Extraction et analyses physico-chimique de l’huile de Bemolanga

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Argile exprimée

Elles sont surtout représentés dans les argiles intermédiaires, les argiles inferieures et supérieure et dans les grés inferieure des forages BAP 5, BAP 10 et BAP 12bis. (Figure 5)
Elle relève de l’association de : illite, chlorite et kaolinite avec illite dominante : l’illite est d’autant plus dominante et la kaolinite moins représenté que l’ensemble est plus argileux.
L’association s’enrichit en montmorillonite chaque fois qu’existe dans le dépôt des carbonates ou des concrétions calcédonieuses : parallèlement diminuent les teneurs en chlorite et illite. Un tel enrichissement en montmorillonite peut également s’observer à la rupture granulométrique : contact d’un argilo-silt avec un grès, par exemple. (6)

Argile disséminée

Elle existe dans toute les séries gréseuses des différents forages, à savoir les grès supérieure, les grès intermédiaire et grès inferieure, ainsi que dans les séries mixte, argilo-gréseuses, du niveau de base.
En l’absence de carbonate ou de concrétion siliceuse, l’association est du type kaolinite, illite avec kaolinite dominante
Quand les carbonate et des concrétions siliceuse sont présents dans les échantillons ou à leurs voisinage, l’association est à montmorillonite dominante ; l’association est alors du type montmorillonite ou montmorillonite, kaolinite. La kaolinite y est largement représenté quand les granulométries sont grossière et montmorillonite avec granulométrie plus fine. (6)

Argile des ensembles mixtes

Il s’agit surtout des argiles du niveau de base, dans les forages BAP 10 et BAP 12bis. Leur composition vient confirmer les corrélations dans les deux paragraphes précédents.
Le grès bitumineux de Bemolanga
Dans le cadre géologique, nous avons mentionné, l’opposition structurale existant entre la partie axiale du gisement, où se situe notamment BAP 5, et les parties latérales plus subsidentes : la partie occidentale avec BAP 4 et BAP 10 d’une part et, d’ autre part, la partie orientale avec BAP 9 et BAP 12 bis. (Figure 5)
La partie occidentale se caractérise, par l’importance du détritique grossier et qu’en allant de la zone axiale vers la partie orientale, on observe un enrichissement relatif ; en dépôt dit ‘chimique’ soit sous forme de dolomie et de calcaire soit sous forme de concrétion calcédonieuses.
En conséquence, la corrélation dépôt chimique montmorillonite s’ordonne comme suit :
La montmorillonite est dominante dans le matériel argileux de la zone orientale et son importance décroit considérablement dans la zone occidentale du gisement
D’une façon générale, en l’absence de dépôt dit chimique ; l’illite caractérise le matériel à granulométrie fine, c’est-à-dire les argiles et les argilo-silts alors que la kaolinite devient dominante dans les termes à granulométrie grossière
En présence d’un tel dépôt chimique, l’importance revient à la montmorillonite ; cependant ces dépôt sont associés aussi bien à du matériel à granulométrie grossière qu’à du matériel fin. Comme les imprégnations de bitume sont fonction de la granulométrie, le contenu argileux des niveaux imprégnés correspond à :
• La kaolinite : pour le matériel grossier dépourvu de dépôt chimique
• La montmorillonite associé à de la kaolinite dans le matériel grossier associé à des dépôts chimique, tel le grès inferieure BAP 12 bis par exemple. (figure 5) (6)

Différents procédé d’extraction d’huile de bemolanga

Les différents procédés d’extraction du bitume du grès bitumineux de Bemolanga se répartissent en deux catégories bien distinctes
• Le procédé sec ou thermique
• Et le procédé humide
Ce dernier procédé se divise en deux :
• Le procédé humide à l’eau chaude
• Le procédé humide au solvant

Procédé thermique –procédé Lurgi LR

Le procédé Lurgi est un procédé thermique permettant de distiller le bitume sur le sable sous l’effet d’une température élevé (500°C) et permettant ainsi un phénomène de cracking partiel qui diminue sensiblement la densité absolue du bitume (10°API-23°API) l’agent de séparation est dans ce cas la chaleur dont le transport est assuré par le sable résiduel chaud, jouant le rôle caloporteur. La source d’énergie calorifique étant le carbone fixe du sable résiduel qui brule en présence de l’oxygène de l’air. Le produit obtenu du procédé est déjà partiellement valorisé : c’est du bitume moins visqueux contenant déjà une fraction de produit léger.
Le procédé LR est appliqué à l’échelle industrielle dans la liquéfaction du charbon et la gazéification des fractions pétroliers lourds
L’utilisation de ce second procédé nous emmène à la récupération d’environ 80% du bitume qui se trouve dans le grès. (13,20,22,23)

Procédé à l’eau chaude-procédé Clark

Lavage à l’eau chaude, appelé aussi procédé Clark, dont le principe est de séparer le bitume du sable en agissant sur la tension superficielles entre sable/eau ou eau/bitume partant de la théorie de l’existence d’un film d’eau entre le sable et le bitume qui l’enrobe, et sur la porosité apparente du bitume. L’agent de séparation étant l’eau chaude à 90°C-110°C.
Cette section thermique est suivie d’agitation mécanique lente, quelques additifs chimiques y interviennent. Ce procédé est déjà utilisé à l’échelle industrielle sur les sables d’Athabasca au Canada
La méthode de lavage à l’eau chaude peut récupérer les 80% du bitume qui se trouve dans le grès. (16,17)

Procédé d’extraction au solvant

Le principe est similaire à celui du procédé Clark avec la différence fondamentale que l’agent séparateur étant le kérosène, jouant en même temps le rôle de dissolvant ; ce qui diminue sensiblement le rôle de l’eau chaude et de la température (70°C). Un autre élément important aussi intervient dans la séparation du bitume en utilisant le contact de deux liquides non miscibles (kérosène/sable). Le bitume étant totalement dissout dans le kérosène sous forme d’extrait. (22,23)

Le verre et la glaçure

L’origine des verres remonte à la plus haute Antiquité. L’homme les a utilisés pour fabriquer des outils, des armes coupantes et des bijoux. La matière a subi une longue évolution depuis son état naturel jusqu’à la dernière innovation effectuée et pensée par l’homme. C’était vers XVIIème siècle, que les constructeurs, les architectes n’avaient plus hésité à intégrer dans leur plan la lumière du soleil par action des verres plats qu’ils appelèrent : « le vitre ».
A Madagascar, après la colonisation, le Gouvernement Malgache lançait des projets d’études concernant l’installation d’une unité de verrerie à Madagascar pour le marché local. C’est ainsi que la Société VErrerie de MAdagascar (SO.VE.MA), une société qui produit des bouteilles et verre à boire était créée le 24 Août 1967 à Toamasina. Mais suite à des difficultés et surtout le manque de devise, l’usine fermait ses portes en Août 1984.
Pour fabriquer du verre, on part d’un ensemble de matières premières constitué de roches naturelles (sable, calcaire) et de produits chimiques industriels (carbonate de sodium), pris en proportions définies. Ce mélange hétérogène vitrifiable, appelé en langage verrier « composition », est porté à la fusion dans un four approprié. Mise à part les corps volatils qui s’échappent au cours de cette opération, tous les constituants du mélange initial (y compris les impuretés indésirables) fondent et forment un liquide homogène appelé verre fondu ou fonte qui vitrifie par refroidissement.

Généralités

Définition

Un verre est un composé minéral fabriqué, à base de silice, qui possède une structure vitreuse, c’est à dire désordonnée (Figure 6). Il est mis en forme à partir d’une poudre agglomérée et consolidé par frittage. Les verres possèdent une grande stabilité chimique, du fait des liaisons de types covalents ou ioniques qui unissent les atomes.

Etat physique du verre

L’état vitreux
L’état vitreux est observé dans une matière si ses molécules sont toutes identiques tandis que leur distribution est désordonnée.
C’est le cas du verre où chaque molécule de silice est identique (tétraèdre) mais où l’organisation des unes et des autres est désordonnée. Cette fausse organisation se situe entre celle des solides (ordonnée, cristallisée) et celles des liquides (en mouvement donc amorphe). L’état vitreux est cet état « solide amorphe » (non cristallisé) caractérisé par la distribution désordonnée des molécules qui conservent néanmoins des distances fixes entre elles. (34)
Passage de l’état vitreux à l’état cristallisé
La dévitrification du verre peut apparaître sous certaines conditions. L’état vitreux disparaît en même temps que sa structure s’organise, se cristallise. Le verre devient opalin, il perd sa solidité et sa transparence. Ce défaut est plus observable sur les verres à base de potasse. Elle a aussi lieu dans le cas d’un refroidissement trop prolongé après fusion du verre. On appelle zone de dévitrification, la zone de température dans laquelle une cristallisation est susceptible de se créer. (38)
La viscosité
La viscosité est une qualité qui permet d’opposer une résistance à l’écoulement de la matière sur une surface donnée ; c’est le cas du verre lorsqu’il est chauffé entre 1000°C et 1400°C.
Les molécules sont liées ensemble et possèdent un degré de liberté pour se déplacer les unes par rapport aux autres : ceci s’appelle la viscosité. A savoir que le verre même fortement chauffé n’est jamais fluide, il devient progressivement malléable, puis de 1000°C à 1400°C, il devient visqueux (consistance du miel). Dans le sens inverse, en se refroidissant, la matière est de moins en moins visqueuse, elle redevient plastique, (on peut la déformer car elle est encore déformable) puis elle redevient finalement solide et rigide.
Le verre peut donc être qualifié de liquide figé (solide non cristallisé) obtenu après figement d’une matière surfondue dont la viscosité est extrêmement élevée. (38)

Propriété du verre

Propriété mécanique
Le verre est un matériau fragile mais il présente une dureté de l’ordre de 6,5 sur l’échelle de Mohs, c’est à peu près analogue aux aciers. Il présente une bonne résistance à la traction d’environ 4 à 10MPa
. Le verre peut également supporter une charge à la compression de l’ordre de 60 à 120MPa.
Propriété thermique
A cause de sa structure cristalline inexistante, le verre est un très bon isolant thermique, avec une capacité calorifique de l’ordre de 0,2 cal/ g/°C. Sa conductivité thermique est plus forte que celle d’un plastique mais plus basse que celle d’un métal, qui est de l’ordre de 2.10-3cal / cm2/ s / °C.
Propriété optique
C’est la qualité la plus spécifique du verre. Le verre est optiquement transparent à la lumières du jour. Il laisse passer au minimum les 80% des intensités lumineuses. Il n’absorbe que 2% et réfléchit au maximum 8% de la lumière blanche ; mais il est opaque à l’UV et à IR. L’indice de réfraction du verre varie de 1,5 à 1,90.
Propriété électrique
Les verres sont des isolants électriques. Le constant diélectrique varie de 1 à 5 et on peut fabriquer des petits condensateurs à partir du verre. Sa conductibilité électrique est de l’ordre de 10-13 siemens/cm à 25°C mais cette valeur peut atteindre 0,5 siemens/cm à la température de fusion.

Propriété chimique
Le verre présente une assez grande inertie chimique. L’acide fluorhydrique (HF) attaque le verre, et la fusion alcaline le détruit. Il peut être attaqué par l’eau suite à un contact assez long (différents types de liquides). (1, 18, 19)

Fabrication de verre

Composition pour la fabrication de verre

Oxyde formateur
L’oxyde formateur par excellence dans l’industrie verrière est l’oxyde de silicium SiO2 ou la silice, trouvée abondamment dans la nature sous forme de sable (quartz).
Tous les gisements de sable ne sont pas exploitables en verrerie à cause des impuretés. On utilise habituellement les sables titrant plus de 99% de SiO2 avec un taux d’impuretés gênantes inférieur à 0,2%. Les sables les plus purs, dits « sables de Fontainebleau », ne contiennent que 0,01 à 0,02% d’oxyde de fer: ces sables sont réservés pour les verres d’optique et la cristallerie.
L’anhydride borique B2O3 est utilisé parfois comme formateur unique dans les émaux et les verres très fusibles. Le plus souvent il est associé à la silice (verres borosilicatés). C’est un formateur cher, introduit sous forme de B(OH)3 pur, ou plus
Le verre et la glaçure
communément sous forme de borax 2B2O3,Na2O anhydre ou hydraté. Les verres courants contiennent moins de 1% de B2O3. Le borax a, par ailleurs, un effet de fondant permettant de baisser le point de fusion de verre et améliore la fusibilité du mélange. On remarque que le cristal de roche est utilisé pour la fabrication de cannes de quartz et se fond à 1500°C la fabrication.
L’alumine Al2O3 agit comme formateur en association avec la silice. Dans la nature Al2O3 existe couramment dans les roches éruptives (silico-aluminates complexes). La bauxite est de l’alumine hydratée impure. Certains feldspaths (silico-aluminates de sodium et potassium) sont assez purs pour être utilisés en verrerie.
Al2O3 est généralement introduite sous forme d’alumine hydratée Al(OH)3 extraite de la bauxite.
Les oxydes alcalins de sodium Na2O et de potassium K2O, appelés improprement « soude » et « potasse » en verrerie, sont les « fondants » nécessaires pour abaisser de plusieurs centaines de degrés la température d’élaboration et de vitrification de la silice. Ils sont introduits sous forme de carbonates, sulfates et nitrates fournis par l’industrie.
Les compositions sont essentiellement à base de carbonate de sodium. Une partie de Na2O est introduite sous forme de sulfate: le sulfate de sodium se décompose à haute température libérant des bulles de SO2 qui facilitent l’affinage. Le nitrate est ajouté pour ses propriétés oxydantes.
K2O, plus cher, est utilisé dans les verres au plomb « cristal » et certains verres colorés. Dans les verres courants, il est apporté en même temps qu’Al2O3 et Na2O par les feldspaths.
La chaux CaO est un composant important qui assure l’inaltérabilité des verres courants. Elle est introduite sous forme de carbonate de calcium par la craie, les calcaires et les marbres, ou associée à la magnésie MgO dans la dolomie.
Le verre et la glaçure
La baryte BaO est introduite sous forme de sulfate ou de carbonate. Les autres oxydes utilisés dans la composition des verres d’optique sont des produits de l’industrie chimique. (34)
Constituants secondaire
Pour modifier les conditions d’élaboration ou la teinte du verre, certains constituants sont ajoutés en très faibles quantités (1%). (34)

Procédé d’obtention de verre

Le processus d’élaboration du verre fondu est immédiatement suivi de la mise en forme et du refroidissement contrôlé, de l’objet définitif ou d’une bande continue (verre plat). Dans Le cas d’une bande de verre des éléments seront découpés et subirons, si nécessaire, d’autres traitements thermiques, mécaniques ou chimiques.
Mise à part les modifications que peuvent apporter certains de ces traitements spécifiques, les propriétés du verre sont essentiellement fixées dès le départ par la nature et les proportions des constituants de la « composition ». Elles déterminent la qualité du verre et conditionnent les processus d’élaboration et de mise en forme. Le cycle d’opérations au cours duquel le mélange vitrifiable est transformé en verre fondu apte à être mis en forme comprend trois étapes: La fusion, l’affinage-homogénéisation et la braise. (Figure 7)

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
I. Le grès bitumineux de bemolanga
I.1. Description de la région
I.1.1. Climat
I.1.2. Voie d’accès
I.2. Cadre géologique
I.3. Zone d’étude
I.3.1. Reserve
I.3.2. Localisation de zone d’étude
I.3.3. Camp Driez
I.4. Argile de bemolanga
I.4.1. Argile exprimée
I.4.2. Argile disséminée
I.4.3. Argile des ensembles mixtes
II. Différents procédé d’extraction d’huile de bemolanga
II.1. Procédé thermique –procédé Lurgi LR
II.2. Procédé à l’eau chaude-procédé Clark
II.3. Procédé d’extraction au solvant
III. Le verre et la glaçure
III.1. Généralités
III.1.1. Définition
III.1.2. Etat physique du verre
III.1.3. Propriété du verre
III.2. Fabrication de verre
III.2.1. Composition pour la fabrication de verre
III.2.2. Procédé d’obtention de verre
III.3. Différents types de verre
III.3.1. Verre sodocalcique
III.3.2. Verre borosilicate
III.3.3. Verre à plomb
III.3.4. Verre de silice
III.3.5. Vitrocéramique ou vitro cristallins
III.3.6. Fibre de verre
III.4. Les glaçures, revêtements vitreux ou cristallins
III.4.1. Différences entre verre et glaçure
III.4.2. Propriété générales de la glaçure
DEUXIEME PARTIE : ETUDES EXPERIMENTALES
I. Méthodologie d’analyse
II. Extraction et analyses physico-chimique de l’huile de Bemolanga
II.1. Extraction de l’huile lourde
II.1.1. Méthodologie d’extraction
II.1.2. Résultats d’extraction
II.1.3. Analyse et discussion
II.1.4. Recommandation
II.2. Analyses physico-chimique de l’huile
II.2.1. Méthodologie d’analyses
II.2.2. Analyses et discussion
III. Fabrication de verre minérale à partir du sable
III.1. Préparation mécanique et analyses physico-chimique de l’échantillon de sable
III.1.1. Préparation mécanique
III.2. Fabrication de verre à partir du sable
III.2.1. Méthodologie de transformation et présentation des matériels et produits utilisés
III.2.2. Essais de fabrication de verre
III.2.3. Analyses et discussion
IV. Application en tant qu’email
IV.1. Description de la méthode de fabrication d’émail
IV.2. Résultats des essais de fabrication d’email
IV.3. Interprétation
IV.4. Avantages
IV.5. Limites
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE

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