mémento substances utiles

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
B.P. 6009 - 45060 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01
MÉMENTO SUBSTANCES UTILES
(MATÉRIAUX DE CARRIÈRE)
FELDSPATHS ET FELDSPATHOÏDES
(Fondants alcalins pour verrerie et céramique)
par
Y. BERTON
Département matériaux
B.P. 6009 - 45060 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01
79 SGN 162 MTX
Réalisation : Département des Arts Graphiques
1ère édition : Décembre 1979
S O M M A I R E
1 - GENERALITES
1
2 - DONNEES ECONOMIQUES
2
2.1. Bilan économique global pour la France
2
2.2. Prix
4
2.3. Production
4
2.4. Répartition de la production nationale
4
2.5. Répartition de la production mondiale
5
2.6. PrinciDaux débouchés de la production
5
2.6.1. Feldspath
5
A - France
5
B - U.S.A
6
2.6.2. Syénite néphélinique
6
A - France
6
B - Canada
6
C - U.S.A
7
2.7. Structures industrielles - Principaux producteurs
3 - GEOLOGIE
4 - SECTEURS D'UTILISATION DES FELDSPATHS ET SYENITES NEPHELINIQUES ...
7
8
10
4.1. Fabrication du verre
10
4.2. Fabrication des produits céramiques
10
4.3. Emaillage - engobes
10
4.4. Autres usages
11
5 - SPECIFICATIONS DES FELDSPATHS ET DE LA SYENITE NEPHELINIQUE
5.1. Utilisation en verrerie
11
5.2. Utilisation en céramique
13
5.3. Autres usages
13
6 - CRITERES D'EXPLOITABILITE DES GISEMENTS
15
6.1. Critères d'ordre général
15
6 . 2 . Feldspaths
15
6.3. Syénite néphëlinique
15
ANNEXE 1
ROCHES FELDSPATHIQUES DIVERSES AYANT UNE UTILISATION INDUSTRIELLE
GENERALITES
Les feldspaths constituent un groupe de minéraux voisins, particulièrement abondants dans les roches eruptives et ionsistant essentiellement de
silicates, d'alumine combinés en proportion variable avec du potassium, du
sodium et du calcium.
Les espèces principales (1) sont :
- l'orthose ou orthoclase et le microcline (K Al Si., 0„)
- l'anorthoclase K Al Si
0 o - Na Al Si-, 0 o
o
o o
- les plagioclases : série isomorphe allant de l'albite (Na Al Si., 0„)
à l'amorthite (Ca Al Si 0 ) et dont les termes intermédiaires, en allant
du pole sodique vers le pole calcique, sont 1'oligoclase, l'andésine, le
labrador, la bytownite.
L'amorthite et les plagioclases calciques sont d'importance commerciale
limitée. Initialement, seuls les feldspaths à haute teneur en potassium étaient
considérés comme intéressants pour la plupart des usages industriels. Actuellement,
les feldspaths alcalins, potassiques et sodiques aussi bien que le mélange des
deux sont considérés comme étant à peu près également utilisables.
La syénite néphélinique est une roche ignée à grain gros ou moyen, de
composition intermédiaire,sous saturée en ce qui concerne la silice et consistant essentiellement de néphélinite, feldspathoïde de formule (Na., K) Al^ Si^ 0^
d'une proportion variable de feldspaths alcalins avec des amphiboles sodiques
et/ou des pyroxenes sodiques. La phonolite constitue l'équivalent effusif des
syenites néphéliniques.
Les feldspaths alcalins et la syénite néphélinique sont utilisés principalement et concuremnient dans l'industrie du verre et dans l'industrie céramique.
La composition chimique théorique des feldspaths et de la néphéline
sont les suivantes :
SiO 2
A1
2°3
Na20
K20
CaO
H20
Orthone - microcline
64,7
18,4
-
16,9
-
-
Albite
68,7
19,5
11,8
-
-
-
Anorthite
43,2
36,7
-
-
Leucite
55,0
23,5
-
21,5
-
-
Néphéline
46,2
39,3
9,2
5,3
-
-
20, 1
-
(1) Voir aussi, en annexe 1, différentes dénominations de roches feldspathiques
diverses ayant une utilisation industrielle.
- 2 -
En pratique, les feldspaths et la néphéline ne se rencontrent jamais
purs dans la nature.
Commercialement, un feldspath est dit sodique lorsqu'il contient
7 % ou plus de Na-0 et potassique lorsqu'il contient 10 )l ou plus de K~0
(Industrial Minerals and Rocks 1975).
Composition chimique typique de quelques syenites néphéliniques.
SiO 2
Al2
°3
Fe
2 °3
FeO
CaO
MgO
Na 2 O
K2°
Canada :
Methuen Township
s.n. à hornblende
58,8
23 ,0
0 ,8
1,4 '
o,82
0,04
9,4
5,2
Norvège :
St Jernoy
s.n. à biotite
52,37
23 ,22
1,1
1,14
3, 1 1
0,25
6,87
8,30
URSS :
Khibiny
54,01
21 ,50
2,60
1,80
1,80
0,77
9,50
5,30
Congo :
Kirumba
55,44
23 ,59
0 ,44
1,42
1,56
0,14
10,20
6,26
2 - DONNEES ECONOMIQUES
2.1. Bil§n_éconoTnÍ2ue_global_p_our la_France ( v °i r tableau page suivante)
La France est exportatrice en ce qui concerne les feldspaths (exportations
3 à 6 fois les importations) ; le principal client étant l'union économique
belgo-luxembourgeoise. En ce qui concerne la syénite néphélinique (y compris
néphéline et leucite) la France importe essentiellement de Norvège la totalité
de sa consommation qui est croissante ( 21 000 t en 1973, 36 000 t en 1977).
La France est passée d'une position globalement exportatrice (+ 15 000 t
valeur 2,8 millions de francs en 1973) à une position globale importatrice en
1976 et 1977 (- 10 000 t - valeur 0,6 millions de francs). Le commerce extérieur
de 1978 est cependant légèrement bénéficiaire grâce à un important accroissement
de 1'exportationdes feldspaths.
BILAN STATISTIQUE POUR LA FRANCE
QUAN PITES (1 000 t)
1974
1975
1976
1977
237,4
229
285,7
241
211,5
199
201,7
188
192
24,2
30,3
32,6
38,7
7,4
15,2
8,7
10,0
1973
Production :
Feldspath et pegmatite (1)
Feldspath (2)
Phonolite (sables
pour verrerie et
céramique)
Importations (3):
Feldspath
Leucite, néphéline, syenite néphé
Unique
VALEUR (1 000 F)
1978
17,3
17,0
1973
1974
8 194
9 240
13 089
1 095
2 885
1 670
2 043
21,6
31,8
36,5
36,8
3 309
4
43,2
38,4
37,6
43,6
52,5
7 044
7 793
0,2
0,2
0,5
0,4
0,4
186
193,3
24,2
213,0
30,3
169,3
32,6
160,4
38,7
165,7
20,9
27,9
24,8
31,3
36,1
238,4
271,2
226,7
230,4
Balance commerciale
(export - import)
Feldspath
+ 35,7
Leucite, néphéline, syénite
néphilinique
- 20,9
+ 28,0
+ 29,7
+ 27,6
+ 26,3
+ 35,5
í 5 949
- ?4,8
- 31,3
- 36,1
- 36,4
+
-
-
-
y 2
TOTAL (4)
TOTAL (4)
1977
1978
3 795
3 439
I
25,0
Consommation appa
rente
Feldspath
Phonolite
Leucite , néphéline, syénite
néphélinique
1976
6 761
28,1
Exportations (3):
Feldspath
Leucite, néphéline,syénite néphélinique
1975
43,1
0,7
+ 14,8
27.9
+
0,1
4,9
3,7
Sources : (I) Ftatistiques de l'Industrie minérale
(2) Confédération générale de la Céramique
9,8
0,9
667
4
649
6 908
9 052
9 707
8 087
8 400
1 1 928
13 330
1 13
86
232
306
30-2
f 4 908
+ 6 417
<• 6 357
+ 8 133
+ 9 391
- 3 123
- 4 554
- 4
563
- 6 676
- 8 746
- 9 405
826
354
+ 1 854
319
-
+
613
(3) Statistiques des douanes
(4) Total : feldspath + leucite + néphiliñe
syénite néphélinique
486
I
- 4-
2.2. Prix
- Prix moyen à l'exportation en 1978 en France
Feldspath : 254 F/t
Syénite néphélinique : 702 F/t (pas significatif)
- Prix moyen à l'importation en 1978 i!n France
Feldspath : 202 F/t
Syénite néphélinique : 266 F/t
- Prix moyen départ usine (matériau traité)
Qualité verrerie : 120 - 140 F/t (granulo < 1 mm)
Qualité céramique : 180 - 240 F/t (granulo : 5 0 - 7 5 y)
- Prix Juin 1979 (Industrial minerals)
Qualité céramique, poudre, 200 mesh, en sacs, dépôt :
¿ 65 - /-' 70/t
Sable 2 - 3 mm : qualité verrerie/céramique
C I . F . : £ 34 - ¿kilt
2.3. Production
Feldspaths et syenites néphéliniques sont exploités généralement à
ciel ouvert(toutefois, la syénite néphélinique de Norvège, près du Cap Nord,
est exploitée en souterrain par une méthode de chambres et piliers, à cause
de la configuration du gisement, d'une part, et du climat, d'autre part).
Sauf les cas où le matériau est me-uble (sables feldspathiques notamment)
la roche est abattue à l'explosif après enlèvement de la découverte. Le feldspath
est éventuellement trié à la main, réduit et classé par tamisage à sec ce qui
permet d'obtenir les différentes qualités marchandes.
Le matériau feldspathique peut également être traité en vue de son
enrichissement et surtout pour éliminer les minéraux ferrifères soit par
séparation magnétique à haute intensité (syénite néphélinique du Canada, de
Norvège) soit par flottation (Norvège, Finlande, USA). La plus grande partie
des feldspaths produits aux USA est traitée par ce dernier procédé.
2.4. Régartition de la production nationale
Feldspath
1972
1976
Pyrénées (Pyrénées orientales - Aude - Ariège
Pyrénées atlantiques)
73,4 %
80,5 %
Massif Central (Aveyron - Creuse Haute Vienne
Cantal - Puy de Dôme - Lozère - Ardèche)
19,9 %
13,6 %
6,7 %
5,9 %
Source : Statistique de l'Industrie minérale
Phonolite : la production provient du département de Haute Loire
2.5. Régartition^de^a^roduction^mondiale
(milliers de tonne)
1976
1973
Feldspath
USA
718,4
671,0
REPUBLIQUE FEDERALE D'ALLEMAGNE
326,5
301,0
URSS (e)
270,0
280,0
FRANCE
220
188,0
ITALIE
190,2
182,6
BRESIL
74,1
1 10,0
ESPAGNE
65,0
90,0
MEXIQUE
97,1
73,2
NORVEGE
225,0
45
2 681,4
Production mondiale (1)
2 597,9
(e) estimation
(I) Chine, Tchécoslovaquie, Roumanie, Sud Ouest Africain non compris
Syénite néphélinique
1973
1975
1976
NORVEGE
200,3
212,0
200 (e)
CANADA
516,6
471,7
1 200
URSS (1)
1 300
(1) Concentré de néphéline utilisé comme minerai d'aluminium
2.6. Princi£aux_débouchés_de_^a_2roduction
2.6.1. Feldspath
A - FRANCE (1976)
Répartition
consommation
Débouchés
principaux
Verrerie
Répart ition
production
^ 50 1
43 %
^ 50 %
43 %
Céramique
j
Emaillage
e
Divers
.Exportation nette
-
14 Z
Les exportations sont destinées principalement et par ordre d'importance
à la Belgique, l'Espagne, la République Fédérale d'Allemagne.
B - USA (1972) : consommation totale 580 000 t
Débouchés principaux
Répartition consommât ion
Verrerie
49,5 % (1)
Céramique
44,4 Z
Emailläge
1,4 %
Savon
0,4 %
Autres
4,2 %
(1) non compris 1'"Aplite"utilisée essentiellement en verrerie et qui
représente environ 30 % de la production de feldspaths.
2.6.2. Syénite néphélinique
A - FRANCE
La syénite néphélinique provient uniquement de l'importation ; elle
est utilisée essentiellement en verrerie. La phonolite est utilisée en verrerie
et isolation (laine de verre).
B - CANADA (1970) : consommation 83 400 tonnes
Débouchés principaux
Répartition consommation
Verrerie
70, 2 %
Laine minérale
1 1,8 %
Céramique
12,0 %
Autres produits
6,0 %
- 7 -
C - USA (1970) : consommation 365 000 t provenant du Canada
Débouchés principaux
Répartition consommation
Verrerie
55 %
Céramique
38 %
Autres produits
2.7.
7 %
Structures_industrielles_-_Princͣaux_2roducteurs
Denain - Anzin - Minéraux : (D.A.M.)
Saint chely d'Apcher (Lozère) : feldspath sodique pour verrerie et
feldspath potassique (13 000 tonnes/an)
Société Industrielle des Pyrénées orientales (D.A.M. : majoritaire
+ Ets Baux)
à Saint Paul de Fenouillet (P.O.) 25 000 t/an - Feldspath sodique
brouilla (P.O.) 6 000 t/an - feldspath potassique
Société des feldspaths du Midi (filiale à 75 % D.A.M.)
à Salvezines (Aude - 2 carrières 45 000 t/an - feldspath sodique et Lansac
(P.O.)
Ets Baux : à St Paul de Fenouillet (P.O.)
Villeroy et Boch : à Montebras (Creuse) 25 000 t/an
Compagnie française des feldspaths(Villeroy et Boch + Fertiladour)
à St Esteben — Pegmatite de Baygoura (massif précambien d'URSUYA)- Pyrénées
Atlantiques - 5 000 t/an de feldspath potassique
Ceratera (Union minière du Sud-Ouest)
à Argeles sur Mer : feldspath potassique
Ets Jacques Fayol :
Larnage (Drôme) - Sables kaoliniques et feldspathiques (orthose)
5 000 t de feldspath potassique:carrières à Duevas et ErSme (Drôme)
Samin : carrière de phonolite de roche en Régnier (Haute Loire)
- H -
3 - GEOLOGIE
Les feldspaths consituent l'un des composants principaux de la plupart
des roches ignées et représentent les minéraux les plus abondants de l'écorce
terrestre. Seuls les feldspaths alcalins ont un intérêt économique. Dans la
plupart des roches cependant, les feldspaths sont à grain relativement fin et
mêlés à d'autres minéraux dont ils ne peuvent être facilement séparés de sorte
que la plupart des roches feldspathiques ne peuvent être utilisées comme source
de feldspaths.
Ce sont seulement les roches dans lesquelles le feldspath est sous
forme de très gros cristaux ou celles contenant très peu d'impuretés nocives,
notamment les minéraux ferrifères, qui sont exploitées pour fournir un matériau
acceptable.
Les pegmatites sont les roches les plus communément exploitées pour la
production des feldspaths. Ce sont des masses de roches à grain grossier ou
très grossier, de forme simple (filons, lentilles) ou complexe et de dimension
très variée : quelques décimètres à quelques centaines de mètres en longueur,
quelques centimètres à quelques dizaines de mètres en épaisseur. Leur composition
est généralement voisine de celle des roches ignées courantes, avec cependant,
quelquefois, des différences importantes en ce qui concerne les éléments mineurs
ce qui se traduit, dans certaines pegmatites par la présence de minéraux rares.
Les pegmatites peuvent avoir une composition homogène (composition et grain) ou
au contraire montrer une succession de zones de composition différenciée. Elles
sont localisées au sein des roches plutoniques ou métamorphiques ou a leur
voisinage immédiat.
En France, les feldspaths produits proviennent actuellement des seuls
gisements de pegmatite. Cependant, une nouvelle société (filiale de Mokta CFMU) se propose d'exploiter prochainement au voisinage d'Autun (à Etang sur
Arroux) la partie arénisée d'un massif de granite leucocrate à muscovite
("granulite").
Aux USA, l'utilisation de la flottation a permis de mettre en exploitation
outre les gisements pegmatiques classiques, de nouveaux gisements tels l'alaskite
du district de Spruce Pine en Caroline du Nord. Il s'agit d'un massif de roche
granitique à gros grain (1 à 2 cm) composée principalement de :
- plagioclase
: 45 %
- quartz
: 25 %
- microcline
: 20 %
- muscovite
: 10 %
- y-
- + éléments mineurs (grenats, biotite, apatite)
- + traces (beryl, tourmaline, épidote)
D'autres granites ont été valorisés pour le feldspath aux USA, dans
des exploitations de roches massives destinées à la production de granuláis.
Les fines provenant de telles exploitations peuvent en effet offrir un avantage
en terme de réduction des coûts d'exploitation et de broyage. Le granite doit
être suffisamment grossier pour obtenir une libération minimale des feldspaths
à leur granularité d'utilisation.
La roche exploitée en Virginie sous l'appellation d'aplite consiste
en réalité en une roche à grain grossier très riche en feldspaths, albite et
andésine et se présentant sous forme d'une masse intrusive allongée d'une
cinquantaine de kilomètres carrés à l'affleurement.
D'autres sources de feldspaths peuvent être utilisées. C'est le cas
en Allemagne, en Bavière où l'on extrait des feldspaths plus ou moins kaolinisés,
comme sous produits de l'exploitation des kaolins (id pour la Cornish Stone
de Cornouailles). Les sables feldspathiques peuvent constituer également une
source de feldspaths, qu'ils soient utilisés bruts ou après traitement destiné
à augmenter la proportion de feldspaths contenu dans le sable (sables de la
Drôme - sables de Californie).
Les gisements de syénite peuvent être classés en plusieurs groupes
selon leur origine :
- roches à feldspathoïdes associées aux roches volcaniques sous saturées,
- complexes circulaires différenciés souvent associés à des carbonatites,
avec métasomatisme de bordure,
- Sills intrusifs, relation possible avec des complexes circulaires,
- massifs de bordure ou satellites associés à des syenites ou granites,
- gneiss néphélinisés, associés habituellement à des pegmatites néphéliniques.
Les gisements sont en général de petites dimensions, habituellement
quelques kilomètres carrés à quelques dizaines de kilomètres carrés. Peur avoir
un intérêt économique, il est nécessaire que la syénite néphélinique renferme
une proportion de néphéline au minimum de l'ordre de 20 % avec une proportion
de ferromagnésiens faible et facile à éliminer.
Bien qu'assez largement répandues, les syenites néphéliniques ne sont
exploitées que dans quelques pays (Canada, Norvège, URSS, USA).
Les roches microlitiques riches en feldspaths et feldspatho'îdes peuvent
constituer une source intéressante de matériaux feldspathiques (lorsque la
teneur en oxyde de fer est peu importante ou lorsqu'elle ne présente pas
d'inconvénient). C'est le cas de rhyolites riches en feldspaths (Sarre : région
de Birkenfeld) et de phonolites (Haute Loire, Eifel : Mine de Brenk).
- 10 -
4 - SECTEURS D'UTILISATION DES FELDSPATHS ET SYENITES NEPHELINIQUES
Les secteurs d'utilisation des feldspaths et de la syémite néphélinique
se recouvrent en partie et ce sont souvent des considérations de coût (éventuellement de coût de transport) qui vont préférer l'un ou l'autre des matériaux.
Les utilisations principales sont la fabrication du verre et des produits
céramiques.
4.1. Fabrication du_verre
Les matériaux feldspathiques sont utilisés pour la fabrication du verre
comme source d'alumine et accessoirement d'oxyde alcalin.
A poids de matériau égal, c'est la syénite néphélinique qui apporte
la proportion d'alumine la plus importante, suivie par le feldspath sodique puis
potassique. On utilise donc de préférence pour la fabrication du verre, le
feldspath sodique ou la syénite néphilinique.
Les quantités de feldspath entrant dans la fabrication du verre sont de
l'ordre de 65 à 90 kg pour une tonne de verre plat. L'alumine dans le verre
lui donne une meilleure stabilité (s'oppose à la dévitrification) et une
meilleure ouvrabilité facilitant la fabrication des récipients de verre avec
les machines automatiques.
C'est dans la fabrication du verre que les feldspaths et la syénite
néphélinique peuvent se remplacer avec le plus de facilité en fonction de
considérations de coût.
4.2. Fabrication des p_roduits_céramÍ2ues
Feldspaths et syénite néphélinique -sont utilisés largement dans l'industrie
céramique où ils agissent comme fondants dans la fabrication des faïences,
de vitreous, grès, porcelaines.
Selon les produits, la proportion de feldspaths utilisés est plus ou
moins importante, quelques pour cent seulement pour les grès et jusque 40 %
pour les vitreous ou la porcelaine dure. Les produits de terre cuite n'utilisent
pas habituellement de matériaux feldspathiques dans leur composition.
Dans les mélanges céramiques, le feldspath fond à une températurn
inférieure à celle de la plupart des autres constituants de sorte que, entre
les réactions physiques et chimiques avec ceux-ci, il agit aussi comme un liant
vitreux pour cimenter entre elles les particules des diverses substances cristallines présentes.
4.3. Emaillage_-_engobes :
Le feldspath ou la syénite néphélinique entrent également dans la
composition des couches superficielles servant de couverte aux pièces céramiques
ou aux métaux.
Pour les utilisations céramiques et pour 1'émailläge, les feldspaths
sont encore souvent préférés à la syénite néphélinique. Les feldspaths potassiques en particulier sont utilisés de préférence dans certaines fabrications
céramiques du fait qu'ils fondent moins brutalement que le feldspath sodique
et surtout la syénite néphélinique et restent visqueux sur un plus large palier
de températures.
4.4. Autres_usa£es
Un usage mineur des feldspaths est l'utilisation comme abrasif doux
et dans certains savons à récurer.
Ils sont également utilisés en petites quantités comme filler dans les
caoutchoucs plastiques et peintures.
•
Les syenites néphéliniques trouvent également les mêmes types d'utilisation
comme filler pour une faible proportion de leur utilisation.
5 - SPECIFICATIONS DES FELDSPATHS ET DE LA SYENITE NEPHELINIQUE
5.1. !¿tili.sation_en verrerie
Pour cette utilisation, il est demandé aux matériaux feldspathiques une
teneur en alumine aussi élevée que possible et une teneur en impuretés colorantes
aussi faible que possible.
La granularité du produit doit être inférieure à 1 mm (comprise
entre les tamis 30 jnesh et 200 mesh aux USA).
Les feldspaths sodiques sont utilisés. Une teneur de quelques pour
cent en CaO est acceptable. Pour les feldspaths, les teneurs limites en Fe„0_
sont les suivantes en France :
- jusque I % pour le verre coloré,
-
"
0,3 % pour le verre demi-blanc,
"
0,1 % pour le verre blanc.
Le matériau doit être exempt de particules réfractaires et colorantes.
Aux USA, des teneurs de 0,05 % en Fe9O., sont communément spécifiées
mais il est toléré jusque 0,3 % pour le verre ambré.
Pour les syenites néphéliniques, les spécifications courantes sont
les suivantes :
- A1 2 O 3 > 23 %
- alcalins > 14 %
- Fe 2 O
< 0,1 % et quelquefois < 0,08 %
Le tableau de la page suivante donne les compositions typiques de
'"matériaux feldspathiques utilisés en verrerie.
MATERIAUX FELDSPATHIQUES - COMPOSITIONS TYPIQUES
DE MATERIAUX POUR VERRERIE
Composition
alumique
(1)
SiO 2
A1 2 O 3
Fe 2 O 3
(2)
(3)
(4)
67
67,54
79,20
63,71
59,7
- 60,3
60, 1
20
19,25
12,10
21,89
23, 5
- 23,7
23, 4
0,06
0,06
0,09
0,4
(5)
(6)
o,07 - o,35
o,07
(7)
(8)
- 60 ,2
55,9
56
- 23 ,5
24,2
21,5
0,1
2,3
-
o,5
0,43
(TiO2)
1,94
0,52
5,70
o,3 - o,5
Tr
Tr
Tr
Tr - o,i
9,2 - 9,5
6,96
4,80
5,60
1
4,05
2,62
2,37
5,0
4 9 -
5, 1
9,0
0,13
0,33
0,21
0,3
0 3 -
o,4
1,0
1
CaO
0,3
1,3
Tr
Tr
10, 5 - 10, 6
7,9
MnO 2
MgO
Na 2 O
4
10, 2
16
Perte au feu
Granularité
(1)
(2)
(3)
(4)
0
- 1 mm
o,1 - o,4
2 ,o - 2,6 -V, 0 , 1
43,0
- 46,0
^ 30,0
> 100 mesh
81,0
- 84,0
76 ,o - 82,0
> 200 mesh
95,0
- 97,2
91 ,o - 94,8
>
30 mesh %
>
50 mesh
CS (Carus) de Salvezines (P.O.) feldspath
Feldspath sodique de flottation - Spruce Pine N.C.
Sables feldspathiquo - Bessemer City N.C.
Aplite à faible ten-, ur en fer - Montpellier Va.
(5)
(6)
(7)
(8)
89,0
Syenite néphélinique du Canada (Indusmin)
Syënite néphélinique du Canada (I.M.C.)
Syenite néphélinique du Cap Nord (Norsk Nefetin - Norvège)
Phonolite de Haute Loire (carrière SAMIN de Roche en Régnier)
- 13 -
II n'existe pas de spécifications standards acceptées de manière
générale.
5.2. yt,i.lisati.on_en_céramiciue
Les matériaux feldspathiques sont recherchés à cause de leur pouvoir
fondant. Les feldspaths à tendance potassique sont souvent préférés pour cet
usage-notamment pour 1 ' êmaillage des métaux. La teneur en fer doit être basse
(< 0,1 % pour les meilleures qualités). Le matériau fondu doit donner un produit de couleur uniforme sans tâches.
La granularité requise est plus fine que pour la verrerie, elle est
habituellement comprise entre 75 et 100 microns (tamis 120 à 200 nesh ) ou
plus fine.
En France, les feldspaths sont utilisés en céramique de préférence ä
la syénite nêphélinique. Aux USA et dans le Royaume Uni, la syénite néphélinique est utilisée concurrement au feldspath.
Le tableau de la page suivante donne des compositions typiques de
matériaux feldspathiques utilisés en céramique.
Pour la céramique, comme pour la verrerie, on utilise parfois des
mélanges ieldspath + quartz, la proportion de ce dernier pouvant aller jusque
30 Z.
5.3. Autres usages
Le feldspath utilisé comme abrasif doit être exempt de quartz.
Les propriétés typiques de la syénite nêphélinique pour usage comme
filler ou comme pigment sont les suivantes :
- apparence : poudre blanche brillante,
- densité : 2,61 g/cm3
- volume spécifique : 0,046 US gallon/livre 44 0,38 cm3/g
- dureté (Moh's) : 5,5 à 6
- indice de réfraction
:
1,53
- p.H.
:
9,9
(cf
ASTM D12O8)
- forme de particules : nodulaire
- brillance à sec : 94 à 98 selon finesse
- absorption d'huile : 21
à 28
- granularité : moyenne : 4,5 à 16 \i
maximale : 17 à 76 p
- surface spécifique : 0,55 à 1,45 m2/g selon finesse
MATERIAUX FELDSPATHIQUES - COMPOSITIONS TYPIQUES
DE MATERIAUX POUR CERAMIQUE
Composition
chimique
(0
(2)
SiO 2
70
68
A1
2°3
18
19
Fe
2°3
0,25
CaO
^ 1
?
8 - 8,5
K2O
1
(4)
77
67,04
14
18,02
(7)
71,84
60,7
56,0
16,06
23,3
24,2
0,04
0,09
0,07
0,1
1,5
o,5
0,38
0,48
0,7
1,2
o, 1
Tr
Tr
0,1
Tr
8
3,8
2,12
3,72
9,8
7,8
1,2
4
7,60
4,6
9,1
0,20
0,7
1,0
12,10
0,30
0 - 8 0 ou,
100 u m
(a)
100 mesh
0 ,01
à 0,05
-
> 200 mesh
0 ,15
à 0,70
0,1
> 325 mesh
1,75
à 5,25
0,5
>
< 10 y m
(1)
(6)
o,3
Perte au feu
Granularité
(5)
o, 16
MgO
Na 2 O
(3)
feldspath P10 - Salvezines (P.O.)
(2) feldspath LA 10 - Lansac (P.O.)
(3) feldspath CE - Brouilla (P.O.)
(4) felds;-> ich potassique Je flottation - kin."S Mountain - N.C.
USA
33 ,5
à 65
50
(5) feldspath Custer SD USA
(6) syénite nëphêlinique du Canada - Indusmin
(a) granularité selon type de produit
(7) syénite néphélinùjue du Cap Nor.d (Norsk Nefelin
Norvège)
- 15 -
6 - CRITERES D'EXPLOITABILITE DES GISEMENTS
6.1. Critères_d^_ordre général
Feldspaths et syénite néphélinique sont des matériaux de valeur à la
tonne relativement peu élevée (si l'on considère le matériau brut, broyage non
compris). Ils ne peuvent donc supporter des coûts d'exploitation ou des coûts
de transport importants. Les utilisateurs peuvent toujours utiliser d'autres
matériaux lorsque les prix deviennent trop éle*7és notamment en verrerie. La
seule exception est l'utilisateur qui ne peut utiliser que des feldspaths à.
haute teneur en potasse et qui est prêt à supporter des prix élevés pour obtenir
les produits dont il a besoin. En général, les matériaux feldspathiques seront
exploités à ciel ouvert et se trouveront bien situés par rapport au lieu d'utilisation.
Pour être exploitable, en roche, la proportion de feldspaths contenus
doit être de l'ordre de 50 % et, ce qui est le plus important, la teneur en
Fe„0 et en impuretés colorantes doit être faible et susceptible d'être ramenée
à moins de 1 % pour les qualités les moins nobles et 0,1 % voire 0,08 % pour les
variétés les plus nobles. Le matériau doit donc pouvoir être traité facilement :
enrichissement en feldspath, élimination des minéraux ferrifères soit par triage
en carrière (ce qui est le cas actuellement dans les exploitations françaises
soit par séparation magnétique ou par flottation, actuellement aux USA, en
Norvège, Finlande...). Dans ces deux derniers cas, il est nécessaire que les
impuretés puissent être libérées pour la granularité utilisable (de préférence
même pour une granularité plus grossière).
Sur le matériau raffiné, on pratique une analyse granulométrique des
tests de fusion (température de fusion, couleur du produit fondu) et une analyse
chimique quantitative (SiO„, Al„0_, Fe 2 O_, CaO, MgO, Na~0, ICO, perte au feu)
à comparer avec les résultats indiqués plus haut.
'6.3. Sy_énite_nép_hélinique
Pour être exploitable pour la verrerie et la céramique, une syénite
néphélinique doit pouvoir fournir des teneurs en Al„0, et alcalins comparables
à celles des produits actuellement sur le marché, avec des teneurs en Fe„0_
aussi faibles que possible (0,5 % à 0,08 % ) .
Comme pour les feldspaths, il est nécessaire de pouvoir éliminer les
impuretés colorantes de la manière la plus simple. Ceci est possible :
- lorsque la granularité de la roche n'est pas trop fine,
- lorsque le gisement n'est pas trop complexe (composition, structure),
- lorsque les impuretés à éliminer ne sont pas trop finement disséminées
à l'intérieur de la roche.
Pour la production de fillers, la blancheur du matériau est aussi
importante que sa composition chimique.
Pour la production de produits chimiques, les teneurs en Al~0~ doivent
être très élevées, de l'ordre de 30 % mais les autres éléments ne sont pas
aussi néfastes que dans les produits pour verrerie et céramique.
Annexe J
ROCHES FELDSPATHIQUES DIVERSES AYANT UNE UTILISATION INDUSTRIELLE
Aplite : terme spécifique des USA se rapportant à une roche composée d'albite,
de zoisite et de séricite avec accessoirement sphène, microcline et quartz,
utilisée dans l'industrie du verre et dont la composition chimique moyenne est,
la suivante : SiO„ : 60 %
A1
2°3
:
24 %
K20
:
2,5 Z
Na 2 O
:
6,3 %
CaO
:
5,6 Z
Fe
2°3 :
0,25 %
Cornwall stone : produit de quartz, feldspath, kaolinite obtenu à partir d'une
variété de granite leucocrate altéré (alaskite) de Cornouailles.
Cornish stone : feldspath partiellement altéré utilisé comme fondant dans la
porcelaine et les carrelages. Quelquefois appelée "Pierre de Chine". Sa composition est la suivante :
SiO 2
: 72,2 à 73,9 %
A1 2 O 3 : 14,1 à 16,9 Z
K20
:
4,3 à 5,2 Z
Na 2 O
:
0,5 à
3 %
CaO
:
0,6 à
1,9 %
0,5 à
1,4 %
Fe
2°3
:
Carolina stone : produit de substitution de la "Cornish stone" et formé par un
mélange synthétique de kaolin, feldspath, quartz et un peu de fluorine.
Eléolite : forme massive du minéral néphéline, gris verdâtre ou rouge lorsque
altérée, habituellement sans formes cristallines mais montrant la forme prismatique
hexagonale dans quelques syenites d'Afrique du Sud.
Alaskite : roche plutonique contenant de l'orthose, du microcline et du quartz,
en quantité subordonnée avec peu de constituants ferromagnésiens, le plagioclase
pouvant être présent ou non.
Dans l'acception donnée par les exploitants de feldspath, le terme
définit spécifiquement une formation granitique affleurant près de Spruce
Pine (Caroline du Nord) utilisée pour la production de feldspath : granite
à gros grain, leucocrate, à muscovite.
Variétés les plus répandues de syenites néphéliniques :
Congressite : néphéline + orthose et albite
Craigmontite : néphéline, orthose + e corindon
Ditroite : néphéline, microcline ou perthite + biotite aegyrine et
amphibole sodique
Fenite
: néphéline, perthite et aegyrire
Foyaite : néphéline, orthose, biotite,hornblende et augite aegirinique
Ijolite : néphéline et aegyrine (30 à 50 %)
Laurdalite : néphéline, cryptoperthite + pyroxene, biotite et hornblende
Lichtfieldite : néphéline, albite, orthose, lépidomélane, sodalite
Melteigite : aegyrine et < 50 % néphéline
Miascite : néphéline, raicroperthite, biotite + e oligoclase
Monmouthite : néphéline, microperthite, biotite + e oligoclase
Raglanite : néphéline, orthose prédominante + e corindon
Rouvilite : néphéline, hornblende, augite et labradorite
Urtite : aegyrine et > 70 % néphéline