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