (prix moyen 160 F/t) et la phase d'expansion s'effectue en France.
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Nous obtenons ainsi des granuláis de faible densité qui sont utilisés soit en filtration, soit en construction, grâce à leurs propriétés d'isola- tion thermique et acoustique (70 à 80 % de la consommation).
Les prix de ces matériaux expansés sont aux environs de 1 000 F/t.
P A Y S
1
:: La. vermiculite et la perlite ne sont exportées qu'à l'état de produits finis (expansées). ' .
- 35 - •
3. PRODUITS de SUBSTITUTION.
Nous avons comme produits de substitution : les expansés légers d'ar- gile, les fibres organiques, la laine minérale, les diatomites, l'asbeste, la mousse de plastique.
4. GISEMENTS.
- Perlite
Selon H.J. SCHROEDER, les régions de volcanisme rhyolitique du monde entier doivent renfermer des perlites et les réserves doivent en être énor- mes.
Aux U.S.A. les gisements sont constitués par des coulées volcaniques plus ou moins massives atteignant plusieurs centaines de pieds(100 pieds = 30 m) d'épaisseur. Les réserves sont très importantes dans les états de l'Ouest et du Sud-Ouest.
.Les perlites selon A.L. BUSH se rencontrent dans trois types d'asso- ciation : dans les zones vitreuses au contact des cendres et des laves, dans les coulées de laves s'épanchant de dômes volcaniques, au mur de dykes ou necks felsitiques. L'existence de la partie vitreuse dépend de la rapidité du refroidissement après la mise en place, et de sa protection ul- térieure. Les laves hydratées sont de plus en plus rares en allant du Plio- cène au début du Tertiaire. Elles sont exceptionnelles avant. Il semblerait que l'hydratation puisse être produite par les eaux météoriques et que la dévitrification s'opère avec le temps.
De très importants gisements sont répartis en U.R.S.S. et dans tous les pays d'Europe de l'Est. En Hongrie, les réserves du gisement de Balka- za seraient de 5 millions de tonnes ; en Tchécoslovaquie, elles atteindraient 5 millions de tonnes aussi, et 10 millions de tonnes en Bulgarie. En Asie, des gisements sont connus en Mongolie , en Chine, au Japon.
En Europe occidentale par contre, les réserves sont très mal connues. Les perlites se rencontrent le long d'une guirlande passant par l'Islande, l'Ecosse, l'Irlande du Nord, le Massif Central français, la Sardaigne, l'Italie.
En France, quelques sites seraient susceptibles de fournir des roches perlitiques d'après des travaux récents de R. BROUSSE et de J. DEMANGE.
- Vermiculite . •
Les gisements de vermiculite résultent d'une altération de biotite ou de phlogopite dans diverses conditions : hydrothermales, météoriques, par circulation d'eau dans le massif.
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Le gisement de Libby (Montana, U.S.A.) est constitue d'un massif de pyroxénite altéré sur une épaisseur importante, avec de grandes masses de vermiculite presque pure ou associée à de la biotite altérée. Le gisement d'Enoree (Caroline du Sud) résulte au moins partiellement d'une altération météorique. Celui de Loolekop à Palabora (Transvaal) est formé d'une struc- ture circulaire de roches cristallines alcalines avec un noyau de carbonates hydrothermaux entouré par une masse de pyroxénite localement serp.entinisée ou riche en apatite. La vermiculite est associée à la pyroxénite ou à la serpentine en proportions variables.
5. PRINCIPAUX THEMES de RECHERCHES.
Entre différents gisements, on constate des variations des proprié- tés physiques qui ne sont pas expliquées, ce qui conduit à faire des mélanges de différents minerais pour avoir un suivi de qualité dans la production, méthode qui complique le cycle d'expansion et son contrôle.
- Amélioration des méthodes d'expansion. Recherche de fours plus efficaces et plus économiques:
- Recherches de nouvelles utilisations de ces produits expansés de faible densité.
- Problème des fines :
qui proviennent d'un surbroyage (jusqu'à 24 % de l'alimentation du broyage). Actuellement, elles ne font l'objet d'aucune utilisation ;
. les fines après expansion du minerai,
dans le cas de la perlite, elles servent à faire du silicate de calcium, mais pour la vermiculite, elles constituent un rejet de traitement.
• • - Recherche de méthodes pour déterminer rapidement la qualité des produits expansés.
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minerai T.V.
classification
exploitation mine à ciel ouvert
broyage en voie humide
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LE T A L C
Silicate de magnésium hydraté, le talc se présente sous forme d'une roche onctueuse et blanchâtre dénommée steatite.
Les talcs commercialisés se présentent sous forme de poudre blanche de granulométrie inférieure à 50 microns, et contiennent comme impuretés des pour- centages plus ou moins importants de chlorite et de carbonates.
1. PLACE DU TALC DANS L'ECONOMIE NATIONALE.
1.1. Production, consommation et balance commerciale (tableau 1).
En 1972, la production mondiale était de 5 000 000 t, celle de la France de 246 000 t, pour devenir 267 000 t en 1973 et 296 000 t en 1974.
Dans le même temps, la consommation nationale passait de 195 100 t • à 203 700 t, puis à 232 000 t, soit des taux de progression annuelle de 4,4 % puis 13,9 %.
En 1972, la France importait 7 500 t de talc à un prix moyen de 297,00 F la tonne :
- des talcs moyens pour charge papetière (la plus grosse part des importations d'Italie),
- des talcs de grande pureté, exempts de chlorites, pour l'industrie des cosmétiques (Italie-Chine),
- des talcs fins pour peintures (Norvège),
- des talcs très fins utilisés en papeterie (Belgique- U.S.A.).
Parallèlement, étaient exportées 54 200 t de talc broyé et 3 300 t sous forme brute à un prix moyen de 285,00 F ïa tonne.
Le solde dé la balance commerciale était donc positif de : 13 400 000 F (tableau 1).
1.2. Gisements. '
Le principal gisement français, situé à Trimouns (Ariège) et exploité par la société des TALCS de LUZENAC, fournit 97 % de la production natio- nale.
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Les réserves en seraient de l'ordre de 10 millions de tonnes, soit au mieux 30 ans de durée au taux actuel d'exploitation.
D'autres gisements sont connus dans les Alpes et dans les Pyrénées, mais les indications précises manquent, pour évaluer leur exploitabilité et leurs réserves.
1.3. Utilisations industrielles.
Les principaux usages du talc en France sont (base 1973) :
a) papier 60 % (charge de masse principalement) b) engrais/insecticides 9,5 % . • c) céramique 8,5 % d) produits bitumineux 6,5 % e) peintures • 3,5 % f) caoutchouc/plastiques 3 % g) cosmétiques/pharmacie 1,5 % h) divers . 6,5 %
1.4. Produits de substitution.
a) en tant que charges minérales :
Par suite de sa tendance lipophile et organophile, la substitution du talc par une autre charge minérale est parfois très difficile, notamment quand il intervient en faible pourcentage dans certains mélanges indus-
: triéis : peinture, plastiques (polypropylene), produits bitumineux.
Par contre, le carbonate-de calcium et la kaolinite peuvent lui être aisément substitués, notamment dans l'industrie du papier et dans celle des engrais.
b) en tant que produit céramique :
Servant surtout à former de la cordiérite lors de la cuisson de mé- langes réfractaires, le talc n'est pas remplaçable dans les produits réfrac- taires spéciaux.
Dans les applications pâte de faïence, il peut être remplacé par la wollastonite, la pyrophylite, etc..
2. MISE EN VALEUR DES GISEMENTS.
• 2.1. Exp lo i ta tio n.
A LUZENAC, l'exploitation du talc se fait à ciel ouvert, ce qui en oblige son extraction saisonnière (Mai-octobre) par suite des conditions climatiques et contraint à l'extraction parallèle de plus de 94 % de stériles.
Ainsi, en 1973, la société des TALCS de LUZENAC a extrait 3 900 000 t de roches, qui, après triage manuel, pour classer les blocs de steatite selon leur blancheur, n'ont fourni que de l'ordre de 220 000 t de talc marchand.
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2.2. Traitement.
L'obtention de talc pulvérulent se fait, en France, par voie sèche mais la voie humide serait utilisable (U.S.A.)•
Chaque qualité, définie selon sa blancheur naturelle, est concassée, séchée, broyée, puis sélectée afin d'obtenir les qualités marchandes les plus utilisées (figure 2).
L'obtention des granulométries les plus fines (inférieur à 10 microns) se fait par un broyage à la vapeur surchauffée.
2.3. Coûts de fonctionnement.
Dans le cas du gisement de LUZENAC, les coûts d'exploitation pour un produit moyen standard (inférieur à 50 microns) sont :
extraction 49 % transport carrière/usine 7,50 % traitement 36 % ensachage et chargement 7,50.%
En usine, le principal poste du traitement est le broyage. Il repré- sente 22 % du prix de revient total d'exploitation, la consommation d'énergie électrique est de 46 kWh/t de talc, le broyage en représente 20 kWh/t.
Les coûts d'investissement pour la fabrication de 250 000 t/an de talc standard et fin sont de l'ordre de 4 000 000 F/an en fabrication et ' de 3 000 000 F/an en extraction.
3. THEMES DE RECHERCHE.
Par suite de sa rareté et de ses caractéristiques physico-chimiques par- ticulières, notamment quant à sa blancheur, sa texture lamellaire et à son caractère lipophile, le talc apparaît comme un minéral méritant d'être prospecté, valorisé et réservé pour des utilisations industrielles nobles.
Les principaux thèmes de recherches qui se dégagent sont ainsi :
Io) Prospection et reconnaissance de nouveaux gisements à entreprendre ,avec des méthodes géochimiques ou géophysiques appropriées en vue d'en augmenter le tonnage à l'exportation sans avoir recours à l'importation de roche brute (Sardaigne-Chine).
2°) Mise au point de méthodes de triage mécanique des qualités pour remplacer le tri manuel actuel afin de diminuer le coût d'extrac- tion qui représente actuellement près de 25 % du prix de revient total d'exploitation. Différents procédés existants (en Angleterre notamment) mériteraient d'être examinés (optique, magnétique, den- simétrique, granulométrique, à divers échelons de finesse, etc...).
-' 43 -
3°) Valorisation des stériles dont le tonnage est très important (4 000 000 t/an) par l'étude des minéraux contenus afin d'en déceler des utilisations spécifiques, leur prix de transport n'en permettant même pas leur emploi comme matériaux de remblais.
4°) Obtention de qualités de grande pureté par élimination des chlorites et, parallèlement, valorisation des sous-produits chloriteux. Parmi les techniques envisageables, il faut citer :
. la flottation,
.la séparation électrostatique.
5°) Recherche de procédés nouveaux par voie sèche et humide pour sa micro- nisation et/ou sa sélection inférieure à 5 microns de façon à l'utili- ser en substitution du kaolin importé, notamment pour le. couchage dans l'industrie du papier.
6°) Mise au point de nouveaux procédés de broyage moins coûteux énergétiquer ment et permettant d'atteindre de fines granulométries.
- 44 -
- 45' -
dans la filière de traitement du talc.
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10 3 tonnes
- 47 -
A R D O I S E S
tion : Deux catégories de produits marchands sont distingués dans la produc-
- les ardoises de couverture
- les autres produits qui comprennent notamment les carreaux de revêtement et les dalles, les poudres et granulés et les produits divers.
La production des ardoises de couverture a marqué un recul lent mais constant de 1964 à 1971. Celle des ardoises diverses a, par contre, eu ten- dance à augmenter assez régulièrement ; la proportion de ces produits dans la production ardoisière est passée de 28 % en 1960 à 41 % en 1971.
Pendant le même temps, la consommation apparente d'ardoises de cou- verture qui avait marqué une progression constante de 1961 à 1969, a fléchi très nettement en 1970 (- 10 V) et en 1971-(- 6,4 %). Celle d'ardoises di- verses suit la même évolution liée à un accroissement important des exporta- tions.
Production
' Importation
1969
102
22,3
4,2
120,1
1970
99
17,5
4,7
111,8
1971
102
18,4
6,0
114,4
Aucune statistique plus récente n'étant encore publiée, il n'est pas possible de juger de l'influence éventuelle d'études entreprises dans les années 1969 à 1971 par la profession et l'administration, dans le cadre d'une action concertée, sur certains gisements,les techniques de production et les utilisations de l'ardoise.
-• 48 -
La balance du commerce extérieur marque un déficit pour les ardoises de couverture depuis 1965 qui est allé en augmentant jusqu'en 1969 et a marqué un certain recul en 1970 et 1971 lié à la diminution de la consom- mation. La balance des échanges pour les ardoises diverses reste par contre excédentaire avec même une augmentation du bénéfice en 1971.
La balance globale des échanges pour le marché des ardoises reste déficitaire pour une somme d'environ 12 millions de francs en 1971.
Les importations proviennent d'Espagne en presque totalité : 91 % en 1970 et 96 % en 1971. Le reste provient de Grande Bretagne principale- ment. •
fo
1. CARACTERISTIQUES GENERALES.'
Les marbres et pierres marbrières englobent toutes les roches cal- • caires, métamorphiques ou non, exploitées pour être utilisés . polies ainsi que les marbres proprement dits utilisés sous forme de granu- lats ou de poudres pour des matériaux reconstitués. On distingue donc dans les statistiques : des blocs bruts, des tranches' sciées (d'épaisseur < 25 cm), des ouvrages (carreaux, marches d'escalier, éléments décoratifs divers) des granules et des poudres.
Les granites regroupent toutes les roches eruptives cristallines ou microcristallines (porphyres) exploitées tant pour l'ornementation que pour la construction ou la voirie. Les statistiques de production intérieure dis- tinguent : blocs et moellons, pierres et moellons taillés, tranches sciées. Celles du commerce extérieur considèrent : blocs bruts, tranches sciées, ou- vrages, pavés et bordures.
2. PRODUCTION FRANÇAISE. " • •
En 1971, la production nationale de marbre et pierre marbrière était de 306 000 tonnes, celle du granit de 1 009 000 tonnes.
3. COMMERCE EXTERIEUR .
1) Marbre et pierre marbrière
Pour les marbres et pierres marbrières, le commerce porte plus sur les produits ouvrés (carreaux, marbres, plaques de revêtement, etc ...) ou semi-ouvrés (tranches sciées < 25 cm) que sur les blocs bruts. Pour ces der- niers, la balance commerciale oscille entre un déficit et un bénéfice réduits : - 2,1 millions de francs en 1972, + 2,4 en 1973.
Pour les produits ouvrés et semi-ouvrés par contre, le déficit est très important. La balance commerciale légèrement bénéficiaire avant 1962 est devenue déficitaire de façon croissante depuis cette date, le déficit a at-
. teint en 1973 environ 160 000 tonnes pour une valeur de 124 millions de francs. L'augmentation des importations ressort ä 37 % en 1973 par rapport à 1972.
Par rapport à la production, le déficit de cette balance s'élevait en 1971 à environ 20 % en tonnage et 60 % en valeur.
La presque totalité des importations de marbres bruts ou ouvrés pro- vient d'Italie.
- 51 -
Blocs
2) Granits
Pour les granits, c'est au contraire au niveau des blocs bruts que le déficit de la balance commerciale est le plus important. Les importations ont plus que doublé pour les blocs bruts et tranches sciées en 1973 par rapport à 1972. Elles proviennent pour 44 % de RFA, pour 29 % des USA, pour 14 % de Norvège, pour le reste de Finlande, de Suède, d'Angola, du Mozambique. L'Afrique du Sud, gros approvisionneur jusqu'en 1972, n'a rien fourni en 1973. La balance commerciale du granit était déjà déficitaire en 1959. Mais ce dé- ficit a doublé en tonnage en 1964, puis en 1965 et une nouvelle fois en 1973, tout en croissant progressivement entre ces différentes années.
En 1973, il a atteint 218 000 tonnes pour une valeur.de 57 millions de francs.
En 1971, le déficit de la balance représentait 10 % de la production nationale en tonnage et 30 % en valeur. A cette époque, la production globale n'avait guère varié depuis 1964, mais elle avait marqué une très importante baisse dans le domaine des blocs bruts, compensée partiellement par une aug- mentation de la production de pierres et moellons taillés, et dans une moin- dre .proportion, de tranches sciées.
- 52 -
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d'apràa son aspect phyalqua at loo proprißtöo optlquraot
Los travaux plus röcanta qui uWHoolont doo tachniquoes ex
pluo-perfoctionnâas ont montra'quo l'opolo est un ösrßjjat cristallin,
"conipoQö do criûtalUton (crlotaux oub minrpccopiquQnî d'une subatnncn quo noufi
eppollerons opals-criatobalita, ovoc uno otructuro Intarno plus ou moina
ordonnéo, . . . • . . . .
L'opala ont lo ailica hydrotöo - SI O_ n H_O. '
le tonour en eau oät touï ù foit Viarlabla, ollnnt junqu'ô 2C! *; et
mGma plua, dâna ctîrtoinn mllloux naturels, mais hobltuollernsnt ello varia da
4 è 9 %. ' '
Uno foibls frootion do estta eau ost plocâe ntructurolcment nn poni-
tion Intarstltiallo dans IGO criotallitos da cristobalita qui cerspoonntrea
motárlau*
La grogna pnrt do ectto csu oot pourtant cünorbéo ou copillairn nt
est facllfîmsnt óliminóo par forta ds39ication, ou en chauffant, ou on pnrtlo,
par exposition rions l'atmonphSra très aôcha., ; .
La ailica formés à (ou près da) la aurfoco dn la croûto tnrrotitrn pnr
l'action bloohimiqua (qui cmt darni.n?;ntn dnna la dopût do In sllico dann l'enu
de mor ot des? laca) ot par précipitation inorganiqua, soit diroctoment ûo In
solution, soit pnr râ.?.ctionn chimiques cnrsRntiQllomant h don tempöraturaa ot
pros3iono normales, ost appoliüo auivnnt las COU I
{/) CouMz note dQuimQ.\vtoJAt tâtUgii pvi iW. BCRUATZiff fcC BÖS - SRCiî.
o p a l e ' . • ' • • • . • ;. ' • . • "'.'•..
•siiice opalina (opalino ßiiica) . • .' •'
•i
Dana la noturB» la groans meaao ds l'opala eat -constituée par
accumulation Bâdimsntqiro dos toats, d«3 orsoniamea qui. êoerôtant lô allies,
tola quo IGE día tomaos, los rodlolalreô st las ¿pongos. .
SOURCES EVENTUELLES DE SILICE HYDRATEE . . " ' '!' '•' ' ' : ' " " ' ' ' ' ' . ! • ' • • " . " il i l 1 • . . » . • | : • " '
' . ' • • ' •
' 1) L'opalo sat le constituant principal d'un certain nombro da
rochga siiicousss d'origina oryaniq'us qui, suivent Isa orgoninmeo dofflin<3nt3«
oont baptiaôesj sponnoUthca, rodlolrarites ou diafomltoa." L'enncmblo do coo
ruchas, ainsi quo IBÎS çoir.33 cition plus loin, sont cammorclalisiioa en
Franog soura le nom do tripqli ou Kj-sfioleuhr ot eux USA* nnmblo-t-ii, oouts
celui do diotomita. .. • • _ _ _ _ _ _ _ . ' ¡ '. • . .
1 • • . . . . 1 f . . •
2) L'opalo entrs pour una part plus ou moins»; importonta dan& lo oom-
.position d'autres rochgs d'origina biochimique ou pursmont chimique#
I. ;
rochas ailicouâBS d'orin;ino organique,comportent dß 70 ¿-9S \ do óilico>
dont une gronde partie nous formet d'opolo. Cnlio-ci oonstitue las ôpiculea
de spongiairoa et la majourn partió du ;. è^mant. • s ' ' ."
. • Lq. silax. sat compo3ö ds calcódonitn cryptocristalline ot d'opals '
on proportions variables. Moins la nilox eot tronsparont, plua il oat rioho
on opolo. Il constitua dss rof,non3 dans In erais. O'nutroa accidenta ailicsux
onaloguss as rencontrent dona loa rochsa oolcairoa » 3,e3 phallloa« loa
atlaxitea. las maulloroa, Ssula loa rognons ds silox de In crala. d&ga&&s.
par l'érooion sur Ion plageo da lo Mancha» semblent aotuöllomsnt exploitas«
Ils sont commQrciellaâa soua lo nom do galota.ds mor» •
.3) Pour mémoiro, nou3 cltarano comme nutren gîtas d'opcils «
- las formations du*3o _ l'altáration dos roches silicatôss
- dea remplissogoa do filon ou da.gáodo
* la cimant do certains (
nrganiqu9â ÛU biachimiqua3 r . . •. •
Oxfordian do Lißny l'Abbayo (Ardnnnco) J RSÍZB.
Sidérolitjiiqua x argils dura bariolas imprégnés d'opola pulvórulsrite ot de
nilicn, avec des rognons do siliax, qui o oto (ou est) utilisâa pour la core-
tniquQ ot la febrication do dynamita (Mnsaay, Vifirzon, vallöo du BurfljjGon» .
. : Bois do'Mehun -Cher-). • ' • ' .
SidórollthlquQ en lisièra sud da lo Cutjnto da Sologne J poches grondas st
profonden dans la croie décalcifiée romplio3 d'opalo pùlvérulonto bloncho ou
:' Jouns (Allogny« La Briou, Thfinioux, etc. dono ID dßpartomont du Cher).
Turen i g,» inf 6r tour de la VQIIÓG du. .Nohon (Indra), comportent parfois d'önormoa
^ lQntillo3 do Bilica pufsî exploitas comme rßfractairB (Valonçay/ Vicq,
(oxploitûo h Vicq-sur-Nahon par la Stâ dea Silicon foanilos do Fronco).
Sononlan » dâcalcifiéo contenant do nombrsux spiculo9.d'ópongc?s st
comma réfroctairc près ds Langnain (Indre et Lolro)» •i '
Formntiona volcano-locustros ollga-mincônoa" du Cantal,(Virorgusn prfeo da
Hurot, Collondrfis, Riorn-aa-Montajínn) ot da l'Ardècho, M n Q d'Audanco prüo
do Ste Bauzillo» <ÎO m d'épaisnour» oxploitáo pnr la CECA, La Rone, In
et Is Conbiar 40 m d'opnisseur, exploitôa'pnr Isa Stóa Amand ot Boutillon'i
PRODUCTEURS ET PRODUCTION FSAKCAISE ' . ; ' • .
: 1) La _pi^duction> dq fTripqli, Kiiosolnuhr.' pu diatomita en Fronce, oot assurée par diversas exploitations situés» daña lea diSpartömanta et communes suivontae J . • . . ; . .
• ' v . i . ; _ • • • • . • .
» Cantal . • à -Collandros > lisu-riit Lo Dado, Le Chadefaux
- M u r â t . •.'... ;\ •.•'•'
- Virarguoo ) lieu-dit Farfouillaux, Foßsol ot • ; • Sta Raina.
• Indra
•.. 4
Guzançnia
Roudrea
Langa •
Vnlsnçoy
Vlcq-sur-Nahon
< • • • • • • — • • . . • : • • • • • " .
Lolro '
•' . (Noua ne pouvons pas prfioisor la situation aotuollo dö cos oarriörco t
o r r S t â ë g o u ••.activos)• • • . . • . . • • [.:• • .. .;....
i ' ' ' . • • •
produit pouzzoloniquu pour cimr?nt utilinépar la Socifitô dos oimantn frnnçnln.
•. ' ..Un a'osez grond nombra do soclótoa comnerciálióent cen produits. On
peut oitor t • ' • ' ; " '.• :.
Sté d63 silices fossiles do Francs. . 3, rue Kuysmnno - Pari3 - toi, 222-09-77 ot 09
CECA . : . 24* rua Nurillo - Paris 60 •
CQ-5I-BA 2ß# rue St-Gtîorgas - Paris 9o Robin (Ch-nrlen) . - 38 - 3t Gnpcu S 1 F F J A C 0 " ' . •-•••'
15, rue da Chabrol - Pñria Silics et kaolin . . .25 -
La production frnnçaino pour 1989, par dáportsmonto, â 6t6 do
61 751 t on Ardôchs
65 940 t dono In DrCmo : 12 174 t dnno l'Indro • " . .
57B t en Sgôno et Loirg •
noit un totol do : ••
-76.
.' .21 Les palets de mgr sont exploités uniquement dans.la Somma ,st
• " ' • ! • ' • • • • • .
; . i, ..:•, ..v. Parmi les producteurs, noua pouvons citer %-..'.,¡\ .-. .'-••;••'¡,. '•'-.. ., •
; - E t a M a u r i c s .EECK .• ...... • ; ','';' ;';. • • '.••
v'..'.- Le Moulin dos près &