Evaluation de l’aptitude des matériaux argileux étudiés aux applications industriels

L’aptitude des matériaux argileux pour une éventuelle utilisation dans la fabrication de produits céramiques est fonction de la composition minéralogique, chimique et des propriétés physiques. Ces facteurs vont déterminer le comportement du mélange argileux lors des opérations de façonnage ou moulage, séchage et cuisson. Afin d’évaluer l’aptitude des argiles étudiées comme matière première pour différents produits de céramique et/ou de produits rouges, les caractéristiques de ces dernières ont été visualisées sur différents diagrammes.

L’abondance relative des minéraux argileux peut influencer de manière significative les propriétés finales des produits céramiques. Le diagramme ternaire (kaolinite/illite/chlorite) de la figure 47A, montre que la plupart des échantillons d’argiles étudiés du bassin néogène de Jijel sont riches en kaolinite, à l’exception des échantillons E02 et E03 provenant de la région d’Emir abdelkader qui sont plutôt riche en illite, ces deux minéraux argileux sont largement les premiers utilisés dans l’industrie céramique. La kaolinite est la plus utilisée en raison de sa température de fusion élevée et de sa couleur blanchâtre, caractéristique après cuisson. L’illite, qui est aussi l’un des composants majeurs des argiles étudiées, est largement utilisée comme matériau de fondant dans la céramique traditionnelle (Ferrari & Gualtieri, 2006). Quand à la chlorite, elle donne une couleur rougeâtre au cours de la cuisson des briques.

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Une bonne évaluation de l’aptitude d’une matière première pour la production de produits céramiques doit tenir compte de la taille des particules. Le diagramme de Winkler (Winkler, 1954), basé sur la proportion des fractions : 2 à 20 µm, < à 20 µm et > à 2 µm, regroupe les données granulométriques des échantillons étudiés, comme l’illustre la figure 47B. D’après ce diagramme, les matériaux argileux de la région de Taher (T01, T02, T03 et T04) font partie de la zone IV, favorable pour les produits creux en raison de sa granulométrie fine, alors que les autres échantillons des régions de Harratène, El-Akabi et Emir Abdelkader sont plutôt appropriés pour la fabrication de produits rouges (tuiles et briques de maçonnerie).

Le diagramme ternaire de Strazzera et al. (1997), qui utilise l’abondance des minéraux argileux, quartz-feldspaths et carbonates, relie la composition minéralogique avec les applications céramiques (Fig. 47C). L’ensemble des argiles étudiés, font partie du domaine des produits structurels (briques et tuiles) destinés à être utilisés dans la construction et sont donc potentiellement approprié pour la céramique de structure. En outre, la minéralogie de l’échantillon K02 d’El-Akabi fait partie du domaine d’utilisation de la tuile de couverture (Fabbri et Dondi, 1995). Néanmoins, pour l’échantillon E01, il semble qu’il n’est pas approprié en tant que matière première pour les applications céramiques, en raison de sa teneur élevée en quartz. Pour cela, ce type de matériaux argileux nécessite un traitement approprié afin de limiter la teneur en quartz et d’améliorer l’aptitude au façonnage.

La projection des données d’analyses chimiques sur le diagramme ternaire (Fe2O3+CaO+MgO)/Al2O3/ (Na2O+K2O) (Fig. 47D), utilisé par Fiori et al. (1989) pour classer les matériaux argileux bruts et les pâtes céramiques industrielles, montre que, les matériaux argileux K01, K02, K03 d’El-Akabi, et E02 de l’Emir Abdelkader, font partie du domaine de la céramique rouge. Les autres échantillons de Taher (T01, T02, T03, T03), Harratène (H01, H02, H03, H04) et Emir Abdelkader (E03, E04), se place en dehors du domaine de la céramique fine, mais non loin du domaine de la céramique rouge, à l’exception de l’échantillon E01, qui se trouve carrément en dehors du domaine de la céramique rouge.

Ces observations sont en accord avec les travaux effectués par Fiori et al. (1989), Murray (2007), et Baccour et al. (2009), qui indiquent que les matériaux argileux qui contiennent 5% ou plus de Fe2O3 sont des argiles qui présentent une couleur rouge à la cuisson. Par contre, pour ceux qui contiennent entre 1 et 5% de Fe2O3 sont des argiles qui cuits rouge et ceux qui contiennent moins de 1% de Fe2O3 sont des argiles qui cuits blanc. A cet effet, et en raison de la teneur relativement élevée en Fe2O3 (>5%) dans l’ensemble des matériaux argileux, étudiés (Tableau 14), ils ne peuvent

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être utilisés pour la production de céramiques fines, sauf si des traitements de réduction de la teneur en oxyde de fer sont entrepris. Par contre, ils pourraient être considérés comme des matières premières appropriées pour les produits de céramique structurelle (Konta, 1995).

La figure 47E, caractérisant l’aptitude des matériaux argileux à l’extrusion, en ce basant sur la plasticité des mélanges (Marsigli et Dondi, 1997), laissent apparaître qu’une grande partie des matériaux argileux étudiés à savoir : site d’El-Akabi (K01, K02 et K03), site de Harratène (H01, H02, H03 et H04) et site d’Emir Abdelkader (E02, E03 et E04) se placent dans le domaine d’extrusion optimale ; alors que les échantillons de la région de Taher, quand à eux se placent dans la zone d’extrusion considérée acceptable, exception faite pour l’échantillon E01, qui, lui se situe en dehors à la fois le la région d’extrusion acceptable et optimales.

La particularité de cet échantillon se traduit par le fait que ce matériau argileux est inapproprié pour l’extrusion, en raison de sa faible plasticité. Cette dernière peut engendrer des problèmes liés à une variation possible de la quantité d’eau d’extrusion, qui affecte les produits finis soit par des caractéristiques dimensionnelles inappropriées ou même des fissures (Abajo, 2000).

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Figure 47: Position des matériaux argileux étudiés sur les diagrammes de classification des

matériaux argileux étudiés. A: Composition minéralogique de la fraction argileuse, d’après le diagramme ternaire: kaolinite/illite/chlorite; B: Diagramme ternaire d’après Winkler (1954); C:

Diagramme ternaire d’après Strazzera et al. (1997); D: Diagramme ternaire d’après Fiori et al. (1989); E: Evaluation du comportement à l’extrusion d’après Marsigli and Dondi (1997).

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IV.3. Matériaux argileux des sites de Djimla-Tamentout et Tarzoust (argiles