Soutenance mémoire
Localisation du gisement d’El-Aouana
Le gisement de grès d’El -Aouana se trouve sur le littoral, dans le nord de la petite Kabylie, au Nord Est d’Algérie. Le gisement de grès d’El -Aouana est situé à 7 km à l’Ouest de la ville de Jijel, en bordure de la Route Nationale 43 reliant Jijel à Bejaïa et à 24 km de l’usine de traitement du grès (Africaver) dans la région de Taher (figure 1). Le produit naturel des grès est destiné à être transformé en sable fin dont le but est d’élaborer du verre imprimé et du silicate de soude pour approvisionner les utilisateurs de ces produits.
Reconnaissance géologique régionale
La documentation géologique se rapportant à la géologie de la wilaya est composée principalement des rapports concernant la recherche de différentes matières premières minérales. Les données géologiques concernent seulement quelques régions étroites.
Notre résumé ne comprend que les rapports qui touchent notre zone d’étude ou comprennent des informations relatives à la recherche de sable ou de grès pour l’industrie du verre. Ces rapports se résument comme suit :
-En 1976, lors des recherches sur les quartzites pour la production de ferro-silicium dans la région avoisinante la ville de Jijel, une série d’indice de grès numidiens quartzitoides a été mise en relief. Les travaux de prospection n’ont pas eu lieu. La recherche est s’effectue par la société nationale de la recherche miniers (SONARM 1976) dans le rapport, il a des indices de la région de l’Oued kebir, M’Zara, Seddana, Texenna, Jijel, Teioussem, Kef Arzouli, Djeble El Hadjar, Oued Zhour. L’indice de Jijel est un grès quartzeux appartenant au complexe numidien supérieur et qui est l’actuelle carrière de grès de l’usine de verre.
-En 1978, la société national des matériaux de construction (SNMC) a effectue des recherche pour les matériaux de construction pour réaliser le projet du briquatrie-tuiterie Jijel.
-En 1978, des grandes recherches de sables quartzeux pour la verrerie et le moulage ont été exécutées dans tout l’Est algérien. Sur le territoire de la wilaya de Jijel, les indices de sable dunaires mis en évidence (Oued El kebir, Oued Nil, Oued Zhour, Ech-chouf) présentent un intérêt en tant que matière première de constriction et éventuellement de moulage. Par contre on n’a pas mis en évidence des indices de sable apte à la production de verre car la matière première est souillée par des impuretés nuisibles dont l’élimination nécessite une technologie appropriée. D’après la prospection du Société Nationale de Recherche Minier (SONAREM 1979).
-Au résultat des travaux régionaux de recherche exécutés en 1976-1978 dans les régions de l’Algérie du Nord Est, deux complexes lithostratigraphiques principaux de roches perspectives pour mise en évidence de gîtes industriels de sables quartzeux de moulage et de verre ont été dégagés. L’un de ces complexes est constitué par les dépôts éoliens quaternaires du littoral, le deuxième, par les dépôts du Miocène de bassin peu profond. Les gîtes des sables quartzeux de moulage qui ne nécessitent pas de traitement (ou ceux qui ne nécessitent pas une correction partielle de la composition granulométrique) peuvent être dégagés parmi les deux complexes avec des réserves suffisantes pour l’exploitation. Selon les données des travaux de recherche 20 indices et 5 chantiers de sables quartzeux ont été délimités (Regia, M’Barek, Negrine, ainsi que les indices de Rédim, El- kala, et El- Horia sont perspectifs pour la production de verre.
-Les sables de ces chantiers possèdent la teneur la plus élevée en silice et celle la plus basse en oxydes colorants. Selon les analyses chimiques, minéralogiques et spectrales, leur teneur est comprise entre 0,3 % et 0,5 %, leur majeur partie est liée avec la fraction fine (< 0,1 mm), avec la fraction électromagnétique et lourde, la teneur des autres oxydes (TiO2, CuO2, V2O5) ne dépasse pas les exigences de l’industrie pour les sables de verre.
Selon les travaux de recherche de la société national SONAREM (1976), les différents indices et gisements de quartzite et de grès quartzeux sont situés à :
-M’Zara (30 Km au SE de Jijel)
-Seddana (20 Km au SE de Jijel)
-Texenna et Jijel.
Les deux premiers sont des quartzites précambriens, et les autres sont des grès quartzitoides. L’indice de Jijel, identique avec celui de notre recherche actuelle, l’indice est situé sur le littoral à 6 Km vers l’Ouest de Jijel à proximité de la RN 43, l’indice est associé au flanc Nord du massif des grès numidiens. Dans leur majorité les grès sont faiblement cimentés, sur l’indice, il existe une carrière pour la construction du port, au fond de la carrière affleurent des grès quartzitoides. Ils se reposent parmi les variétés faiblement consolidées en forme de couche, dont la puissance va jusqu’à 25 mètre avec un pendage de direction Nord Est sous un angle de pendage 70 à 80 °. Parmi les grès, on observe des interlits de schistes argileux, dont la puissance est de 0,2 à 0,3 mètre.
Le cadre lithostratigraphie régionale
Le territoire de la wilaya de Jijel constitue la partie de la zone tectonique de la petite Kabylie, les parties Est et centrale sont liées avec plongement de la grande saillie de Skikda – Texenna du fondement précambrien qui passe vers le Sud et l’Ouest dans le complexe plissé des dépôts mezo – cénozoïques de tell atlas. Le complexe précambrien (Kabylie) est bien disloqué, métamorphisé et déchiré par des roches intrusives. Le complexe métamorphique est représenté en général, par les gneiss, des schistes cristallins variant aux interlits des quartzites ainsi que des calcaires métamorphisés. Parmi les roches intrusives, on distingue les intrusions du précambrien de composition basique et acide, intensément métamorphisées ainsi que les intrusions du néogène, en général granite-porphires. Les formations volcanogènes de composition andésitique sont développées dans la région de cap cavallo. Dans la partie Ouest les formations triassiques sont représentées par des roches argilo marneuses gypsifères et salifères, les dépôts jurassiques sont développés aussi dans cette partie en générale de composition dolimito calcareuse. Les marnes du crétacé supérieur ainsi que l’Eocène sont bien développés, la plus part du territoire est recouverte par les dépôts du Numidien, dans la partie Sud les formations molassiques du miocène et du pliocène sont bien développées. Les gneiss scillés du précambrien à partir desquels se sont formées les croûtes d’altération de kaolin. Les dépôts triassiques sont perspectifs pour le sel et le gypse. Les dépôts jurassiques constitués des assises des dolomies et des calcaires constituent des matières premières pour la métallurgie, les réfractaires, les matériaux de construction, les industries chimique… Les dépôts de crétacé et de l’éocène constitues de marnes et de calcaires qui peuvent présenter un intérêt comme matière première pour la fabrication du ciment.
Les grès numidiens les variétés pures sont intéressante comme matière première pour le ferro-silicium, les verreries, les réfractaires de dînas, du flux pour la métallurgie non ferreuse. Les variétés moins pures, mais aussi dures peuvent être utilisées pour la construction des ouvrages terrestres du port. Les argiles du miocène peuvent être perspectives comme matière premières pour la brique. Les sables du quaternaire des dunes du littoral comme matière première pour la construction. La région formée par le triangle El-Aouana, Jijel, Texenna est représentée par les formations de la nappe numidienne (argile et grès). D’après Lingauer et Orosz (1990), le gisement à minéralisation grèseuse se trouve sur le flanc Nord et caractérisé principalement par un complexe magmatique et donnante naissance à des intrusions précambrienne et néogène. Les minéraux sont essentiellement des granits, des granodiorites et des porphyres .
Géologie du gisement d’El-Aouana
Dans la géologie du gisement, seules les formations appartenant au Numidien de l’oligocène prennent part. A coté du grès utilisé pour la fabrication du verre, il y a aussi, sur le territoire du gisement, des marnes argileuses de même âge. Le gisement s’édifie sur une série de changements alternatifs de ces deux formations. La carrière à été ouverte sur une couche de grès large de 70 à 80 mètre comprise dans un large bande de marnes argileuses comprise elle-même dans la série de formations, les marnes argileuses ainsi que les grès sont des formations d’origine marine.
Pétrographie
Du point de vue pétrographique la matière première est un quartzite mal classifié, à texture compacte, contenant des grains fins, moyens et grossiers, avec plus ou moins de grains fins de gravier. La couleur est jaune grisâtre et jaune brunâtre dans la zone d’oxydation prés de la surface et grise claire dans les parties profondes, le liant des grés est régulièrement le quartez ou la silice et par endroit , représenté par une matière liante argileuse (illite et kaolinite) , qui (selon les analyses) , forme une fine pellicule sur la surface des grains de sable selon la dominance et l’importance du liant , la dureté varie entre le moyennement dure et le dure , les grés sont de manière irrégulière et surtout le long des fissures, souillés de limonite et dans les parties profondes de pyrite et, par endroits contiennent des stratifications de marnes argileuses d’épaisseur allant de quelques cm à quelques dizaines de cm. Les marnes argileuses considérées comme stérile sont du point de vue pétrographique homogène, texture compacte, régulièrement à fine stratification, poussiéreuses, et par endroits sableuses.
Prés de la surface, sous l’influence des conditions climatologiques, elles sont meubles et se transforment en sol, plus bas, par contre, elles gardent leur couleur grise, grise foncée, les couches épaisses de marnes argileuses contiennent toujours des bandes fines de grés allant jusqu’ à quelques dizaines de cm. Depuis l’oligocène, la région a été soumise à de très fortes influences tectonique, ceci s’observe d’abord par la position culbutée des différentes couches, les couches stratigraphiques d’origine horizontale sont aujourd’hui presque verticales, et dans la carrière, l’inclinaison des couches des grés à exploiter varie entre 70° et 90°, et par endroits, dans la partie nord de la carrière, les couches ont basculé de 10 à 20° par rapport à la verticale.
L’inclinaison des couches de la région étudiée actuellement par sondage varie entre 70 ° et 80 ° et la direction du pendage qui jusque à présent était NNE, s’est transformes en SSE sous l’influence tectonique très forte, les couches ont non seulement culbuté, mais se sont fissurées et agglomérées en plus petits blocs le long des failles, la direction des failles est presque perpendiculaire à la direction de pendage des couches de grés et des dislocations d’environ 10 métrés ont lieu plusieurs fois le long de ces failles. Toutes ces conditions surtout la position fortement culbutée et l’agglomération tectonique influenceront négativement sur l’exploitation dans cette région. En ce qui concerne les conditions hydrologiques, les roches ne contiennent pas d’eau libre, et lors de l’exploitation à ciel ouvert, il n’y aura pas de problème d’eau, les couches de marnes argileuses grâce à leur imperméabilité n’absorberont pas les eaux atmosphériques mais les draineront plus bas, les couches de grés grâce à leur structure poreuse et au réseau de fissures conduiront les eaux atmosphériques en profondeur, par conséquent ces eaux ne s’accumuleront pas dans la roche.
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Table des matières
Introduction
Chapitre 1. Appréciation des conditions géologiques et minières du gisement d’El-Aouana (Jijel)
1. Localisation du gisement d’El-Aouana
2. Reconnaissance géologique régionale
3. Le cadre lithostratigraphie régionale
4. Géologie du gisement d’El-Aouana
4.1. Pétrographie
4.2. Etude géologique du banc de grès
4.2.1. Couleur
4.2.2. Dureté
4.2.3. Granulométrie
5. Chimie-minéralogie des échantillons de grès
6. Propriétés physiques du grès d’El –Aouana
Conclusion
Chapitre 2. Analyses de la littérature scientifique sur l’enrichissement des grès (des sables) et élaboration du verre
1. Les spécifications de sable siliceux utilisé pour la verrerie
2. État naturel de la silice
2.1. Sable siliceux
2.1.1. Production et réserves mondiales
2.1.2. Marché et acteurs mondiaux
2.1.3. Prix de silice
3. Les produits de verre : Exigences technologiques
3.1. Granulométrie des produits verrières
3.2. Composition chimique et minéralogique du sable
4. Matière première : préparation et enrichissement des grès
4.1. Préparation mécanique des grès (sable siliceux)
4.2. Procédés d’enrichissement de sable siliceux
5. Séparation par voie physique
5.1. Attrition de sable siliceux
5.1.2. Paramètres opératoires
5.2. Séparation gravimétrique
5.3. Séparation gravimétrique de sable siliceux
5.4. Séparation magnétique
5.4.1. Les propriétés magnétiques
5.5. Séparation magnétique de sable siliceux
6. Séparation par voie physico-chimique (flottation)
6.1. Définition et principe
6.2. Réactifs chimiques de flottation
6.3. Flottation de sable siliceux
7. Séparation par voie chimique (lixiviation)
7. 1. Essais de lixiviation: conditions et paramètres
7.1.1. Le pH du milieu
7.1.2. Rapport solide /liquide ou dilution
7.1.3. Température du milieu
7.1.4. Durée de l’essai (temps de séjour)
7.2. Lixiviation de sable siliceux
8. Traitements biologiques (biolixiviation)
9. Généralités sur le verre
9.1. Histoire du verre
9.2. Définition du verre
9.1.2. La transition vitreuse
9.4. Viscosité du verre
9.4.1. Comportement de la viscosité en fonction de la température
9.5. Les matières premières
9.6. Structure des verres
9.7. Composition des verres
9.8. Elaboration du verre
9.9. Propriétés des verres
9.9.1. Propriétés physiques
9.9.2. Propriété chimique
9.9.3. Propriétés thermiques
9.10. Famille des verres
Conclusion
CHAPITRE 3. Caractérisation physico–chimique de grès d’El-Aouana (Jijel)
1. Échantillonnage
2. Préparations des échantillons pour analyse physico–chimique
2.1. Quartage
2.2. Observations macroscopique d’échantillon
3. Observations microscopiques
3.1. Préparation des lames
3.2. Polissage mécanique
3.3. Examen au microscope optique (MO)
4. Caractérisation physico-chimique
4.1. Etude granulométrique
4.1.1. Tamisage des échantillons
4.2. Analyses chimique et minéralogique
4.2.1. Composition chimique
4.2.2. Diffraction des rayons X
4.2.3. Caractérisation minéralogique de grès
5. Résultats
5.1. Observation des fractions granulométriques par microscope optique
5.2. Descriptions des lames minces
5.3. Analyse chimique de la matière première
5.4. Distribution granulométrique par tamisage
5.4.1. Evolution de pourcentage massique
5.5. Analyse granulo-chimique du tout-venant
5.5.1. Evolution de la silice
5.5.2. Evolution de l’oxyde de fer et de titane
5.7. Analyses minéralogiques par diffraction des rayons X
Conclusion
