Avant toute chose, il faut garder à l’esprit les points suivants :

a) Les argiles sont toutes des silicates simples ou complexes d’aluminium, magnésium et fer principalement.

b) Il existe une grande variété d’argiles qui sont différentes par :
- leur structure moléculaire, donc cristalline
- leur composition chimique

Les plus courantes sont, par ordre alphabétique :

Attapulgites,chlorites,illites,kaolinites,sépiolites,smectites (comprenant elles-mêmes de
nombreuses variétés telles que beidellites, montmorillonites,nontronites,bentonites naturelles)

c) La différenciation se fait uniquement par diffraction aux rayons X, les autres analyses
possibles telles que :
- chimiques, thermiques différentielles microscopies, électroniques.
Ne servant qu’à préciser tel ou tel point sur une argile donnée.

d) La plupart du temps, ces variétés ne se trouvent pas pures dans la nature, mais en mélanges entre elles pour former ce qu’il est convenu d’appeler un minéral argileux qui est lui même contaminé par du sable, du calcaire ou de la dolomie, et bien sûr des traces d’éléments ou de matières organiques qui sont à l’origine de la couleur de l’argile.

C’est ainsi que, quel que soit le type d’argile considéré, une présence de fer à l’état ferreux
donnera au produit une couleur tendant vers le vert, et de fer à l’état ferrique vers le rougeâtre

Deux argiles de même type et de caractéristiques identiques, peuvent donc être de couleurs
différentes, et parallèlement deux argiles de même couleur peuvent avoir des propriétés
complètement différentes.

Explication des méthodes usuelles de contrôles des argiles

Pour mieux saisir et comprendre ce qui précède, il faut expliquer les méthodes de contrôles
utilisées et leurs possibilités respectives.

1) Diffraction aux rayons X.

En faisant traverser une couche mince du minéral par un faisceau de rayons X qui arrive sous
une incidence variable, on enregistre les angles de diffraction qui correspondent aux espaces
inter-réticulaires, c’est à dire à la dimension de la maille moléculaire.
Chaque type d’argile est ainsi défini par la présence de pics sur les enregistrements, à des
positions bien déterminées, par exemple 10,5 A° pour l’attapulgite, 7 A° pour le Kaolin ou
12 A° pour la sépiolite ( A° = angström, unité valant un dix millionième de millimètre ).

2) Analyse thermique différentielle A.T.D.

En augmentant de façon régulière, par un apport de chaleur constant, la température de
l’échantillon à analyser, on constate qu’à des températures bien précises pour chaque
échantillon, il se produit un abaissement subit de la température correspondant à l’évaporation d’une partie d’eau de constitution ( pic endothermique ) ou une élévation subite de la température, ( pic exothermique ) correspondant à un changement d’état.
La position de ces différents pics sur la courbe A.T.D est caractéristique d’une argile donnée

3) Microscopie électronique à balayage ou à transmission.

Les dimensions des particules d’Argiles sont si faibles, qu’elles ne peuvent être examinées par des moyens conventionnels ( binoculaires ou microscopes ). Il faut donc utiliser un microscope électronique à transmission ( M.E.T. ) ou à balayage ( M.E.B. ) pour étudier ces poudres d’Argiles.
Ces examens permettent de connaître les formes des cristaux unitaires de chaque type d’Argile :
• empilements « d’assiettes » pour les Kaolinites
• Battonets pour les attapulgites et les sépiolites
• Assiettes enroulées sur elle-même à la manière de cigarettes russes et donnant ainsi l’aspect d’un tube creux, pour les halloysites
• Empilements de plateaux plus ou moins tourmentés pour les smectites.

L’identification des différents types d’Argiles ne peut se faire de façon précise par une analyse chimique classique. En effet, deux argiles ayant le même type d’analyse chimique peuvent être de type complètement différent ( par exemple des attapulgites et des montmorillonites situées sur la même carrière à des hauteurs différentes dans la stratigraphie peuvent avoir exactement la même analyse chimique).
Le seul moyen précis d’identification est donc la diffraction X qui en mesurant l’espace entre
deux feuillets élémentaires permet de façon sûre de classer le minéral.

4) Analyse chimique.

Elle apporte un complément aux analyses précédentes, car les taux de Mg, Fe, ou Na
permettent de connaître les éléments échangeables et leur facilité d’échange.

5) Capacité d’échange ionique

Avec ce contrôle, nous entrons dans le domaine des caractéristiques utiles des pouvoirs de
l’Argile.
Cette mesure permet de déterminer la capacité d’une argile à remplacer un certain type d’ions qu’elle possède dans sa structure, par d’autres prélevés sur le milieu avec lequel elle est en contact. Il s’agit donc d’une véritable mesure d’activité de l’Argile.
Le principe de la mesure est simple :
On met de l’argile en contact avec une quantité donnée des produits que l’on veut faire
adsorber ( ne pas confondre avec absorber, qui n’est rien de plus que la capacité d’une
éponge, alors que l’adsorption met en jeu des liaisons chimiques ) ; après un temps de contact déterminé, on dose la quantité de produit n’ayant pas été adsorbée et, connaissant la quantité d’argile mise en jeu, on peut déterminer les possibilités de fixation.
Généralement, on ramène les poids de produit absorbé en équivalent moléculaire et l’on
exprime la C.E.C. ( Capacité d’Echange de Cations ) en milliéquivalents pour 100 g d’argiles.
Ces capacités vont de 10 meq / 100g pour une Kaolinite à 80/90 meq / 100g pour
une smectite.

6) Analyses spécifiques diverses

Outre les analyses décrites précédemment, il existe d’autres mesures destinées principalement à connaître les comportements de l’Argile en dispersion dans l’eau.
Ce sont des mesures de :
• Tyxotropie ( capacité à former un gel dès que l’on arrête l’agitation de la suspension ).
• Plasticité, en fonction du rapport eau / argile

Carrières et extraction

L’argile que nous avons choisie pour ses propriétés et son activité est une smectite aluminoferrifere du type Montmorillonite qui contient à l’extraction, suivant la couche considérée, 3 à 5 % de silice et 5 à 10 % de carbonate de calcium. On ne décèle pas la présence d’autre type argileux autrement qu’à l’état de traces ( attapulgites ).

Les extractions sont faites par lots de 500 Tonnes ( 25/30 Tonnes pour les argiles Sardes )
en une seule fois, en prenant soin de n’enlever que la quantité nécessaire du « toit » qui se trouve au-dessus de l’Argile et la protège des contaminations.
L’argile extraite est alors stockée dans un bâtiment couvert, mais aéré par une différence de niveau des toitures, les parois du bâtiment étant translucides pour permettre un effet de serre et donc un pré-séchage à l’abri de toute pollution.

Traitement

Le temps de séjour dans le hangar de pré-séchage permet une réduction du taux d’humidité
de 25 % ( moyenne à l’extraction ) vers 15-18%, l’argile est alors concassée à une dimension
moyenne inférieure à 200 mm, puis envoyée dans un séchoir rotatif en acier inoxydable alimenté par un générateur d’air chaud ( pas de contact entre l’air de séchage et les gaz
de combustion ).

La température de séchage est rigoureusement contrôlée de manière à ce que l’Argile ne
dépasse pas 90 °C. Un criblage à 15 mm en sortie de séchoir recycle les produits
incomplètement secs, tandis que l’argile inférieure à 15 mm peut être soit ensachée
( concassée ), soit broyée.

Broyage

Il est effectué sur un ensemble FORPLEX équipé d’un sélecteur dynamique qui permet par
variation des vitesses de rotation du sélecteur de sortir toutes les granulométries désirées :
• Inférieure à 77 µ ( Surfine )
• Inférieure à 45 µ ( ventilée )
• Inférieure à 20 µ ( micronisée )

Contrôles Laboratoire

a) Avant extraction

Diffraction X et recherche des pesticides pour déterminer la zone d’exploitation et les rejets
devant être effectués si nécessaire

b) Après extraction

Contrôle sur échantillon moyen : Diffraction X, Analyse chimique, C.E.C.

c) En cours de fabrication

Analyse journalière des lots portant sur les points suivants :
• Granulométrie
• Taux de silice
• Taux de carbonates
• Densité
• Pourcentage H2O

d) Sur produits finis, par lots de 5 Tonnes

• Diffraction X
• Capacité d’Echange de Cation
• Dosage Plomb et Arsenic
• Bactério