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RAPPELS ET GENERALITES SUR LE VERRE
DEFINITION
Le verre est une substance minérale solide issue de la fusion d’un sable siliceux mêlé de chaux et de carbonate de sodium. C’est un produit inorganique de fusion qui a été refroidi jusqu’à l’état solide sans cristalliser. Le verre est un liquide solidifié résultant de la fusion de plusieurs éléments. Ces éléments sont mélangés à une température d’environ 1500°C et fabriquées selon plusieurs techniques distinctes. Le vitrail, c’est une grande fenêtre avec châssis de métal garni de verres, ordinairement peints. D’après les verriers, c’est un solide altérable par les agents atmosphériques et renfermant plus de 60% de silice. Scientifiquement, c’est une substance amorphe présentant l’état solide ou de liquide surfondu transparent, translucide ou opaque sonore, doué d’une cassure brillante et pouvant passer par toutes les phases de l’état pâteux par élévation de température.
HISTOIRE DU VERRE
Le verre existe déjà naturellement depuis plusieurs centaines de milliers d’années. L’homme l’utilisa pour la première fois il y a 100.000 ans sous forme d’obsidienne (verre naturel d’origine éruptive) pour fabriquer des outils, des armes coupantes et des bijoux. Les premiers verres fabriqués par l’homme sont originaires de Mésopotamie de Syrie ou d’Egypte. Ils ne sont pas encore transparents ou translucides mais opaque. Selon Flavius Volpicus, Pline l’Ancien (3.000 ans avant JC). Ce serait des marchands Phéniciens qui faisant cuire leurs aliments sur les rives du fleuve Bélus dans des marmites supportées par des blocs de natron, avaient vu couler une substance inconnue, un noble liqueur comme cristal glissant ou pierreries fondus, d’où ils apprirent à faire le verre.
La matière a subi une longue évolution depuis son état naturel jusqu’aux dernières innovation pensées par l’homme. Et c’était vers XVIIe Siècle, que les constructeurs, les architectes n’avaient plus à hésité à intégrer dans leur plan la lumière du soleil par action des verres plats qu’ils appelèrent : « le vitre » L’usage du verre à vitre était connu des romains mais fut peu répandu dans l’architecture civile jusqu’au XVe Siècle . On se prémunit du vent et des intempéries par des moyens rudimentaires : volets de bois, toiles cirées, peaux ou papier huilés qu’il valait mieux protéger de grillages. Durant le moyen Age, il y eut une longue stagnation du vitrail dans les maisons où les fenêtres dont la taille diminua n’étaient presque plus vitrées. Au début du XIVe Siècle, naquit la première verrerie à vitre à Bézu- la- forêt dans l’Eure et les feuilles planes « plats de verre » inventées par Philippe Cacqueray.
HISTOIRE DU VERRE A MADAGASCAR
A Madagascar, des nombreux vases, miroirs, carafes et petit objet décoratifs sont offerts par l’Ambassadeur Anglais pour la Reine Ranavalona III, donc les ouvrages en verre commençaient à être connus à partir de cette époque [4] Après la colonisation, vu les recherches sur l’environnement minier faites par Monsieur Besarie, le gouvernement 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 a des difficultés et surtout la manque de devise, l’usine fermait ses portes en Août 1984 et l’autorisation de mise en chômage technique des personnels fût obtenu le 30 Novembre 1986.
C’est un silicate à tétraèdres en édifices à trois dimensions ou tectosilicates, dans le tectosilicates les tétraèdres sont soudés les uns aux autres par leurs quatre sommets. Chaque atome d’oxygène appartenant à la fois à deux tétraèdres voisins, la formule de cet édifice doit s’écrire SiO4/2 ou SiO2 La silice cristallisée SiO2 appelé cristobalite est solide dans les conditions normales, dont une variété allotropique à même structure que le diamant. A l’état naturel, il est sous forme de sable siliceux ou de roche quartzite, chaque atome de silicium est placé au centre d’un tétraèdre et lié à quatre atomes d’oxygènes (figure 2). Le verre à l’état pur, est du bioxyde de silicium.
• 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, cristallisé) et celles des liquides (en mouvement donc amorphe ) . L’état vitreux est cet état « solide amorphe » (non cristallisée) caractérisé par la distribution désordonnée des molécules qui conservent néanmoins des distances fixes entre elles.
• Etat 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 de verre. On appelle zone de dévitrification, la zone de température dans laquelle une cristallisation est susceptible de se créer .
• 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 une degré de liberté pour se déplacer les unes par rapport aux autres : ceci s’appelle la viscosité. Il faut 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.
• Structure de verres
Les verres silicatés sont des verres minéraux. C’est le résultat de la fusion de la silice qui se refroidit sans cristalliser et qui par suite de l’augmentation progressive de leur viscosité, prend à la température ordinaire, les caractéristiques des corps solides. Les oxydes alcalins et alcalinoterreux qui sont des modificateurs de réseaux sont dissociés dans le verre, l’ion oxygène est accepté par un ion Si4+ formateur de réseaux et se place au sommet d’un tétraèdre.
CARACTERISTIQUES PHYSICOCHIMIQUES DU VERRE
• Densité et dilatation
La densité du verre varie entre 2,2 pour les verres riches en silice et 2,4 pour les verres riches en plomb. Son coefficient de dilatation thermique :
– pour le verre plat 90 .10⁻⁷ m3 /°C
– pour le verre borosilicaté 8.10⁻⁷ m3 /°C .
Pour augmenter ce coefficient, il faut ajouter des alcalins, par contre pour la baisser on ajoute de l’anhydride borique B2O3 et de l’oxyde de calcium CaO .
• Propriétés mécaniques
Le verre est un matériau fragile mais il présente une dureté de l’ordre de 6,5 à l’échelle de Mohr, c’est à près analogue aux aciers. Il présente une bonne résistance à la traction de 4 à 10Kg/m2. Sa résistance à la pression est de 100 à 200Kg/m2. Le verre peut supporter une charge à la compression de l’ordre de 60 à 120Kg/m2. La mode de fabrication est importante au niveau de la propriété mécanique. Le verre présente une module d’élasticité, c’est-à-dire il s’allonge deux à trois fois plus que l’acier pour une même charge.
• Propriétés thermiques
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 plus forte que celle d’un plastique mais plus basse que celle d’un métal est de l’ordre de 2.10⁻³cal / cm2 / s / °C .
• Propriétés optiques
Le verre est un corps isotrope, c’est-à-dire toutes les propriétés physiques sont identiques dans toutes les directions. Dans le visible, une très faible partie de rayonnement est absorbée. L’indice de réfraction de verre varie de 1,5 et 1,90.
• Propriétés électriques
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.
• propriétés chimiques
Le verre présente une assez grande inertie chimique, l’acide fluorhydrique HF attaque le verre, la fusion alcaline détruit le verre. Le verre peut être attaqué par l’eau suite à un contact assez long Comme les liquides, le verre garde aussi l’isotropie de ses propriétés.
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Table des matières
INTRODUCTION
1ère partie :Etudes bibliographiques
CHAPITRE I :RAPPELS ET GENERALITES SUR LE VERRE
I-1 Définition
I-2 Histoire du verre
I-3 Histoire du verre à Madagascar
I-4Etat physique du verre
I-5 Caractéristiques physicochimique du verre
I-6 Classement du verre
I-7 Différents types du verre
I-8 CONCLUSION
CHAPITRE II : PROCESSUS DE PRODUCTION DU VERRE
II-1 Composition du verre
II-2 Procédé d’obtention du verre
II-3 Colorants du verre
II- 4 Conclusion
CHAPITRE III :LES MATIERES PREMIERES ET LEUR CARACTERISTIQUE
III-1 Le sable siliceux
III- 2 Le hetre
CHAPITRE IV :PRINCIPAUX GITES DE SABLES DERIVES DES QUARTZITES DECOUVERTS JUSQU’A PRESENT A MADAGASCAR
IV – 1 Dunes anciennes de Toamasina
IV – 2 Gites de sable siliceux de Champ de Tir
IV – 3 Gites de sable de Masse
IV- 4 Gites de sable de Moramanga
IV – 5 Gites de quartzites de Sahambavy
IV – 6 Gites de quartzites d’Analabe
IV- 7 Conclusion
CHAPITRE V :LE SABLE SILICEUX DE MORAMANGA
V – 1 Nature
V –2 Cadre géographique
V – 3 Cadre géologique
2ème partie :Etudes expérimentales
CHAPITRE I :CARACTERISTIQUES DES MATIERES PREMIERES
I-1 Caracterisation
I-1- 1 Sable siliceux
a) Echantillonnage
b) Teneur en silice
c) Teneur en fer
d) Teneur en alumine
e) Recapitulation des résultats
I – 1- 2 Cendre de hêtre
a) Teneur en cendre
b) Teneur en carbonate de potasse et soude
c) Récapitulation des résultats
CHAPITRE II :ETUDE PRATIQUE DE LA PRODUCTION DU VERRE
II- 1 Manipulation
II- 1 -2 Préparation mécanique du sable
a) Triage et nettoyage
b) Séchage
c) Broyage
d) Tamisage
II- 1-2 Essai de fabrication
a) Matières premières
b) Appareillage de fusion
c) Essai de fabrication
d) Conclusion
3ème partie :Etudes socio-économiques
CHAPITRE I :CONSIDERATION RELATIVE A L’ENVIRONNEMENT
I -1 Les principaux impacts environnemental
I-2 Les mesures d’attenuation des impacts
CHAPITRE II ETUDE DE POSITIONNEMENT STRATEGIQUE DE LA BRANCHE
Introduction générale
II – 1La situation nationale
II – 2 La situation internationale
II- 3 Comparaison internationale
II- 4 Startegie national pour l’installation d’une industrie du verre
II – 5 ETUDE DES REVIENTS DEFINITIF DU VERRE PLAT A MADAGASCAR
II -5-1 Etude économique pour la fabrication de verre
a) Matières premières
b) Energie
c) Main d’ouvres
d) Utilisation de soude ou silicate de sodium comme fondant
e) Utilisation du cendre purifiée comme fondant
II- 5 -2 Conclusion
CONCLUSION
