Le sable siliceux en Algérie

Samedi 29 octobre 2011

M. Abdelkader BENYOUB Président du Conseil d'Administration de l'ANPMTrimestriellement, au lendemain de la clôture de chaque opération d’adjudication, l’ANPM publie son bulletin d’information. Ce bulletin, au delà de la publication des résultats de l’adjudication que nous tenons à porter à la connaissance de tous, traite également de thèmes spécifiques en relation avec les activités minières, pour permettre aussi bien aux opérateurs qu’aux autres lecteurs, mêmes profanes en la matière, de mieux comprendre ce secteur et ses spécificités.

Qu’il s’agisse de l’évolution de la terre, de la géologie générale, ou de la formation des gisements que nous exploitons pour en extraire les substances minérales, matières premières nécessaires à notre existence et à la fabrication de l’ensemble des produits utiles à l’amélioration du confort de notre vie, tous les thèmes ont été ou seront abordés.

Les activités minières sont des activités réglementées et ne peuvent être exercées que dans le cadre légal et réglementaire dans lequel elles sont autorisées.

Le bulletin a participé depuis sa première parution à la diffusion de cette réglementation et à l’explication de son contenu pour permettre aux opérateurs de mieux appréhender leurs droits mais également de connaitre leurs obligations vis-à-vis de la collectivité nationale qui leur a concédé ces droits par le biais des institutions habilitées de l’Etat.

L’exploitabilité de toute substance minérale dépend essentiellement de la conjoncture économique mondiale, des cours de ces substances et de leur variabilité ; c’est la conséquence de la mondialisation et des bulles qui se forment et qui éclatent ou menacent d’éclater. Elle dépend également des techniques d’exploitation qui doivent tenir compte des règles de l’art minier, et des technologies de traitement d’enrichissement souvent détenues par les partenaires étrangers.

Toute substance minérale a son importance et chacune peut devenir stratégique à un moment donné. L’ANPM ne fait pas de différence et les traite en fonction des besoins locaux affichés ou pressentis, sans omettre les possibilités d’exportation, de certaines matières premières ou produits finis pouvant servir de complément au renforcement de notre économie. Dans le présent bulletin, nous traiterons, outre les sujets récurrents habituellement abordés, du sable, ce matériau ô combien banal que chacun de nous connait, mais tellement important lorsqu’il est absent au moment où on en a besoin pour la réalisation des projets de développement inscrits. Espérons que vous accorderez une considération différente après avoir fait lecture de notre bulletin.

A bientôt !

M. Abdelkader BENYOUB

Président du Conseil d’Administration de l’ANPM

LE SABLE SILICEUX

Toute construction et tout ouvrage de travaux publics nécessitent pour leur réalisation, outre le ciment, les agrégats, et l’eau, du sable en proportion adaptée, selon l’ouvrage envisagé.

Selon sa teneur en silice, le sable est utilisé dans d’autres domaines tels que la verrerie, la fonderie, etc..., qu’on appelle sable siliceux ou sable industriel.

C’est quoi le sable ?

Le terme sable est généralement utilisé pour désigner un mélange de grains meuble n’ayant aucune cohésion et dont la dimension des grains est généralement comprise entre 0,062 et 5 mm. Du point de vue géologique, le terme sable recouvre deux aspects : un aspect granulométrique (taille des grains) et un aspect minéralogique (nature minéralogique des grains). Une particule individuelle est appelée grain de sable.

Le sable peut avoir une origine naturelle ou artificielle ; d’origine naturelle, il provient de la désagrégation naturelle de roches au cours de leur processus d’érosion, artificiel, il est obtenu par broyage de roches massives après des opérations de concassage et de criblage, il est appelé aussi sable de carrière, il est caractérisé par des grains aux aspérités marquées.

La composition du sable varie d’un endroit à l’autre selon la nature des roches. Dans l’industrie du verre, de la fonderie et d’autres domaines, le sable recherché est celui qui a une grande teneur en silice (voir encadré), un bon classement et des grains arrondis ou subarrondis : sont appelés sables siliceux ou sables industriels.

Le sable siliceux

L’industrie du verre et de la fonderie à besoin de gisements de sable qui possède une très haute teneur en silice dépassant 98 %, un bon classement, et des grains arrondis ou subarrondis ; ces sables peuvent être lavés, traités, tamisés et purifiés pour répondre aux exigences des consommateurs.

Utilisation : (Principales applications industrielles)

Les principales applications de sables siliceux sont : la verrerie, la fonderie, le bâtiment, l’électrométallurgie, la céramique, la chimie, les peintures les charges minérales, la fibre de verre, les colles, la filtration, les sports et loisirs, les abrasifs, etc...

La verrerie et la fonderie utilisent plus de 80 % de sable siliceux extraits à travers le monde.

En verrerie, la teneur en silice doit être supérieure à 99 %, celle destinée pour la fonderie, doit être supérieure à 98 %. Pour l’industrie de la verrerie, il n’y a pas de produit de substitution aux sables siliceux industriels.

Exploitation, traitement et valorisation des sables siliceux

Le sable siliceux est exploité dans des carrières à ciel ouvert ou dans des sablières. Le produit extrait doit subir, avant sa commercialisation et son utilisation finale, un important traitement dont l’objectif est d’augmenter sa teneur en silice, de réduire toutes les impuretés et d’obtenir une granulométrie optimale requise pour une utilisation finale.

A la fin du traitement, le sable peut être commercialisé à l’état humide ou être séché.

Suivant les applications et les exigences des utilisateurs, il est fait appel à différents moyens de traitement. Ces traitements dépendent de la nature des produits bruts et de la qualité du produit recherché. Pour sa valorisation, le sable siliceux extrait de la carrière ; après l’homogénéisation, subira un important traitement qui comprendra l’un ou plusieurs des procédés suivants :

- 1 Prétraitement (débourbage et lavage primaire) élimination de la fraction argileuse.
- 2 Criblage : Triage mécanique du sable par grosseur des grains.

- 3 Attrition : (attrition= action de deux corps durs qui s’usent par frottement.) Elle se fait par voie humide et permet de séparer toutes les incrustations ferreuses ou argileuses des grains de quartz.

- 4 Lavage secondaire suivi de classification granulonnétrique : Cette phase permet d’éliminer toutes les impuretés restantes de la phase précédente

- 5. Flottation : Elle se fait par voie humide dans des cellules de flottation, et permet de séparer et d’éliminer tous les oxydes de fer libérés restants

- 6. Essorage et séchage : Se fait par voie thermique et permet d’éliminer toute l’eau

- 7. Traitements supplémentaires : se fait par voie sèche et permet d’éliminer certains minéraux lourds contenant du fer.

A la fin de ce traitement, on obtient un produit marchand : Pour la verrerie : les spécifications dépendent de la qualité du sable (produit marchand) : verres blancs (SiO2>99% et Fe2O3 <0,03%) ; verres colorés (SiO2>98,5% et Fe2O3 <0,2%) et laine de verre (SiO2>98% et Fe2O3 <0,3%).

Le sable siliceux dans le monde

Production et réserves mondiales

La production mondiale de sable siliceux pour l’industrie, de l’ordre de 120 Mt/an, est dominée par les USA (24%), les Pays-Bas (20%), la France, l’Allemagne et l’Autriche produisant environ 5% chacun.

Une trentaine de pays ont une production supérieure à 1 Mt/ an.

Les réserves mondiales sont importantes et représentent plus d’un siècle au rythme de production actuelle.

Marché et acteurs mondiaux

Les matériaux siliceux, à l’exception du quartz ultra-pur, sont des produits pondéreux qui voyagent peu et sont surtout destinés à être transformés prés de leur lieu d’extraction. Les produits manufacturés au contraire peuvent être envoyés loin de leur lieu de fabrication.

Les marchés mondiaux des produits siliceux sont très variés et complexes. En ce qui concerne celui du verre, il est dominé par Saint Gobain (France), Pilkington (GB), Sibelco et Glaverbel (Belgique), Guardian (USA).

Prix

Le prix de sable siliceux varie en fonction de ses caractéristiques, tels que la granulométrie et la pureté, par exemple le sable siliceux destinées pour les charges minérales peut être quatre à cinq fois supérieur par rapport au sable siliceux destiné pour la fonderie.

Sur le marché mondial, les sables siliceux ne dépassent pas 25 €/t sortie carrière, alors que le quartz ultra-pur peut valoir 30 €/Kg.

Les produits dérivés ont une forte valeur ajoutée : silicium métal 850 à 1200 €/t, carbure de silicium 1300 à 1700 €/t, silice précipitée 1200 €/t, colloïdale 3000 à 7500 €/t.

Le sable siliceux en Algérie

On trouve en Algérie des gisements importants de matériaux siliceux, notamment dans l’ouest du pays, où ils sont liés aux dépôts de sables éoliens. Ce sont surtout ces gisements qui sont exploités pour la production du verre.

Les gisements algériens de silices son surtout représentés par les dépôts de sables quaternaires, mais aussi par des matériaux variés : grés quartzeux, quartzites, quartz filoniens, etc.

Des réserves géologiques importantes

Dans la partie nord du pays, les réserves géologiques connues sont de plus de 150 Mt de roches siliceuses pures à teneur en silice élevée (> 97 % SiO2) et plus de 100 Mt de roches siliceuses industrielles à plus de 90 % de SiO2.

Une ressource géologique potentielle et des réserves probables très élevées

Les ressources potentielles en matériaux siliceux est très importante grâce à leur répartition, leur extension et à la diversité des gisements de roches siliceuses sous forme de sable, grés quartziques, quartzites, filons de quartz et en contextes de bassins sédimentaires et de zones de socle.

La production algérienne

La production de sable siliceux, en Algérie, est assurée par 12 sablières, dont 6 relèvent du secteur privé, reparties sur 08 wilayas.

En 2008, la production a atteint 498 035 tonnes. Le secteur privé domine cette activité avec 341 048 tonnes, soit un taux de 68,4%.

Depuis l’année 2000, la tendance de la production de sable siliceux est à la hausse ; de 230 013 tonnes produites en 2000, a plus que doublée en 2008 en atteignant 498 035 tonnes. (Sources : DGM/MEM, rapport 2008)

Domaine minier

A ce jour, au niveau du cadastre minier, 53 titres miniers en vigueur sont enregistrés pour le sable siliceux, 51 titres miniers concernent l’exploitation et deux pour la prospection, répartis sur 22 wilayas.

Les substances concernées par ces titres miniers sont destinées, en majorité, pour la verrerie et pour ciment, et d’autres pour la céramique, la fonderie, ajout comme dégraissant et abrasif.

Potentiel et perspectives de développement de la production de sable siliceux en Algérie

Parmi les nombreux domaines d’utilisation industrielle de la silice en Algérie, ce sont ceux du verre plat ou coulé (bâtiment et automobile) et du verre creux qui présentent actuellement un fort potentiel de développement.

Pour assurer un potentiel de production adapté et la qualité des produits, les développements de production de matériaux siliceux concernent :

- l’optimisation des méthodes d’exploitation et/ou l’augmentation de la production des gisements de sables siliceux actuellement exploités

- la modernisation ou l’installation d’unités de traitements adaptées

- la reconnaissance géologique des gisements et indices situés à proximités des centres de consommation.

LA SILICE

La silice ou oxyde de silicium, de formule SiO2 : composée de deux éléments : le silicium (Si) et l’oxygène (O), est le minéral le plus abondant de l’écorce terrestre, elle constitue 12% (en masse) de la lithosphère. La silice est le composant majeur des roches cristallines, et le constituant essentiel des roches détritiques. Le minéral à base de silice le plus connu est le quartz.

Combinée avec d’autres éléments tels que l’aluminium, le magnésium, le fer, le calcium, le sodium, le potassium, la silice forme un groupe de minéraux appelés silicates, qui constitue la majeure partie de la croûte terrestre.

Selon les conditions de sa formation (pression et température), la silice se présente sous diverses variétés polymorphes quartz, calcédoine, opale, tridymite, cristobalite, coéesite, stishovite.

Caractéristiques de la silice :
- Formule : SiO2
- Réfractérité (résistance pyroscopique) :

  • Température de fusion 1650°C,
  • Température d’ébullition :2230°C.
    - Densité :2,2.
    - Dureté : 7.
    - Coefficient de dilatation thermique très faible
    - pH : neutre.
    - Inertie chimique vis-à-vis de la plupart des acides.
    - pouvoir isolant élevé.
    - propriétés piézoélectriques et optiques pour les quartz ultras-purs.

Le quartz est la forme la plus fréquente et la plus connue, résiste particulièrement bien aux agents de l’altération grâce à sa dureté et à son insolubilité, et constitue de ce fait la partie essentielle des roches sédimentaires détritiques telles que le sable et les grés, et parfois l’unique composant quand les grains de quartz sont cimentés par de la silice secondaire : quartzite sédimentaire. Le quartz possède plusieurs variétés : cristal de roche ou quartz hyalin, l’améthyste, la citrine, le quartz enfumé à éléments radioactifs.

La silice cristalline est dure, chimiquement inerte et elle a un point de fusion élevée, ce sont ces qualités qui sont recherchées dans l’industrie (voir article sable siliceux).

La calcédoine est la variété microcristalline du quartz, se présente en nodules ou en concrétions. Quand elle est diversement colorée en zone, elle est appelée agate. Les variétés à zones bien régulières et bien colorées forment l’onyx.

L’opale se présente sous forme de nodules et concrétions, formée de très petits cristaux, d’aspect amorphe. Plusieurs organismes fixent la silice avec laquelle ils secrètent, généralement sous forme d’opale leurs organes de soutien, exemples les Diatomées (algues marines). L’accumulation de ces restes fossilisés constituent d’importantes formation sédimentaires, appelée diatomite (également dénommée kieselguhr, tripoli) qui est une roche claire, légère et poreuse. Elle est utilisée dans le domaine de la filtration, dans les peintures et les vernis, dans les isolants et dans les abrasifs.

Les jaspes, roches sédimentaires siliceuses dérivant d’une vase à radiolaires (animaux marins unicellulaires) dont les variétés à grain très fin et homogène et à belle teinte, sont utilisés en décoration et en bijouterie.

Le silicium

Le silicium (Si), un des éléments de la silice (SiO2 ), utilisé depuis longtemps sous forme d’oxyde de silicium comme composant essentiel du verre, du ciment ou dans la fonderie, le silicium pur est aujourd’hui utilisé pour ses propriétés semi-conductrices dans l’industrie de l’électronique (puces électroniques) et pour la fabrication de panneaux solaires photovoltaïques.

Le silicium est obtenu par réduction et purification de la silice, contenue dans le sable siliceux ou le quartz, par divers procédés et on obtient un silicium pur (99,999 % Si) sous forme de lingots dans lesquels seront ensuite découpées les plaquettes.

En fonction de sa pureté, on distingue trois (3) catégories : silicium métallurgique (pureté 99 %), silicium de qualité solaire (pureté 99,9999 %) et le silicium de qualité électronique (pureté 99,999 999 99 %)

Depuis une dizaine d’année l’industrie photovoltaïque connait une croissance extrêmement forte ce qui a crée une demande en silicium que les faibles capacités mondiale de l’offre ne pouvaient satisfaire.

Son prix a subi une forte hausse, le kilogramme de silicium, au début des années 2000, s’échangeait à quelques dollars, en novembre 2008 il a dépassé les 400 dollars.

La Lettre de l’Agence Nationale du Patrimoine Minier

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