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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 1ère édition : Décembre 1979
Réalisation : Département des Arts Graphiques
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 7
3 - GEOLOGIE 8
4 - SECTEURS D'UTILISATION DES FELDSPATHS ET SYENITES NEPHELINIQUES ... 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, particuliè-rement abondants dans les roches eruptives et ionsistant essentiellement desilicates, d'alumine combinés en proportion variable avec du potassium, dusodium 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-, 0oo 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 commercialelimitée. Initialement, seuls les feldspaths à haute teneur en potassium étaientconsidérés comme intéressants pour la plupart des usages industriels. Actuellement,les feldspaths alcalins, potassiques et sodiques aussi bien que le mélange desdeux sont considérés comme étant à peu près également utilisables.
La syénite néphélinique est une roche ignée à grain gros ou moyen, decomposition intermédiaire,sous saturée en ce qui concerne la silice et consis-tant essentiellement de néphélinite, feldspathoïde de formule (Na., K) Al^ Si^ 0^d'une proportion variable de feldspaths alcalins avec des amphiboles sodiqueset/ou des pyroxenes sodiques. La phonolite constitue l'équivalent effusif dessyenites néphéliniques.
Les feldspaths alcalins et la syénite néphélinique sont utilisés princi-palement et concuremnient dans l'industrie du verre et dans l'industrie céramique.
La compositionsont les suivantes :
chimique théorique des feldspaths et de la néphéline
Orthone - microcline
Albite
Anorthite
Leucite
Néphéline
SiO2
64,7
68,7
43,2
55,0
46,2
A12°3
18,4
19,5
36,7
23,5
39,3
Na 20
-
11,8
-
-
9,2
K20
16,9
-
-
21,5
5,3
CaO
-
-
20, 1
-
-
H20
-
-
-
-
-
(1) Voir aussi, en annexe 1, différentes dénominations de roches feldspathiquesdiverses ayant une utilisation industrielle.
- 2 -
En pratique, les feldspaths et la néphéline ne se rencontrent jamaispurs dans la nature.
Commercialement, un feldspath est dit sodique lorsqu'il contient7 % 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.
Canada :Methuen Townships.n. à hornblende
Norvège :St Jernoys.n. à biotite
URSS :Khibiny
Congo :Kirumba
SiO2
58,8
52,37
54,01
55,44
Al2
23
23
21
23
°3
,0
,22
,50
,59
Fe2
0
1
2
0
°3
,8
,1
,60
,44
FeO
1
1
1
1
,4 '
,14
,80
,42
CaO
o,
3,
1,
1,
82
1 1
80
56
MgO
0,04
0,25
0,77
0,14
Na2O
9,4
6,87
9,50
10,20
K
5
8
5
6
2°
,2
,30
,30
,26
2 - DONNEES ECONOMIQUES
2.1. Bil§n_éconoTnÍ2ue_global_p_our la_France (v°ir tableau page suivante)
La France est exportatrice en ce qui concerne les feldspaths (exportations3 à 6 fois les importations) ; le principal client étant l'union économiquebelgo-luxembourgeoise. En ce qui concerne la syénite néphélinique (y comprisnéphéline et leucite) la France importe essentiellement de Norvège la totalitéde 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 tvaleur 2,8 millions de francs en 1973) à une position globale importatrice en1976 et 1977 (- 10 000 t - valeur 0,6 millions de francs). Le commerce extérieurde 1978 est cependant légèrement bénéficiaire grâce à un important accroissementde 1'exportationdes feldspaths.
BILAN STATISTIQUE POUR LA FRANCE
Production :Feldspath et peg-matite (1)Feldspath (2)Phonolite (sablespour verrerie etcéramique)
Importations (3):FeldspathLeucite, néphéli-ne, syenite néphéUnique
Exportations (3):FeldspathLeucite, néphéli-ne,syénite néphé-linique
Consommation apparenteFeldspathPhonoliteLeucite , néphé-line, syénitenéphélinique
TOTAL (4)
Balance commer-ciale(export - import)FeldspathLeucite, néphé-line, syénitenéphilinique
TOTAL (4)
QUAN
1973
237,4229
24,2
7,4
21,6
43,1
0,7
193,324,2
20,9
238,4
+ 35,7
- 20,9
+ 14,8
+
+
PITES (1
1974
285,7241
30,3
15,2
28,1
43,2
0,2
213,030,3
27,9
271,2
28,0
27.9
0,1
000 t)
1975
211,5
199
32,6
8,7
25,0
38,4
0,2
169,332,6
24,8
226,7
+ 29,7
- ?4,8
+ 4,9
1976
201,7
188
38,7
10,0
31,8
37,6
0,5
160,438,7
31,3
230,4
+ 27,6
- 31,3
- 3,7
1977
192
17,3
36,5
43,6
0,4
165,7
36,1
+ 26,3
- 36,1
- 9,8
1978
17,0
36,8
52,5
0,4
+ 35,5
- 36,4
- 0,9
1
6
1
3
7
í 5
- 3
y 2
973
761
095
309
044
186
949
123
826
8
2
4
7
f 4
- 4
1974
194
885
667
793
1 13
908
554
354
1
9
1
4
8
+ 6
- 4
+ 1
VALEUR
975
240
670
649
087
86
417
563
854
(1 000 F)
1976
13 089
2 043
6 908
8 400
232
<• 6 357
- 6 676
319
1
3
9
1 1
+ 8
- 8
-
977
795
052
928
306
133
746
613
1978
3 439
9 707
13 330
30-2
+ 9 391
- 9 405
+ 486
I
I
Sources : (I) Ftatistiques de l'Industrie minérale(2) Confédération générale de la Céramique
(3) Statistiques des douanes(4) Total : feldspath + leucite + néphiliñe
syénite néphélinique
- 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/céramiqueCI.F. : £ 34 - ¿kilt
2.3. Production
Feldspaths et syenites néphéliniques sont exploités généralement àciel ouvert(toutefois, la syénite néphélinique de Norvège, près du Cap Nord,est exploitée en souterrain par une méthode de chambres et piliers, à causede 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 feldspathest éventuellement trié à la main, réduit et classé par tamisage à sec ce quipermet d'obtenir les différentes qualités marchandes.
Le matériau feldspathique peut également être traité en vue de sonenrichissement et surtout pour éliminer les minéraux ferrifères soit parséparation magnétique à haute intensité (syénite néphélinique du Canada, deNorvège) soit par flottation (Norvège, Finlande, USA). La plus grande partiedes feldspaths produits aux USA est traitée par ce dernier procédé.
2.4. Régartition de la production nationale
Feldspath
Pyrénées (Pyrénées orientales - Aude - AriègePyrénées atlantiques)
Massif Central (Aveyron - Creuse Haute VienneCantal - Puy de Dôme - Lozère - Ardèche)
1972
73,4 %
19,9 %
6,7 %
1976
80,5 %
13,6 %
5,9 %
Source : Statistique de l'Industrie minéralePhonolite : la production provient du département de Haute Loire
2.5. Régartition^de^a^roduction^mondiale (milliers de tonne)
Feldspath
USA
REPUBLIQUE FEDERALE D'ALLEMAGNE
URSS (e)
FRANCE
ITALIE
BRESIL
ESPAGNE
MEXIQUE
NORVEGE
Production mondiale (1)
1973
718,4
326,5
270,0
220
190,2
74,1
65,0
97,1
225,0
2 681,4
1976
671,0
301,0
280,0
188,0
182,6
1 10,0
90,0
73,2
45
2 597,9
(e) estimation
(I) Chine, Tchécoslovaquie, Roumanie, Sud Ouest Africain non compris
Syénite néphélinique
NORVEGE
CANADA
URSS (1)
1973
200,3
516,6
1 200
1975
212,0
471,7
1 300
1976
200 (e)
(1) Concentré de néphéline utilisé comme minerai d'aluminium
2.6. Princi£aux_débouchés_de_^a_2roduction
2.6.1. Feldspath
A - FRANCE (1976)
Débouchésprincipaux
Verrerie
Céramique
Emaillage
Divers
.Exportation nette
Répartitionconsommation
^ 50 1
j ^ 50 %
-
Répart itionproduction
43 %
43 %
e
14 Z
Les exportations sont destinées principalement et par ordre d'importanceà la Belgique, l'Espagne, la République Fédérale d'Allemagne.
B - USA (1972) : consommation totale 580 000 t
Débouchés principaux
Verrerie
Céramique
Emailläge
Savon
Autres
Répartition consommât ion
49,5 % (1)
44,4 Z
1,4 %
0,4 %
4,2 %
(1) non compris 1'"Aplite"utilisée essentiellement en verrerie et quireprésente environ 30 % de la production de feldspaths.
2.6.2. Syénite néphélinique
A - FRANCE
La syénite néphélinique provient uniquement de l'importation ; elleest utilisée essentiellement en verrerie. La phonolite est utilisée en verrerieet isolation (laine de verre).
B - CANADA (1970) : consommation 83 400 tonnes
Débouchés principaux
Verrerie
Laine minérale
Céramique
Autres produits
Répartition consommation
70, 2 %
1 1,8 %
12,0 %
6,0 %
- 7 -
C - USA (1970) : consommation 365 000 t provenant du Canada
Débouchés principaux
Verrerie
Céramique
Autres produits
Répartition consommation
55 %
38 %
7 %
2.7. Structures_industrielles_-_Princͣaux_2roducteurs
Denain - Anzin - Minéraux : (D.A.M.)Saint chely d'Apcher (Lozère) : feldspath sodique pour verrerie etfeldspath 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 sodiquebrouilla (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)- PyrénéesAtlantiques - 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 plupartdes roches ignées et représentent les minéraux les plus abondants de l'écorceterrestre. Seuls les feldspaths alcalins ont un intérêt économique. Dans laplupart des roches cependant, les feldspaths sont à grain relativement fin etmêlés à d'autres minéraux dont ils ne peuvent être facilement séparés de sorteque la plupart des roches feldspathiques ne peuvent être utilisées comme sourcede feldspaths.
Ce sont seulement les roches dans lesquelles le feldspath est sousforme de très gros cristaux ou celles contenant très peu d'impuretés nocives,notamment les minéraux ferrifères, qui sont exploitées pour fournir un matériauacceptable.
Les pegmatites sont les roches les plus communément exploitées pour laproduction des feldspaths. Ce sont des masses de roches à grain grossier outrès grossier, de forme simple (filons, lentilles) ou complexe et de dimensiontrès variée : quelques décimètres à quelques centaines de mètres en longueur,quelques centimètres à quelques dizaines de mètres en épaisseur. Leur compositionest généralement voisine de celle des roches ignées courantes, avec cependant,quelquefois, des différences importantes en ce qui concerne les éléments mineursce qui se traduit, dans certaines pegmatites par la présence de minéraux rares.Les pegmatites peuvent avoir une composition homogène (composition et grain) ouau contraire montrer une succession de zones de composition différenciée. Ellessont localisées au sein des roches plutoniques ou métamorphiques ou a leurvoisinage immédiat.
En France, les feldspaths produits proviennent actuellement des seulsgisements de pegmatite. Cependant, une nouvelle société (filiale de Mokta -CFMU) se propose d'exploiter prochainement au voisinage d'Autun (à Etang surArroux) la partie arénisée d'un massif de granite leucocrate à muscovite("granulite").
Aux USA, l'utilisation de la flottation a permis de mettre en exploitationoutre les gisements pegmatiques classiques, de nouveaux gisements tels l'alaskitedu district de Spruce Pine en Caroline du Nord. Il s'agit d'un massif de rochegranitique 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, dansdes exploitations de roches massives destinées à la production de granuláis.Les fines provenant de telles exploitations peuvent en effet offrir un avantageen terme de réduction des coûts d'exploitation et de broyage. Le granite doitêtre suffisamment grossier pour obtenir une libération minimale des feldspathsà leur granularité d'utilisation.
La roche exploitée en Virginie sous l'appellation d'aplite consisteen réalité en une roche à grain grossier très riche en feldspaths, albite etandésine et se présentant sous forme d'une masse intrusive allongée d'unecinquantaine de kilomètres carrés à l'affleurement.
D'autres sources de feldspaths peuvent être utilisées. C'est le casen 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 Stonede Cornouailles). Les sables feldspathiques peuvent constituer également unesource de feldspaths, qu'ils soient utilisés bruts ou après traitement destinéà augmenter la proportion de feldspaths contenu dans le sable (sables de laDrôme - sables de Californie).
Les gisements de syénite peuvent être classés en plusieurs groupesselon 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 néphélini-ques.
Les gisements sont en général de petites dimensions, habituellementquelques kilomètres carrés à quelques dizaines de kilomètres carrés. Peur avoirun intérêt économique, il est nécessaire que la syénite néphélinique renfermeune proportion de néphéline au minimum de l'ordre de 20 % avec une proportionde ferromagnésiens faible et facile à éliminer.
Bien qu'assez largement répandues, les syenites néphéliniques ne sontexploitées que dans quelques pays (Canada, Norvège, URSS, USA).
Les roches microlitiques riches en feldspaths et feldspatho'îdes peuventconstituer une source intéressante de matériaux feldspathiques (lorsque lateneur en oxyde de fer est peu importante ou lorsqu'elle ne présente pasd'inconvénient). C'est le cas de rhyolites riches en feldspaths (Sarre : régionde 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 néphéliniquese recouvrent en partie et ce sont souvent des considérations de coût (éventuel-lement de coût de transport) qui vont préférer l'un ou l'autre des matériaux.Les utilisations principales sont la fabrication du verre et des produitscéramiques.
4.1. Fabrication du_verre
Les matériaux feldspathiques sont utilisés pour la fabrication du verrecomme source d'alumine et accessoirement d'oxyde alcalin.
A poids de matériau égal, c'est la syénite néphélinique qui apportela proportion d'alumine la plus importante, suivie par le feldspath sodique puispotassique. On utilise donc de préférence pour la fabrication du verre, lefeldspath sodique ou la syénite néphilinique.
Les quantités de feldspath entrant dans la fabrication du verre sont del'ordre de 65 à 90 kg pour une tonne de verre plat. L'alumine dans le verrelui donne une meilleure stabilité (s'oppose à la dévitrification) et unemeilleure ouvrabilité facilitant la fabrication des récipients de verre avecles machines automatiques.
C'est dans la fabrication du verre que les feldspaths et la syénitenéphélinique peuvent se remplacer avec le plus de facilité en fonction deconsidérations de coût.
4.2. Fabrication des p_roduits_céramÍ2ues
Feldspaths et syénite néphélinique -sont utilisés largement dans l'industriecéramique où ils agissent comme fondants dans la fabrication des faïences,de vitreous, grès, porcelaines.
Selon les produits, la proportion de feldspaths utilisés est plus oumoins importante, quelques pour cent seulement pour les grès et jusque 40 %pour les vitreous ou la porcelaine dure. Les produits de terre cuite n'utilisentpas habituellement de matériaux feldspathiques dans leur composition.
Dans les mélanges céramiques, le feldspath fond à une températurninférieure à celle de la plupart des autres constituants de sorte que, entreles réactions physiques et chimiques avec ceux-ci, il agit aussi comme un liantvitreux pour cimenter entre elles les particules des diverses substances cristal-lines présentes.
4.3. Emaillage_-_engobes :
Le feldspath ou la syénite néphélinique entrent également dans lacomposition des couches superficielles servant de couverte aux pièces céramiquesou aux métaux.
Pour les utilisations céramiques et pour 1'émailläge, les feldspathssont encore souvent préférés à la syénite néphélinique. Les feldspaths potas-siques en particulier sont utilisés de préférence dans certaines fabricationscéramiques du fait qu'ils fondent moins brutalement que le feldspath sodiqueet surtout la syénite néphélinique et restent visqueux sur un plus large palierde températures.
4.4. Autres_usa£es
Un usage mineur des feldspaths est l'utilisation comme abrasif douxet dans certains savons à récurer.
Ils sont également utilisés en petites quantités comme filler dans lescaoutchoucs plastiques et peintures.
•
Les syenites néphéliniques trouvent également les mêmes types d'utilisationcomme 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 uneteneur en alumine aussi élevée que possible et une teneur en impuretés colorantesaussi faible que possible.
La granularité du produit doit être inférieure à 1 mm (compriseentre les tamis 30 jnesh et 200 mesh aux USA).
Les feldspaths sodiques sont utilisés. Une teneur de quelques pourcent 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 spécifiéesmais il est toléré jusque 0,3 % pour le verre ambré.
Pour les syenites néphéliniques, les spécifications courantes sontles suivantes :
- A12O3 > 23 %
- alcalins > 14 %
- Fe2O < 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
Compositionalumique
SiO2
A12O3
Fe2O3
(TiO2)
CaO
MnO2
MgO
Na2O
Perte au feu
Granularité
> 30 mesh %
> 50 mesh
> 100 mesh
> 200 mesh
(1)
67
20
0,4
1
9,2 - 9,5
1
0 - 1 mm
(2)
67,54
19,25
0,06
1,94
Tr
6,96
4,05
0,13
(3)
79,20
12,10
0,06
0,52
Tr
4,80
2,62
0,33
(4)
63,71
21,89
0,09
0,43
5,70
Tr
5,60
2,37
0,21
59,
23,
o,
o,
10,
o,
43,
81,
95,
7
5
07
3
Tr
2
1
0
0
0
(5)
- 60,
- 23,
- o,
- o,
- o,i
5,0
0,3
- o,
- 46,
- 84,
- 97,
3
7
35
5
4
4
0
0
2
60,
23,
o,
10,
4
0
2
76
91
(6)
1 -
4 -
07 -
0,3
Tr
5 -
9 -
3 -
,o -
,o -
,o -
60
23
o,
10,
5,
o,
2,
82,
94,
,2
,5
5
6
1
4
6
0
8
(7)
55,9
24,2
0,1
1,3
Tr
7,9
9,0
1,0
-V, 0 , 1
^ 30,0
89,0
(8)
56
21,5
2,3
16
(1) CS (Carus) de Salvezines (P.O.) feldspath(2) Feldspath sodique de flottation - Spruce Pine N.C.(3) Sables feldspathiquo - Bessemer City N.C.(4) Aplite à faible ten-, ur en fer - Montpellier Va.
(5) Syenite néphélinique du Canada (Indusmin)(6) Syënite néphélinique du Canada (I.M.C.)(7) Syenite néphélinique du Cap Nord (Norsk Nefetin - Norvège)(8) Phonolite de Haute Loire (carrière SAMIN de Roche en Régnier)
- 13 -
II n'existe pas de spécifications standards acceptées de manièregénérale.
5.2. yt,i.lisati.on_en_céramiciue
Les matériaux feldspathiques sont recherchés à cause de leur pouvoirfondant. Les feldspaths à tendance potassique sont souvent préférés pour cetusage-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 pro-duit de couleur uniforme sans tâches.
La granularité requise est plus fine que pour la verrerie, elle esthabituellement comprise entre 75 et 100 microns (tamis 120 à 200 nesh ) ouplus fine.
En France, les feldspaths sont utilisés en céramique de préférence äla syénite nêphélinique. Aux USA et dans le Royaume Uni, la syénite néphélini-que est utilisée concurrement au feldspath.
Le tableau de la page suivante donne des compositions typiques dematériaux feldspathiques utilisés en céramique.
Pour la céramique, comme pour la verrerie, on utilise parfois desmélanges ieldspath + quartz, la proportion de ce dernier pouvant aller jusque30 Z.
5.3. Autres usages
Le feldspath utilisé comme abrasif doit être exempt de quartz.
Les propriétés typiques de la syénite nêphélinique pour usage commefiller 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 . (cf ASTM D12O8) : 9,9
- 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
Compositionchimique
SiO2
A12°3
Fe2°3CaO
MgO
Na2O
K2O
Perte au feu
Granularité
> 100 mesh
> 200 mesh
> 325 mesh
< 10 y m
(0
70
18
0,25
^ 1
8 - 8,5
1
0 - 8 0 ou,100 u m
(2)
68
19
o,
1,
8
1,
?
16
5
2
(3)
77
14
o,
o,
o,
3,
4
3
5
1
8
(4)
67,04
18,02
0,04
0,38
Tr
2,12
12,10
0,30
(5)
71,84
16,06
0,09
0,48
Tr
3,72
7,60
0,20
0
0
1
33
(6)
60,7
23,3
0,07
0,7
0,1
9,8
4,6
0,7
(a)
,01 à 0,05
,15 à 0,70
,75 à 5,25
,5 à 65
(7)
56,0
24,2
0,1
1,2
Tr
7,8
9,1
1,0
-
0,1
0,5
50
(1) feldspath P10 - Salvezines (P.O.)
(2) feldspath LA 10 - Lansac (P.O.)
(3) feldspath CE - Brouilla (P.O.)
(4) felds;-> ich potassique Je flottationUSA
- kin."S Mountain - N.C.
(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 NefelinNorvège)
- 15 -
6 - CRITERES D'EXPLOITABILITE DES GISEMENTS
6.1. Critères_d^_ordre général
Feldspaths et syénite néphélinique sont des matériaux de valeur à latonne relativement peu élevée (si l'on considère le matériau brut, broyage noncompris). Ils ne peuvent donc supporter des coûts d'exploitation ou des coûtsde transport importants. Les utilisateurs peuvent toujours utiliser d'autresmatériaux lorsque les prix deviennent trop éle*7és notamment en verrerie. Laseule 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 obtenirles produits dont il a besoin. En général, les matériaux feldspathiques serontexploités à ciel ouvert et se trouveront bien situés par rapport au lieu d'utilisa-tion.
Pour être exploitable, en roche, la proportion de feldspaths contenusdoit être de l'ordre de 50 % et, ce qui est le plus important, la teneur enFe„0 et en impuretés colorantes doit être faible et susceptible d'être ramenéeà moins de 1 % pour les qualités les moins nobles et 0,1 % voire 0,08 % pour lesvariétés les plus nobles. Le matériau doit donc pouvoir être traité facilement :enrichissement en feldspath, élimination des minéraux ferrifères soit par triageen carrière (ce qui est le cas actuellement dans les exploitations françaisessoit par séparation magnétique ou par flottation, actuellement aux USA, enNorvège, Finlande...). Dans ces deux derniers cas, il est nécessaire que lesimpuretés puissent être libérées pour la granularité utilisable (de préférencemême pour une granularité plus grossière).
Sur le matériau raffiné, on pratique une analyse granulométrique destests de fusion (température de fusion, couleur du produit fondu) et une analysechimique quantitative (SiO„, Al„0_, Fe2O_, 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 syénitenéphélinique doit pouvoir fournir des teneurs en Al„0, et alcalins comparablesà 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 lesimpuretés 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 disséminéesà l'intérieur de la roche.
Pour la production de fillers, la blancheur du matériau est aussiimportante que sa composition chimique.
Pour la production de produits chimiques, les teneurs en Al~0~ doiventêtre très élevées, de l'ordre de 30 % mais les autres éléments ne sont pasaussi 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 %
A12°3 :
K20 :
Na2O :
CaO :
Fe2°3 :
24 %
2,5 Z
6,3 %
5,6 Z
0,25 %
Cornwall stone : produit de quartz, feldspath, kaolinite obtenu à partir d'unevariété de granite leucocrate altéré (alaskite) de Cornouailles.
Cornish stone : feldspath partiellement altéré utilisé comme fondant dans laporcelaine et les carrelages. Quelquefois appelée "Pierre de Chine". Sa compo-sition est la suivante :
SiO2 :
A12O3 :
K20 :
Na2O :
CaO :
Fe2°3 :
72,2
14,1
4,3
0,5
0,6
0,5
à
à
à
à
à
à
73,9 %
16,9 Z
5,2 Z
3 %
1,9 %
1,4 %
Carolina stone : produit de substitution de la "Cornish stone" et formé par unmélange synthétique de kaolin, feldspath, quartz et un peu de fluorine.
Eléolite : forme massive du minéral néphéline, gris verdâtre ou rouge lorsquealtérée, habituellement sans formes cristallines mais montrant la forme prismatiquehexagonale 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 plagioclasepouvant être présent ou non.
Dans l'acception donnée par les exploitants de feldspath, le termedéfinit spécifiquement une formation granitique affleurant près de SprucePine (Caroline du Nord) utilisée pour la production de feldspath : graniteà 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 etamphibole 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
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