Soutenance mémoire
ETUDES DESCRIPTIVES DU GRAPHITE
Au XVIIème siècle, un important gisement de minerais de couleur noir semblable au plomb a été découvert en Angleterre. Son appellation fut la plombagine, mais il s’agit en fait du graphite. Le graphite a été nommé par un chimiste et minéralogiste allemand appelé Alfred Gottlieb Werner en 1789, le terme Graphite vient du mot grec « graphein » signifiant écrire.
MINERALOGIE DESCRIPTIVE
Le carbone se présente sous 04 formes allotropiques, le diamant, le fullerène, le carbone amorphe et le graphite qui est essentiellement constitué de carbones. Pour le graphite les atomes de carbone, qui sont liés à trois autres atomes de carbone par des liaisons covalentes forment un réseau infini d’hexagones. Ces hexagones forment à leurs tours des couches. Ces couches sont appelés graphènes. Les feuillets sont reliés entre eux par des liaisons de type Van der Waals ce qui explique la faible interaction entre ces couches (entraînant une faible dureté de 2 sur l’échelle de Mohs). Par contre, chez le diamant, chaque atome de carbone est entouré de quatre liaisons covalentes dans un arrangement tétraédrique, ce qui leurs confèrent une forte interaction et donc une grande dureté. Le graphite est un minéral natif qui se cristallise dans le système hexagonal. Il a un clivage parfait et se fracture en feuillets. La densité cristallographique est de 2,26 à 2,30. La densité pourrait être supérieure à cette intervalle si le graphite contient des impuretés et inférieur dans le cas où le graphite comporte des porosités. La couleur varie du gris au noir. Le graphite a un éclat métallique, il est opaque, ductile, avec une dureté de 1 à 2 sur l’échelle de Mohs. Une des signes particulières des graphites est ce qu’Il tâche les doigts.
CRISTALLOGRAPHIE
Sa structure est constituée de feuillets hexagonaux non compacts nommés graphèmes, séparés d’environ 0,36nm le long de la direction de leur normal. Dans chaque feuillet, chaque atome de carbone est fortement liée par des liaisons covalentes de type sigma pour ses 3 électrons sp2 . Ces liaisons pi sont des liaisons conjuguées avec les trois atomes voisins, les électrons y sont très mobiles ce qui explique la grande conductivité électrique et thermique ainsi que la couleur noire du graphite.
METALLOGENIE DU GRAPHITE
Le graphite se forme à de hautes températures et pression. Ce sont des conditions essentielles pour transformer le carbone amorphe en graphite cristallin. Par conséquent, il se forme soit dans des roches métamorphiques soit dans les roches ignées mais jamais dans des couches sédimentaires, le graphite se forme dans des milieux pauvres en oxygène.
CLASSIFICATION DU GRAPHITE
Le graphite naturel se présente sous trois formes différentes : le graphite amorphe, le graphite en paillettes et le graphite filonien.
Graphite amorphe
Cette dénomination est due par le fait que sa structure cristalline n’est visible ni à l’œil nu ni au microscope optique standard, de ce fait on le nomme aussi graphite microcristallin ou cryptocristallin. Le graphite amorphe est celui qui présente le plus d’impureté : 40 à 60 % alors que les autres en contiennent moins de 10%. Ceci est probablement dû au fait que les proto-carbones sont associés à des impuretés de quartz ou d’argiles.
Le graphite en paillette
Ce type de graphite contient généralement une teneur en carbone supérieure à 90%, c’est le plus demandé dans le marché puisque considéré de haute qualité, c’est aussi le plus familier utilisé comme mines de crayon. On les rencontre rarement dans les roches ignées mais généralement dans les roches métamorphiques. Les pétrologues pensent que les graphites en paillettes se sont formés sous faciès granulite à une pression d’environ 10 bars et une température avoisinant les 750°C L’origine du carbone dans le cas du graphite en paillette peut être organique ou inorganique, le carbone organique proviendrait de microorganismes ou algues benthiques du protérozoïque qui seraient tombés au fond des océans.
Le graphite en bloc ou graphite filonien
Ce type de graphite est contenu dans les fissures ou filon de l’écorce terrestre. On l’appelle également graphite de Ceylan parce que c’est le seul pays qui le commercialise. Ce graphite est souvent associé à d’autres minéraux hydrothermaux comblant les fissures. Le graphite filonien a également une haute teneur en carbone de 90 à 95 %. L’origine du carbone reste encore mal comprise, cependant, certains scientifiques pensent que lors des intrusions, des fluides pegmatitiques ont entraîné des graphites en paillettes et ainsi des graphites filoniens se sont déposés plus loin.
Remarque : Le graphite peut être soit naturel, soit synthétique. Les graphites synthétiques sont obtenus par pyrolyse à partir de charbons et d’hydrocarbures et sont utilisés sans ou avec traitements.
UTILISATION ET LE MARCHE MONDIAL DU GRAPHITE
UTILISATION
Le graphite a des usages particuliers et spécifiques, de basse ou de haute technologie, selon les formes sous lesquelles il se présente. L’usage du graphite est divers et touche divers secteurs et divers formes telles que pour les batteries, les balais de carbone, la métallurgie etc…
Réfractaires et creusets
La proportion de graphite mis en œuvre dans les réfractaires va grandissant en raison de leur large spectre de propriétés et de leur capacité à résister aux conditions extrêmes de température et de corrosion. Le secteur directeur dans ce domaine est celui des producteurs d’acier. D’autres secteurs sont cependant concernés : l’industrie verrière, les cimenteries ainsi que les usines à chaux.Parmi les avantages compétitifs apportés par les graphites dans le domaine des réfractaires, citons :
– une conductivité thermique accrue ;
– la limitation de la dilatation ;
– la non-mouillabilité par les laitiers fondus et le métal en fusion, la limitation des interactions entre revêtements et produits finis garantissant une qualité accrue pour ces produits finaux ;
– la résistance aux chocs thermiques et à la corrosion en condition de températures extrêmes ;
– une résistance mécanique accrue par l’utilisation du graphite en paillettes .
Métallurgie des poudres
Cette métallurgie spécialisée met en œuvre des poudres aux fins de créer des pièces métalliques aux formes complexes. Le façonnage s’effectue sous forte température, par pressage isostatique. Au métal en poudre est associé du graphite naturel ou synthétique, voire un mélange des deux. Les secteurs concernés sont l’automobile, l’électroménager ou l’aéronautique.
Matériaux de friction :garnitures de freins et embrayages
Du graphite peut être utilisé pour les matériaux de friction des garnitures de freins ou d’embrayages utilisées dans les industries automobile, aérienne, ferroviaire ou les engins de chantier. L’intérêt du graphite pour ces applications est la possibilité d’évacuer la chaleur en raison de sa conductivité thermique élevée, sa résistance à toutes les formes de corrosion : à l’eau, aux huiles, aux carburants et aux autres agents chimiques. Enfin, il permet de limiter le bruit et les vibrations dans les garnitures de frein et les embrayages où il est mis en œuvre.
lubrifiants
Le coefficient de friction peu élevé du graphite dû à sa structure en feuillets faiblement liés est encore valorisé dans ces applications. Graphites « amorphes » et graphites synthétiques sont les formes de graphite les plus couramment utilisées avec des teneurs en carbone supérieures à 98 %.
Crayons
Le graphité a été utilisé pur dans les crayons dès le XVIe siècle. Aujourd’hui, un mélange de graphite et d’argile (kaolin ou bentonite) est couramment utilisé. Si le graphite amorphe et graphite en paillettes sont tous deux utilisés, le graphite en paillettes est préféré dans les produits hauts de gamme.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : GENERALITES
I.1. ETUDES DESCRIPTIVES DU GRAPHITE
I.1.1 MINERALOGIE DESCRIPTIVE
I.1.2 CRISTALLOGRAPHIE
I.1.3 METALLOGENIE DU GRAPHITE
I.1.4 CLASSIFICATION DU GRAPHITE
I.1.4.1 Graphite amorphe
I.1.4.2 Le graphite en paillette
I.1.4.3 Le graphite en bloc ou graphite filonien
I.2. UTILISATION ET LE MARCHE MONDIAL DU GRAPHITE
I.2.1 UTILISATION
I.2.1.1. Réfractaires et creusets
I.2.1.2. Métallurgie des poudres
I.2.1.3. Matériaux de friction :garnitures de freins et embrayages
I.2.1.4. lubrifiants
I.2.1.5. Crayons
I.2.1.6. Autres utilisations du graphite
a. Forages
b. Peintures
c. Nucléaire
d. Industrie du verre
I.2.2 RÉPARTITION DE LA CONSOMMATION
I.2.3 MARCHE MONDIAL DU GRAPHITE
I.2.4 PRODUCTION
I.2.5 LES PRIX RÉCENTS
I.3. GRAPHITE A MADAGASCAR
I.3.1 INDICES GRAPHITEUX DE MADAGASCAR
I.3.1.1 faisceau de Moramanga
I.3.1.2 Secteur d’Anosibe
I.3.1.3 Secteur Nord Perinet à Ihofa
I.3.1.4 Secteur Nord Ihofa à Rabaona
I.3.1.5 Axe de Vatomandry et la région de Marivolanitra
I.3.1.6 Axe d’Ampasinambo
I.3.1.7 Faisceau d’Antsirabe- Ambatolampy
I.3.1.8 Faisceau d’Ampanihy-Bekily
I.3.2 PRODUCTION ET EXPORTATION
PARTIE 2 : CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDES
II.1 LOCALISATION de la ZONE D’ETUDE
II.2 GEOLOGIE DE LA ZONE D’ETUDES
II.2.1 CONCEPTS ACTUELS SUR LE PRECAMBRIEN MALAGASY
II.2.1.1. Domaine d’Antongil-Masora
II.2.1.2. Domaine d’Antananarivo
II.2.1.3. Domaine d’Itremo-Ikalamavony-Taolagnaro
II.2.1.4. Domaine de Bemarivo
II.2.1.5. – Domaine de Vohibory (550Ma-500Ma)
II.2.2 GEOLOGIE DE LA ZONE D’ETUDE
II.3 DESCRIPTION DU MILIEU PHYSIQUE et BIOLOGIQUE
II.3.1. RELIEF ET PAYSAGE`
II.3.2. CLIMAT
II.3.3. CONTEXTE PEDOLOGIQUE
II.3.3.1. Les sols ferralitiques
II.3.3.2. Les sols hydromorphes
II.3.4. CONTEXTE HYDROLOGIQUE
II.3.5. DESCRIPTION DU MILIEU BIOLOGIQUE
II.3.5.1. La formation secondaire ou savoka en ravinala
II.3.5.2. La formation savanicole
II.3.5.3. La formation humide
II.3.5.4. La zone de culture
PARTIE 3 : CONTRIBUTION A L’EXPLOITATION DU GISEMENT DE VATOMAINA
III.1 TRAVAUX DE PROSPECTION
III.1.1. EXPLORATION ET PROSPECTION GEOLOGIQUE
III.1.1.1 Exploration
III.1.1.2 Télédétection
III.1.1.3 Prospection électrique Levée
III.2 EXTRACTION DU GISEMENT
III.2.1 CHOIX DU MODE ET METHODE D’EXPLOITATION
III.2.2 Modélisation DU GISEMENT
III.2.3 LES ENGINS UTILISES
III.2.4 EXHAURE
III.2.5 DESIGN ET VOIE DE ROULAGE
III.2.6.1 LARGEUR
III.2.6.2 SURFACE DE LA ROUTE
III.2.6.3 LES PRINCIPAUX FACTEURS A CONSIDERER
III.3 TRAITEMENT DES TOUT VENANTS
III.3.1 LE DEBOURBAGE
III.3.2 LE RAFFINAGE
PARTIE 4 : ETUDES D’IMPACT ENVIRONNEMENTALE & ETUDES TECHNICO- ECONOMIQUES
IV.1 IDENTIFICATION, EVALUATION ET ANALYSE DES IMPACTS DU PROJET
IV.1.1. IDENTIFICATION
IV.1.1.1. impacts sur le milieu physique
IV.1.1.2. impacts sur le milieu biologique (faune et la flore)
IV.1.1.3. impacts sur le milieu humain
IV.1.1.4. Impacts socio-économiques
IV.1.2. EVALUATION DES IMPACTS
IV.1.2.1 Portée
IV.1.2.2 Durée
IV.1.2.3 Intensité
IV.1.2.4 Importance
IV.1.3. MESURES D’ATTENUATION
IV.1.3.1. milieu physique
a. sur l’eau
b. Atmosphère
c. Topographie
d. Sol
IV.1.3.2. Milieu biologique
a. Végétation
b. Faune
IV.1.3.3. Milieu humain
a. Population
b. Culturel et cultuel
c. Occupation du sol
IV.1.4. PLAN DE GESTION ENVIRONNEMENTALE
IV.1.4.1 Révégétalisation
IV.1.4.2 Gestion de l’eau
IV.1.4.3 Gestion des déchets
IV.1.4.4 Gestion des déblais
IV.1.4.5 Gestion des conflits sociaux
IV.1.5. ANALYSE DES RISQUE ET DANGERS
IV.2 EVALUATION ECONOMIQUE
IV.2.1 INVESTISSEMENTS
IV.2.1.1 Immobilisations
IV.2.1.2 Fonds de roulement initial
IV.2.1.3 Amortissement
IV.2.2 MODE DE FINANCEMENT
IV.2.2.1 Plan de financement
IV.2.2.2 remboursement
IV.2.3 COUTS D’EXPLOITATION
IV.2.4 RECETTES D’EXPLOITATION
IV.2.5 RESULTAT BRUT D’EXPLOITATION ( RBE)
IV.2.6 ETUDE DE RENTABILITE
IV.2.6.1 Compte d’exploitation prévisionnel
IV.2.6.2 Rentabilité
IV.2.6.3 Rentabilité des capitaux
IV.2.6.4 Taux de rentabilité interne (TRI)
IV.2.6.5 Délai de récupération des capitaux investis (DR)
CONCLUSION
