Le Chapitre - I-De Ce Mémoire Sera Consacré À Une
Le Chapitre - I-De Ce Mémoire Sera Consacré À Une
Le Chapitre - I-De Ce Mémoire Sera Consacré À Une
Le mot argile aurait deux origines, l'une grecque par le mot Argos qui veut dire blanc, l'autre
latine par le mot argilla. L'argile est un matériau naturel qui a été utilisé par l'homme depuis
très longtemps, notamment dans l'antiquité. Pour la poterie. Son intérêt est considérable dans
divers domaines en raison, à la fois de son abondance et de ses propriétés en agriculture, étant
donné que tous les sols cultivés en contiennent plus au moins mais parfois en grand quantités.
On sait depuis longtemps que les sols argileux sont fertiles mais souvent difficiles à travailler
en raison de leurs propriétés mécaniques. Ce sont aussi des matériaux très utilisés dans
L'industrie de la céramique, l’industrie du ciment et l’industrie de bâtiment.
Argiles, matériaux argileux, substrat argileux, roches argileux ces mots et expressions
sont des synonymes et désignent un matériau naturel qui se trouve sous forme de gisements
mais aussi en quantités plus au moins grandes dans les sols et les sédiments.
Ce matériau est soit constitué par un seul minéral soit, le plus souvent, par un mélange de
minéraux appelés minéraux des argiles. Parmi ces minéraux, certains sont des minéraux
argileux, ou encore argiles minéralogiques, d'autres sont des minéraux non argileux comme
des oxydes métalliques, des carbonates, des feldspaths et le quartz par exemple. [1]
Les argiles sont utilisées dans le domaine thérapeutique grâce à leurs propriétés texturales
importantes. Leur capacité d’échange ou d’insertion d’ions métalliques, leur possibilité de
fixer certains éléments à leur surface et leur faible coût.
Le chapitre -I- de ce mémoire sera consacré à une Généralité sur les argiles. Les minéraux
étudiés dans ce mémoire, les minéraux argileux. Nous nous attachons à décrire leur structure.
1
En fin, nous clôturons par une conclusion.
I. Définition
La définition du mot « ARGILES » prête à confusion, car chaque profession donne à ce
terme une signification spécifique qui lui est particulière :
Pour le géologue : L'argile est une terre volcanique, c'est une source naturelle de minéraux
(silice, silicates d'aluminium, magnésium, calcium, fer, phosphore, sodium, potassium, cuivre,
zinc, sélénium, cobalt, manganèse...) qu'elle renferme dans des proportions variables.
L'argile désigne une grande variété de roches argileuses, qui peuvent être de différentes
couleurs (verte, rouge, bleue, jaune, grise, blanc, brune, rose...) Sa couleur varie en fonction
des oxydes de fer qu'elle renferme.
Mais pour le pharmacien et le médecin, l'approche est avant tout chimique : les argiles
sont des silicates simples ou complexes d'aluminium, de magnésium et de fer, les
médicaments destinés à l'usage interne utilisant majoritairement les premiers. Il existe une
grande variété d'argiles qui diffèrent par leur structure moléculaire cristalline et leur
composition chimique. [7]
2
II. Structures des minéraux argileux
Les minéraux argileux sont des aluminosilicates présentant une structure en feuillets, d'où
leur appellation de phyllo-silicates. Ces feuillets sont bidimensionnels et constitués de deux
types d’unités structurales déterminées par la géométrie des polyèdres et la coordinence des
cations.
Couche O Couche T
Figure
1 : Couches tétraédriques et octaédriques [7] [8].
3
III. Familles des argiles et structures
Pas de substitution dans les couches. Le feuillet est neutre. La kaolinite se forme dans les
sols bien drainés, par pH acide, surtout en climat subtropical et tropical. Ses cristaux sont
souvent grands. [11]
Couche tétraédrique
7A°
Couche octaédrique
4
III.1.2- Minéraux 2/1
L'empilement des feuillets est désordonné; chaque feuillet est tourné dans son plan par
rapport au précédent. Les substitutions d'atomes sont importantes. Ce désordre et la faible
charge des feuillets facilitent leur écartement et l'adsorption des molécules variées (eau,
cations, molécules organiques) au niveau de l'espace inter-foliaire qui s'écarte (d = 14 A°)
[11].
Les smectites sont des phyllo-silicates de type 2/1 (ou TOT), constituées de deux
couches tétraédriques encadrant une couche octaédrique. Il existe deux sous-groupes, les
smectites tri-octaédrique et les smectites di-octaédriques.
Les smectites tri-octaédriques correspondent aux saponites ou aux stevensites dont la couche
octaédrique contient essentiellement Mg2+. Les substitutions sont alors majoritairement
tétraédriques Si4+ remplacé par Al3+ ou Fe3+ dans la saponite et négligeables dans la
stevensite.
5
Figure 3 : Représentation schématique de la structure de smectite [10].
Par ailleurs, la couche inter-foliaire est également de nature variable (cations mono ou
divalents avec 1 ou 2 couches d'eau). Les cations qui assurent la compensation du déficit de
charge du feuillet T/O/T. sont principalement Na+, Ca2+, Mg2+ et K+. Ils se localisent en
général au-dessus du centre des cavités hexagonales de la couche tétraédrique, à des cotes
variables en fonction de leur taille, de leur sphère d'hydratation et du déficit de charges du
feuillet [6].
Vermiculite
Ce sont des minéraux à aspect de mica et sont proches des illites et chlorites mais avec la
propriété d'être gonflants. Ils se caractérisent par la présence de cations hydratés dans l'espace
inter-foliaire. Le complexe inter-foliaire comprend généralement des cations Mg ou Ca et 2
couches de molécules d'eau. Ainsi, si ces minéraux sont chauffés, ils perdent leur eau inter-
foliaire et leur distance inter-réticulaire rétrécit à 10 Å. Les vermiculites di-octaédriques
résultent généralement de l'altération des micas (illite ou muscovite) et sont abondantes dans
les sols des zones tempérées. Les vermiculites tri-octaédriques sont plutôt issues de l'altération
des chlorites. La formule générale des vermiculites est : (Mg. CaX) (Si(8-X).AlX) (Mg. Fe)6 O20 .
y H2O avec X= 1 à 1,4 et y de l'ordre de 8. Mg 2+ et Ca2+ sont les cations compensateurs très
facilement échangeables [12].
Illite (d=10A°)
L'illite est constituée d'une couche octaédrique (O) intercalée entre deux couches
tétraédriques (T). Sa formule théorique est : (Si4- XAlX) (Al2) O10 (OH)2 (K)X avec x voisin de
0,5.
Les illites sont des minéraux argileux à feuillet de type 2/1 et à équidistance basale stable à
10 Å. Elle présente des substitutions fréquentes de Si 4+ par Mg2+, Fe2+ ou Fe3+, les défauts de
charge de la maille sont compensés en général par des ions K+ logés dans les cavités
hexagonales des couches tétraédriques. Les espaces qui se trouvent entre les feuillets (espaces
inter-foliaires) peuvent être vides ou remplis. Ils sont vides lorsque les différents feuillets sont
neutres, ou ils sont occupés par des cations dès que l'empilement présente un déficit de
charge. Les cations les plus fréquents sont le calcium Ca 2+, le magnésium Mg2+, le potassium
k+, le sodium Na+ et le lithium Li+. L'ensemble, composé du feuillet élémentaire et de l'espace
6
inter-foliaire, représente l'unité structurale dont l'épaisseur constitue une caractéristique
fondamentale du minéral argileux et est appelée distances inter-foliaires.
L'espace inter-foliaire est garni par une couche composée de Mg et OH. L'Al est
remplacé localement par le Fe. Les chlorites existent en plus grands cristaux dans les roches
magmatiques, elles sont également formées pendant la diagénèse des roches sédimentaires.
On les retrouve en éléments détritiques dans les sols sous climat peu agressif.
Le chlorite est un terme qui a désigné au début les minéraux phylliteux de couleur verte
et riche en fer ferreux. Le feuillet élémentaire est de type 2/1/1, avec en position inter-foliaire
une couche continue de nature hydroxylique (couche octaédrique) déterminant une
équidistance basale très stable à 14 Å. La structure des chlorites correspond donc à
l'association d'un feuillet 2/1 de type micacé avec une couche inter-foliaire supplémentaire et
indépendante, constituée d'hydroxyde de magnésium ou de fer ferreux. Les feuillets 2/1 sont
liés entre eux par cette couche hydroxylique, les charges négatives provenant de substitutions
diverses dans le feuillet 2/1 sont en effet compensées par les charges positives développées
dans la couche octaédrique hydroxylée au sein de laquelle se produisent des substitutions
bivalent/trivalent (par exemple : Mg2+/Al3+, Mg2+/Fe3+, Fe2+/Fe3+). La couche hydroxylique,
appelée couche ou feuillet brucitique, La formule structural de chlorite est : Mg 5 (Al, Fe)
(OH)8 (Al, Si)4 O10.[6]
7
Figure 6 : Représentation schématique de la structure de chlorite [9].
MENIRAUX MENIRAUX
MENIRAUX 1/1
DIOCTAEDRIQUE TRIOCTAEDRIQUE
1T+1O=1A°
SERPONTINE
Chargé électronique feuillet=0 KAOLINITE
Amesite, Brthdiérine,
1T+1O+Esp.int=7A° Kaolinite, dickite,
chrsolite,
nacrite
Lizardite, cronduite, grenalite
MENIRAUX MENIRAUX
MENERAUX 2/1
DIOCTAEDRIQUE TRIOCTAEDRIQUE
1T+1O+1T=7A°
Chargé électronique feuillet=0
PEROPHLITE TALC
1T+1O+Esp.int=9A°
Chargé électrique
feuillet=0.6_0.2 SMECTITES
1T+1O+Esp.int=10_18A° SMECTITE Mg : saponite, stevensite,
Esp. Int : cation +/ hydrater- (Ca, hectorite
Na)
8
(Ca ,k) Fe : céladonite
MINERAUX MINERAUX
MINERAUX 2/1/1
DIOCTAEDRIQUE TRIOCTAEDRIQUE
Cette famille regroupe les argiles dont les particules sont constituées d’un empilement
de feuilles de différentes natures. Cet assemblage peut être régulier ou non, l’empilement
9
irrégulier étant le plus fréquent. L’argile interstratifiée la plus commune est l’illite-smictite,
mais il existe aussi des empilement de type kaolinite-smictite, chlorite-vermiculite, ect..[3]
10
calcaire, par exemple, il permet d’obtenir les tuiles qui peuvent être fabriquées à partir d'un
mélange d'argile et d'eau moulé sous pression, et cuit à une température suffisamment élevée
(1200°C). [15,16]
Atomisation de la barbotine
Cuisson
Produit
Triage et Emballage
Stockage
11
Commercialisation
Sable: se vitrifie sous l'influence de la chaleur, donne la résistance par le rôle du liant
et diminue la porosité.
12
C’est une opération qui s’exécute dans des tambours broyeurs qui fonctionnent par
frottement, écrasement et percussion.
Les mélanges de matières premières passent dans un broyeur qui les réduira en
suspension argileuse, et en grains plus ou moins fins selon les caractéristiques du produit
traitant. Les broyeurs sont remplis de billes d’alumines servant comme corps broyant. Le
remplissage de billes d’alumine se fait de telle sorte que le niveau plein de ces broyeurs soit
de 45%, puis on ajoute les matières à broyer avec les quantités adéquates d’eau et de
dé-floculant.
Après broyage, la barbotine est tamisée par des tamis à différents diamètres, puis stockée
dans des cuves qui sont munis d’agitateurs tournant de façon continue pour que la barbotine
reste homogène et pour qu’elle soit prête pour l’étape qui suit.
a) Principe de l’atomisation.
Après broyage, la barbotine stockée dans des cuves intermédiaires est transportée par des
pompes pour la pousser vers la chambre d’atomisation en utilisant des pompes à piston à
haute pression ajustable. A l'extrémité des buses, la barbotine est nébulisée en fines particules
et tombe dans un contre courant d’air chaud. De cette manière, le séchage est immédiat.
Les particules son acheminés vers les silos de stockage à l’aide des bandes transporteuses
13
Figure 13 : Schéma d’un atomiseur.
Circuit de la barbotine
A : pompe d’alimentation en barbotine,
Dispositif de l’atomiseur
1. Ventilateur de pressurisation,
2. Bruleur,
3. Tuyauterie en acier calorifugée,
4. distributeur annulaire,
5. Tour de séchage,
6. Convoyeur,
7. Cyclones séparateurs,
8. Ventilateur principal,
9. Dépoussiéreur par voit humide,
10. Cheminée.
14
I.2.1.4- Pressage
I.2.1.5- Séchage
15
Le séchage est un processus thermique qui consiste à éliminer l’eau libre contenue dans
les produits façonnés par évaporation.
En effet, le stade de séchage des carreaux crus effectuer dans des installations adéquates
constitue une étape essentielle de la fabrication dans l’industrie céramique.
L’élimination de l’eau doit s’effectuer d’une façon rapide, convenable et sons endommagé le
produit. Le rôle des séchoirs consiste à diminue le taux d’humidité des carreaux jusqu’à une
valeur de 1%.
Le séchage consiste à éliminer l’eau qui a été additionnée à l’argile pour en permettre le
façonnage, afin d’éviter les chocs thermiques ou mécaniques.
Les carreaux obtenus après pressage sont acheminés vers les séchoirs :
Les carreaux sortant des séchoirs (mono-cuisson) et les carreaux sortant du four biscuits
(bi cuisson) passant par les mêmes étapes d’émaillage et de coloration.
16
Figure 16: Sérigraphie plat.
La sérigraphie rotative : cette technique est pertinente dans la mesure où elle assure :
Une économie de temps (passage plus rapide).
Une meilleure impression des couleurs
La colle : elle colle la sérigraphie sur le carreau avant de passer à la sérigraphie
suivante.
L'engobe à rouleau: il permet de nettoyer la partie inférieure du carreau, et d'éviter son
collage sur les rouleaux du fou.
I.2.1.7- Cuisson
Dans cette phase le carreau céramique atteint la cohésion et développe la résistance et la
forme finale.
Pour la Bi cuisson
Les carreaux séchés sont acheminés directement dans les fours biscuit à température
supérieure à celle des séchoirs pour l’obtention de ce qu’on appelle « biscuits » qui sont
rangés dans des box et stockés dans des zones selon les formats avant d’être utilisés dans des
lignes d’émaillage.
17
Pour la mono cuisson
Le four qui utilisé a super cérame est divisé en zones caractéristiques chimiques bien
définies.
description de four :
Le four se compose de nombreux modules de 2,1m de longueur, le produit à cuire
parcourt le canal de cuisson d’un bout à l’autre, en passant graduellement de 100°C environ à
des températures atteignant parfois 1100°C pour revenir ensuite à basses températures à la
sortie (300°C).
C’est la zone d’entré ou les carreaux doivent perdre l’eau hygroscopique résiduelle
(l’eau de composition). En entré du four l’humidité ne doit pas être supérieur à 1,6% de la
masse du carreau.
La zone est chauffée par les fumées provenant de la cuisson, aspirée par le ventilateur au
moyen de prises au-dessus et au-dessous du plan des rouleaux au début de four, la
température des carreaux est comprise entre 50°C et 200°C.
Dans cette étape le corps céramique est dégazé, en vue d’éviter la formation de
gonflement, bulles et trous dans la cuisson, le préchauffage se termine lorsque se déclenche la
fusion, et la porosité superficielle des carreaux se réduite, en perdant rapidement de sa
perméabilité aux gaz. La zone de préchauffage est dotée de bruleurs logés dans la paroi, aux
bruleurs, la température est de 500°C à 1000°C
Lors de cette étape qu’on atteint la température maximum, toute la zone est doter de
bruleurs au-dessous et au-dessus du plan des rouleaux, la plupart des caractéristiques finales
des carreaux : dimension, planéité, frittage, sont réalisées presque exclusivement dans cette
zone, ce qui impose un contrôle scrupuleux.
18
La zone est séparée de la zone successive de refroidissement par un double barrage : mur
transversal sectionne la partie du canal de cuisson jusqu’au plan des rouleaux, des plaques
rigides de fibre isolante appelée chicanes, insérées à travers une ouverture dans la voute du
four, sectionnent le canal au-dessous du plan des rouleaux.
Dans cette zone la température est faite rapidement du niveau maximum atteint jusqu’à
des températures supérieures à celles de la transformation allotropique du quartz (573°C).
L’appareillage du refroidissement rapide est des tubes souffleurs insérés dans la paroi au-
dessus et au-dessous du plan des rouleaux qui introduisent de l’air dans le canal de cuisson, la
température est contrôlée par deux thermocouples un au-dessous du plan des rouleaux.
Le refroidissement peut être aussi utilisé pour corriger certains défauts de planéité des
carreaux.
Dans cette phase se fait la transformation du quartz α en quartz β, événement qui produit une
grosse diminution en volume de corps céramique et qui doit se faire lentement pour éviter les
fissures, qui se produisent de fortes tensions capables de casser le produit, la température de la
zone est comprise entre 600°C et 500°C.
I.2.1.8- Triage
Le triage du produit fini se fait au niveau de lignes équipées de machines de triage pour
sélectionner la production en quatre catégories :
19
Une autre étape de contrôle est le contrôle par la machine calibreuse en vue de détecter les
défauts liés aux caractéristiques dimensionnelles du carreau telles que :
I.2.1.9- Emballage
Il consiste à placer les caisses de même caractéristique (choix + calibre) sur un support de
bois (palette) forment ainsi trois à quatre étapes selon les formats. Sur chaque emballage, on
doit trouver la référence du carreau, son format, son genre (mur ou sol), le matricule de la
trieuse, la nuance, l’heure et date de triage, nombre de pièces par caisse, le nombre de mètres
carré par caisse et l’adresse de Super cérame [17].
La première étape du procédé est l’extraction des matières premières dans les
carrières, en particulier de la terre argileuse. Cette étape est cruciale car elle définit les
nuances d’argile qui seront utilisées tout au long du procédé. Les argiles sont choisies en
fonction de leurs caractéristiques plastiques et minéralogiques et vont être garantes du niveau
de qualité finale du produit.
La matière est ensuite entreposée dans de grandes caves et stockée pendant plusieurs
jours. Les écarts de température successifs améliorent la qualité de l’argile, notamment sa
plasticité. Il s’agit de la période de desquamation. La matière est ensuite récupérée dans la
20
cave pour être dirigée vers la troisième étape l’extrusion. Au cours de cette étape la matière
va transiter par le malaxeur, la chambre à vide, le fourreau, le convergent et enfin la filière. Le
malaxeur permet d’homogénéiser la pâte avant son passage dans la vis. C’est à ce moment du
procédé que les additifs peuvent être ajoutés et que l’hygrométrie est corrigée. C’est une étape
critique car les inertes (majoritairement le sable) et l’eau doivent être bien répartis pour
obtenir une matière homogène. Dans le cas contraire, il y aura un fort risque d’apparition de
défauts dans la suite du procédé. La chambre à vide permet de créer la dépression nécessaire à
l’évacuation de l’air au sein du mélange argileux. La présence d’air empêche la bonne
cohésion de la pâte et se traduit par l’apparition de feuillets à la sortie de la filière. Une fois
désaérée, la pâte arrive dans la vis sans fin qui la pousse dans la filière d’extrusion.
L’argile extrudée est ensuite découpée avant d’être mise en forme. La mise en forme
de la galette d’argile est réalisée par pressage au cours de l’étape de façonnage.
Une fois mis en forme, les produits sont séchés. Le séchage s’effectue dans des
chambres ou tunnels de séchage dont la température est amenée progressivement à 80-100°C
pendant une durée allant de 6 à 72 heures. De l’air chaud pulsé permet d’extraire la majeure
partie de l’eau présente dans la tuile. Au cours du séchage, la teneur en eau du produit est
diminuée, selon un cycle prédéfini, jusqu'à 3 à 5 %. La mise au point du programme de
séchage est délicate car elle doit être adaptée aux matières premières, à la forme du produit et
aux types de séchoir.
La sixième étape correspond à la cuisson des produits dans des fours. Elle se fait en
trois phases le préchauffage, la cuisson et le refroidissement. Le cycle dure entre 12 et 48
heures en fonction du produit avec une température de cuisson comprise entre 850°C et
1200°C. Au cours de cette étape, le matériau atteint ses caractéristiques définitives (résistance
mécanique, porosité, résistance au gel, dimensions, couleur…). Au cours de la dernière étape,
les tuiles sont contrôlées. Les produits défectueux sont retirés de la ligne de production, tandis
que les autres sont palettisées et mis en attente d’expédition aux clients [18].
21
I.2.3- Procède de fabrication du ciment
Dans ce procédé, le calcaire et l’argile sont broyés finement et mélangés avec l’eau de
façon à constituer une pâte assez liquide (environ 42 % d’eau). On brasse énergiquement cette
pâte dans de grands bassins de 8 à 10 mètres de diamètres. Elle est continuellement malaxée
et homogénéisée, ce mélange est appelé le cru. Des analyses chimiques permettent de
contrôler et d’apporter les corrections nécessaires avant sa cuisson. La pâte est ensuite
acheminée à l’entrée d’un four rotatif. Le clinker, à la sortie du four, passe dans des
refroidisseurs pour subir une trempe.
Dans toute façon quelle que soit la méthode de fabrication, à la sortie du four, on
obtient un même clinker qui est encore chaud [19].
22
I.2.3.2- Fabrication du ciment par voie semi-humide
Dans cette voie, on ne fabrique plus la pâte. Les matières premières sont broyées et
homogénéisées. Cette farine obtenue est agglomérée sous forme de boulettes avant la cuisson.
Le calcaire est une roche sédimenteuse produite par des organismes vivants ; par exemple
les coquilles. Le calcaire peut se transformer en dolomie (CaMg(CO3)2) après diagénèse [25].
Le calcaire est formé essentiellement de calcite qui peut contenir plus de 99,9 % de CaCO3.
23
Calcaire mou (craie)
Argile
L’argile recouvre toutes les petites particules formées par les processus d’érosion ou
d’altération des roches c'est-à-dire aussi bien du sable (SiO2), des oxydes (comme l’oxyde
ferrique Fe2O3 qui donne la couleur rouge à certains sols), des carbonates comme la calcite,
que tout autre minérale. Les argiles sont de bons catalyseurs [27].
Il y a une nombreuse variété de minéraux aux formes très complexes, les plus connues
sont :
La kaolinite de formule Al2Si2O5(OH)4.
La bentonite de formule Al2O34SiO2H2O.
Les argiles sont des produits composés de roches siliceuses principalement de feldspaths
qui sont des silicates doubles d’aluminium et d’un métal alcalin ou alcalino-terreux [27].
Ils contiennent les éléments principaux nécessaires à la fabrication de ciment mais ils
doivent être corriges par des ajouts de calcaire pour être conformes aux normes.
Il est un minéral composé de sulfate hydrate de calcium sous forme de formules chimiques
CaSO4, 2(H2O) ou CaSO4, 1/2(H2O).
2) Extraction
Les matières premières sont extraites au niveau de carrière sous forme de blocs de
dimensions très variées.
L’extraction consiste à extraite du calcaire et de l’argile à partir de carrière à ciel ouvert. Ces
matières premières sont extraites des parois rocheuses par abattage à l’explosive ou à la pelle
mécanique, au bulldozer [19].
Les matières premières sont reprises par des dumpers vers un atelier de concassage.
24
Figure 22 : L’extraction avec les engins. [19]
3) Concassage
4) Pré-homogénéisation
La matière première est étendue en couches horizontales successives, qui finissent par
former un tas, dont la composition globale est celle désirée. Les couches sont ensuite reprises
verticalement, ce qui permet de prélever en permanence une matière de composition identique
[21].
25
Figure 24 : pré-homogénéisation roues-pelles [22].
La matière crue est reprise dans les tas de pré-homogénéisation par des roues-pelles. La
pré-homogénéisation de la matière première se fait à l’aide d’un bras râteau, tournant autour
d’un axe dans un hall [22].
5) Broyage cru
La matière crue est séchée et broyée. Des ajouts peuvent être nécessaires pour ajuster la
composition du mélange cru.
Le séchage est assuré par les gaz de four à 320 °C jusqu’à 330 °C en période normale pour
une humidité environ de 5,5 %. Pour une humidité supérieure à 5,5 % un apport du foyer
auxiliaire devient nécessaire. Cette poudre obtenue à la sortie du broyeur est appelée farine.
Cette farine est envoyée dans des silos de stockage appelés silos d’homogénéisation [19,20].
6) Homogénéisation
La farine crue est homogénéisée dans des silos. Pour augmente l’efficacité de
l’homogénéisation les silos sont alimentés et soutirés simultanément.
La méthode généralement utilisée pour l’homogénéisation est envoi de l’air en bas de silos
permettant de fluidifier la farine.
26
8) Préchauffage
9) Four rotatif
Les principales formations et réactions de la matière au cours de cuisson sont présentées par
ces étapes suivantes:
Étape 1: Décarbonatation
27
Étape 2 : Phase de transition
La température de la matière monte jusqu'à 1450 °C. Une partie de la matière fond pour
donner naissance à la phase liquide (constituée de phase aluminate et ferrite), cette étape
demande beaucoup d’énergie.
En parallèle, il y a formation de C 3S (silicate tricalcique) : à partir de 1300 °C, le C 2S se
transforme en C3S en réagissant avec une partie du CaO non combiné. La réaction est
exothermique.
10) Refroidisseur
A la sortie du four, le clinker est refroidi brutalement : c’est la trempe. Il existe plusieurs
procédés pour effectuer cette opération [24]
Le refroidissement par ballonnets, est relativement simple mais d’efficacité limitée.
le refroidissement à grille.
28
12) Broyage du clinker
13) Stockage
Après le broyage du clinker et d’ajout additifs, le ciment est prêt à être vendu. Il est
stocké dans des silos avant d’être livré en vrac dans des citernes ou d’être conditionné en sacs
de 25 à 35 kilos. [20]
14) Expédition
II. Additives
Pouzzolane
La pouzzolane est une roche naturelle constituée par des scories (projections)
volcaniques basaltiques ou de composition proche. Elle est généralement rouge ou noire, avec
toutes les teintes intermédiaires, exceptionnellement grise.
La pouzzolane est constituée principalement par la silice, de l’alumine et d’oxyde de fer La
pouzzolane est deux types :
Pouzzolane naturelle
Les pouzzolanes artificielles peuvent être obtenues à partir des argiles ayant subit un
traitement thermique approprié pour lui assurer les propriétés pouzzolaniques.
29
Figure29 : Photo de pouzzolane
laitier
Les laitiers des hauts fourneaux sont des sous-produits formés lors de l’élaboration de
la fonte à partir de minerai de fer. On distingue trois sortes de laitiers :
laitier issu de minerai de fer, riche en phosphore, (dit laitiers, « T »).
laitier issu de minerai de fer, pauvre en phosphore, (dit laitiers, « H »).
laitier issu d’autres minerais de fer (laitiers « A »).
Le laitier se compose principalement de silice (SiO2), chaux (CaO), alumine (Al 2O3) et
d’oxyde de magnésium (MgO).
cendres volantes
Elles sont les produits pulvérulents de grande finesse, provenant du dépoussiérage des
gaz de combustion des centrales thermiques. On distingue :
cendres volantes siliceuses (V) qui ont des propriétés pouzzolaniques.
cendres volantes calciques (W) qui ont des propriétés hydrauliques et parfois
pouzzolaniques.
schistes calcinés
Ce sont des schistes que l’on porte à une température d’environ 800 °C dans un four
spécial. Finement broyés, ils présentent de fortes propriétés hydrauliques et aussi
pouzzolaniques.
Fumées de silice
Fillers
Ce sont des constituants secondaires des ciments, donc ils ne peuvent jamais excéder 5 % en
masse dans la composition du ciment. Ce sont des matières minérales, naturelles ou
30
artificielles qui agissent par leur granulométrie sur les propriétés physiques des liants
(maniabilité, pouvoir de rétention d’eau) [27].
III. Clinker
Le clinker est un mélange de calcaire CaCO 3 (~80 %) et d’argile (~20 %) ayant subit une
cuisson à 1450 °C au sein d’un long four métallique isolé par des briques réfractaires.
Le clinker obtenu à la sortie du four à la suite de la cuisson des matières premières constituées
principalement de calcaire, d’argile et de matières de correction, est un matériau hydraulique
se présentant sous la forme de petits nodules très durs
Ces nodules comportent quatre phases cristallines synthétisées lors de la cuisson par notation
cimentière:
- Silicate tricalcique également dénommé (alite), C3S dont la formule chimique est
3CaO, SiO2.
- Silicate bi-calcique ou (bélite), C2S, de formule chimique est 2CaO, SiO2.
- Aluminates tricalciques ou (célite) C3A, de formule chimique est 3CaO, Al2O3.
- Ferro-aluminates tétra-calcique C4AF, de formule chimique est 4CaO, Al2O3, Fe2O3
Alite
Bélite
31
Dans les clinkers, le bélite se trouve majoritairement sous forme β. Dans certaines conditions,
la forme β peut se transformer en forme γ inactive. Cette conversion s’accompagne d’une
augmentation de volume de 10 %, qui conduit à la désintégration du clinker. Pour éviter cette
conversion, il faut procéder à un refroidissement rapide du clinker.
La bélite réagit lentement avec l’eau et contribue donc à la résistance du ciment à long et très
long terme. En quantité importante, elle réduit la chaleur d’hydratation du ciment.
Les aluminates (C3A et C4AF) cristallisent à partir de la phase liquide présente dans le
four pour des températures de l’ordre de 1350 °C. Ces deux phases enrobent les phases alite et
bélite formant ainsi la phase interstitielle du clinker.
Figure 31 : Micrographie de clinker montrant ses quatre phases cristallines principales
Le clinker contient encore en faible quantité, sous forme de solution solide ou pris dans des
combinaisons complexes, des alcalis (Na2O, K2O), diverses traces de métaux.
Le clinker comporte également :
chaux libre provient de la décarbonations du calcaire. Elle ne doit pas se trouver à
plus de 2 % dans le clinker afin d’éviter son expansion en présence d’eau.
Oxyde de magnésium MgO, encore appelé périclase, qui non combiné peut être à
l’origine d’une expansion par réaction avec l’eau, ce qui influe défavorablement sur la
stabilité du ciment [27].
La composition moyenne du clinker se trouve sur le tableau ci-dessous
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VI. Types des ciments
Il existe différents types de ciment, désignés par CEM I jusque CEM V, en fonction de la
teneur plus ou moins élevée en ciment Portland et en laitier de haut fourneau ou cendre
volante.
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I. Applications des agiles dans la médecine
Les excipients sont des substances auxiliaires, théoriquement inertes sur le plan
thérapeutique. Les argiles sont considérées essentiellement comme des matériaux non
toxiques et non-irritants aux niveaux utilisés dans les excipients pharmaceutiques. Elles sont
incluses dans le guide inactif d’ingrédients édité par l’administration de nourriture et de
drogue (FDA). Ce guide contient tous les ingrédients inactifs actuels dans les formulations
galéniques approuvées lancées sur le marché pour l’usage humain.
Le tableau montre un sommaire des applications des minéraux d’argile en tant qu’excipient
pharmaceutiques dans des formulations galéniques de la manière prévue par ce guide.
Le principe actif est constitué par la ou les molécules qui ont un effet thérapeutique. Les
minéraux d’argile sont employés dans la pharmacie en raison de leur activité biologique. Ils
sont utilisés dans le traitement des maladies gastro-intestinales et topiques. D’ailleurs, ils sont
employés dans le traitement de quelques maladies beaucoup plus spécifiques.
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I.2.1- Utilisation Antidiarrhéique
Les antidiarrhéiques sont habituellement classés par catégorie dans quatre groupes :
antiperistaltics, adsorbants, enzymes antisecretory et digestives. Le palygorskite et kaolinite
sont inclus dans le deuxième groupe des agents d’absorbants.
En ce qui concerne le palygorskite, il a été comme bien plus efficace que la kaolinite
dans le traitement symptomatique de la diarrhée en raison de sa capacité d’adsorber à
maintenir l’eau, la bactérie et quelques toxines. [28]
Le mucus forme une couche épaisse de 200 microns de gel sur la membrane muqueuse
gastro-duodénale. Cette dernière agit en tant que barrière physique empêchant le contact
direct entre les enzymes gastriques et les cellules de la membrane muqueuse. Elle évite aussi
la digestion de la membrane muqueuse et l’érosion mécanique [29]. Chez les patients
souffrant de l’ulcère peptique, l’épaisseur de la couche de mucus diminue, alors que l’activité
de mucolytique des jus gastriques et les niveaux d’enzymes augmentent [30]. Les argiles
fournissent des mécanismes gastro-intestinaux multiples de protection liés aux différentes
étiologies de l’érosion mécanique- détérioration. Cette protection est effective contre des
toxines bactériennes, des drogues, des allergies alimentaires, des facteurs génétique, des
facteurs environnementaux tels que le tabac, l’alcool, etc. Plusieurs agent adsorbants
(bentonite, kaolinite, carbone actif) présentent une activité anti-endotoxemique in vitro, cela
engendre le changement de la membrane muqueuse chez les individus sains .L’effet
protecteur des argiles sur les barrières intestinales est lié à leur influence sur les propriétés
rhéologique du mucus. [31]
La mucoadhesivité des argiles, c’est-à-dire, leur interaction positive est liée aux
glycoprotéines actuelles dans le mucus ; elle est probablement un mécanisme protecteur
important. La détérioration des glycoprotéines par les agents réactifs, tels que les radiaux
libres, éthanol ou quelques drogues, est réduite quand le polymère est complexe à l’argile
[32].
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l’hydroxyde d’aluminium et la kaolinite dans les suspensions et dans les comprimés mastic
ables. Le tri-silicate de magnésium est donné dans les doses de 1 à 4 g, avec l’acide
chlorhydrique, formant le chlorure de magnésium et/ou le dioxyde de silicium, qui donne une
capacité neutralisante de H+ d’environ 15 meq/g. Il est prescrit dans le traitement des ulcères
gastriques et duodénaux. Le chlorure de magnésium résultant de l’action neutralisante peut
induire la diarrhée dans certains cas. La kaolinite en combinaison avec le bicarbonate de
sodium et le tri-silicate de magnésium est un produit commercialisé. [32]
Le talc purifié est employé dans des poudres de saupoudrage pour calmer l’irritation et
pour empêcher la rugosité. La kaolinite, est employée pour des symptômes endoloris de
gorge, y compris l’amygdalite, la pharyngite et la stomatite. La kaolinite est responsable de
l’adsorption des déchets. La bentonite et du palygorskite sont propres pour l’usage comme
habillant pour le traitement des dommages de peau, particulièrement les brûlures [33]. La
kaolinite est appliquée topique comme poultice de kaolin pour réduire l’inflammation. Ainsi,
des pâtes du kaolin et d’acide salicylique sont appliqués en tant qu’anti-inflammatoire
percutané dans le traitement de la douleur musculaires et des tendonites. [34]
i. Protecteurs dermatologiques
Les protecteurs dermatologiques sont généralement des poudres, des crèmes et des
pommades pour protéger la peau contre les agents externes et de temps en temps les agents
exsudés par la peau elle-même ou les liquides excrétés. Les minerais d’argiles utilisés en tant
que protecteurs dermatologiques sont la kaolinite, le talc et les smectites dues à leur puissance
absorbante. Ce sont des substances capables d’adhérer à la peau formant un film qui la
protège mécaniquement contre les agents physiques ou chimiques externes. En plus
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d’absorbant des sécrétions de la peau, ces substances ont également une action régénératrice,
produisant ainsi une grande surface pour leur évaporation. Ceci conduit alternativement à une
action antiseptique douce et produit une eau mauvaise, défavorable pour le développement
des bactéries. Cette dernière action est renforcée par la capacité de ces minerais d’absorber
les substances dissoutes et suspendues, tels que des graisses, les toxines, les bactéries et les
virus égaux [35].
Un produit cosmétique est une substance ou préparation prévue pour être placé en contact
avec les diverses partie externes du corps humain (épiderme, système cheveux, ongles, lèvres
et organes génitaux externes) ou avec les dents et les membranes muqueuses de la cavité
buccale. Ces substances vont pourtant une vue exclusivement ou principalement au nettoyage,
au parfum, au changement de leur aspect et / ou à la corrosion des odeurs de corps et/ ou à la
protection ou bien pour garder en bon état les parties traitées [36].
Les minerais tells que la kaolinite et les smectites, sont utilisé en tant que substance
active dans les cosmétiques (produits de beauté), dans les masques de visage, en raison de leur
niveau élevé d’adsorption des substances comme graisse, toxine, etc. par conséquent, ils sont
recommandés pour des procédés inflammatoires tels que les ébullitions, les ulcères, etc. Ils
sont également utilisés dans des écrèmes, des poudres, des émulsions, pour donner l’opacité
de la peau, retirer des défauts d’éclat et de couvertures. L’utilisation du talc et du palygorskite
ont recommandée seulement dans les préparations liquides (crèmes, des émulsions, etc.) [37].
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L'argile verte :
L’argile verte est conseillée aux peaux normales et aux peaux grasses. Elle est très
efficace pour absorber et régulariser les excès de sébum. Elle est aussi utilisée en masque
capillaire pour réguler la production de sébum des cheveux à tendance grasse. Très
performante, l'argile verte est la plus polyvalente. Agent absorbant d'impuretés, l'argile verte
est reminéralisante, régénérant des zones fragilisées et revitalisante [3].
L'argile blanche est conseillée aux peaux sèches et fragiles. Elle est aussi utilisée en
masque capillaire pour revitaliser les cheveux secs et dévitalisés. Elle Riche en silice
notamment, elle est reminéralisante et favorise l'élimination des toxines. . Rénovateur
cellulaire, il exerce un micro-gommage sur la peau et reminéralise l'épiderme. C'est une argile
parmi les plus douces pour la peau, elle est parfaitement bien tolérée même par les peaux très
sensibles ou intolérantes. Ses vertus cicatrisantes et antiseptiques la rendent précieuse pour le
soin des peaux irritées. Non allergisante, elle convient également à la peau des bébés,
employée comme talc pour les érythèmes fessiers. Elle est aussi préconisée en gargarisme en
cas d'infection des gencives ou de maux de gorge. Le kaolin possède une structure en feuillet,
ce qui lui confère un excellent pouvoir couvrant [3].
L’argile rouge :
L'argile rouge est conseillée aux peaux normales et aux peaux sèches et sensibles. Elle
doit sa coloration aux oxydes de fer. Riche en oligo-éléments, elle est ré-équilibrante et
redonne de la luminosité à la peau. Elle est également reconnue pour améliorer la circulation
sanguine. C’est aussi une illite, ses propriétés sont semblables à celles de la verte et de la
jaune. Sa couleur rouge est due à une plus forte proportion en oxyde de fer. Recommandée
pour une application en masque sur le visage pour les peaux normales, sensibles et fragiles.
Propriétés : adoucissante, tonifiante et purifiante [3].
L’argile jaune :
L'argile jaune est conseillée aux peaux normales et aux peaux grasses très sensibles. Elle
est aussi utilisée en masque capillaire sur les cheveux normaux et fragiles. Elle est également
recommandée pour atténuer les douleurs. Riche en minéraux, elle est stimulante des cellules
et tonifiante. L’argile jaune doit sa couleur à sa haute concentration en ions et oxydes
ferriques, principalement en fer Sidérite. C’est une argile douce, qui nettoie la peau en
absorbant ses impuretés. Cette argile est assez douce pour être utilisée de façon régulière [3].
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L’argile rose
L'argile rose est conseillée aux peaux délicates, sensibles et réactives ayant tendance
aux rougeurs. Riche en oligo-éléments, elle est adoucissante et redonne de l'éclat aux peaux
fragiles. Douce effet "Bonne mine " élimination des impuretés [3].
rhassoul
Le rhassoul est une argile d'origine orientale qui se présente sous forme de poudre. On
forme une pâte en le mélangeant avec de l'eau. On applique cette pâte sur les cheveux ou le
visage pour les nettoyer en douceur. Le rhassoul a des vertus astringentes et adoucissantes.
Diverses utilisations sont possibles : soins des cheveux ou de la peau, le rhassoul peut être
utilisé comme shampoing, ou en masque pour le visage ou le corps.
Le rhassoul est un produit particulier de par son action lavant; il fonctionne comme une sorte
de buvard et son application a pour effet d’absorber les graisses et les impuretés. Il est
particulièrement recommandé pour les cheveux gras, car il assainit et régule la production de
sébum. Mais il est également très efficace pour tous types de cheveux et de peaux [3].
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Bédélix : argile smectite bedeillitique.
- traitement symptomatique du syndrome du colon irritable.
Gastropulgite : argile attapulgite.
- traitement symptomatique des manifestations digestives fonctionnelles.
- traitement symptomatique de la maladie gastro-oesophagienne.
Gélox : argile smectite.
- traitement symptomatique des manifestations douloureuses au cours
des affections esophageo-gastro-duodénales.
Kaologeais : argile kaolinite.
- traitement symptomatique des troubles fonctionnels digestifs
s'accompagnant de manifestations d'anxiété (kaolin associé au
méprobamate).
Karayal : argile kaolinite.
- traitement des manifestations fonctionnelles des colopathies non
organiques.
Smecta : argile smectite
- traitement de la diarrhée aiguë et chronique chez l'adulte et chez
l’enfant (ne dispensant pas de la réhydratation si elle s'avère
nécessaire).
- traitement symptomatique des douleurs. [34]
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Conclusion
L'étude bibliographique réalisée nous a permis de passer en revue les divers types des
argiles susceptibles d'exister et d'identifier leurs principales structures. Certaines applications
induites par les propriétés caractéristiques de ces matériaux ont été signalées.
Nous pouvons tous profiter de cette mémoire collective : sur notre planète, la vie n’aurait
pu naître sans l’aide des argiles : des milliers d’années plus tard, ces minéraux peuvent encore
contribuer à la nourrir et à la protéger.
Les argiles et particulièrement Les silicates d’alumine font partie de notre futur : ils sont
plus que jamais sous les feux de l'actualité de la recherche, en tant que nanoparticules.
Les matériaux argileux sont donc des applications multiples, mais leur identification
présente certaines difficultés dues essentiellement aux structures très variés et complexes des
minéraux constituent.
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