etude de la stabilité des barbotines à base d’argiles locales

7/17/2019 Etude de La Stabilité Des Barbotines à Base d’Argiles Locales.

http://slidepdf.com/reader/full/etude-de-la-stabilite-des-barbotines-a-base-dargiles-locales 1/65

Ali ASSIFAOUI

Faculté des Sciences Aïn Chock

Casablanca

Etude de la stabilité des barbotines àbase d’argiles locales.

Application au !or"ulationscéra"i#ues industrielles.



$ % A &

IntroductionGénéralités sur les barbotines

Caractérisation Physico-chimique des

constituants de la barbotineStabilité des barbotines à base d ’argiles

seules

Application industrielleConclusions et Perspectives



3

'ati(res $re"i(res

For"ulation

)ro*age hu"ide

)arbotine

Ato"isation

$ressage

Cuisson

E"aillage

Procédé de fabrication de carreaux céramiques

arbotinearbotine

MP : 350 tonnes

Défloculants : 2,5 teau : 20 tonnes



4

Caractéristiques des barbotines céramiquesCaractéristiques des barbotines céramiques

!omog"ne en tout point Stable dans le temps

Su##isamment #luide

!aute teneur en mati"res s"ches


http://slidepdf.com/reader/full/etude-de-la-stabilite-des-barbotines-a-base-dargiles-locales 5/65 5

Constituants de la barbotine céramiqueConstituants de la barbotine céramique

'ati(res $re"i(res Matières plastiques Matières non plastiques

$ati"res dégraissantes $ati"res #ondantes

'ati(res +é!loculantes

Eau



Propriétés des barbotines céramiquesPropriétés des barbotines céramiques

En "ilieu basi#ue

En "ilieu acide $%! & !& $%!'

&

$%! & %!- $%- & !'%

Charges de bords

dépendent du p,

Charges de faces

indépendantes du p,



(ouble couche électrochimique(ouble couche électrochimique



Stabilité des barbotines céramiques

S-A)%I%I-E )O&&E +IS$E/SIO&

Forces Attracti0es

12an +er 3aals4

Forces /épulsi0es

1+CE4

)loculation)loculation (é#loculation(é#loculation



P L A N

IntroductionProcédé de #abrication

Caractérisation $h*sico5chi"i#ue des

constituants de la barbotine

Stabilité des barbotines à base d ’argiles

seules

Application industrielle

Conclusions et Perspectives



Caractérisation Physico-chimique des argiles C* + C,

SiO2 Al 2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K 2O TiO2 P.F.

Argile C3 54,45 15,46 6,10 4,19 2,76 1,35 4,05 0,80 10,84

Argile C4 50,38 21,70 7,60 2,94 1,46 1,07 2,74 1,12 11,00

Analyse Chimique uantitative



11


Analyse minéralogique

6

766

866

966

:66

; <; 7; =; 8;

7

I n t e n s i t é

I

I

I

I

Q

D

II

D

Q

QGI D

II

I

IQQ

D D

Argile C=

6

766

866

966

:66

; <6 <; 76 7; =6 =; 86 8; ;6

7

I n t e n s i t é

Q

Q

Q

IK

K

K

DD

DI I

I I

Q

I

IQ

D

Argile C8

.

'...

,...

/...

0...

, 0 1' 1/ '.

7

I n t e n s i t é

Argile C*

Argile C,

IK

M

K, M

I



12

montmorillonite illite aolinite !"art# $olomite %al%ite

Argile C3 --- 55 3 32 8 2

Argile C4 1 2 2 1! 5 2


Composition minéralogique potentielle



13

Analyse thermique 2A3( 4 A3G et (ilatométrie5

Con#irment bien nos résultats

S"r&a%e ()*%i&i!"e

+m2 ,g-

Ma((e .ol"mi!"e

+g,%m3 -

Argile C3 32,55 2,"!

Argile C4 24,33 2,"#

$esure de sur#ace spéci#ique et de la masse volumique



Argile C3 Argile C4

%bservation au $6



15

/0 /12 /3C

Dureté $%&' # 5# 1##

(Cl)* g+l #,#1 #,45 1,33

Conucti-ité $./+c.' #,#3 1,15 2,1!

Caractérisation de l’eau de suspension



16

(é#loculants utilisés

3ripolyphosphate de sodium 23pp7a5

$étasilicate de sodium 2$Si5

3risilicate de sodium 23Si5

%rthophosphate de sodium 27aP5

Carbonate de sodium

P L A N



P L A N

IntroductionGénéralités sur les barbotines

Caractérisation Physico-chimique des

constituants de la barbotine


seules






seules

$esures rhéologiques $esures électrochimiques

$esures de charge de

sur#ace

$esures électriques à

haute #réquence



19

(ispositi# e8périmental

'esures rhéologi#ues

C t t hé l i d C= t C8



20

Co"porte"ent rhéologi#ue de C= et C8

.

'.

,.

/.

0.

. *. /. 9. 1'. 1:.

>radient de 0itesse ?<@s

F o r c e d e c i s a i l l e " e n t ? $ a A

τc ; ,<' = .<1 >Pa?

η ; .<,. = .<.. >Pa@s?

Argile C4

.

'

,

/

0

. *. /. 9. 1'. 1:.

>radient de 0itesse ?<@s

F o r c e d e

c i s a i l l e " e n t ? $ a A

τc ; .</ = .<*

; .<9 = .<'

n ; .<, = .<.,

Argile C3

τ = τ0 + η.G

Fluide de )ingha"Fluide de ,erschel5)ulkle*

τ = τ0 + K.Gn

E!! t d l ! ti i



21

E!!et de la !raction "assi#ue

.

.@,

.@0

1@'

1@/

:/ :0 /. /' /, // /0

Fraction "assi#ue 1B4

2 i s c o s i t é a p p a r e n t e ? $ a

. s A Argile C*

Argile C,

Argile C4 -------- limite = 60,5% massique

Argile C3 -------- limite = 66,% massique



22

$écanismes de la dé#loculation

Augmentation de la charge de sur#ace

Inversement de la charge de sur#ace positive

6lévation du p!

7eutralisation des cations plurivalents

Augmentation de l’épaisseur de la (C6

E!!et de la nature et du tau de dé!loculants



23


E!!et de la teneur en -pp&a

6.;;B en -pp&a pour C=

6.;B en -pp&a pour C8

.

.@':

.@:

. .@' .@, .@/ .@0 1 1@'

B -pp&a

0 i s c o s i t é a p p a r e n t e ? $ a . s

A

Argile C*

Argile C,



24

B@:

B@B:

0

0@':

0@:

. .@' .@, .@/ .@0

B -pp&a

p ,

Argile C=

Argile C8

E!!et du p,

+osage des ions phosphates



25

+osage des ions phosphates

.

.@'

.@,

.@/

.@0

1

1@'

. .@' .@, .@/ .@0 1 1@'

B -pp&a introduit

B - p p

& a a d s o r b é p a r l D a

r g i l e Argile C*

Argile C,

Pour C3 :Pour C3 : la défloclation ne se fait !as !a" adso"!tion des ions !#os!#ates

Pour C4 :Pour C4 : l$adso"!tion des ions !#os!#ates cont"i%e & la %onne dis!e"sion

Anal*se des surnageants



26

Anal*se des surnageants

Argile C3 Argile C4

.

.@:

1

1@:

'

Ca 'g E &a $

C o n c e n t r a t i o n 1 g @ l 4

.<.. tpp7a

.<1: tpp7a

.<*: tpp7a

.<:: tpp7a

.<B: tpp7a1<.. tpp7a

.

.@:

1

1@:

'

Ca 'g E &a $

C o n c e n t r a t i o n 1 g @ l 4

.<.. 3pp7a

.<1: 3pp7a

.<*: 3pp7a

.<:: 3pp7a

.<B: 3pp7a

1<.. 3pp7a

E!!et du "éta$hosphate de sodiu" 1&a$O 4



27

E!!et du "éta$hosphate de sodiu" 1&a$O=4

Argile C3 Argile C4

6<66<;

67667;

6=666

676869

6:<6

<7<8

66

6<

67

6=

68

6;

69

6

2 i s c o s i t é a p p

a r e n t e ? $ a . s

A

6<66<;

67667;

6=666

6768

696:

<6<7

<8686

68;

6;6

6;;

696


A



28

E!!et de la teneur en 'Si

.

1

'

. .@' .@, .@/ .@0

B 'Si


A Argile C*

Argile C,



29

9@'

9@,

9@/

9@0

1.

1.@'

. .@' .@, .@/ .@0

B 'Si

p ,

Argile C=

Argile C8

E!!et du p,

!ffet du "risilicate de sodium



30

!ffet du "risilicate de sodium

Argile C3 Argile C4

6<66<76<8

6<96<:

676677 66

6<67

6=686;

696

6:66

68

6:

<7

<9

2 i s c o s i t é a p p a r e

n t e ? $ a . s

A

6<66<76<8

6<96<:

676677 66

6<67

6=68

6;696

6:66

67

68

69

6:

<6

2 i s c o s i t é a p p a r e n

t e ? $ a . s

A

Conclusion



31

Conclusion

%es "esures rhéologi#ues G

5 le co"porte"ent rhéologi#ue di!!érents

5 co"porte"ent di!!érent en présence de dé!loculants

%es "esures co"plé"entaires G

5 "ode d’action de dé!loculant

%’ense"ble per"et de

5 "écanis"es de dé!loculation

'''1 '



0n : $Mg2 ,Ca2 ,'

'-(-'-(-'-(-'

'

'

'

''

0n

1

'-(-'-(-'-(-'

'

'

'

''

'

) )) )

'*2

'*

2

*

a+

a+ a+

a+

a+'

mentation de l $é!aisse" de la /

i

'

' '

, Cas du 'Si

M& &) M) &2

'esures électrochi"i#ues



33



Courbe de polarisation



34

Courbe de polarisation

%' air %' 2dissous5

%' 2dissous5 %' 2adsorbé5

%' 2adsorbé5 & !& & 'e- 2super#icielle5 !%'- 2adsorbé5



35

Mesure de la #p

/p est en relation a0ec la cinéti#ue de la réaction à l ’électrode$lus cette réaction est !acile $lus la résistance sera !aible

Corrélation entre la Dp et la dé#loculation



36

Corrélation entre la Dp et la dé#loculation

de la charge suite du p!

%' est #acilement accessible

à la particule@

du palier de réduction de la Dp

%' l’acc"s est limité

du palier de réduction

de la Dp




37


.

.@,

.@0

1@'

1@/

. .@' .@, .@/ .@0 1 1@'

B -pp&a

/ p 1 < 6

; 4 ? . c "

7 A

6

6.7;

6.;

0 i s c o s i t é a p p . ? $

a . s A

Argile C3

.

.@:

1

1@:

'

'@:

. .@' .@, .@/ .@0 1 1@'

B -pp&a

/ p 1 < 6

; 4 ? . c "

7 A

.

.@'

.@,

.@/

0 i s c o s i t é a p p ? $

a s A

Argile C4



38

la densité de charges négati0es

de sur!ace est plus i"portante.

.

.@,

.@0

1@'

1@/

. .@' .@, .@/ .@0 1 1@'

B -pp&a

/ p 1

< 6

; 4 ?

. c "

7 A

6

6.7;

6.;

0 i s c o s i t é a p p . ? $ a . s A

Argile C3



39

%a charge négati0e est crée par

in0erse"ent de la charges 1H4

.

.@:

1

1@:

'

'@:

. .@' .@, .@/ .@0 1 1@'

B -pp&a

/ p 1 < 6

; 4 ?

. c "

7 A

.

.@'

.@,

.@/

0 i s c o s i t é a p p . ? $ a . s A

Argile C4

!ffet de la teneur en M$i



40

.

1

'

*

. .@' .@, .@/ .@0

B 'Si

/ p 1

< 6

; 4 ?

. c "

7 A

.

.@'

.@,

.@/

.@0

1

0 i s c o s i t é a p p .

? $ a . s

A

.

1

'

*

. .@' .@, .@/ .@0

B 'Si

/ p 1

< 6

; 4 ?

. c "

7 A

.

.@/

1@'

1@0

0 i s c o s i t é a p p

? $ a s

A

Argile C3 Argile C4




41

.

1

'

*

. .@' .@, .@/ .@0

B 'Si

/ p 1

< 6

; 4 ?

. c "

7 A

.

.@'

.@,

.@/

.@0

1


? $ a . s

A

Argile C3

la densité de charges négati0es

de sur!ace est plus i"portante.




42

.

1

'

*

. .@' .@, .@/ .@0

B 'Si

/ p 1

< 6

; 4 ?

. c "

7 A

.

.@/

1@'

1@0


? $ a . s

A

Argile C4

/p aug"ente a0ec ladé!loculation

/éaction de réduction di!!icile

%’adsorption des ions silicates

li"ite l’acc(s de O7 à la particul

Conclusion



43

Conclusion


+i!!érence de co"porte"ent des deu argiles

techni#ue rapide

peu coteuse

de"andant une !aible #uantité de barbotines

"o*en de contrJle de la stabilité de la barbotine

Con!ir"ation de certains résultats G

E’argile C* ne présente que des sites chargés négativementE’argile C, présente di##érents types de sites chargés 2&5 et 2-5

'esures de Charges de sur!ace



44

A5 Charges de sur!ace de bord des particules argileuses

K $ar titration potentio"(tri#ue acide@base

)5 Charge de sur!ace totale des particules d’argiles

K $ar "esure de la "obilité acoustophoro"(tri#ue

'esures de Charges de sur!ace

A5 Charges de sur!ace de bord



45

+osage acide @ base de la suspension d ’argile

,g d ’argile dans 1.. cm* d ’eau distillée

durée de la manip@ ; 1: heures

Condition Opératoire :

-I-/O%I&E

(étermination du PC7



46

Argile C= -------------- $C& L7

Argile C8 -------------- PC7 ; 0<0

'

,

/

0

1.

1'

-.@.' [email protected] . [email protected] .@.'

?"ol.l5<

p,

suspension

surnageant

?&aO,?,Cl

'

,

/

0

1.

1'

-.@.' [email protected] . [email protected] .@.'

?"ol.l5<

p,

suspension

surnageant

?&aO,?,Cl

Argile C3 Argile C4

6##et de 3pp7a



47

Argile C3 Argile C4

Argile C= G l’adsorption des ions phosphates se #ait progressivement

Argile C8 G l’adsorption se #ait d"s les 1er aFouts d’ions phospahtes

'

,

/

0

1.

1'

[email protected]: [email protected] -.@..: . .@..: [email protected] [email protected]:

?"ol.l5<

p,

.<.. tpp7a

.<*: tpp7a

.<B: tpp7a

1<.. tpp7a

?&aO,?,Cl

'

,

/

0

1.

1'

[email protected]: [email protected] -.@..: . .@..: [email protected] [email protected]:

(.oll)1

*

p,

.<.. tpp7a

.<*: tpp7a

.<B: tpp7a

1<.. tpp7a

?&aO,A?,ClA

)5 'esure Acoustophoro"(tri#ue



48




49

-*

-'

-1

.

' , / 0 1. 1'p,

' o b i l i t é d * n .

1 "

7 . 2

5 < . s

5 <

< 6 5 : 4

Argile C*

Argile C,

$esure de la mobilité dyn@ en #onction du p!



50

-1@*

-1@'

-1@1

-1

-.@9

-.@0

.@. .@' .@, .@/ .@0 1@.

B -pp&a

" o b i l i t é d

* n .

1 "

7 . 2

5 < . s

5 <

< 6

5 : 4

Argile C*

Argile C,

$esure de la mobilité dyn@ en #onction de 3pp7a

Conclusion



51

Argile C= G

l’adsorption des ions phosphates se !ait progressi0e"ent

Argile C8 G

l’adsorption se !ait d(s les <er

aMouts d’ions phospahtes

Con!ir"ation de certains résultats G

%a charge de sur!ace pour les deu argiles est négati0e

Charges de !aces l ’e"portent de0ant les charges de bords

P L A N



52

Introduction

Procédé de #abricationGénéralités sur les barbotines

Caractérisation Physico-chimique des argiles

seulesStabilité des barbotines à base d ’argiles

seules



Application Industrielle



53

&C

Argile C3 : 5#

Argile C4 : 4#

Calcite : 1#

&M

Argile C3 : 1#

Argile C4 : 45

6els7at8 : 1#

P9ro789llite : 2#

/ale : 15

densité :1620 g/l

t écoulement : 12 - 14 "

densité :1640 g/l

t écoulement : 10 "

eau : 3",5

éfloculants : #,!5 en ;77<a

eau : 3",5

éfloculants : #,5 en ;77<a

Comportement rh'ologique



54

pseudo plasti#ue 1,erschel )ulkle*4

plasti#ue idéal 1)ingha"4

U$C

U$'

C=

C8

!ffet de la fraction massique

.

.@'

.@,

.@/

.@0

:0 /. /' /, // /0

!raction "assi#ue 1B4

0 i s c o s i

t é a p p a r e n t e ? $ a . s

AU$C

U$'

EUC

6;B -pp&a

&ature de l ’eau de suspension



55

EUC E/) E+

+ureté aug"ente

Floculation du s*st("e

0<.

1.1'

1,1/ 10

'.

;: 96 97 98 99

68;

6;6

6;;

696

69;

66

B

- p p & a


1/

',

*'

,.,0

:/ /,B'

;: 96 97 98 99

68;

6;6

6;;

696

69;

66

B

- p p & a


1/ '0 ***9 ,:

:1

:B

/*

/0

B,

;: 96 97 98 99

68;

6;6

6;;

696

69;

66

B

- p p & a


&ature et tau de dé!loculants



56


.@..

.@1.

.@'.

.@*.

.@,.

.@:.

.@/.

.@' .@, .@/ .@0 1 1@'

B -pp&a

0 i s c o s i t é a p

p a r e n t e ? $ a . s

A U$C

U$'

U$C G 6:;B U$' G 696B



57

E!!et de la teneur en 'Si

.@.

.@,

.@0

1@'

. .@' .@, .@/ .@0 1

B 'Si

0 i s c o s i t é a

p p a r e n t e ? $ a . s

A

U$C

U$'

U$C G 6;;B U$' G 68;B



58

(ptimum de d'floculant pour &C et &M

-pp&a 'Si

U$C 0,85% 0,55%

U$' 0,60% 0,45%

E!!et du "élange -pp&a 5 &a7CO=

U$C



59

U$C

98;B "assi#ue

Carbonate per"et d ’aug"enter le p, 1p, N L;4 6<7 B en &a7CO= per"et de réduire le tau du -pp&a 1 6:6B à 6;;B4

.<'B

.<*,

.<,1

.<,0

.<::

.</'

.</9

.<B/

.<0*

6F7 6F= 6F8 6F; 6F9 6F 6F:6F<6

6F<;

6F76

6F7;

6F=6

B &

a 7

C O

=

C 3pp7a

EUC

99B "assi#ue

E!!et du "élange -pp&a 5 'Si



60

U$C U$'

#

66;B 1-pp&a4 H 6;;B 1'Si4 66;B 1-pp&a4 H 686B 1'Si4

.<:B

.</*

.</*

.</9.<B:

.<01

.<0B

66 67 68 69 6: <666

67

68

69

6:

<6

<7

C $

S i

B -pp&a

.<*'

.<**

.<*,

.<*:.<*/

.<*B

.<*0

.<*9

.<,.

66 6< 67 6= 68 6; 69 6 6:66

6<

67

6=

68

6;

69

6

6:

B '

S i

3pp7a

Conclusion



61

%e 'Si seul est plus e!!icace #ue le -pp&a

son utilisation per"et de G

utiliser une densité éle0ée réduire l ’énergie de séchage baisser le pri de re0ient 1le -pp&a est 7; !ois plus cher #ue le

'Si4

%e "élange -pp&a @ 'Si est encore plus e!!icaceson utilisation per"et de G

utiliser une densité plus éle0ée 1<66 g@l4

% ’e!!et né!aste de l ’eau dure

% ’utilisation d ’une eau ee"pte de cations !loculants G aug"enter la réacti0ité du dé!loculants écono"ie en dé!loculants et en énergie de séchage.

Pri8 de revient des dé#loculants

par broyeur 2'. tonnes5



62

765

346.95

0

100

200

300

400

500

600

700

800

P r

i x d e r e v i e n t e n

d é f l o c u l a n t ( D h !

0"85# $%%&a 0"55# '(i ) 0"05# $%%&a

U$C

780

352.8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

P r

i x d e r e v i e n t e n

d é f l o c u l a n t ( D h !

0"65# $%%&a 0"40# '(i ) 0"05# $%%&a

U$'

par broyeur 2'. tonnes5

Conclusions



63

Caractérisation ph*sico5chi"i#ue des argiles

Etude de la stabilité des barbotines à base de ces argiles seules Utilisation de di!!érentes techni#ues 'écanis"es de dé!loculation 'odes d’action de dé!loculants

Application au cas des !or"ulations industrielles

%’opti"isation du procédé de !abricationG réduction du pri de re0ient de dé!loculant

utilisation d’une concentration éle0ée en "ati(res s(ches gain sur la !acture énergéti#ue lors de séchage obtention d’un produit !ini de #ualité et reproductible

6n perspectives



64

Co"prendre les "écanis"es d’adsorption des

dispersants sur les sur!aces co"plees des argiles

Opti"isation du procédé de !abrication -raite"ent préalable de l’eau de suspension C*cle de cuisson

Etendre cette étude à d’autre barbotines

industrielles 1phar"aceuti#ue peinture...4

Demerciements



65

D + ( $aroc

nion Cérame

etude de la stabilité des barbotines à base d’argiles locales

Documents