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Kaolin : propriétés, usages et types de gisement


Le kaolin est une roche de composition argileuse constituée principalement de kaolinite, un minéral provenant de l’altération de roches feldspathiques. La kaolinite, de formule chimique Al2O3 .2SiO2 .2H2O, contient théoriquement 39,5% Al2O3 , 46,5 % SiO2 et jusqu’à 14 % H2O. Elle se présente en petits cristaux lamellaires de forme pseudo-hexagonale.

Le kaolin est caractérisé par :

  • une faible dureté (2 selon l’échelle de Mohs);
  • un haut degré de blancheur;
  • un contenu élevé en alumine (Al2O3) qui en fait un excellent réfractaire;
  • une granularité très fine et une bonne opacité due à la forme lamellaire des cristaux de kaolinite.

Ces différentes propriétés physiques et chimiques font du kaolin une substance des plus recherchées.

Usages

Depuis l’Antiquité, le kaolin est la matière première de base de la céramique fine, à cause de sa température de fusion élevée et de sa couleur blanche. Cependant, au fil des ans, les propriétés particulières du kaolin liées à sa blancheur et à sa finesse de broyage ont amené de nouveaux usages :

  • matière première dans la fabrication des céramiques fines et des produits réfractaires (briques, ciments, mortier);
  • charge minérale ou additif dans la fabrication du papier;
  • charge inerte dans les peintures, les plastiques et le caoutchouc;
  • source d’alumine et de silice dans la fabrication du ciment et de la fibre de verre;
  • préparation de produits pharmaceutiques;
  • additifs alimentaires et agents de blanchiment;
  • fabrication de plâtre, de granules pour revêtements de toiture;
  • fabrication de textiles.

Types de gisement

La kaolinite se forme par l’altération chimique des feldspaths. Dans le cas du feldspath potassique, la réaction est la suivante :

2 KAlSi3O8 + 3H 2O
K-feldspath

=
 
Al2Si2O5(OH)4 + 2KOH
kaolinite

Les gisements de kaolin peuvent être d’origine primaire ou secondaire.

Gisements primaires

Les gisements primaires sont les dépôts résiduels provenant de l’altération en place, de roches riches en feldspath, par les agents météoriques ou par des solutions hydrothermales.

Les gisements primaires ou résiduels de kaolin présentent des teneurs en kaolin qui varient généralement de 15 à 50 %. La teneur et la composition du dépôt dépendent de plusieurs facteurs dont la nature de la roche originale, le degré et le type d’altération. L’altération d’un granite produit un kaolin qui contient du quartz et du mica et, si la kaolinisation n’est pas complète, il y aura du feldspath. En général, les plagioclases sont les premiers feldspaths à être kaolinisés tandis que les feldspaths potassiques s’altèrent plus lentement et donnent des kaolins qui contiennent des cristaux fins d’illite, de séricite et d’hydromuscovite (Bristow, 1990).

La plupart des gisements de kaolin que l’on trouve au Québec sont des gisements résiduels qui résultent de l’altération hydrothermale ou météorique de roches feldspathiques précambriennes. Celles-ci incluent des quartzites feldspathiques, des monzonites quartziques et des anorthosites.

Gisements secondaires

Les gisements secondaires sont les dépôts sédimentaires provenant du transport et de la sédimentation de la kaolinite issue des gisements primaires. Les gisements secondaires sont généralement plus riches en kaolinite que les gisements de kaolin primaires ou résiduels. Dans les gisements secondaires, la kaolinite se présente en cristaux plus fins.

À la suite de l’érosion des dépôts résiduels de kaolin, des sédiments sont transportés par des cours d’eau, lavés et débarrassés de leurs impuretés. Ce processus permet aux particules plus fines et plus légères de kaolinite de se déposer dans les eaux calmes des lacs ou des estuaires, produisant ainsi des kaolins exceptionnellement purs (85 à 95 % de kaolinite), pratiquement exempts de particules sablonneuses (Prasad et al., 1991). Par contre, lorsque le dépôt de kaolinite se fait en milieu marin plus perturbé, le kaolin peut contenir une quantité élevé de sable.

Les seuls gisements secondaires de kaolin ont été trouvés dans le secteur de Schefferville dans des sédiments du Crétacé qui recouvraient à l’origine le gisement de fer de la mine Redmond. Ils ont été complètement enlevés lors de l’exploitation de la mine.

Références

BLAIS, R.A., 1959. L’origine des minerais crétacés du gisement de fer Redmond, Labrador, Le Naturaliste Canadien, Vol. LXXXVI, n° 12, pages 265-299.

BRISTOW, C. W., 1990. The Genesis of the China Clays of South-West England – A Multistage Story, Abstract, Clay Minerals Society 27th Annual Meeting, Columbia, MO, page 27.

DUMONT, M., 2008. Argiles, Annuaire des minéraux du Canada, 2008, pages 6.1-6.11.

HARBEN, P. W. et M. KUZAVART, 1996. Industrial Minerals. A global Geology. Industrials Information Ltd. Metal Bulletin, PLC London.

PRASAD, M.S., REID, K.J. et H. H. MURRAY, 1991. Kaolin : processing, properties and applications. Applied Clay Science, 6,  87-119.

 




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