Marbre est une roche métamorphique largement répandue, principalement composée de calcite (carbonate de calcium, CaCO₃), ce qui en fait un matériau essentiel du marbre utilisé dans la production de carbonate de calcium. Certaines variétés contiennent également de la dolomite (carbonate de calcium et de magnésium, CaMg(CO₃)₂), tandis que quelques-unes peuvent contenir des minéraux mineurs tels que le quartz, le mica et la trémolite.
En fonction de sa composition minérale, il peut être classé comme suit :
- Marbre calcitique : teneur en calcite > 90%, le type le plus courant (par exemple, le marbre blanc).
- Marbre dolomitique : teneur en dolomite > 50%, avec une teneur en calcite plus faible (par exemple, certains marbres beiges).
- Marbre imprégné : contenant des impuretés telles que du quartz et des oxydes de fer, qui peuvent présenter des couleurs ou des propriétés uniques (par exemple, le marbre rouge contenant de l'hématite).
Il est particulièrement important de noter que, en tant que minerai brut destiné à la transformation en poudre, la composition minérale et les propriétés du marbre sont étroitement liées à celles de la poudre. Les propriétés physiques et chimiques du marbre sont directement déterminées par sa composition minérale.
Dureté
La calcite a une dureté Mohs de 3, tandis que la dolomite a une dureté Mohs de 3,5 à 4. Le marbre de type dolomite est donc légèrement plus dur et plus résistant à l'usure.
Le marbre contenant des impuretés telles que le quartz (dureté Mohs 7) augmente considérablement sa dureté, mais peut également augmenter sa fragilité.
Résistance à la corrosion
La calcite réagit facilement aux acides ; le marbre de type calcite présente donc une faible résistance aux acides et ne convient pas à une utilisation en extérieur ou en milieu acide. La dolomite, en revanche, réagit plus lentement aux acides, ce qui la rend légèrement plus résistante.
Couleur et lustre
La calcite ou dolomite pure est blanche. Les impuretés (comme le fer, le manganèse et le carbone) peuvent donner des couleurs rouges, jaunes, grises ou noires (par exemple, le marbre de jade noir contenant du carbone).
La compacité des particules minérales affecte le lustre : les particules plus fines et plus denses produisent un lustre de surface plus fort (vitreux ou huileux).
La poudre de marbre est obtenue par concassage et broyage de minerai brut. Ses propriétés sont étroitement liées à sa composition minérale et à son traitement.
Pureté de la poudre
La teneur en CaCO₃ de la poudre de marbre de type calcite est généralement supérieure à 95%. La poudre de marbre de type dolomite est principalement composée de CaMg(CO₃)₂. Les impuretés peuvent réduire la pureté de la poudre. Par exemple, la présence de quartz peut réduire sa blancheur et sa dispersibilité.
Taille des particules et distribution granulométrique
La dureté du minéral affecte l'efficacité du broyage : la dolomite a une dureté plus élevée, de sorte que, dans les mêmes conditions de traitement, la granulométrie de la poudre peut être légèrement plus grande. La calcite est plus facile à broyer, ce qui facilite l'obtention de poudres ultrafines (par exemple, D50 < 5 µm).
La forme des particules est déterminée par le clivage du minéral : la calcite présente trois séries de clivages complets, produisant des poudres anguleuses. La dolomite présente un clivage moins prononcé, produisant des particules plus irrégulières et en blocs.
Surface Propriétés
La poudre de calcite présente une surface hautement hydrophile (en raison de sa teneur en calcium, qui se lie facilement à l'eau). La poudre de dolomite présente une polarité de surface légèrement inférieure, ce qui la rend plus sensible aux modifications de surface (par exemple, traitement par agent de couplage) pour améliorer sa compatibilité avec les matériaux organiques.
Les impuretés (telles que les oxydes de fer) peuvent réduire la blancheur de la poudre.
Cela affecte son application dans les revêtements, les plastiques et autres applications. (Pour les applications nécessitant une blancheur élevée, la poudre de calcite de haute pureté est préférable.)
Performances des applications
La poudre de calcite de haute pureté, en raison de sa blancheur élevée et de son faible coût, est souvent utilisée comme charge dans la fabrication du papier et des revêtements afin d'améliorer la brillance et la résistance des produits. Grâce à sa résistance légèrement supérieure aux acides, la poudre de dolomite peut être utilisée dans certains matériaux de construction exigeant une résistance à la corrosion (comme les cloisons légères).
Les poudres contenant des particules ultrafines (taille des particules < 1 μm) ont une grande surface spécifique et peuvent servir à la fois de charges et de renforts dans le caoutchouc et les plastiques (améliorant la ténacité du matériau).
Conclusion
La compréhension et l'utilisation du marbre révèlent que sa composition minérale constitue son fondement. Le rapport calcite/dolomite détermine la dureté, la résistance à la corrosion et d'autres propriétés du minerai brut. La dureté, le clivage et la pureté du minéral influencent également la granulométrie, la forme, les propriétés de surface et les applications de la poudre.
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