Aperçu de l'évaluation des gisements d'argile d'Abu Zenima en tant que source potentielle de matières premières pour l'industrie de la céramique : télédétection et caractérisation

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 58 (2023) Citer cet article

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Le développement rapide et les mutations ont intensifié l’industrialisation de la céramique pour répondre aux besoins des pays du monde entier. Par conséquent, l’exploration continue de nouvelles réserves de matières premières céramiques possibles est nécessaire pour répondre à la demande croissante des industries céramiques. Dans cette étude, l'évaluation de l'adéquation des applications potentielles des gisements d'argile du Crétacé supérieur (Santonien) dans la région d'Abu Zenima, en tant que matières premières dans les industries céramiques, a été réalisée de manière approfondie. Des données de télédétection ont été utilisées pour cartographier la formation contenant de la kaolinite ainsi que pour déterminer les occurrences supplémentaires de réserves d'argile dans la zone étudiée. Dans ce contexte, dix matériaux argileux représentatifs de la Formation Matulla ont été échantillonnés et examinés pour leurs caractéristiques minéralogiques, géochimiques, morphologiques, physiques, thermiques et de plasticité. Les compositions minéralogiques et chimiques des matériaux argileux de départ ont été examinées. Les propriétés physicochimiques de la surface de l'argile étudiée ont été étudiées par SEM-EDX et TEM. L'analyse granulométrique a confirmé les caractéristiques adéquates des échantillons pour la fabrication de grès cérame blanc et de carreaux de céramique. Les propriétés technologiques et d’adéquation des gisements d’argile étudiés ont prouvé la pertinence industrielle de l’argile d’Abou Zenima en tant que matière première potentielle pour divers produits céramiques. L'existence de réserves élevées de kaolin dans la zone étudiée, d'une qualité et d'une quantité raisonnables, revêt une importance régionale. Cela contribuerait considérablement à réduire les coûts de fabrication et à surmonter le taux de consommation élevé. Les fabricants de céramique dans les zones étudiées devraient attirer des producteurs stables dans l'industrie à long terme afin de bénéficier de l'avantage de matières premières, de main d'œuvre et de construction d'usines à faible coût.

Les argiles naturelles sont généralement des matériaux anciens abondants et bien connus utilisés par les humains et sont encore largement utilisés dans diverses applications. Les argiles, en particulier, ont un historique d'utilisation exceptionnel dans plusieurs secteurs, tels que les briques de construction, les infrastructures, les insecticides, les filtres à eau, le caoutchouc, les produits pharmaceutiques et les produits de soins personnels. En outre, les argiles ont récemment été impliquées dans la conception de nouveaux matériaux et composites à diverses fins de développement, tels que les céramiques traditionnelles et techniques1, les granulats légers2, les composites hybrides métallocéramiques3, les géopolymères4, les adsorbants5, les composites de mousse syntactique légère6, la préservation des lipides7, la construction à base de ciment. matériaux8, membrane céramique à faible coût9 et supports pharmaceutiques dans les systèmes d’administration de médicaments10.

Les argiles sont naturellement composées de minéraux argileux, de sédiments non argileux et d'une quantité particulière d'humidité. Les argiles sont généralement une combinaison d'aluminosilicates hydratés à structure en couches existant avec des rapports dioxyde de silicium (SiO2)/oxyde d'aluminium (Al2O3) allant de 2,0/1,0 à (4,0-5,0)/1,01. Les argiles peuvent être subdivisées en plusieurs catégories, notamment les argiles riches en montmorillonite, kaolinite, illite et chlorite. La sélection des argiles appropriées comme matière première principale pour les produits céramiques à base d'argile peut être déterminée en fonction de leurs propriétés minéralogiques, chimiques, physiques et granulométriques11. À l’échelle mondiale, les argiles riches en kaolinite sont les minéraux aluminosilicates les plus abondants et les plus utilisés, en particulier en Égypte12. Kaolinite (\({\mathrm{Al}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}\cdot 2{\mathrm{SiO}}_{2}\cdot 2{\mathrm{H}} _{2}\mathrm{O}\)) est considéré comme les minéraux abondants qui existent dans la croûte terrestre. Par conséquent, le kaolin et les argiles riches en kaolinite sont largement utilisés dans la fabrication de céramiques traditionnelles. Historiquement, les gisements de kaolin ont été à l’origine la première matière première utilisée dans l’industrie céramique et constituent encore aujourd’hui l’application industrielle la plus connue des gisements de kaolin. Les propriétés les plus importantes naturellement présentes dans le kaolin destiné à la céramique sont la plasticité, la taille des particules et la couleur cuite. En outre, il existe différents types d'argiles utilisées dans l'industrie céramique, telles que les argiles plastiques à cuisson blanche (argiles à billes)13, les argiles à cuisson blanche à plasticité moyenne à faible14, les argiles plastiques à cuisson rouge15, les argiles à cuisson rouge avec carbonates16. Les argiles céramiques pourraient se trouver dans les conditions de dépôt d'origine ou avoir été soumises à un enfouissement, avec les effets associés de diagenèse. Ces conditions pourraient conduire à la consolidation progressive des sédiments (c'est-à-dire de l'argile à l'argile puis au schiste) jusqu'à la lithification (ardoise) avec pour conséquence des modifications de la composition minéralogique (c'est-à-dire illite–smectite interstratifiée > illite > séricite) et des propriétés physiques ( notamment plasticité et broyabilité). Les usines de céramique peuvent transformer des sédiments non consolidés en matériaux argileux modérément consolidés, mais l'argile fortement lithifiée doit généralement être traitée comme des « matériaux durs » (c'est-à-dire des roches feldspathiques)16,17.