Rakotoarimamyj CH m2 07 [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO FACULTE DES SCIENCE S Département : CHIMIE MINERALE ET CHIMIE PHYSIQUE Mémoire de fin d’études pour l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies Présenté par RAKOTOARIMAMY José

CONTRIBUTION A UNE CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE DES CRAIES UTILISEES A MADAGASCAR Soutenu publiquement le 24 Février 2007 devant la commission d’examen composée de :

Président

: Monsieur RAKOTOARIMANGA Jeannot Professeur à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo

Rapporteur

: Monsieur RAZANAMPARANY Bruno Professeur à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo

Examinateurs : Madame RAVAOMANARIVO Harimisa Maître de conférences à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo : Monsieur RABENAHY Paul Gérard Maître de conférences à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo

REMERCIEMENTS

A l’élaboration

de ce mémoire, je tiens, en premier lieu, à exprimer mes

remerciements à : -Monsieur RAFENOMANTSOA Alphonse, Professeur titulaire, Chef de Département de Chimie minérale et Chimie Physique ; -Monsieur RAKOTOARIMANGA Jeannot, Professeur à la Faculté des Sciences d’Antananarivo, qui a accepté d’être le président de jury ; -Monsieur RAZANAMPARANY Bruno, Responsable Formation Doctorale, Option Chimie Minérale et Chimie Appliquée, Professeur à la Faculté des Sciences d’Antananarivo, d’avoir accepté de diriger ce sujet de mémoire malgré ses nombreuses responsabilités, je lui exprime mes remerciements pour les précieux

conseils et

encouragements dans la réalisation de ce travail ; -Madame RAVAOMANARIVO Harimisa, Maître de conférences à la Faculté des Sciences qui me fait l’honneur de faire partie du jury ; -Monsieur RABENAHY Paul Gérard, Maître de conférences à la faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo qui accepté d’examiner ce travail et de siéger parmi le jury ; Nous adressons également nos vifs remerciements à Madame RAZANAPARANY Fara, Chef service du système management intégré (SMI) à l’HOLCIM (Madagascar), pour toute l’aide qu’elle nous a apportée pendant notre recherche ; Nous adressons également notre reconnaissance à Monsieur RATOAVELSON Joachin et à tous les responsables du laboratoire des mines Ampandrianomby qui nous a accordés le privilège d’y travailler ; Je ne saurais oublier de remercier tout le personnel enseignant et le personnel technique du Département de Chimie Minérale et Chimie Physique pour leur précieuse collaboration ainsi que leur accueil ; Nous adressons à tous ceux qui, de près ou de loin, notamment toute ma famille, ont apporté leur aide jusqu'à la phase finale du présent ouvrage.

RAKOTOARIMAMY José TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS 1 LISTE DES FIGURES 8 LISTE DES TABLEAUX 9 INTRODUCTION 1 I. GENERALITES ET ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES 3 I.1. LA CRAIE 3 I.1.1. Définition 3 I.1.2. La craie naturelle 3 I.1.3. La craie artificielle 3 I.2. LES GISEMENTS DES MATIERES PREMIERES A MADAGASCAR 4 I.2.1. Recherche des matières premières 4 I.2.2. Le calcaire 4 I.2.3. Gisements de calcaire à Madagascar 4 I.2.3.1. Région de MAJUNGA 4 I.2.3.2. Gisement de Berivotra [2] 4 I.2.3.3. Gisement d’Ambohitromby [2] 4 I.2.3.4. Gisement de Katsepy [2] 4 I.2.3.5. Gisement d’Amboanio [2] 5 I.2.3.6. Région de TAMATAVE 5 I.2.3.7. Colline Ambatondrazaka versant Est [2] ; [15] 5 I.2.3.8. Gisement d’Ambohiboatavo [2] ; [15] 5 I.2.3.9. Région d'ANTANANARIVO 6 I.2.3.10. Gisement d'Ibity versant côte Aloès [2] ; [23] 6 I.2.3.11. Région de FIANARANTSOA 7 I.2.3.12. Le gisement d’Ambatofinandrahana [2] ; [20] 7 I.2.3.13. Région de TULEAR 7 I.2.3.14. Region de DIEGO-SUAREZ 7 I.2.4. La dolomie 8 I.2.5. Le gisement de dolomie à MADAGASCAR 9 I.2.5.1. Gisement de la région de FIANARANTSOA 9 I.2.5.2. Gisement de la région d'ANTANANARIVO 10

I.2.6. Kaolin 10 I.2.6.1. Propriétés et caractéristiques du kaolin 11 I.2.7. Gisements de kaolin à Madagascar 11 I.2.7.1. Région d'ANTANANARIVO 11 I.2.7.2. Région de MAHAJANGA 12 I.2.7.3. Région de TULEAR 13 I.2.8. Le gypse 13 I.2.9. Gisements de gypses de MADAGASCAR 14 I.2.9.1. Gypse de la région de TULEAR 14 I.2.9.2. Gypse de la région de MAHAJANGA 14 I.2.10. La calcite 14 I.2.11. Propriétés et caractéristiques 15 I.2.12. Conclusion partielle 15 II. ETUDE PHYSICO-CHIMIQUE DES CRAIES EN VENTE A MADAGASCAR 16 II.1. ANALYSE CHIMIQUE DES CRAIES 16 II.1.1. Caractéristiques et propriétés 16 II.1.2. Conductivité électrique 16 II.1.2.1. Interprétation et analyse 17 II.1.3. Absorption d'eau 17 II.1.3.1. Commentaire et interprétation de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie blanche importée 18 II.1.3.2. Commentaire et interprétation de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie blanche locale 19 II.1.3.3. Conclusion partielle 20 II.1.3.4. Commentaire de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie verte claire importée 21 II.1.3.5. Commentaire de la courbe du taux d’absorption de la craie bleue importée 22 II.1.3.6. Commentaire de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie violette importée 23 II.1.3.7. Interprétation de la courbe du taux d’absorption de craie de couleur importée 23 II.1.3.8. Commentaire de la courbe du taux d’absorption d’eau de craie de couleur verte locale 24

II.1.3.9. Commentaire de courbe du taux d’absorption d’eau d’une craie jaune locale 25 II.1.3.10. Commentaire de la courbe du taux d’absorption d’eau de craie de couleur violette locale 26 II.1.3.11. Interprétation de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie de couleur locale 27 II.1.4. Taux d’humidité 27 Interprétation du taux d’humidité d’une craie de couleur locale et importée 28 II.1.4.1. Conclusion partielle 29 II.1.5. Mesure de perte au feu 29 II.1.5.1. Interprétation des résultats de la perte au feu de craie de couleur 30 II.1.5.2. Conclusion partielle 30 II.2. Composition chimique des craies 30 II.2.1. Interprétation des résultats 32 II.3. Caractérisation par Spectrométrie de Fluorescence X 33 II.3.1. Théorie sur la spectroscopie de fluorescence X 33 II.3.2. Principe 34 II.3.2.1. Conditions expérimentales : 34 II.3.2.2. Dispositif de spectrométrie de fluorescence X 35 II.3.3. Résultats expérimentaux 35 II.3.3.1. Interprétation des spectres de la fluorescence X 38 II.3.4. Conclusion partielle 38 III. PROCESSUS DE FABRICATION DE CRAIE 39 III.1. Les paramètres 39 III.1.1. Paramètres1 39 III.1.2. Paramètre2 39 III.2. FABRICATION LOCALE 39 III.2.1. Fabrication de craie par FIMT Sarl 39 III.2.2. Processus et mode opératoire 39 III.2.2.1. Broyage 40 III.2.2.2. Malaxage 40 III.2.2.3. Moulage 40 III.3. TRAITEMENT DES MATIERES PREMIERES 40 III.3.1. Le kaolin 40

III.3.1.1. Méthode de traitement du kaolin 40 III.3.2. Traitement par voie sèche 41 III.3.2.1. Principe 41 III.3.2.2. Description de procédé 41 III.4. ESSAI DE FABRICATION EN UTILISANT COMME LIANT DE LA CHAUX ETEINTE 42 III.4.1. Préparation de chaux 42 III.4.2. Les chaux aériennes 42 III.4.3. Les chaux hydrauliques 43 III.4.3.1. Les chaux hydrauliques artificielles 43 III.4.3.2. Chaux hydrauliques naturelles 43 III.4.3. Propriétés des chaux 43 III.4.5. Préparation de la chaux hydraulique 44 III.4.6. Extinction de chaux 45 III.4.6.1. Méthode d’extinction 45 III.4.6.2. Extinction 45 III.4.7. Propriétés de la chaux éteinte 45 III.4.8. Processus 46 III.4.8.1. Résultats 46 III.5. ESSAI DE FABRICATION A PARTIR DU PLATRE COMME LIANT 46 III.5.1. Préparation du plâtre 47 III.5.2. Propriétés et caractéristiques du plâtre 49 III.5.2.1. Propriétés des hémihydrates 50 IV. PROPOSITION D’UNE UNITE DE FABRICATION DE CRAIE 51 IV.1. Gypse de Mahazoma 51 IV.1.1. Processus 52 IV.1.2. Traitement 52 IV.1.3. Lavage et séchage 52 IV.1.4. Concassage et criblage 52 IV.1.5. Cuisson 53 IV.1.6. Processus de fabrication 53 IV.1.6.1. Homogénéisation des matières premières 53 IV.1.6.2. Préparation de la pulpe 54 IV.1.6.3. Séchage 54

IV.2. Composition de fabrication 54 IV.3. Matériaux utilisés 54 IV.4. Processus 54

CONCLUSION 56 BIBLIOGRAPHIE 59 ANNEXES 59 RESUME I

LISTE DES FIGURES

FIGURE 1.COURBE DU TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE BLANCHE IMPORTÉE ........................................................... 18 FIGURE 2.COURBE DU TAUX D’ABSORPTION D’EAU DE CRAIE BLANCHE LOCALE.............................................................................. 19 FIGURE 3.COURBE DU TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE IMPORTÉE DE COULEUR VERTE CLAIRE........................ 21 FIGURE 4.COURBE DU TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE BLEUE IMPORTÉE.................................................................. 22 FIGURE 5.COURBE DU TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE DE COULEUR VIOLETTE IMPORTÉE................................. 23 FIGURE 6.COURBE DU TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE DE COULEUR VERTE LOCALE............................................. 24 FIGURE 7. COURBE DU TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE JAUNE LOCALE .................................................................... 25 FIGURE 8. SPECTRE DE FLUORESCENCE X D’UNE CRAIE DE COULEUR BLANCHE IMPORTÉE..................................................... 35 FIGURE 9.SPECTRE DE FLUORESCENCE X D’UNE CRAIE DE COULEUR BLANCHE LOCALE.......................................................... 36 FIGURE 10.SPECTRE DE FLUORESCENCE X D’UNE CRAIE DE COULEUR BLEUE IMPORTÉE........................................................... 36

LISTE DES TABLEAUX TABLEAU N° 1.COMPOSITION CHIMIQUE DU CALCAIRE DU GISEMENT DE KATSEPY EN POURCENTAGE ................................ 5 TABLEAU N° 2.COMPOSITION CHIMIQUE DU CALCAIRE D’AMBOANIO EN POURCENTAGE..................................................... 5 TABLEAU N° 3. ANALYSE CHIMIQUE DU CALCAIRE DU GISEMENT D’AMBATONDRAZAKA OUEST ..................................... 5 TABLEAU N° 4.ANALYSE CHIMIQUE DU CALCAIRE DU GISEMENT D’AMBATONDRAZAKA EST............................................ 6 TABLEAU N° 5.COMPOSITION CHIMIQUE DU CALCAIRE DU GISEMENT D’ANTSAHAMAROVA...................................................... 6 TABLEAU N° 6.COMPOSITION CHIMIQUE DU CALCAIRE DU GISEMENT D’ANKANDINDALANA .................................................... 7 TABLEAU N° 7.COMPOSITION CHIMIQUE DU CALCAIRE D’AMBATOFINANDRAHANA EN POURCENTAGE ......................... 7 TABLEAU N° 8. COMPOSITION CHIMIQUE DU CALCAIRE DU GISEMENT D’ANOSIRAVO .................................................................. 8 TABLEAU N° 9.COMPOSITION CHIMIQUE DU CALCAIRE DU GISEMENT DE CAP DIEGO EN POURCENTAGE ........................... 8 TABLEAU N° 10. COMPOSITION CHIMIQUE DE LA DOLOMIE....8 TABLEAU N° 11.COMPOSITION CHIMIQUE DE DOLOMIE D’AMBATOFINANDRAHANA .............................................................. 9 TABLEAU N° 12.ANALYSES CHIMIQUES DE DOLOMIE DU GISEMENT D’IBITY............................................................................. 10

TABLEAU N° 13.COMPOSITION CHIMIQUE DU GISEMENT DU KAOLIN D’ANALABE EN POURCENTAGE...................................... 12 TABLEAU N° 14.COMPOSITION CHIMIQUE DU KAOLIN DU GISEMENT DE MANGORO EN POURCENTAGE ............................13 TABLEAU N° 15.COMPOSITION CHIMIQUE DU KAOLIN DU GISEMENT D’ANDILANA EN POURCENTAGE .............................. 13 TABLEAU N° 16.COMPOSITION CHIMIQUE DU KAOLIN DU GISEMENT D’AMPANIHY .................................................................. 13 TABLEAU N° 17.RÉSULTATS MONTRANT LA DIFERENCE DE PROPRIÉTÉS LA CRAIE FIMT SARL ET ROBERT COLOR.......... 16 TABLEAU N° 18.RÉSULTATS DE CONDUCTIVITÉ, DE SALINITÉ DE QUATRE SOLUTIONS.................................................................... 17 TABLEAU N° 19.TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE BLANCHE IMPORTÉE ........................................................................ 18 TABLEAU N° 20.TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE BLANCHE LOCALE ............................................................................. 19 TABLEAU N° 21.TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE VERTE CLAIRE IMPORTÉE ............................................................. 20 TABLEAU N° 22.TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE BLEUE IMPORTÉE............................................................................... 21 TABLEAU N° 23.TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE VIOLETTE IMPORTÉE........................................................................ 22 TABLEAU N° 24.TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE VERTE LOCALE

................................................................................ 24

TABLEAU N° 25.TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE JAUNE LOCALE ................................................................................... 25 TABLEAU N° 26.TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE VIOLETTE LOCALE ............................................................................. 26 TABLEAU N° 27.COURBE DU TAUX D’ABSORPTION D’EAU D’UNE CRAIE LOCALE DE COULEUR VIOLETTE......................... 26 TABLEAU N° 28. TAUX D’HUMIDITÉ D’UNE CRAIE DE COULEUR ... 28 TABLEAU N° 29.RÉSULTAT DES VALEURS DE LA PERTE AU FEU .............. 29 TABLEAU N° 30.COMPOSITION CHIMIQUE DE CRAIE BLANCHE ....................... 30 TABLEAU N° 31.COMPOSITION CHIMIQUE DE CRAIE DE COULEUR EN POURCENTAGE.......................................................... 32 TABLEAU N° 32. TABLEAU DES RÉSULTATS DE L’ANALYSE PAR FLUORESCENCE X DE LA CRAIE BLANCHE IMPORTÉE........... 37 TABLEAU N° 33. TABLEAU DES RÉSULTATS D’ANALYSE PAR FLUORESCENCE X DE LA CRAIE BLANCHE LOCALE................ 37 TABLEAU N° 34. TABLEAU DES RÉSULTATS DE L’ANALYSE PAR FLUORESCENCE X DE LA CRAIE BLEUE IMPORTÉE................. 38 TABLEAU N° 35.COMPOSITION CHIMIQUE DE CHAUX EN POURCENTAGE ................................................................................... 46 TABLEAU N° 36.VALEUR DE LA CONDUCTIVITÉ DE CHAUX....46 TABLEAU N° 37.PROPRIÉTÉ DU PLÂTRE [9].................................. 50

TABLEAU N° 38. COMPOSITION CHIMIQUE DU GYPSE DE MAHAZOMA ......................................................................................... 51 TABLEAU N° 39.VALEUR DE CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE DU PLÂTRE ....... 53

Introduction

INTRODUCTION Madagascar recèle de nombreuses ressources minières importantes. C’est une des raisons pour laquelle, l’état malgache lance des programmes sur l’exploitation des richesses minières aux opérateurs étrangers et nationaux. Ainsi, pour répondre à cet appel contribuant à la prospérité économique du pays, nous avons orienté notre étude sur la fabrication de craie, correspondant à une matière première de l’enseignement. Il y a également des usines et des artisans informels qui fabriquent des craies dont les qualités ne sont pas satisfaisantes, au point que les consommateurs se plaignent. La craie d’importation en « ROBERT COLOR » gagne du terrain sur le marché et fait partie de l’objet de notre recherche. L’objectif de ce mémoire est donc de donner une méthode réalisable et envisageable sur la fabrication de craie locale afin de satisfaire les utilisateurs d’une part et d’économiser les dépenses d’autre part, ce qui permet à de simples gens d’en fabriquer. Notons

alors

CARACTERISATION

que

le

choix

du

thème

PHYSICO-CHIMIQUE

"CONTRIBUTION

DES

CRAIES

A

UNE

UTILISEES

A

MADAGASCAR" n’est pas fortuit, il est dicté par multiples raisons, entre autres : L’abondance de matières premières de bonne qualité L’augmentation productive et qualitative de craie locale La limitation de l’importation des matières premières Notre étude comporte quatre parties :  La première traite des généralités et des études bibliographiques.  La seconde concerne l’étude physico-chimique des craies en vente.  La troisième partie est consacrée au processus de fabrication de craie.  La proposition d’une unité de fabrication de craie fait l’objet de la quatrième partie. Une étude apportée sur la fabrication locale de craie nous prouve des avantages considérables sur plusieurs plans :

Introduction

Sur le plan éducatif En vue de l’amélioration du système éducatif à Madagascar, l’Etat malgache lance des programmes visant à augmenter le taux de scolarisation des enfants malgaches, ce programme a pour but de lutter contre l’analphabétisation. Tout cela exige alors une ouverture sur les innovations en matières pédagogiques et en qualité des matériels didactiques comme la craie qui est la plus utilisée. Sur le plan économique Malgré l’existence de craie fabriquée localement, nous en importons jusqu’à présent, vue la libéralisation économique à Madagascar. Ainsi des craies importées gagnent un large terrain de vente et dominent le marché grâce à leurs qualités (dures, non poussiéreuses). Nous pouvons citer« ROBERT COLOR », « WHITE COLOR ». Certes, la craie FIMT existe depuis trente (30) ans, mais toutefois elle ne parvient pas à dominer le marché ni à convaincre les utilisateurs. Puisque les établissements scolaires se multiplient rapidement, ainsi la demande augmente, il faut à tout prix dans ce cas, améliorer la qualité de la craie locale, non seulement pour satisfaire les consommateurs mais surtout pour pouvoir faire face à la forte présence de craie d’importation comme « ROBERT COLOR » .A coup sûr, cela peut donner un nouveau souffle pour l’économie malgache. Sur le plan social La craie fabriquée par "FIMT Sarl" ne recouvre pas tout le marché local, surtout dans les zones enclavées, voilà pourquoi, des familles fabriquent des craies artisanales dont la qualité est loin d’être satisfaisante : elles sont poussiéreuses, fragiles, et renferment trop de silice. Certaines peuvent même abîmer voire crevasser les doigts donc nocive à la santé, surtout pour les enseignants et les élèves de la classe primaire. Ainsi, il faut améliorer la qualité des craies afin de prévenir des maladies éventuelles telles que l’asthme, l’allergie respiratoire ou la tuberculose.

CHAPITRE I. GENERALITES ET ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES

Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

I. GENERALITES ET ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES I.1. LA CRAIE I.1.1. Définition La craie est une roche calcaire, le plus souvent blanche ou blanchâtre, tendre et friable qui s’est formée à la période crétacée [17]. Deux sortes de craie peuvent exister : - La craie naturelle - La craie artificielle I.1.2. La craie naturelle La craie naturelle est une roche formée par le calcaire, se délitant difficilement à l’eau. Elle est constituée par de très fines particules de calcaire 0.02 à 0.003 mm, fixée par une seule adhésion [1]. On en distingue 3 variétés : - La craie blanche à 90% de calcaire - La craie marneuse contenant 10 à 20% d'argile - La craie siliceuse renfermant 10 à 30% de sable quartzeux I.1.3. La craie artificielle Il s’agit de bâtonnet fabriqué à partir de poudres blanches, du talc ou de calcite servant à écrire au tableau noir, très utilisé dans le monde de l’enseignement, non seulement par les enseignants mais aussi par les élèves et les étudiants [17]. La composition des craies artificielles change suivant leur utilisation. On peut citer : - La craie tailleur à base de talc - La craie à base de calcite - La craie industrielle à base de talc

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Page 3

Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

I.2. LES GISEMENTS DES MATIERES PREMIERES A MADAGASCAR I.2.1. Recherche des matières premières Nous savons que les ressources minières à Madagascar sont variées. En général, les gisements exploités ont été localisés par des travaux de recherche géologique, ce qui nous a permis de déterminer les principaux gisements avec leurs caractéristiques. I.2.2. Le calcaire Le calcaire est une roche sédimentaire contenant surtout du carbonate de calcium CaCO3 50% et à faible dureté, effervescent à froid sous l'action de l'acide dilué et pouvant être accompagné de dolomite, d’aragonite ou de sidérite[2]. On a plusieurs types suivant les caractères les plus marquants de la proportion de calcite ou de dolomite. -Calcaire pur 100% à 95%de calcite, et dolomite 5%. -Calcaire magnésien avec 5% à 10% de dolomite où 5% à 10% de Mg 2+ non exprimée sous forme de dolomite. -Calcaire dolomitique avec 10% à 50% de dolomite. I.2.3. Gisements de calcaire à Madagascar I.2.3.1. Région de MAJUNGA I.2.3.2. Gisement de Berivotra [2] Il y a une alternance de marne et de calcaire, on trouve aussi une couche pas trop épaisse sur 300km2 autour du village de Berivotra. I.2.3.3. Gisement d’Ambohitromby [2] On voit aussi une alternance de marne et de calcaire ; il s’agit généralement de matériaux calcino-magnésiens. I.2.3.4. Gisement de Katsepy [2] Localisé dans l’extrême pointe de la rive gauche de Betsiboka dans la région de MAJUNGA, ce gisement est constitué par des couches calcaires éminemment calciques. La composition chimique est donnée par le tableau ci- dessous

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Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

Tableau n° 1.Composition chimique du calcaire du gisement de Katsepy en pourcentage SiO2

Al2O3+Fe2O3

CaO

MgO

Humidité

2.00

0.60

54.40

trace

14.00

Perte au feu 43.00

Perte au feu: c’est la perte qui s’évapore pendant incinération des substances (P.F) Humidité : Quantité d’eau perdue par la substance lorsqu’on l’amène en équilibre avec une pression de vapeur nulle I.2.3.5. Gisement d’Amboanio [2] Ce gisement est exploité par la cimenterie d’Amboanio. C’est une étendue immense dont la couche atteinte 6 à 7mètres d’épaisseur de calcaire pur. La composition chimique est présentée dans le tableau 2. Tableau n° 2.Composition chimique du calcaire d’Amboanio en pourcentage SiO2

Al2O3

CaO

Fe2O3

MgO

Humidité

P.F

1.59

0.74

52.20

0.77

0.86

1.61

42.23

I.2.3.6. Région de TAMATAVE I.2.3.7. Colline Ambatondrazaka versant Est [2] ; [15] Le cipolin d’Ambatondrazaka est plus cristallisé que celui d’Antsirabe et de Fianarantsoa avec une faible épaisseur de gneiss intercalé de pyroxène. La réserve s’élève à 150.000m3 avec 15m de hauteur. I.2.3.8. Gisement d’Ambohiboatavo [2] ; [15] L’affleurement latéritique est presque nul, ce gisement peut être exploité mais le taux de production est faible. Les tableaux 3, 4 et 5 ci-dessous nous montrent la composition chimique selon la localité. Tableau n° 3. Analyse chimique du calcaire du gisement d’Ambatondrazaka Ouest

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Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

SiO2%

Al2O3%

Fe2O3%

CaO%

MgO%

Humidité%

P.F%

7,80

2,50

1,40

47,70

1.70

8.20

30.70

Tableau n° 4.Analyse chimique du calcaire du gisement d’Ambatondrazaka Est SiO2%

Al2O3%

Fe2O3%

CaO%

MgO%

Humidité%

P.F%

7,60

1,17

0,73

48,10

2,60

37.50

2.30

Tableau n° 5.Composition chimique du calcaire du gisement d’Antsahamarova SiO2%

Al2O3%

Fe2O3%

CaO%

MgO%

Humidité%

P.F%

7.50

1.23

0.94

47.00

2.90

1.33

39.10

I.2.3.9. Région d'ANTANANARIVO I.2.3.10. Gisement d'Ibity versant côte Aloès [2] ; [23] On note que les carrières ne sont pas en grande quantité toutefois les gisements sont exploitables. Il existe deux carrières : -

La carrière d’Antantelitsarotra : elle est formée par une couche latéritique nettement mince d’apparence massive.

-

La carrière d’Ankadindalana : elle a un caractère identique à celle d’Antantelitsarotra mais avec une couche latéritique plus épaisse.

Voici le résultat d’analyse chimique en pourcentage donné par le tableau ci-dessous

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Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

Tableau n° 6.Composition chimique du calcaire du gisement d’Ankandindalana SiO2%

Al2O3%

Fe2O3%

CaO%

MgO%

SO3%

P.F%

7.43

0.60

O.16

51.21

0.36

trace

40.01

I.2.3.11. Région de FIANARANTSOA I.2.3.12. Le gisement d’Ambatofinandrahana [2] ; [20] Il est formé par des bancs lenticulaires de dimensions réduites encaissées dans une série de gneiss magmatiques à une intercalation d’amphibolites et de pyroxenolites. Les résultats d’analyse du calcaire de ce gisement sont présentés dans letableau 7. Tableau n° 7.Composition chimique du calcaire d’Ambatofinandrahana en pourcentage SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaO

MgO

SO3

H2O

P.F

1.80

0,35

1,05

trace

52,10

1,10

0,20

3,20

40.20

•

Carrière d’Antsangy (Talata Ampano) [2] ; [13]

Couche importante de latérite allant jusqu’à 15m de largeur. Le gisement de la région de Fianarantsoa est important et facilement utilisable. I.2.3.13. Région de TULEAR •

Calcaire de Soalara [2] ; [13]

Micro cristallisé dépourvu de coquille des cassures en forme d’écailles. Barres continues dont l’épaisseur est de 3 à 5 m à la base. I.2.3.14. Region de DIEGO-SUAREZ •

Gisement d’Anosiravo [2]; [12]

Constitué par des calcaires et il est composé de calcaires orgamagnesi-calciques à coquilles. Il contient le type de calcaire pur mais la qualité de silice est très variée et localisée le long de la route qui mène vers la plage Ramena à 13km environ de la ville de Diégo. Les résultats d’analyse chimique en pourcentage, sont donnés dans le tableau suivant.

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Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

Tableau n° 8. Composition chimique du calcaire du gisement d’Anosiravo SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

P.F

3.70

1.60

0.40

50.20

0.10

41.90

•

Carrière ouverte sur la route de Cap-Diégo au point kilométrique 31

C’est un massif correspondant à celui de la montagne d’Anosiravo localisé à l’ouest de Diégo, menant vers le cap Diégo et hors de la route qui mène vers l’ouest à une distance de 2km environ[2] ;[12]. L’analyse chimique du calcaire situé à l’ouest du signal Orangea près du bord de la mer est donné par le tableau ci- après. Tableau n° 9.Composition chimique du calcaire du gisement de cap Diego en pourcentage SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

P.F

3.12

1.35

0.20

52.00

0.18

43.15

I.2.4. La dolomie La dolomie se présente sous forme de roche plus au moins compacte, parfois poreuse et même pulvérulente, sa coloration qui varie du blanc au noir est due à la présence de matières organiques [1] ; [2]. C’est une roche carbonatée de formule chimique Ca Mg (CO3)2. La dolomie a une dureté de 3,5 sur l’échelle de Mohr et une densité de 2,85 par rapport à l’eau. La composition pondérale de la dolomite pure est -MgO=21.74% -CaO=30.42% -CO2=47.83% Résultats d’analyses chimiques de la dolomie en pourcentage. Tableau n° 10. Composition chimique de la dolomie

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Page 8

Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

Eléments

Pourcentage

CaO

20.49

MgO

20.51

SiO2

5.10

Fe2O3

2.26

Al2O3

0.06

Humidité

8,00

I.2.5. Le gisement de dolomie à MADAGASCAR I.2.5.1. Gisement de la région de FIANARANTSOA On a des réserves de cipolin humide. Il présente une teneur de 16 à18% de magnésie. -

Ambohimahasoa [2] ; [17]

Le gisement d’Ambohimahasoa est formé par des lentilles de cipolin. Sa teneur en magnésie varie de10 à15%. -

Ankaramena [2] ; [17]

Le gisement d’Ankaramena se présente sous forme de gros affleurement de cipolin dolomitique surtout dans les collines d'Ambohiparalahy. Sa teneur en magnésie est de 17 à 21%. -

Ambatofinandrahana [2] ; [11]

Le gisement d’Ambatofinandrahana est sur le long de la route Ivato Malaimbandy. Sa teneur en magnésie est comprise entre 12.5% et 21%. Le tableau11 ci-après va nous montrer les analyses chimiques de la dolomie d’Ambatofinandrahana en pourcentage. Tableau n° 11.Composition chimique de dolomie d’Ambatofinandrahana SiO2

Al2O3

Rakotoarimamy José

CaO

MgO

Fe2O3

Humidité

Perte au feu

Page 9

Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

10.82

3.60

31.70

17.50

trace

12.08

24.30

I.2.5.2. Gisement de la région d'ANTANANARIVO -

Gisement d’Ibity (Ihenikihenina) [2] ; [11]

Les cipolins sont essentiellement dolomitiques dont la teneur moyenne en magnésie est de 15 à 20%. Ce gisement d’Ibity est très riche en cipolin dolomitique, c'est l’un des meilleurs gisements. La composition chimique de la dolomie du gisement d’Ibity est présentée dans le tableau suivant. Tableau n° 12.Analyses chimiques de dolomie du gisement d’Ibity Types

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

Humidité

P.F

Cipolin

5.70

31.00

12.20

4.20

22.30

24.60

13.60

27.70

6.40

3.20

25.50

23.60

blanc Cipolin gris

I.2.6. Kaolin C’est une argile blanche provenant de l’altération du feldspath qui entre dans la composition de la porcelaine [10]. Le kaolin a une formule chimique globale Al2O3, 2SiO2, 2H2O, et formule structurale Al2(OH)Si2O5 , cette roche argileuse est composée de kaolinite et de cristaux monocliniques ou masse argileuse[13] . C'est une roche sédimentaire résiduelle qui s'est formée sur place sans lixiviation, ni transport par kaolinisation à température normale de feldspath. On trouve des roches cristallines de types différents

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-

-Plutonique (granite)

-

-Métamorphique (gneiss)

-

-Sédimentaire (sable feldspathique)

Page 10

Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

Le kaolin est abondant dans les pigmatites alternés et se présente également dans la latérite. Le kaolin a été connu depuis longtemps sous l'appellation "Taniravo" ou "Tanifotsy". I.2.6.1. Propriétés et caractéristiques du kaolin Le kaolin est normalement blanc, mais peut être aussi blanchâtre ou jaunâtre. Cela dépend des impuretés constituées principalement par du mica, du quartz et d’hydroxyde de fer ayant des couleurs en teintes variées. Le kaolin possède la propriété de former avec l’eau une pâte dotée de plasticité et susceptible de phénomène de gonflement [12]. -

Dureté du kaolin est varie entre 2 à 2,5 sur l’échelle de Mohr

-

Densité du kaolin est varie entre 2,4 à 2, 64 par rapport à l’eau

-

Indice de réfraction 1,56

-

Fusibilité varie entre 1730 et1787 °C

-

Faciès : compact et stérile

I.2.7. Gisements de kaolin à Madagascar I.2.7.1. Région d'ANTANANARIVO •

Gisement d'Analabe Ibity [3] ; [17]

Le kaolin dépend souvent de la teneur en oxyde de fer schisteuse blanc, rouge ou brun, il est formé par des séries schisto-quartzo-calcaire (SQC), et constitué aussi par une série de montagne de quartzite. Il est intercalé entre le système du graphite et du groupe d'Amboropotsy. Au dessus de la série de micaschiste et cipolin, surmonté par la série de quartzite supérieure appartenant aux système (SQC). A la base, une roche pigmatite système de graphite, migmatite de fasciès à biotite amphibole avec alternance de bancs plus aux moins graniteux.

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Page 11

Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

Ce gisement est exploité par SOMADEX, le kaolin d'Analanabe se présente, en général, sous forme d’une teinte blanche bien compacte. Voici le tableau représentant les résultats de l’analyse chimique du kaolin du gisement d’Analabe Tableau n° 13.Composition chimique du gisement du kaolin d’Analabe en pourcentage SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

Humidité

P.F

49.94

34.22

0.55

0.61

2.50

12.18

I.2.7.2. Région de MAHAJANGA •

Gisement de Mangoro [2]

Les argiles kaolinites blanches sont très abondantes dans le bassin de lacustre. Le tableau ci-après montre les analyses chimiques du kaolin du gisement de Mangoro

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Page 12

Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

Tableau n° 14.Composition chimique du kaolin du gisement de Mangoro en pourcentage Site

SiO2

Al2O3

Fe203

CaO

MgO

H2O

PK 99.20

40.20

37.00

4.10

0.17

trace

17.50

PK 95

37.60

42.20

0.30

2.40

-

17.80

•

Gisement d'Andilana [3] ; [14]

Il provient de l'altération sur place du feldspath potassium, pigmatite. Il s’agit de kaolin en bonne qualité grâce à sa pureté suffisante. L'étude chimique du kaolin du gisement d’Andilana est résumée dans le tableau cidessous Tableau n° 15.Composition chimique du kaolin du gisement d’Andilana en pourcentage Échantillon

SiO2

Al2O3

Fe2O3

H2O

Teneur en%

43.90

38.80

_

17.30

I.2.7.3. Région de TULEAR •

Gisement d’Ampanihy [12]

Le kaolin formé par l'altération des leptynytes feldspathiques est constitué par le feldspath alcalin et le quartz avec de paillettes de graphite. Ce gisement a une faible présence de sable, de quartz et de graphite, c’est un gisement presque pur. Les résultats sont représentés dans le tableau 16 Tableau n° 16.Composition chimique du kaolin du gisement d’Ampanihy TiO2%

SiO2 %

Fe2O3%

Al2O3 %

H2O

P.F

3.0

41.72

0.10

31.60

10.18

13.50

I.2.8. Le gypse Le gypse a une formule chimique CaS04, 2H20. C'est un sulfate de calcium hydraté. On a plusieurs variétés de gypse dont les plus connus sont [3] ; [12] : -

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Le gypse saccharoïde

Page 13

Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

-

Le gypse en fer de lame ou " pierre à plâtre"

I.2.9. Gisements de gypses de MADAGASCAR I.2.9.1. Gypse de la région de TULEAR •

Gisement de Tongobory [11]

Dans cette région, on trouve des affleurements de gypse qui s’allonge sur plus de 2 km en suivant la rive droite de l’Onilahy. Le gisement appartient au sommet du crétacé moyen gneissique qui contient de gypse de Belaza. I.2.9.2. Gypse de la région de MAHAJANGA •

Gisement de Maevatanana [13]

Il se situe dans trois (03) régions, à savoir : -

Au nord, une zone faiblement ondulée et de basse altitude.

-

Au centre et au sud, une région de colline latéritique du relief montagneux.

-

A l'ouest, un grand plateau escarpé.

•

Gypse de Mahazoma [13]

Le gisement de Mahazoma s’avère plus important vu sa qualité saccharoïde et ses propriétés de plâtre à mouler. Il est formé par 3 lentilles de gypse affleuré sur l’escarpement de lentilles se relayant sur 158m. I.2.10. La calcite C’est un carbonate naturel de calcium cristallisé, blanchâtre, jaunâtre ou transparent. La calcite est une roche composée essentiellement de CaCO3

On a deux variétés nettement distinctes, ces sont [14] ; [23] : -

Le calcaire sédimentaire

-

Le cipolin

La calcite est alors un cipolin calcaire, qui est localisée dans la région d’Ibity.

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Page 14

Chapitre 1.Généralités et études bibliographiques

I.2.11. Propriétés et caractéristiques Les roches sont de couleurs très variées. Elles sont blanches, grises cendres ou de couleur rose. Notons qu’elles contiennent des éléments dont les constituants sont [14] : -

50.5 en CaO

-

7.92 en SiO2

Les caractéristiques de la calcite sont représentées par ce tableau Caractéristiques et propriétés de la calcite Densité

poids spécifique

Compacité

Porosité

2.68

2.71

98.70

1.30

I.2.12. Conclusion partielle Nous voyons donc que Madagascar est un pays riche en ressource minière variée et de bonne qualité et chaque gisement a ses propriétés témoignant de la particularité de nos richesses minières. Après avoir vu la généralité de gisement, ainsi que la localisation, nous allons étudier dans le chapitre suivant les composants physico-chimiques de craies utilisées.

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Page 15

CHAPITRE II. ETUDE PHYSICO-CHIMIQUE DES CRAIES EN VENTE A MADAGASCAR

Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

II.

ETUDE

PHYSICO-CHIMIQUE

DES

CRAIES

EN

VENTE A

MADAGASCAR II.1. ANALYSE CHIMIQUE DES CRAIES II.1.1. Caractéristiques et propriétés Certes, il y a plusieurs types de craies sur nos marchés, ce qui rend difficile l’analyse chimique, ainsi nous avons choisi la craie fabriquée par « FIMT Sarl » et celle de « ROBERT COLOR ». A première vue, elles n’ont pas la même qualité et au toucher, la différence est pratiquement évidente. Le tableau ci-après nous montre clairement cette différence [24]. Tableau n° 17.Résultats montrant la diference de propriétés la craie FIMT Sarl et ROBERT COLOR Craie

FIMT Sarl

ROBERT COLOR

Dureté

2,00

2.50

Densité

2.40

2.80

Couleur

Blanchâtre

Blanche

Longueur (mm)

70,00

80,00

Diamètre

10-8

10

Silice %

17-30

3.0-6.0

La craie « FIMT » se casse facilement si on l’appuie un peu fort, ce qui n’est pas du tout le cas de la craie « ROBERT COLOR ». En outre, celle -ci dure longtemps par rapport à la craie « FIMT ». II.1.2. Conductivité électrique La conductivité sert à mesurer la mobilité des ions dans une solution ionique. Soulignons que la conductivité est la propriété d’un corps à transmettre la chaleur ou la charge ionique.

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Page 16

Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Ce tableau nous montre des valeurs de conductivité, de salinité de quatre (04) solutions. Tableau n° 18.Résultats de conductivité, de salinité de quatre solutions Solution

salinité

conductivité (µS/cm)

Standard

0.50

1458

Eau pure

0.00

47.50

Craie importée

0.00

270

Craie locale

0.80

1963

II.1.2.1. Interprétation et analyse D’après ce tableau, le taux de salinité atteint 0.8, nous pouvons déduire alors que la craie locale FIMT contient des minerais impurs. Quant à sa conductivité, la valeur est aussi élevée 1963µS/cm contre 270µS/cm (craie importée) ; cela signifie qu’il y a une forte mobilité des ions dans l’eau. II.1.3. Absorption d'eau •

Méthode

Considérons qu’à t=0, le taux d’absorption est zéro (0). On pèse un bâton de craie, et on le plonge dans l’eau pendant cinq (05) minutes, on retire le bâton de craie et on le pèse de nouveau. Le taux d’absorption est la différence entre les deux masses divisée par le poids initial, puis recommencer l’expérience en gardant l’intervalle de temps. Notons que nous relevons ces taux toutes les cinq (05) minutes. On prend les moyennes des valeurs des taux obtenus (τm) par la formule suivante ;

τm=

τ1+ τ 2+ τ3 3

Avec τm : Valeur moyenne du taux d’absorption d’eau, τ1: Taux d’absorption d’eau de craie n°1 τ2: Taux d’absorption d’eau de craie n°2 τ3: Taux d’absorption d’eau de craie n°3

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Page 17

Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Le tableau ci-dessous montre les résultats du taux d’absorption d’eau d’une craie blanche importée. Tableau n° 19.Taux d’absorption d’eau d’une craie blanche importée Temps (mn)

Taux d’absorption d’eau (%) τ1

τ2

τ3

τm

0

0,00

0,00

0,00

0,00

5

6.60

7.53

7.47

4.86

10

13.31

14.22

13.46

13.66

15

15.17

14.75

15.17

15.03

Taux en moyenne(%)

Cette figure représente la variation du taux d’absorption en fonction du temps. 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0

5

10

15

Te mps(mn)

Figure 1.Courbe du taux d’absorption d’eau d’une craie blanche importée II.1.3.1. Commentaire et interprétation de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie blanche importée Dans la figure 1, nous obtenons une courbe du taux d’absorption en fonction du temps. Pour la craie blanche importée, pendant les premières cinq (05) mn, le taux d’absorption d’eau est de 4.86%, puis après dix (10) mn, nous voyons un taux d’absorption d’eau 13.66%, enfin, la valeur du taux d’absorption devient 15.03% après quinze (15) mn. L’existence de chaux qui provoque un taux d’absorption faible de la craie blanche importée et suivi par la réaction suivante

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

CaO + H 2O → Ca(OH ) 2 La chaux est très dominante dans la craie blanche importée. Voici les résultats du taux d’absorption de craie blanche locale sous forme de tableau. Tableau n° 20.Taux d’absorption d’eau d’une craie blanche locale Temps (mn)

Taux d’absorption d’eau (%) τ1

τ2

τ3

τm

0

0,00

0,00

0,00

0,00

5

62.12

60.73

62.49

61.78

10

71.32

71.06

73.52

71.96

15

77.01

76.86

77.94

77.27

20

79.81

80.32

79.13

79.76

Taux en moyenne(%)

On représente sous forme de courbe, la valeur moyenne du taux en fonction du temps

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

5

10

15

20

Temps(mn)

Figure 2.Courbe du taux d’absorption d’eau de craie blanche locale II.1.3.2. Commentaire et interprétation de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie blanche locale Dans la figure 2, nous voyons la courbe de la variation moyenne du taux d’absorption en fonction du temps. Elle a une forte pente durant les cinq (05) premières minutes. Pour la craie blanche locale, pendant les cinq (05) premières minutes, le taux d’absorption d’eau est Rakotoarimamy José

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

de 61.78% ; puis après dix (10) mn, on a une valeur de 71.17% ensuite après quinze (15) mn, cette valeur s’élève à 77.27% enfin après vingt (20) mn, le taux d’absorption d’eau atteint une valeur de79.76%. La présence de silice sur la craie locale provoque un taux d’absorption très élevée car elle avait un caractère très hygroscopique. II.1.3.3. Conclusion partielle Nous constatons que la craie blanche locale se durcit alors que la craie importée est devenue progressivement molle, c’est-à-dire, elle se dissout dans l’eau. Donc la craie importée ayant une granulométrie très finement petit et la présence du kaolin favorisant son caractère de former une pâte dotée. Soulignons que lors de cette expérience, il y a un effet cumulatif et nous avons remarqué un fort dégagement de bulles pour ces deux genres de craie. Cela est vérifié par les réactions suivantes SiO2 + H 2O → H 2 SiO3 CaO + H 2O → Ca(OH ) 2 Le durcissement de la craie locale est provoqué par de silice (SiO 2) en contact avec l’eau car ce corps va former des hydrates insolubles. Ce tableau nous indique les résultats du taux d’absorption d’eau d’une craie verte claire. Tableau n° 21.Taux d’absorption d’eau d’une craie verte claire importée Temps (mn)

Taux d’absorption d’eau (%) τ1

τ2

τ3

τm

0

0,00

0,00

0,00

0,00

5

6.91

7.79

6.54

7.08

10

9.15

10.54

10.32

10.00

15

13.95

11.95

15.32

13.68

Voici la courbe qui représente la variation de la valeur moyenne du taux d’absorption en fonction du temps. Rakotoarimamy José

Page 20

Taux en moyenne(%)

Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

15 10 5 0 0

5

10

15

Temps(mn)

Figure 3.Courbe du taux d’absorption d’eau d’une craie importée de couleur verte claire II.1.3.4. Commentaire de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie verte claire importée On obtient une droite de pente faible, l’expérience dure quinze (15) mn. Pour les premières cinq (05) mn, le taux d’absorption d’eau est 7.05% et ensuite on obtient un taux de 10% après dix(10) mn, enfin après quinze(15) mn, nous avons un taux d’absorption d’eau de 13.68%. Voici les résultats du taux d’absorption d’eau de la craie bleue donnés par le tableau ci-dessous Tableau n° 22.Taux d’absorption d’eau d’une craie bleue importée Temps (mn)

Taux d’absorption d’eau (%) τ1

τ2

τ3

τm

0

0,00

0,00

0,00

0,00

5

5.18

4.85

5.12

5.12

10

10.27

9.96

10.06

10.09

15

12

11.54

11.22

11.58

Nous représentons les résultats de la valeur moyenne du taux d‘absorption d’eau sous forme de courbe.

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Page 21

Taux en m oyenne(%)

Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

14 12 10 8 6 4 2 0 0

5

10

15

Temp s(m n)

Figure 4.Courbe du taux d’absorption d’eau d’une craie bleue importée II.1.3.5. Commentaire de la courbe du taux d’absorption de la craie bleue importée La courbe obtenue est linéaire, pendant les cinq (05) mn, le taux d’absorption d’eau est 5.12% et puis il augmente à 10.09% après dix (10) mn enfin, le taux d’absorption d’eau arrive à 11.58% après quinze (15) mn. Nous représentons les valeurs obtenues sous formes de tableau Tableau n° 23.Taux d’absorption d’eau d’une craie violette importée Temps (mn)

Taux d’absorption d’eau (%) τ1

τ2

τ3

τm

0

0,00

0,00

0,00

0,00

5

6.07

4.83

6.15

5.68

10

11.38

9.86

8.06

9.76

15

13.99

13.44

10.93

12.78

On représente les valeurs moyennes du taux d’absorption en fonction du temps

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Taux en moyenne(%)

14 12 10 8 6 4 2 0 0

5

10

15

Temps(mn)

Figure 5.Courbe du taux d’absorption d’eau d’une craie de couleur violette importée II.1.3.6. Commentaire de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie violette importée Sur la figure 5, nous avons une droite à faible pente, l’expérience dure quinze (15) mn. Pour les premières cinq (05) mn, le taux d’absorption d’eau est 5.68% et ensuite, on obtient un taux de 9.76% après dix (10) mn, enfin après quinze (15) mn, nous avons un taux d’absorption d’eau de 12.78%. II.1.3.7. Interprétation de la courbe du taux d’absorption de craie de couleur importée D’après cette étude, nous pouvons constater une faible variation du taux d’absorption de craie de couleur et il y a aussi un effet cumulatif, cela indique que cette craie a des constituants à faible taux d’absorption. Trempées dans une solution d’eau distillée, les craies colorées deviennent molles. Si c’est ainsi le cas des craies importées, qu’en est il à propos des craies locales. Voici un tableau indiquant les résultats ainsi que la courbe.

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Page 23

Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Tableau n° 24.Taux d’absorption d’eau d’une craie verte locale Temps

Taux d’absorption d’eau (%)

(mn)

τ1

τ2

τ3

τm

0

0,00

0,00

0,00

0,00

5

64.84

63.3

64.22

64.12

10

65.29

67.66

65.82

66.25

15

67.12

68.57

67.88

67.85

20

68.80

69.95

69.94

69.56

15

20

Taux en moyenne(%)

La courbe du taux d’absorption en fonction du temps 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

5

10 Temps(mn)

Figure 6.Courbe du taux d’absorption d’eau d’une craie de couleur verte locale II.1.3.8. Commentaire de la courbe du taux d’absorption d’eau de craie de couleur verte locale Dans la figure 6, nous voyons que la courbe obtenue avait une pente très forte le taux d’absorption durant la première expérience est élevé et puis après, le taux augmente très peu. On a un taux d’absorption 64.12% après cinq (05) mn, ensuite nous obtenons un taux d’absorption d’eau 66.25% après dix(10) mn, et puis après quinze(15) mn, ce taux d’absorption augmente jusqu’à 67.85% et enfin après vingt(20) mn, nous avons un taux d’absorption d’eau égal à 69.56%.

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Page 24

Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

On donne les résultats sous forme de tableau Tableau n° 25.Taux d’absorption d’eau d’une craie jaune locale Temps (mn)

Taux d’absorption d’eau (%) τ1

τ2

τ3

τm

0

0,00

0,00

0,00

0,00

5

67.94

69.03

73.31

60,12

10

70.81

72.25

76.92

65,48

15

74.24

76.95

78.36

71,56

20

79.44

80.12

83.35

76,38

taux en moyenne(%)

Nous représentons la courbe du taux d’absorption d’eau en fonction du temps 1 00 80 60 40 20 0 0

5

10

15

20

Temps(mn)

Figure 7. Courbe du taux d’absorption d’eau d’une craie jaune locale II.1.3.9. Commentaire de courbe du taux d’absorption d’eau d’une craie jaune locale Dans la figure 7, nous constatons que la courbe est linéaire et présente une forte pente et ainsi le taux d’absorption à une valeur très élevée pendant les cinq (05) premières minutes. On a un taux d’absorption 70.09% après cinq (05) mn, ensuite nous obtenons un taux d’absorption d’eau 73.32% après dix(10) mn et puis après quinze(15) mn, ce taux d’absorption augmente de 76.51% et enfin ; après vingt(20) mn, nous avons un taux d’absorption d’eau 80.97%.

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Page 25

Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Nous montrons dans ce tableau ci-dessous les résultats Tableau n° 26.Taux d’absorption d’eau d’une craie violette locale Temps (mn)

Taux d’absorption d’eau (%) τ1

τ2

τ3

τm

0

0,00

0,00

0,00

0,00

5

62.66

64.61

76.61

63.63

10

66.81

67.69

85.93

67.25

15

70.01

75.16

89.01

72.58

20

76.48

79.06

89.76

77.77

Taux en moyenne(%)

On trace la courbe du taux d’absorption d’eau en fonction du temps 100 80 60 40 20 0 0

5

10

15

20

Temps(mn)

Tableau n° 27.Courbe du taux d’absorption d’eau d’une craie locale de couleur violette II.1.3.10. Commentaire de la courbe du taux d’absorption d’eau de craie de couleur violette locale La courbe du taux d’absorption d’eau obtenue à une pente forte, et aussi le taux d’absorption à une valeur très élevée. On obtient un taux d’absorption 63.63% après cinq (05) minutes, ensuite nous obtenons un taux d’absorption d’eau 67.25% après dix(10) minutes et puis après quinze(15) minutes, ce taux d’absorption augmente à 72.58% et enfin après vingt(20) minutes, nous avons un taux d’absorption d’eau 77.77%. Rakotoarimamy José

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

II.1.3.11. Interprétation de la courbe du taux d’absorption d’eau de la craie de couleur locale Pour la craie de couleur locale, nous constatons un taux d’absorption très élevé. Bref, la valeur du taux d’absorption d’eau est assez grande pourtant, la présence des bulles d’eau est alors importante, cela est dû à l’existence de silice et de la chaux hydratant sur la craie locale. On note que la couleur n’a aucun impact sur l’allure de la courbe. Nous venons d’analyser et d’interpréter le taux d’absorption, ensuite allons examiner le taux d’humidité. II.1.4. Taux d’humidité On pèse un morceau de craie, on le met dans une étuve pendant 6 heures à une température entre 100 à 180°C Le taux d’humidité C (%) est définie par C (%) = Avec

p1 − p2 x100 p1 − p

P : Poids de la boite de pétri séché P1 : Poids de la boite et de l’échantillon P2 : Poids de la boite et de son contenue après passage à l’étuve

Le tableau ci-dessous donne la différence du taux d’humidité entre craie importées et craies locales

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Tableau n° 28. Taux d’humidité d’une craie de couleur

IMPORTEES

Couleurs

Bleu

Blanche

Violette

LOCALES

Verte

Jaune

Blanche

Essai

Taux d’humidité (%)

Essai n°1

0.37

Essai n°2

0.72

Essai n°3

0.26

Essai n°1

0.03

Essai n°2

0.42

Essai n°3

0.37

Essai n°1

0.12

Essai n°2

0.79

Essai n°3

0.71

Essai n°1

1.04

Essai n°2

1.16

Essai n°3

0.69

Essai n°1

1.14

Essai n°2

1.01

Essai n°3

1.08

Essai n°1

1.20

Essai n°2

1.08

Essai n°3

0.97

Interprétation du taux d’humidité d’une craie de couleur locale et importée Le taux d’humidité de la craie de couleur locale en moyenne est faible. Prendrons comme exemple : -pour une craie de couleur verte, qui avait un taux d’humidité de0,96% en moyenne. Rakotoarimamy José

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

-pour une craie de couleur jaune ayant un taux d’humidité de 1,07% en moyenne. En ce qui concerne la craie blanche locale, nous trouvons un taux d’humidité très faible environ 1,08% en moyenne. Pour la craie de couleur importée, nous obtenons un taux très faible. Prendrons cet exemple : -pour une craie de couleur bleue qui avait un taux d’humidité de 0,45% en moyenne. Nous constatons que la valeur moyenne du taux humidité de la craie blanche importée est faible environ 0,27%. II.1.4.1. Conclusion partielle Nous soulignons que le taux d’humidité de craie locale est un peu supérieur à celui de la craie importée alors la craie locale peut être arrivé à l’état de moisissure, d’où la craie locale n’arrive pas à avoir la stabilité sur son caractère chimique. Voilà en ce qui concerne le taux d’humidité, nous allons voir maintenant la mesure de perte au feu. II.1.5. Mesure de perte au feu On prend le bâton craie qui a été déjà utilisée dans les expériences précédentes. On le met cette craie dans une étuve pendant 3 heures à une température de 600°C, puis on le pèse de nouveau. La perte au feu ou la teneur en cendre est déterminée par P (%) =

M2 − M0 x100 M1 − M 0

Avec M0 : Masse en gramme de la capsule vide M1 : Masse en gramme de la capsule avec l’échantillon M2 : Masse en gramme de la capsule et l’échantillon après incinération Voici les résultats sous forme de tableau pour une craie blanche Le tableau suivant montre la valeur de la perte au feu des craies de couleur importées et locales. Tableau n° 29.Résultat des valeurs de la perte au feu

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Couleur

IMPORTEES

Bleue

Blanche

LOCALES

Blanche

Verte

Essai

Perte au feu (%)

Essai n°1

16.43

Essai n°2

18.54

Essai n°3

15.03

Essai n°1

16,83

Essai n°2

15,76

Essai n°3

18,72

Essai n°1

17.12

Essai n°2

16.96

Essai n°3

17.49

Essai n°1

15.26

Essai n°2

16.08

Essai n°3

17.16

II.1.5.1. Interprétation des résultats de la perte au feu de craie de couleur Nous allons faire le dépouillement du tableau 29 concernant la valeur moyenne sur la perte au feu comme- suit : -pour une craie importée de couleur bleue ayant une perte au feu de 16.66%. -pour une craie blanche importée ayant une perte au feu de 17,10%. -pour une craie locale de couleur verte ayant une perte au feu de 16.16%. -pour une craie locale de couleur blanche ayant une perte au feu de 17.19%. II.1.5.2. Conclusion partielle La craie locale et la craie importée présentent une même valeur de la perte au feu, c’est-à-dire, qu’elles contiennent d’éléments non organiques. Cependant leurs cendres qui tendent à devenir rougeâtre montrent la présence de fer. II.2. COMPOSITION CHIMIQUE DES CRAIES D’après l’étude que nous avons faite au laboratoire, nous présentons dans ce tableau récapitulatif les résultats obtenus. Tableau n° 30.Composition chimique de craie blanche Rakotoarimamy José

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Elément chimique

Craie blanche locale

Craie blanche importée

SiO2

4

importée _

SO3

39,50

_

CaO

53,50

99,30

TeO2

1,80

Fe2O3

0,66

0,37

NiO

0,44

_

SrO

0,20

0,20

HfO2

_

0,04

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Tableau n° 31.Composition chimique de craie de couleur en pourcentage Elément chimique

Craie bleue importée

CaO

90,10

Fe2O3

0.24

CuO

0,13

Al2O3

7,00

SrO

0,15

II.2.1. Interprétation des résultats Pour la craie blanche locale, nous avons déduit que les taux des différents composants chimiques sont très différents de celle de l’import. Prenons comme exemple le cas suivant -

SO3 39.5%

-

CaO correspond 53,5%

-

SiO2 4%

-

HfO2 est nul

Le pourcentage des autres éléments tels que Fe2O3, SrO, sont très faibles. Quant à la craie blanche importée ; -

CaO s’élève à 99.33%

-

NiO est nul

Elle contient également de CuO, HfO2, Ensuite, nous allons voir un autre type d’analyse qui n’est autre que l’analyse par fluorescence X.

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

II.3. CARACTÉRISATION PAR SPECTROMÉTRIE DE FLUORESCENCE X II.3.1. Théorie sur la spectroscopie de fluorescence X La fluorescence est une technique d’analyse élémentaire non descriptive de l’échantillon, elle permet l’analyse quantitative et qualitative des matériaux chimiques, en particulier, les éléments à partir des Z=13 à Z=92 (Al

U)

La spectrométrie utilise les rayons X qui sont une radiation électromagnétique, de l’ordre d’Angstrom (Å), de longueur d’onde λ et d’énergie W telle que [22] ; [26] : W= h.µ= h.C / λ h : constante de Planck(6,62517 ±0,00023) 10-34J.s λ : fréquence C : vitesse de la lumière (2,997925± 0,000003).108ms-1 Pour les éléments légers compris entre 16≤ Z ≤ 42, on utilise les spectres K, c'est-àdire les rayons X de la série K déterminent les 16≤ Z ≤ 42. Pour Z compris entre 42≤ Z ≤ 92, on utilise les spectres de la série L, M,…

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

II.3.2. Principe L’analyse par fluorescence X est basée sur la propriété d’un atome ionisé d’émettre de rayons X caractéristiques. L’atome soumis à une forte excitation se trouve sous forme ionisée avec une formation de lacune sur la couche où se trouve l’électron expulsé. En supposant que la lacune électronique se trouve sur la couche K de l’atome, la désexcitation de l’atome et le réarrangement de cette lacune par : Un électron de la couche supérieure L s’accompagne l’émission de raies X Kα Un électron de la couche supérieure M s’accompagne de l’émission de raies X Kß Un électron de la couche supérieure M s’accompagne de l’émission de raies X Kγ La même raisonnement permet d’avoir les raies Lα, Lß, Lγ et les raies X Mα, Mß et Mγ de l’atome. Un photon X de fluorescence est défini par : sa fréquence qui permet de déterminer le nombre atomique Z de l’élément. son intensité est une fonction de la concentration de l’élément dans l’échantillon selon la formule suivante : Ii= Si. Ti. Ci -

Ii : intensité

-

Ci : Concentration

-

Si : Sensibilité de la chaîne d’analyse. La sensibilité est en fonction de la géométrie du système et de l’efficacité du détecteur.

-

Ti : Facteur de transmission

Le détecteur est connecté à un ordinateur qui analyse et affiche le résultat sous forme d’un spectre. II.3.2.1. Conditions expérimentales : L’enregistrement des spectres effectue au laboratoire de cimenterie (HOLCIM). L’appareillage utilisé est un spectromètre de fluorescence X à dispersion d’énergies marque MINIPAL PHILIPS. Rakotoarimamy José

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Détecteur utilisé : Tétra borate de lithium II.3.2.2. Dispositif de spectrométrie de fluorescence X

II.3.3. Résultats expérimentaux Les résultats de l’analyse par spectrométrie de fluorescence X sont présentés d’une part sous forme de spectre et d’autre part sous forme de tableau. Les résultats sous forme de spectre sont présentés dans la figure suivante. Figure 9 le spectre de fluorescence X de craie blanche importée Figure 10 le spectre de fluorescence X de craie blanche importée Figure 11 le spectre de fluorescence X de craie bleue importée Les résultats sous forme de tableau sont les suivants : L’énergie d’émission par fluorescence est donnée en KeV.

Figure 8. Spectre de fluorescence X d’une craie de couleur blanche importée

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Figure 9.Spectre de fluorescence X d’une craie de couleur blanche locale

Figure 10.Spectre de fluorescence X d’une craie de couleur bleue importée

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Tableau n° 32. Tableau des résultats de l’analyse par fluorescence X de la craie blanche importée Elément

Oxyde correspondant

Energie des raies X de fluorescence (KeV) Raie Kα

Raie Kß

Ca, Z=20

CaO

3,691

4,012

Fe, Z=26

Fe2O3

6,403

7,057

Cu, Z=29

CuO

8.047

8,904

Sr, Z=38

SrO

Hf, Z=72

HfO2

7.898

Raie Lα

Raie Lγ

1,806

1,871

9.021

Tableau n° 33. Tableau des résultats d’analyse par fluorescence X de la craie blanche locale Elément

Oxyde correspondant

Energie des raies X de fluorescence (KeV) Raie Kα

Raie Kß

Si, Z=14

SiO2

1,740

S, Z=16

SO3

2,307

Ca, Z=20

CaO

3,691

4.012

Fe, Z=26

Fe2O3

6,403

7,057

Ni, Z=28

NiO

7,477

8,264

Sr, Z=38

SrO

14,14

15,829

Te, Z=52

TeO2

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Raie Lα

Raie Lγ

3.769

4.029

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Chapitre2. Etude physico-chimique des craies en vente à Madagascar

Tableau n° 34. Tableau des résultats de l’analyse par fluorescence X de la craie bleue importée Elément

Oxyde correspondan

Energie des raies X de fluorescence (KeV) Raie Kα

Raie Kß

Raie Lα

Raie Lγ

Al, Z=13

Al2O3

1,487

Ca, Z=20

CaO

3,691

4.012

Fe, Z=26

Fe2O3

6,403

7,057

Cu, Z=29

CuO

8.047

8,904

Sr, Z=38

SrO

1.806

9.021

Pd, Z=46

PdO

2,838

2,990

II.3.3.1. Interprétation des spectres de la fluorescence X L’analyse par spectromètre de fluorescence X de la craie blanche importée mis en évidence comme les éléments majeurs sont : Ca( Z=20), Fe( Z=26), Cu( Z=29), Sr(Z=38), Hf( Z=72). On peut voir donc par spectromètre de fluorescence X que les éléments majeurs sur la craie blanche locale, qui sont Si( Z=14 ),S(Z=16 ), Ca( Z=20) , Fe( Z=26), Ni( Z=28), Sr (Z=38), Te (Z=52). Les éléments majeurs sur la craie bleue importée sont : Al(Z=13),Ca(Z=20,Fe(Z=26),Cu(Z=29),Sr(Z=38),Pd(Z=46). II.3.4. Conclusion partielle D’après les résultats qu’on a vus précédemment, on peut dire la présence des éléments (par exemple silice) qui provoque des caractères dure sur des craies locales. On constate aussi la différence entre les compositions chimiques sur la craie locale et la craie importée.Nous avons vu les deux premiers chapitres qui parlent de la généralité et de gisement du pays ensuite, les différentes études physico-chimiques des craies locales et importées, dans le chapitre suivant nous allons suivre le processus de la fabrication de craies.

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CHAPITRE III. PROCESSUS DE FABRICATION DE CRAIE

Chapitre3 Processus de fabrication de craie

III. PROCESSUS DE FABRICATION DE CRAIE Dans ce chapitre, on étudie la fabrication de craie "FIMT Sarl " et la craie importée "ROBERT COLOR", c’est-à-dire comment fabriquer une craie en considérant le cas de craie « FIMT » et celle de « ROBERT COLOR ». III.1. LES PARAMÈTRES Le procédé dépend de plusieurs paramètres [8]. III.1.1. Paramètres1 Le liant : C’est une substance qui favorise l’adhérence ou la prise du mélange, il pourrait être liquide ou en poudre. On peut utiliser soit -

-Une substance hydraulique

-

-Une substance organique

Pour mieux saisir, signalons que le liant organique est obtenu à partir de matières organiques (ex : manioc) tandis que le liant hydraulique vient de la poudre minérale mélangé avec de l’eau et formant par la suite une pâte qui se durcit progressivement en contact de l’eau. III.1.2. Paramètre2 La charge : Nous pouvons utiliser le calcite ou bien le kaolin ou encore la dolomie [16]. III.2. FABRICATION LOCALE III.2.1. Fabrication de craie par FIMT Sarl On utilise le gypse saccharoïde de Mahazoma comme matière première. III.2.2. Processus et mode opératoire Il s’agit en premier lieu de déshydrater la matière première. Dans un four à une température environ de 200°C CaSO4 +2H2O

CaSO4, 1/2H2O (semi-hydraté)

CaSO4, 1/2H2O

CaSO4 (anhydride III soluble)

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

Il ne faut pas dépasser cette température car il en résulterait des brûlures qui diminuent la propriété de plâtre. III.2.2.1. Broyage Après le four, les matières déshydratées sont broyées jusqu’à 30 à 40µ. III.2.2.2. Malaxage On mélange les produits avec d'autres produits appelés "charge" qui sont généralement de la dolomie ou du kaolin, pour donner à la craie sa qualité. III.2.2.3. Moulage Les mélanges obtenus au malaxeur sont ensuite hydratés par compresseur ayant environ de 10à15% du poids pour les rendre fluides, puis moulage et démoulage, et enfin, le séchage. La craie Robert est constituée par -du plâtre de Paris - du calcite -du kaolin III.3. TRAITEMENT DES MATIERES PREMIERES D'après ces différentes analyses que nous avons vues dans le chapitre précédent, nous pouvons en déduire que le calcaire, le gypse, la dolomie, et le kaolin ont des caractères physico-chimiques favorables à la fabrication de craie de bonne qualité. III.3.1. Le kaolin III.3.1.1. Méthode de traitement du kaolin Le kaolin a des caractéristiques nécessaires en tant que charge, il faut bien voir les cas suivants [12] ; [21] : -Finesse de la granulométrie -Opacité et brillance -Absence de corps étrangers

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

-Blancheur parfaite -Bonne plasticité Le traitement se fait par deux méthodes -

Traitement par voie sèche

-

Traitement par voie humide

Dans notre étude ce qui nous intéresse c’est le traitement par voie sèche [21]. III.3.2. Traitement par voie sèche III.3.2.1. Principe -Séparer par granulométrie après séchage. -Broyer dans un cyclone pneumatique, notons qu’on peut varier la vitesse du courant d’air de manière à ce que les particules puissent avoir la finesse requise. Les plus grosses particules sont évidemment broyées. III.3.2.2. Description de procédé Avant de passer au séchage, les gros blocs doivent être débités manuellement. Le produit séché est envoyé directement au broyeur et ensuite à l'opération de séparation qui se fait par un cyclone pneumatique de granulométries d’environ 40µ. •

Cyclone pneumatique

Le cyclone est constitué par un corps cylindrique terminé par une partie tronçonique. Le gaz est introduit au sommet, tangentiellement à la partie cylindrique, par un orifice rectangulaire. A l’intérieur, le mouvement du fluide est complexé, il comporte un mouvement spiral descendant dans la partie périphérique, suivie d’un mouvement spiral ascendant axial. Le gaz épuré sort à travers d’une virole disposée dans l’axe de l’appareil, à la partie supérieure, et la phase solide se dépose dans la partie tronconique. En réglant la vitesse du gaz, les fines particules du kaolin sont entraînées vers le haut, tandis que les grosses particules qui ont des poids spécifiques supérieurs à celui du kaolin tombent au fond.

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

III.4. ESSAI DE FABRICATION EN UTILISANT COMME LIANT DE LA CHAUX ETEINTE III.4.1. Préparation de chaux La chaux est un liant hydraulique obtenu par décomposition des roches calcaires après calcination [5] ; [6]. Principe: 800°C à 1200°C

CaCO 3

CaO + CO 2 + 42,50cal

100g

56g + 44g

La température de cuisson est de l'ordre de 900°C. A l'état pur on a l'oxyde de calcium (CaO). A l'état hydraté la chaux est sous forme de Ca(OH) ; suivant la réaction 2

CaO + H 2O Chaux vive

Ca(OH) 2 +15,5cal Chaux éteinte

eau eau

Le Ca(OH)2 après hydratation émane de l'oxyde de calcium élément argileux. Cette réaction est exothermique avec un dégagement de chaleur. III.4.2. Les chaux aériennes Elles obtiennent par calcination du calcaire à une température de 850°C La chaux contenant jusqu'à 5% d’argile calcinée. CaCO3

CaO + CO 2 + 42,50cal Chaux vive

Extinction

CaO + H 2O

Ca(OH) 2 +15,5cal Chaux éteinte ou chaux hydraté

Elle a une particularité de se durcir en absorbant de l’acide carbonique de l’eau suivant la réaction Ca(OH) 2 + CO 2

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CaCO3 + H 2O + 42,50 cal

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

On distingue trois types de la chaux aérienne [4] : -

Chaux aérienne calcique fabriquée à partir du calcaire pur CaCO3 (94%) et 6% d’impureté.

-

Chaux aérienne magnésie dont la teneur en MgO est de 20%.

-

Chaux aérienne adhésive contenant du calcaire dolomitique de teneur en MgO vaut 40à50%.

Les chaux aériennes sont relativement solubles dans l’eau et à une prise lente. Voyons ensuite les chaux hydrauliques III.4.3. Les chaux hydrauliques Elles sont obtenues par cuisson environ de 1000°C du calcaire contenant de 8 à10% d’argile [20]. Il existe deux types de chaux hydrauliques : -

-Chaux hydraulique artificielle

-

-Chaux hydraulique naturelle

III.4.3.1. Les chaux hydrauliques artificielles Ce sont des produits hydrauliques dont l’un des éléments actifs essentiels est le calcaire, contenant 75 à 80% de CaCO3. III.4.3.2. Chaux hydrauliques naturelles Ce sont des liants hydrauliques résultant de la cuisson des calcaires naturels plus ou moins argileux. III.4.3. Propriétés des chaux - Réaction avec des acides en formant de sel de calcium. CaO + 2 HCl → CaCl2 + H 2O -Réaction chimique, à une forte température, en cas de présence des impuretés des métaux et servant ensuite raffiner ces métaux.

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

FeCl2 + Ca(OH) 2

CaCl2 + Fe(OH)2

- Réaction avec de silice sous pression qui permet de fabriquer des briques de silicate de calcium. CaO + SiO2 → CaSiO3 à P> 1atn - Absorption de l’eau, en dégageant de chaleur, a une température ordinaire. -Plasticité de la pâte à chaux, grâce à la finesse et à la forme des particules de chaux hydratée. - Solubilité varie de 0.185 à 0°C et 0.04 à 100°C III.4.5. Préparation de la chaux hydraulique C’est le calcaire marneux (6 à 2% d'impuretés argileuses) qui est la matière première nécessaire pour la fabrication de la chaux hydraulique, il faut cuire à une haute température de 1000°C du calcaire de 8 à10% d’argile. Avant d'introduire le calcaire dans le four, on opère sur le cycle thermique [18] ; [19]. On fait l'opération en fonction de la température De 0 à 900°C : séchage, préchauffage et début de calcination De 900 à 1200°C : décomposition de CaCO3 avec élimination de CO2 De 1200 à 1600°C : traitement de certains éléments De 1600-1200-900 à100°C : refroidissement de la chaux Notons qu’il y a une perte de gaz organique, environ de 44% de masse pendant la cuisson. Dans le four, on peut trouver des différentes zones, à savoir : -

La zone de préchauffage, à la partie supérieure

-

La zone de cuisson qui se trouve à la partie moyenne

-

La zone de refroidissement, à la partie inférieure

Le but de la cuisson est de séparer le carbonate de calcium, et pour former la combinaison de chaux (CaO) avec la silice et alumine provenant de l’argile.

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

III.4.6. Extinction de chaux Après la phase de cuisson, on opère à l'extinction. La transformation de décarbonatée CaO en forme hydratée Ca(OH) 2 , s'effectue avec augmentation de volume. Alors, la chaux sera hydratée lors de son utilisation, sinon des gonflements destructeurs se produisent [7]. III.4.6.1. Méthode d’extinction Il existe deux manières (voir annexe II), mais la plus utilisée est celle de la méthode d’extinction en fosse ; la chaux est étendue sur une surface, puis arrosée par une quantité d’eau d’environ 10 à 15% du poids de la chaux, et enfin, mis en fosse pendant quelque jours. III.4.6.2. Extinction L’extinction est l’opération la plus importante dans la fabrication de la chaux du fait qu’on y trouve la qualité des produits. On étale ensuite sur le sol ou sur une plate forme mobile, la chaux provenant du four. Après, on l’arrose d’un jet d’eau en l’instar d’une pluie fine sinon la chaux devient noyée et il est difficile de l’étendre, en plus, elle contient une grande quantité de parties inertes. Notons que quand la chaux est bien humectée, l’extinction commence il se dégage une grande quantité de vapeur d’eau tandis que les grands morceaux s’éclatent et se réduisent en poudre fine. Dans le cas de chaux hydrauliques, l’opération est plus complexe. Il faut en effet hydrater la chaux sans pour autant hydrater les silicates et aluminates qui doivent conserver leur propriété hydraulique. III.4.7. Propriétés de la chaux éteinte Conditionnement : la chaux hydratée ou chaux éteinte sont des produits obtenues après extinction à l’eau, elle se présente sous forme de poudre ou de pâte visqueuse [20]. La chaux éteinte a la propriété de se durcir à l'eau et à l'air après extinction, elle est aussi sous forme de poudre, la caractéristique physique est : -Densité 0,7 à 1 par rapport à l’eau Le tableau ci-dessous montre les analyses chimiques de chaux éteinte après extinction (méthode voir annexeI). Rakotoarimamy José

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

Tableau n° 35.Composition chimique de chaux en pourcentage CaO

Perte

Insoluble

Al2O3

SO3

MgO

SiO2

Chaux

Perte en

CO2

63.78

au feu 23.40

2.79

2.77

1.04

0.85

0.03

libre 48.20

1000°C 7.29

3.46

On donne la conductivité de chaux dans de tableau ci-après. Tableau n° 36.Valeur de la conductivité de chaux Variété

solution

conductivité (µS/cm)

salinité

chaux éteinte

pur

9120

5.1

dilué 100 fois

71.9

0.0

III.4.8. Processus La chaux devra être mélangée avec de l’eau enfin d’obtenir une suspension uniforme, après, on y saupoudre de kaolin tout en remuant le mélange jusqu’à ce qu’on ait une masse plastique. En effet, on façonne la masse plastique à l'aide d’une presse durant laquelle, une certaine quantité d'eau de la masse s’égoutte, cette étape est nécessaire. La granulométrie de la chaux est environ 50µ. III.4.8.1. Résultats Pour fabriquer des craies, on utilise la chaux obtenue après traitement, toutefois ces craies provoquent des problèmes sanitaires pour les utilisateurs tels que les enseignants. Ces craies s'émiettent plus facilement, ainsi pour avoir des craies de qualité qu’elles contiennent environ de 98 à 96%. La chaux éteinte est nocive à la santé donc il n’est pas préférable de l’utiliser à la fabrication des craies. III.5. ESSAI DE FABRICATION A PARTIR DU PLATRE COMME LIANT Le plâtre, qui est une substance blanche est pulvérulente, obtenue par déshydratation du gypse à la chaleur, possède des propriétés nulles en salinité et ayant une fine granulométrie. De ce fait, on peut l’utiliser comme liant.

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

Le plâtre se transforme en l’hydratant à deux molécules d’eau, car mélangé à l’eau, le plâtre fait prise en formant une masse à la fois solide et tendre. On obtient une pâte pure plastique qui se durcit par séchage. III.5.1. Préparation du plâtre On met le gypse à une chaleur supérieure à 100°C et il se transforme en plâtre, c’est la cuisson au feu ardent [8] ; [18]. Il ne fait pas de prise, si la température augmente encore, le produit redeviendrait hydraulique. Sachant qu’à une température entre 130°C-160°C, on constate une perte de 1.5 molécule d'eau pour donner de l'hémihydrate de chaux CaSO4.1/2H2O qui n’est autre que le plâtre.

Entre 160°C-200°C il y a formation de l'anhydre à prise rapide. Entre 200°C-300°C il n'y a seul que la formation de l'anhydride. Entre 300°Cet 600°C : une quantité hydraulique commence à perdre. Entre 600°C-960°C: le produit devient très inerte. Enfin, entre 900°C- 960°C et 1200°C-1350°C on aura un nouveau produit hydraulique à prise lente. En atmosphère sèche, la déshydratation est beaucoup plus rapide. Nous allons résumer les différentes réactions de déshydratation du gypse. CaSO4 , 2H 2 O

1 3 CaSO4 , H 2 O + H 2 O 2 2

environ 160°C

Hémihydrate

1 CaSO4 , H 2 O 2

1 CaSO4 III, H 2 O 2

vers 250°C

Anhydride

CaSO 4 III

CaSO 4 II

vers 700°C

Cuit

CaSO 4 II

CaSO 4 I

vers 1000°C

Anhydride à haute température

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

Dans le système CaSO4, H2O, il y a la présence des hydrates et des anhydres [6]. Dihydrate : CaSO4, 2H2O Hémihydrate : CaSO4, 1/2H2O avec ses deux variétés β et α. AnhydrideIII soluble : CaSO4 présence de deux variétés α et β. AnhydriteII insoluble : CaSO4 Anhydrite de température élevée : CaSO4 Sulfate de calcium fondu : CaSO4 I qui se décompose par la réaction suivante. -

Réaction

CaSO4

CaO + SO2 +

1 O2 2

Les formations des anhydrides et des hémihydrates sont comme [7] : -

Pour les hémihydrates

Par déshydratation du gypse en atmosphère humide au delà de 100°C et à une pression supérieure à 1 bar, on a une variété α. Par déshydratation du gypse en atmosphère sèche et sous pression atmosphérique ou dans le vide, la pression est inférieure à 1 bar on a une variété β. -

Pour l’anhydride soluble

La variété β est obtenue par déshydratation de l'hémihydrate β à l'air libre ou dans le vide avec une très faible humidité au- dessus de 200°C. On a une variété α obtenue par déshydratation de l’ hémihydrate à l'air libre ou dans le vide au- dessus de 200°C. Notons au passage que l'hémihydrate α peut être obtenue aussi par déshydratation du gypse dans l'acide nitrique (HNO3) à 50°C dans la solution saline de 100°C et dans la solution de chlorure de magnésium à 30°C. L’anhydride soluble peut être obtenue par déshydratation à très faible pression et relativement inférieure environ 20°C. Lorsque la réaction de déshydratation du gypse débite en atmosphère, elle se poursuit en valeur humide et se termine en vapeur sèche, il y a une apparition de variété [7].

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

III.5.2. Propriétés et caractéristiques du plâtre Le plâtre est composé soit de [9]: -

L'hémihydrate ou mélange hémihydrate avec du sulfate de calcium anhydre.

-

L'hémihydrate a une formule chimiqueCaSO4 (93.79%) et de 1/2H2O (6.21%).

-

L’hémihydrate α compacte cristalline, faiblement soluble dans l'eau.

-

L'hémihydrate β floconne, plus soluble dans l'eau.

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Chapitre3 Processus de fabrication de craie

III.5.2.1. Propriétés des hémihydrates Tableau n° 37.Propriété du plâtre [9] α

β

Masse volumique (g/cm3)

2.757

2.637

Chaleur d’hydratation à 25°C (cal/mol/g)

4100

4600

35

90

15-20

25-35

Résistance à la traction (bar)

66

13

Résistance à la compression (bar)

560

56

Solubilité dans l’eau (1 gramme de CaSO4 pour 100ml à 20°C)

0.62

0.74

Propriété du plâtre

Consistance normale (ASTMC26) cm3 d’eau par 100g d’hémihydrate Temps de prise (mn)

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CHAPITRE 4 PROPOSITION D’UNE UNITE DE FABRICATION DE CRAIE

Chapitre 4. Proposition d’une unité de fabrication

IV. PROPOSITION D’UNE UNITE DE FABRICATION DE CRAIE D’après l’étude qu’on a effectuée, le mélange (10%de calcite ; 30%du kaolin ; 60% du plâtre) s’avère plus intéressant. Pour avoir une bonne qualité de craie, on utilise de plâtre produit par le gypse de Mahazoma. IV.1. GYPSE DE MAHAZOMA Convient à la fabrication de moulage de plâtre suivant le norme AFNOR (Association Française de Norme) 12-301pour laquelle le taux de SO3 est égal 42.38%(supérieur à 40%). D’après l'analyse chimique (voir annexe I) du gypse de MAHAZOMA, on obtient les résultats suivant en pourcentage représenté par ce tableau. Tableau n° 38. Composition chimique du gypse de Mahazoma Éléments

Compositions chimiques

Humidité

1,760

Perte au feu

19,930

SO3

42,380

CaO

32,140

SiO2

1,520

MgO

0,800

Al2O3

0,382

FeO3

0,798

TiO2

trace

Na2O

0,190

K2O

0,080

Il contient aussi 91.12%de gypse pur et possède la caractéristique saccharoïde de taux en SO3 inférieur à 46% dans le norme AFNOR, pour la production de craie. Rakotoarimamy José

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Chapitre 4. Proposition d’une unité de fabrication

IV.1.1. Processus

Gypse crue Egouttage et chauffage Concassage Criblage Cuisson Broyage Plâtre PROCESSUS DE FABRICATION DU PLATRE IV.1.2. Traitement Avant de passer à la cuisson, il faut passer à l'élimination des argiles superficielles qui recouvrent le gypse provenant de la carrière [1]. IV.1.3. Lavage et séchage On procède au lavage sous pression d'eau pour dégager le gypse. On laisse s'égoutter le gypse avant le séchage pendant une demi-journée. IV.1.4. Concassage et criblage Le concassage et le criblage qui ont pour but de réduire le gypse et de sélectionner la granulométrie influent sur l’homogénéité de la matière à cuire.

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Chapitre 4. Proposition d’une unité de fabrication

Le gypse mal cuit favorise l’accélération de prise due à la présence des germes cristallins contenus dans le plâtre. Les cristaux se forment en aiguilles parfaitement enchevêtrées autour du gypse non cuit suivi d’une hydratation très rapide du gypse. A l’inverse, l’anhydrite, ou le surcuit ralentit la prise du plâtre car il s’hydrate lentement. Après concassage, on fait passer le gypse sur une série de passoire de module AFNOR à une ouverture allant de 4,0mm à 6,3mm. Les grains sélectionnés sont ceux du passé. IV.1.5. Cuisson La température et la durée de la cuisson jouent un rôle très important sur la qualité et la propriété du plâtre. Pour réaliser cette expérience, nous avons utilisé un four électrique équipé d’un thermostat réglable de 0°C à 1350°C et de capacité de 30litre. Pour obtenir de l’hémihydrate, il faut cuire le gypse pendant 4 heures à une température de 160°C, tandis que l’anhydre, il nous faut une température de 250°C pendant 2 heures. Voici le résultat de mesure de conductivité électrique pour le plâtre fabriqué. Tableau n° 39.Valeur de conductivité électrique du plâtre Variété

solution

conductivité (µS/cm)

salinité

Plâtre

pur

2500

1,10

(hémihydrate)

dilué 10 fois

79,40

0,00

IV.1.6. Processus de fabrication Nous allons proposer une méthode importante pour la fabrication et la composition des mélanges. IV.1.6.1. Homogénéisation des matières premières L’homogénéisation des ces matières dans des proportions bien définies, peut se faire dans un récipient muni de mélangeur à main.

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Chapitre 4. Proposition d’une unité de fabrication

IV.1.6.2. Préparation de la pulpe Les produits homogénéisés, mélangés avec de l’eau, forment une pâte collante (pulpe) que l’on verse immédiatement dans des moules. IV.1.6.3. Séchage Après être façonnés par la moule, il faut enlever minutieusement les bâtons étant donné qu’ils sont relativement mous et fragiles à cause de l’excès d’eau. Au sujet de séchage, l’air sec est suffisant. IV.2. COMPOSITION DE FABRICATION -Calcite ou dolomie 10% -Kaolin 30% -Plâtre 60% IV.3. MATÉRIAUX UTILISÉS On a besoin d’un(e) : -Récipient -Balance -Moule en caoutchouc avec compresseur -Tôle IV.4. PROCESSUS La pâte s’obtient par l’homogénéisation du plâtre, dolomie, et du kaolin. Après avoir versé la pâte dans la partie supérieure de la moule, il faut la couvrir avant de les ranger finalement, on presse les moules à l’aide de presse pour les tenir immobiles et verticales. Pour que les bâtons de craie soient ronds et uniformes, il faut que la surfaces des moules, en contact avec la pulpe, doit être lisse. Apres le démoulage, le nettoyage des moules est obligatoire pour éviter les détruits (déchet) et de brisure à la récupération, le processus de fabrication sera comme suit.

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Chapitre 4. Proposition d’une unité de fabrication

6 0g

1 0g

3 0g

SCHEMA DE FABRICATION

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Chapitre 4. Proposition d’une unité de fabrication

CONCLUSION En guise de conclusion, nous voyons donc que la fabrication de craies de qualité n’est pas une mince affaire , il faut une étude minutieuse de chaque constituant jusqu’à l’obtention des bâtons prêts à employer surtout dans le monde de l’enseignement . Vu qu’à Madagascar la craie reste très utilisée par les enseignants et les élèves. Nous devons prévoir la question qualitative et sanitaire et c’est pour cela que nous avons choisi ce thème « CONTRIBUTION A UNE CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE DES CRAIES UTILISEES A MADAGASCAR ». Durant la réalisation de cet ouvrage, nous avons effectué un travail d’analyse concernant le traitement du plâtre au sein du laboratoire de mines et d’énergie sis à Ampandrianomby afin de mieux connaître et d’identifier nos potentiels miniers pour la fabrication des craies de qualité, ainsi qu’un bref passage dans la société HOLCIM pour l’analyse de spectre de fluorescence X, nous avons constaté l’existence de silice sur la craie locale et la dissolution de craie importée dans l’eau distillée. Ces travaux nous ont permis de connaître beaucoup des choses entre autres les tâches qui nous attendront, l’importance de la collaboration avec le personnel du laboratoire malgré quelques éventuels problèmes, ceci est un atout considérable dans notre prochaine carrière. Comme nous avons mentionné, notre île recèle des matières premières inépuisables surtout pour la fabrication de craies de qualité, il nous reste à les exploiter et à les gérer convenablement afin que les craies fabriquées localement soient de bonne qualité et inondent le marché ou tout au moins, puissent être en concurrence avec les craies importées : une opportunité pouvant rehausser notre économie nationale.

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BIBLIOGRAPHIE [1] : GALABRU Paul, Traité des procédés généraux de construction« Les ouvrages d’art » , édition Eyrolles Paris, 1986. [2] : BESAIRE Henri, Construction du service géologique du plan minier de Madagascar « Etude par substance » Service Géologique 1964. [3] : M. Dunnot et J. Pasonnier, Mission de recherche des gisements stratiformes, Rapport de BRGM 1965, 25pages [4] : M. Paparadis et M. Venuat, Industrie de la chaux et du ciment et

du plâtre ; tome II

Dunod, Paris 1970, 275 pages [5] : NOMLIER Marc, Construire en plâtre ; édition l’Harmattan Paris 1986. [6] : GOHFRIED Seidel et HORST Huckauf; Technologie des ciments, chaux

et

plâtre,

[7] : FOUCAULT François, Technique de l’ingénieur A2020. Matériaux industriels,

plâtre,

processus et installation de cuisson, édition de Séptina (1éreéd) Paris 1980.

Paris 1967 ,10 pages. [8] : OLIVIER Emile, Le technologie des matériaux de construction, tome II

collection

« Technicien d’aujourd’hui », édition Paris 1967, 287 pages. [9] : JEAN Lacoste, le plâtre traditionnel et moderne, édition Eyrolles, 2 édition Paris 1978. [10] : RABENJANAHARY Edmond, étude de gisement de kaolin dans les massifs de quartzite d’Analabe, rapport annuel Service Géologique, année 1978,52 pages. [11] : BESAIRIE Henri, Précis de la Géologie Malagasy, année 1966,702 pages. [12] : L.Bouteyak, Prospection d’amiante de kaolin dans le Sud Ouest de Madagascar, p1 édition année 1976. [13] : BESAIRIE Henri, Gîtes minéraux de Madagascar, Fascicule XXXVV, année 1966 [14] : BRGM, Plan directeur d’actions pour la mise en valeur des ressources du sol et du sous sol de Madagascar, année 1985. [15] Lavila, Gisements calcaire d’Ambatondrazaka , Bulletin économique Madagascar N°4 , année 1921. [16] : FIMT Sarl, Brochure, année 1996, 8 pages

[17] : Foucault et Raoult, Dictionnaire de géologie, édition Masson, Paris 1988. [18] : VIGOT Pinet, guide de roche et minéraux 4 édition Paris. [19] : BDPI, production de chaux à Madagascar, étude préfaisabilité, année 1967. [20] : Imprimerie d’Imerina d’Antananarivo, Bulletin économique N°1, N°2 fabrication de chaux et de possibilité de produire des ciments, année 1925, 28pages. [21] : ANDRIANARIVO Albert et MORASATA Georges, Projet de rationalisation de l’exploitation de kaolin, mémoire de fin d’étude ESPA, Université d’Antananarivo, année 1986. [22]: R. Jenkins, Ray fluorescence spectrometry: A series of monographs on analytical chemistry and its application. 2ieme édition Wiles

Interscience année 1999.

[23]: G.Noizet, possibilités de carrière dans les cipolins du nord-Ouest du montagne d’Ibity, Archive service géologique Madagascar, année 1917. [24] : RAFALIARIVAO Charlot, projet d’installation d’une unité de fabrication de craie, ESPA, mémoire de fin d’étude, année 1996. [25] : RANDRIAMANANTENA

Anjamalala Arotiana, projet d’exploitation carrière de

calcite, mémoire de fin d’étude, ESPA, année 1993. [26] : RAKOTONDRASOA Onimalala Norélia, valorisation de la bauxite de Madagascar en vue d’élaboration un sulfate d’alumine, mémoire pour l’obtention de diplôme d’études approfondies de Chimie Minérale, année 2004.

ANNEXES

Annexes ANNEXE I :

ANALYSE CHIMIQUE

I- ANALYSE CHIMIQUE DU GYPSE Dosage de sulfate -Peser 0.5g d'échantillon du gypse pulvérisé -Verser dans un creuset en platine jusqu'à 1/3 de hauteur au Na2CO3 anhydre, verser l'échantillon dans le creuset, puis ajouter du Na2CO3 jusqu'à ce que le gypse soit entièrement recouvert -Couvrir le creuset d’un couvercle en platine -Faire fondre l’ensemble (gypses Na2CO3) sur le bec à gaz -Laisser refroidir -Reprise à l'eau sur bec à gaz pendant 3/4 d'heure -Décanter et filtrer sur une filtre sans cendre -Mettre à part le résidu sur filtre et le filtrat -Verser de l'HCl fumant dans le bêcher contenant le filtrat -Chauffer jusqu'à l'ébullition -Verser 15cc de BaCl2 pour obtenir un précipité -Laisser reposer une nuit Filtrer et mettre dans un creuset an platine préalablement pesé (P1) -Calciner et peser soit P2, alors P = P2 − P1 %=

P × 2 × 0.41153 10

II-DOSAGE DE CHAUX -Représenter le résidu sur le filtre précédent -Mettre dans un bêcher de 250cc -Ajouter de l'acide chlorhydrique 1/2 pour attaquer le résidu -Placer à l'eau chaude le filtrat I

Annexes -Verser de l'hélianthine dans la solution pour observer le virage -Ajouter 25cc d'oxalate d'ammonium -Précipiter la solution par NH4OH ; laisser reposer une nuit -Doser par KMnO4 (N/10) Soit V le volume de KMnO4 pour obtenir le virage %CaO = V × 2 × 2,8 × 0,1 Dosage de silice -Peser 0.5g de l’échantillon -Verser du Na2CO3 dans un creuset en platine -Verser l’échantillon au dessus. Recouvrir encore du Na2CO3 jusqu’à environ 5mm du bord supérieur du creuset -Couvrir avec un couvercle en platine -Chauffer sur bec à gaz jusqu'à fusion du composé -Laisser refroidir et mettre dans un bêcher, remplir à moitié de HCl(1/2) jusqu'à disparition de l'effervescence -Chauffer à sec sur un bain de sable -Reprendre avec HCl (1/3) et faire bouillir -Filtrer à chaud sur un filtre .laver le résidu avec l'eau chaude -Nommer le filtrat F1 -Calciner dans un creuset, peser soit p3 le poids du creuset échantillon -Ajouter 5goutes de H2SO4 (1/2) et 5ccde HF -Sécher sur un bain de sable -Calciner sur bec à gaz et peser Soit P4 le poids trouve %SiO 2 = ( P3 − P4 ) × 2 × 0.1

II

Annexes Dosage des hydroxydes -Ajouter 2gde busilfute broyé dans le creuset contenant les produits calcinés -Chauffer sur bec à gaz et laisser refroidir -Disposer le creuset dans le bêcher contenant le filtrat F1 -Chauffer sur bec jusqu'à dissolution des busilfute restant -Verser 15cc de NH4Cl 10% -Ajouter 4 gouttes de rouge de méthyle -Verse 15cc de NH4OH pur jusqu'à virage (jaune faible), puis en excès pour disposer le précipité au fond du bêcher -Filtrer soit R le résidu et F2 le filtrat -Laver le résidu à l'eau chaude -Rependre le précipité R et le filtrat avec 50cc de HCl concentré à chaud -Ajouter de l'eau distillée jusqu'à 200cc environ -Précipiter à l'ammoniac comme précédemment -Filtrer, soit S le résidu retenu sur le filtre, F3 le filtrat -Calciner S et filtre dans une capsule de platine préalablement peser mettre au four 1000°C -Peser et déduire le poids du résidu P4 P4 × 0,1× 2 =

∑

Al2 O3 + Fe 2 O3 + TiO 2

Autre dosage -Ajouter 5g de busilfute dans la capsule contenant les produits calcinés -Faire fondre sur un bec à gaz, puis laisser refroidir -Disposer dans un bêcher de 450cc et ajouter 200cc de H2SO4 10% -Chauffer jusqu'à disparition et le refroidir -Enlever la capsule et rincer à l'eau distillé, soit F4 la solution -Passer F4 a la colonne de Jones, pour réduire Fe3+ en Fe2+, et Ti4+ en Ti3+ III

Annexes -Recueillir en bas de la colonne la solution dans un erlen -Doser par volumétrie la solution réduite avec KMnO4 (N/10) Soit V1 (cm3) le volume trouvé. Le pourcentage en Fe 2 O3 + TiO 2 = V1 × 0,1× 2 × 7,98 Dosage de titane -Verser F4 dans un ballon de 500cc (virage en jaune clair) -Ajouter 10cc de H2O2 à 20% et de l'eau distillée jusqu'à 500cc -Prélever 250cc et disposer dans une fiole de NESSLER -Prendre une fiole témoin et ajouter 0.5cc de sel de Mohr ,5cc de l'eau oxygénée et remplir jusqu'à 250cc avec H2SO4 de 10% -Faire couler goutte à goutte une solution de TiO2 (1cc :1mg de TiO2) obtenir une teinte jaune Soit Va le volume trouvé %TiO 2 = Va × 4 × 0,1 Dosage de magnésie -Identifier comme F3 le filtrat F2et F1 précédemment -Acidifier F3 jusqu'à teinte rouge (virage de rouge de méthyle) -Chauffer jusqu'à début d'ébullition -Ajouter 25cc de solution saturée d’oxalate d’ammonium -Précipité en ajoutant NH4OHpur -Laisser reposer une nuit -Filtrer sur filtre lent avec lavage à l'eau froide pour obtenir un filtrat F5 -Ajouter au filtrat F5 de HCl jusqu'à coloration rose -Ajouter 25cc de phosphate d'ammonium 10% -Précipiter à froid sous agitation magnétique avec NH4OH IV

Annexes -Laisser reposer une nuit -Filtrer sur un litre lent et rincer avec l'eau ammoniaquée -Calciner dans un creuset de porcelaine préalablement pesé, au froid -Peser pour avoir le poids P4 %MgO = P4 ×2×0,3622×0,1 III- ANALYSES CHIMIQUES DU PLATRE La détermination des insolubles et de l'anhydride sulfurique peut se faire par une méthode, on obtient directement le pourcentage en SO3 dans l'échantillon Mode opératoire -Peser 2g d'échantillon et disposer dans un bêcher de 250ml -Ajouter 100ml d'eau distillé, puis 25ml de HCl (1/2) -Chauffer rapidement jusqu' à ce que le liquide soit jaune claire -Filtrer à chaud sur filtre sans cendre -Laver le filtre et son contenu jusqu'à la disparition des ions chloré (essai par AgNO3à 50g de sel anhydre par litre) -Porter à l’ébullition et filtrer bouillant -Laver à l'eau bouillante puis avec HCl dilué à moitié et enfin, avec de l'eau distillée -Calciner et peser soit P1 la masse trouvée La teneur en% insoluble est %i =

P1 × 100 2

Pour doser le sulfate -Utiliser le filtrat -Porter à l’ébullition et ajouter 10ml de solution de BaCl2 10% -Maintenir 10mn à douce ébullition -Laisser reposer 4heure -Filtre sur filtre sans cendre V

Annexes -Placer à l'eau bouillante légèrement chlorhydrique puis a l'eau distillé -Calciner et peser soit P2 la masse trouvée La teneur %SO3 =

P2 × 0,343 × 100 2

On peut calculer la teneur en sulfate (annexe pour déterminer la teneur en SO42-) SO 4 2−

SO32− +

1 O + 2e 2

Dosage des alcalin Na2O et K2O -Attaque fluorhydrique et chlorhydrique sur 0.1g d'échantillon dans un creuset -Ajouter 2cc de HCl et 2cc HF -Sécher sur un bain de sable -Reprendre une deuxième fois avec 3.4goutte de HCl concentré, puis de l'eau distillé 20cc -Chauffer -Ajouter NH4OH à goutte à goutte -Filtrer -Mettre le filtrat dans une fiole jaugée à 100cc -Compléter à 100cc -Passer à la mesure par photomètre de flamme

VI

Annexes

ANNEXE II :

Extrait du propos de Mr le Chatelier sur l’extinction de la chaux hydraulique

1/ La chaux de pierre imbibé d’eau en l’arrosant après avoir étendue, en couche mince sur le sol devant le tas .L’eau est absorbé par la pierre poreuse en raison de phénomène physiques de la capillarité, et il ne se produise au début ni réaction chimique, ni extinction, sauf pour les pierres insuffisamment cuite ou insuffisamment siliceuses (…)

2/ la chaux, aussitôt mouillée, est relevé a la pelle sur le front du tas, qui doit être encore chaux de façon à élever la température de la nouvelle couche ajoutée, sous l’influence de cette élévation de température, l’hydratation de la chaux vive se produit en commencent l’extinction et dégageant ainsi nouvelle quantité de chaleur. Mais cette phase de l’opération ne peut pas amener l’extinction complète parce que la chaleur dégagée par la premier partie d’eau est combinée provoque une élévation de température suffisante pour provoquer la vaporisation et l’expulsion de l’eau non combinée . 3/ Les nouvelles quantités des matières ajoutées apportent l’eau indispensable pour éteindre l’excès de la chaux libre non encore éteinte

4/ (…) Après la troisième période d’extinction, la chaux est éloignée du front du tas (…) et dans ces condition l’extinction se produit ; au dépend de l’eau fixée par les silicates et aluminates de chaux (…) L’expérience des usines montre que l’extinction de chaux de bonne qualité doit durer plus de huit jours et qu’en laissant la chaux au tas pendant quinze jours, on est une très bonne condition

VII

Annexes ANNEXE III :

Compositions minérales et chimiques du gypse

Selon P. Antonili [2] les compositions minérales et chimiques du gypse peuvent se résumer dans le tableau.

Compositions minéralogiques

Humidité CaSO4, 2H2O

0.52% 90.20%

Anhydrite (CaSO4)

1.60%

Calcite

0.73%

Dolomie

3.94%

Impureté

3.01%

Compositions chimiques Humidité

0.25%

Eau de constitution

18.88%

Oxyde de calcium

31.55%

Sulfate (SO3)

42.85%

Magnésie (MgO)

0.86%

Carbonate

2.33%

Aluminium et sesquioxyde de Fer

0.52%

Silice et insolubles (SiO2)

2.4%

VIII

RESUME En résumé, nous pouvons conclure qu’à Madagascar, les matières premières abondent, elles sont, non seulement de bonnes qualités, mais aussi exploitables presque dans toute l’île. D’après les différentes analyses que nous avons effectuées, nous pouvons constater que l’amélioration qualitative de la craie locale est possible et faisable, en plus de tout cela, la question commerciale est encore très étendue. Il est conseillé alors d’employer de calcite et du kaolin grâce à leurs caractères chimiques. Signalons tout de même que sous l’effet de l’insuffisance des documents, nous n’avons pas l’opportunité d’étudier sur les colorants. Mot clé: La craie

ABSTRACT To sun up, we can conclude that in Madagascar, there are lots of raw materials they have not good quality but we can also exploit them throughout the island as well. According to the different analysis we have done, we can notice that it is possible to ameliorate the local chalk in quality. Besides, the commercial matter is still spreading so; it is advisable to use calcite and kaolin thanks to their chemical characteristics. Nevertheless, let’s point out that we have no opportunity to study about the colourings of the lack of documents. Keys words: The chalk Adresse: RAKOTOARIMAMY José C.A Ambohipo Porte 126B Tél. 0331268890 Email : [email protected]