A demanda crescente por água tem feito de seu reúso planejado um tema atual e de grande importância, já citada na Agenda 21, que recomendou implementação de políticas de gestão dirigidas para o uso e reciclagem de efluentes, integrando proteção de saúde pública de grupos de risco com práticas ambientais adequadas. De acordo com as Resoluções CONAMA nº 357 e 420 os efluentes somente podem ser descartados em corpos d´água se os seus parâmetros característicos se situarem de acordo com o balizamento dado para cada classe de corpo de água. Íons metálicos podem ser removidos de soluções aquosas por diferentes processos sendo a adsorção em argilas um método que pode ser considerado efetivo e barato quando comparado aos demais. Neste estudo foi avaliada a capacidade de adsorção dos íons metálicos Cr3+, Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ e Ni2+ em solução utilizando-se caulinita comercial com a finalidade de reúso e/ou descarte. A caracterização mineralógica e química das amostras comerciais obtidas indicou que aquela denominada caulinita C foi a que mais se adequou ao estudo visto que apresenta elevado teor de pureza mineralógica, baixos teores de elementos traço, e maior capacidade de troca catiônica. O estudo da remoção dos íons em solução indicou que o aumento razão adsorvente:adsorvato aumenta a eficiência de adsorção. O estudo da influência do pH indicou que a maior adsorção ocorre em pH levemente alcalino, pH 8. E o estudo do tempo de contato indicou que o equilíbrio de adsorção é atingido em menos de trinta minutos para todos os íons, exceto para o Ni. A análise das isotermas de adsorção indicou que a caulinita empregada neste estudo é adequada principalmente à remoção dos íons Zn (II), Cu (II) e PB (II). / The growing demand for water has made its planned reuse a current topic of great importance, as already mentioned in Agenda 21, which recommended a management policy implementation directed to the use and recycling of waste, integrating public health protection of risk groups with appropriate environmental practices. According to the 357 and 420 CONAMA Resolutions, effluents can only be dropped into water bodies if their characteristic parameters are located in accordance with the marks given for each body of water class. Metal ions can be removed from aqueous solutions by different processes being clay adsorption a method that can be considered effective and cheap when compared to others. In this study, the commercial kaolinite adsorption capacity was evaluated for the metal ions Cr3+, Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ and Ni2+ in solution with the purpose of reuse and / or disposal. The mineralogical and chemical characterization of commercial samples obtained indicated that the one called \"kaolinite C\" was the one most suited to the study because of its high purity mineral content, low levels of trace elements, and higher cation exchange capacity. The study of ions removal in solution indicated that the increment in the dsorbent: adsorbate ratio increases the adsorption efficiency. The influence of pH indicated that most of the adsorption occurs in a slightly alkaline pH, pH 8. The study of the contact time indicates that the adsorption equilibrium is reached in less than thirty minutes for all ions except for Ni. The analysis of adsorption isotherms indicated that the kaolinite used in this study is suitable for the ion removal mainly of Zn (II), Cu (II) and Pb (II).

O presente trabalho aborda o estudo do argilomineral caulinita. Este, ocorre geralmente como produto de alteração in situ da rocha, sendo definido como caulinita autigênica, ou também pode ocorrer dentro dos processos diagenético (eodiagênese ou telodiagênese). Nos depósitos do Gráben Arroio Moirão ocorre a presença do argilomineral caulinita em todos os perfis levantados, desde a base até o topo. A caulinita encontrada mostra diferente estágios de formação. No primeiro estágio os grãos detríticos são substituídos por uma caulinita com lamelas em estágios iniciais, finas e anédricas. No segundo estágio ocorrem lamelas um pouco mais espessas, com arestas melhor definidas caracterizando uma caulinita subédrica. O terceiro estágio apresenta lamelas bem definidas, mais espessas em relação as iniciais, pseudohexagonais, expondo estrutura em booklets compondo uma caulinita euédrica. Entende-se que devido aos contatos pontuais observados nos grãos detríticos, as rochas do Gráben Arroio Moirão sofreram soterramento não muito profundo configurando uma compactação leve. Provavelmente estes sedimentos se enquadram dentro do processo de eodiagênese, no qual, a temperatura e profundidade caracterizam-se por serem amenos (≤ 70ºC; ≤ 2km). Durante o soerguimento destes pacotes dentro do processo de telodiagênese, as camadas foram expostas a condições intempéricas favoráveis a formação da caulinita. São elas a ação do clima principalmente pela infiltração de água meteórica que utiliza-se do sistema de permeabilidade e porosidade da rocha, bem como falhas e fraturas presentes. Portanto, o argilomineral encontra condições propícias a sua formação, no qual, ocorre substituindo grãos detríticos como feldspatos, micas, fragmentos argilosos, gerando desta forma um processo de caulinização generalizada no Gráben Arroio Moirão. / The survey herein approaches the clay mineral kaolinite study. Either this mineral occurs as a product of a rock alteration in situ, defined as authigenic kaolinite, or it can be developed inside diagenetic processes (eodiagenesis or telodiagenesis). In the Arroio Moirão Graben, the presence of the clay mineral kaolinite is evident in every profile, from the bottom to the top. The kaolinite observed shows different stages of formation. On the first stage, detrital grains are replaced by a kaolinite displaying fine, anedric and incipient lamellae. On the second stage, lamellae are a little bit thicker, presenting better definition to the edges characterizing subedric kaolinite. On the third stage, lamellae are pseudohexagonal, thicker, well ordered and expose booklets structure, forming euhedral kaolinite. Due to the point contacts observed on detrital grains, rocks from Arroio Moirão Graben suffered a not so deep burial, as a result, a slight packing. Probably these sediments are part of eodiagenesis process, where, temperature and depth are mild (≤ 70ºC; ≤ 2km). During the uplift of these rocks under telodiagenesis process, layers were exposed to weathering conditions favorable to kaolinite formation, like rainwater infiltration through permeability and porosity rock system, as well as, faults and joints existent. Therefore, this clay mineral is under favorable conditions to its formation, where kaolinite substitutes detrital grains like feldspars, micas, clay fragments, promoting a widespread kaolinization to Arroio Moirão Graben.

Este trabalho apresenta a rota de concentração de manganês através da flotação reversa de caulinita, presente na forma de ganga, em um rejeito proveniente do beneficiamento de minério manganês do Azul. Tem-se como objetivo o desenvolvimento da rota de concentração por flotação de finos de manganês através de coletores e depressores que conduzem a separação seletiva entre os minerais de manganês e de ganga, o que, possivelmente, contribuirá para o processamento de minérios atualmente considerados como marginais, aumentando a vida útil de reservas existentes e futuras, e promovendo o aproveitamento de minérios finos de manganês depositados em barragens. Inicialmente, realizou-se o estudo de caracterização mineralógica, subsidiando os estudos de flotação em bancada na definição da rota de concentração. Verificou-se que o rejeito é composto por caulinita (71% em massa) e, em menor proporção, por criptomelana-holandita (17% em massa). A caulinita apresenta liberação global de 88%, e os óxidos de manganês apresentam liberação de 52%, com aumento para os finos, sendo um aluminossilicato comum nos minérios brasileiros. Tendo em vista a tendência de exaustão dos minérios ricos, é quase inevitável o aumento da relevância de operações unitárias complementares de concentração no beneficiamento de minérios que serão explotados nas próximas décadas. Neste contexto, esta dissertação antecipa uma necessidade da indústria mineral. Estudos de flotação em escala de bancada, com amostras previamente deslamadas em 10 m, foram realizados para a definição da rota de concentração. A melhor condição obtida para a concentração foi a de flotação catiônica reversa a 20% de sólidos, em pH>10, usando como depressor fubá ou Fox Head G2241 (na concentração 227 mg/L ou 900 g/t) para a depressão dos minerais de manganês e o coletor amido-amina Flotigam 5530 (na concentração 1.360 mg/L ou 5.333 g/t.). No que diz respeito à cinética de flotação, após o condicionamento com os reagentes, o tempo de flotação do estágio rougher deve ser de 5-6 minutos, e do estágio scavenger-1, de 6 minutos, sem adição de reagentes. Os concentrados dessa 1ª etapa, após o condicionamento com o depressor (amido ou Fox Head na concentração de ~90 mg/L ou ~500 g/t) e o coletor (Flotigam 5530 ou Lilaflot 811M na concentração de ~364 mg/L ou ~2030 g/t) em pH>10, devem alimentar uma 2ª etapa, composta por um estágio cleaner realizado em 6 minutos, produzindo uma espuma que alimentará o próximo estágio, o scavenger-2. Este deverá ser flotado por 4 minutos, sem adição de reagentes. O estudo com reagentes indicou que o Fox Head G2241 e o fubá apresentam desempenhos semelhantes, e podem ser usados como depressores dos minerais de manganês. Em relação ao coletor catiônico, o coletor do tipo amido-amina (Flotigam 5530) é o mais indicado, pois apresentou melhores resultados de recuperação metalúrgica comparativamente à éter amina Lilaflot 811M. O rejeito, composto por caulinita e outros minerais argilosos apresenta notável capacidade de alterar as propriedades reológicas da polpa de flotação, prejudicando a mistura dos reagentes, influenciando a cinética de flotação e tornando extremamente relevante a realização da flotação em baixo percentual de sólidos (20% de sólidos). / This paper presents the route of manganese concentration through the process of reverse flotation of kaolinite present in the tailings from the ore beneficiation of Manganese taken from the \'Mina Azul\' mine located in Para Brazil. This research aims to develop a route of fine manganese concentration by flotation through the study of collectors and corn starch, that conduct the selective separation between the manganese minerals and gangue, This process could possibly contribute to the beneficiation of ores currently deemed marginal and consequently extend the useful life of existing and future reserves, as well as, make viable the exploitation of the fine manganese ores deposited in dams. Initially studies of mineralogy were conducted in order to obtain grants for laboratory scale flotation studies on the definition of the concentration route, where the waste is mainly composed of kaolinite (71 wt%) and smaller proportions of cryptomelane - holandita (17 wt%) . Where kaolinite presents a global liberation of 88 % manganese oxides present a global release of 52 %, increasing the fine. The growing increase in the ore presented as a kaolinite contaminant motivated the execution of this research which focuses on the concentration of manganese ore tailings and evaluates several types of reagents, some already presented in the literature and others suggested in this dissertation. Kaolinite is an aluminosilicate common in Brazilian ores and considering the tendency for the exhaustion of rich ores it is almost inevitable that additional unit concentrations should be increasingly relevant in the beneficiation of ores to be exploited in the coming decades, this dissertation anticipates the future needs of the mineral industry. Flotation Studies on a laboratory scale with samples which had previously undergone 10m desliming were performed in order to define the concentration route where the best condition was obtained for the concentration of cationic reverse flotation at 20 % solids at pH > 10 using as a depressant ( or Starch Fox Head G2241 227 mg / L or 900 g / t ) for depression of the minerals manganese, collector and starch - amine ( 5530 Flotigam 1.360 mg / L and 5.333 g / t). With regard to the kinetics of flotation, after conditioning with reagents, the time of the rougher flotation stage should be 5-6 minutes and the scavenger1 - should be 6 minutes, without the addition of reagents. The concentrates during this 1st step, after conditioning with depressant ( starch or Fox Head on the concentration of ~ 90 mg / L or ~ 500 g / t ) and collector ( Flotigam Lilaflot 811m in 5530 or concentration of ~ 364 mg / L or ~ 2030 g / t ) at pH > 10 should feed a 2nd stage consisting of a cleaning process. This in turn is followed by a scavenger-2 stage, where the cleaner flotation should be performed for 6 minutes, producing a foam which feeds the scavenger- 2 stage. It should be floated for 4 minutes without the addition of reagents. The study of reagents indicated that the Fox Head G2241 and corn have a similar performance and can be used as manganese mineral depressants, while in relation to the cationic collector starch - amine (Flotigam 5530) is the most suitable collector reagent. This is because it provided higher metallurgical recovery compared to 811m Lilaflot ether amine. The waste is composed predominantly of kaolinite, thus like other clay minerals it shows a remarkable ability to change the rheological properties of the flotation pulp thus damaging the mixing of the reactants and influencing the kinetics of flotation. This consequently makes it extremely relevant to the achievement of the flotation with 20% of solids.

Submitted by DEISE CRISTINA SANTOS NOGUEIRA null (deise17nogueira@hotmail.com) on 2017-03-08T13:15:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 858288 bytes, checksum: 84d43bc8161733904a29be8fd6a0e023 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-13T13:13:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nogueira_dcs_me_jabo.pdf: 858288 bytes, checksum: 84d43bc8161733904a29be8fd6a0e023 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T13:13:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nogueira_dcs_me_jabo.pdf: 858288 bytes, checksum: 84d43bc8161733904a29be8fd6a0e023 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nos solos brasileiros, a caulinita, os óxidos de ferro e os hidróxidos de alumínio são alguns dos minerais encontrados na fração argila influenciando o comportamento dos atributos físicos do solo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos minerais da fração argila nos atributos físicos de um Argissolo Amarelo, submetido a dois tipos de preparo e cultivado com cana-de-açúcar. As amostras deformadas e indeformadas de solo foram coletadas após oito meses do plantio da cana-de-açúcar, em quatro camadas (0,00-0,10, 0,10-0,20, 0,20-0,40 e 0,40-0,60 m) na linha e entrelinha de plantio nas áreas submetidas à escarificação em área total e escarificação na linha da cultura. Através das amostras deformadas determinou-se a textura do solo, ferro extraído por ditionito-citrato-bicarbonato (FeDCB), ferro extraído por oxalato ácido de amônio (FeOAA) e razão caulinita/(caulinita+gibbsita) [(Ct/(Ct+Gb)]. Com as amostras indeformadas determinou-se a densidade do solo (Ds) e a resistência do solo à penetração (RP). Os resultados apresentados pela estatística descritiva demostraram que houve uma separação das áreas de estudo devido à diferença mineralógica encontrada nessas áreas, sendo a primeira área caracterizada pela maior razão Ct/(Ct+Gb) e a segunda área caracterizada pelos maiores teores de ferro extraído por ditionito-citrato-bicarbonato (FeDCB). Pela análise de componentes principais foi possível observar que o FeDCB apresentou correlação inversa com a Ds e a RP, a razão Ct/(Ct+Gb) apresentou correlação direta com os atributos físicos Ds e RP. A mineralogia influenciou o comportamento da densidade do solo e resistência do solo à penetração. A área com maior razão caulinita apresentou maiores valores de densidade do solo e de resistência do solo à penetração e a área com maiores teores de óxidos de ferro apresentou menores valores de densidade do solo e de resistência do solo á penetração. O preparo do solo não influenciou o comportamento da densidade do solo e da resistência do solo à penetração. / In Brazilian soils, kaolinite, iron oxides and aluminium hydroxides are some of the minerals found in the clay fraction influencing the behavior of the soil physical attributes. The objective of the present work was to evaluate the influence of minerals of the clay fraction on the physical attributes of a yellow Ultisol under two tillage and sugar cane cultivation. The disturbed and undisturbed samples of soil were collected in the row and interrow in the areas with chiselling in the total area and chiselling in the planting row in four layers (0,00-0,10, 010-0,20, 0,20-0,40, 0,40-0,60 m) eight months later the sugar cane cultivation. The soil texture, citrate/bicarbonate/dithionite extractable Fe, oxalate/acid/ammonium extractable Fe (FeOAA) and Ct / (Ct+ Gb) ratio were evaluated from disturbed samples and bulk density (Bd) and soil penetration resistance (SPR) were evaluated from undisturbed samples. The results presented by the descriptive statistics showed that there was a separation of the study areas due to the mineralogical difference found in these areas, being the first area characterized by the higher ratio Ct / (Ct + Gb) and the second area characterized by the higher citrate/bicarbonate/dithionite extractable Fe (FeDCB). In the principal component analysis, it was observed that the FeDCB showed an inverse correlation between Bd and SPR. It was also observed that the Ct / (Ct + Gb) ratio showed a direct correlation with the physical attributes Bd and SRP. The mineralogy influenced the behavior of the Bd and SPR. The area with higher Ct/ (Ct+Gb) ratio, showed higher values of Bd and SRP and The area with higher content of iron oxides had lower values of Bd and SRP. The soil tillage didn’t influence the behavior of Bd and SPR. / FAPESP: 2014/14490-2

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:02:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao - Erclila Monteiro.pdf: 1813187 bytes, checksum: 850ab77574accbe9e4596200a21359ae (MD5) Previous issue date: 2007-04-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Today, several countries adopted rigorous environmental laws for regulating the industrial wastes, mainly because they have high heavy metal contents. Therefore, environmental clean procedures low cost provide a great field of study. The retention capacity of lead ions battery solution through the use of kaolinite modified with metallic oxides (MnO2, Fe(OH)3 and Al(OH)3) at 600, 700 and 900 °C was corried out to validate a waste industrial treatment. Twenty seven adsorbents were synthesized and submitted to Xray diffraction and infrared spectroscopy with Fourier transformation for adsorbent synthesized lattice characterization. Lead ion adsorption tests were assayed by kinetic experiments using the flame atomic absorption spectrometry (FAAS) for determination of lead contents through the Lagergren model. Finding showed that only seven adsorbents were efficient for removing lead from battery solution, in which the adsorption rate was 99%. As kaolinite is an abundant mineral this result represents a great tool for the development of a cost-effective environmental clean procedure. / Diante da legislação cada vez mais rígida para o descarte de efluentes contendo metais pesados sobre o ambiente, o desenvolvimento de procedimentos eficientes e de baixo custo para o tratamento desses resíduos, torna-se de grande interesse. Um estudo sobre a capacidade de retenção de íons chumbo, presentes em solução de bateria, pelo uso de caulinita modificada com óxidos metálicos (MnO2, Fe(OH)3 e Al(OH)3) e calcinada em diferentes temperaturas (600, 700 e 900 °C), foi realizado para a avaliar seu uso potencial no tratamento desse resíduo. No total, foram sintetizados 27 adsorventes, que passaram pela técnica de difração de raios-X e de infravermelho com transformada de Fourier para caracterização físico-química. Os testes de adsorção de íons chumbo foram realizados com auxílio da técnica de absorção atômica e pelo uso do modelo de Langergren. Dos 27 adsorventes, 7 removem 99% dos íons chumbo presente em solução de bateria, demonstrando resistência e seletividade em meio ácido e possibilidade de reutilização. Aliado aos fatos de a caulinita ocorrer em abundância e de não ser impactante ao meio ambiente, sua seletividade e elevada capacidade de adsorção, quando modificada, torna o seu uso na retenção de íons chumbo presentes em solução de bateria potencialmente útil econômica e ecologicamente.

Les défauts d'irradiations dans les minéraux présents à la surface de la terre ont donné lieu à de nombreuses études. Parmi ces minéraux, les argiles ont des propriétés (capacité de rétention des radioéléments, gonflement...) qui les rendent utiles dans le cadre du stockage des déchets radioactifs. Afin de s'assurer de la stabilité des argiles se trouvant autour du colis de déchets, il est nécessaire d'étudier leurs propriétés physico-chimiques après irradiation. Cette thèse est séparée en trois parties qui sont axées autour de cette thématique. Dans une première partie, nous verrons quels sont les effets des rayons alpha sur la surface spécifique de la kaolinite et nous exposerons les phénomènes physique induits par ces rayonnements ionisants. La seconde partie traitera de la solubilité des smectites amorphisées dans un milieu basique et plus particulièrement de la cinétique de dissolution. Nous verrons que cette dissolution est favorisée par l'amorphisation. Enfin dans une troisième partie, nous nous sommes intéressés au géosystème analogue naturel de Nopal (Chihuahua, Mexique), où le dosimètre kaolinite peut permettre d'étudier les migrations anciennes de l'uranium au sein de la roche.

Afin de valoriser les matériaux présents sur les sites de projets d'infrastructures, le traitement à la chaux est une technique souvent utilisée, puisqu'elle permet d'améliorer les performances mécaniques et la maniabilité des sols. Toutefois, cette technique trouve ses limites avec les sols argileux où les améliorations escomptées ne sont pas obtenues. Afin d'optimiser cette technique et de valoriser les sols argileux, une étude physico-chimique des interactions entre la chaux et les minéraux argileux et un lien avec l'aspect mécanique est donc essentiel pour comprendre comment la chaux interagit avec les minéraux du sol et modifie le comportement macroscopique. Les effets de l'addition de chaux sur le comportement macroscopique de deux argiles (kaolinite et bentonite calcique) ont donc été étudiés. Les résultats montrent que l'ajout de chaux améliore les performances mécaniques des argiles, quelles que soient les conditions hydriques. Ces améliorations sont plus rapides dans le cas de la bentonite. Le couplage entre l'aspect macroscopique et physicochimique montre que les améliorations sont en lien avec la formation de composés secondaires de type silicates, aluminates et carboaluminates de calcium hydratés qui augmentent la cohésion au sein des matériaux. Les améliorations des comportements mécaniques sont d'autant plus importantes qu'il y a de composés secondaires formés. Les caractérisations physico-chimiques montrent également que tous les minéraux rencontrés dans cette étude (kaolinite, muscovite, montmorillonite, feldspaths, quartz,cristobalite) sont modifiés lors du traitement à la chaux.

<p> This thesis contains an introduction to the surface chemistry of minerals in aqueous environment, and a summary of five manuscripts concerning adsorption reactions at the surfaces of nano-sized gibbsite (α-Al(OH)3), amorphous silica and kaolinite.</p><p> Nano-sized gibbsite was synthesized and thoroughly characterized using X-ray diffraction, high-resolution transmission electron microscopy, atomic force microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The adsorption of protons and the development of charge at the surfaces were studied using high precision potentiometry and zeta potential measurements. The results showed that singly coordinated surface sites at the particle edges protonate/deprotonate, while ion pairs with the medium ions are formed at doubly coordinated surface sites at the basal planes. This ion pair formation is a slow reaction, requiring long equilibrium times.</p><p> The adsorption of o-phthalate, maleate, fumarate, malonate and oxalate onto gibbsite surfaces was studied using Fourier transform infrared spectroscopy, zeta potential measurements, adsorption measurements and theoretical frequency calculations. All ligands were found to form outer-sphere complexes at the basal planes. Significant amounts of inner-sphere complexes at the particle edges were found for malonate and oxalate only. The observed adsorption was described using surface complexation models.</p><p> The proton reactions at the surface of amorphous silica were described using a two-site model. XPS indicated that Na+ is accumulated in the vicinity of the surface. Proton reactions at kaolinite surfaces were explained using a nonelectrostatic model, assuming that only the aluminol and silanol sites at the particle edges are reactive. Extensive modeling provided support for this assumption. </p>

This thesis contains an introduction to the surface chemistry of minerals in aqueous environment, and a summary of five manuscripts concerning adsorption reactions at the surfaces of nano-sized gibbsite (α-Al(OH)3), amorphous silica and kaolinite. Nano-sized gibbsite was synthesized and thoroughly characterized using X-ray diffraction, high-resolution transmission electron microscopy, atomic force microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The adsorption of protons and the development of charge at the surfaces were studied using high precision potentiometry and zeta potential measurements. The results showed that singly coordinated surface sites at the particle edges protonate/deprotonate, while ion pairs with the medium ions are formed at doubly coordinated surface sites at the basal planes. This ion pair formation is a slow reaction, requiring long equilibrium times. The adsorption of o-phthalate, maleate, fumarate, malonate and oxalate onto gibbsite surfaces was studied using Fourier transform infrared spectroscopy, zeta potential measurements, adsorption measurements and theoretical frequency calculations. All ligands were found to form outer-sphere complexes at the basal planes. Significant amounts of inner-sphere complexes at the particle edges were found for malonate and oxalate only. The observed adsorption was described using surface complexation models. The proton reactions at the surface of amorphous silica were described using a two-site model. XPS indicated that Na+ is accumulated in the vicinity of the surface. Proton reactions at kaolinite surfaces were explained using a nonelectrostatic model, assuming that only the aluminol and silanol sites at the particle edges are reactive. Extensive modeling provided support for this assumption.

Ce travail concerne l'étude de l'effet des impuretés sur les phénomènes physico-chimiques apparaissant durant le frittage des kaolins entre 900 et 1600 °C et les propriétés physiques qui en découlent. Le kaolin est utilisé dans le domaine des céramiques : céramique traditionnelle, porcelaine, céramiques réfractaires (mullite, chamotte), porcelaines électrotechniques, etc... Il est d'usage de contrôler la teneur et la nature des impuretés car leur présence peut limiter leurs applications.Sept kaolins ont été choisis pour les impuretés qu'ils contiennent à savoir ;* Feldspaths, quartz et oxydes de fer pour les kaolins de Tamazert (Algérie)* Matières organiques et oxyde de manganèse pour les kaolins de Djebel Debbagh (Algérie).* Matières organiques, oxydes de fer, gibbsite et anatase pour les kaolins des Charentes (France). La kaolinite ou l'halloysite, de même composition, est le minéral majeur dans chaque cas. L'ensemble des matériaux a été réduit par broyage à la taille de 63 μm. Le premier volet de l'étude consiste en une caractérisation physico-chimique des différents kaolins pour identifier et quantifier les principaux minéraux qui les composent. Le second volet concerne la compréhension des transformations thermiques qui se produisent lors du processus de deshydroxylation de la kaolinite (metakaolin) et lors de la formation de la mullite et de la cristobalite à de hautes températures (1600 °C). La microstructure, le retrait, la densification, la porosité sont les principaux paramètres étudiés dans ce volet.Le troisième volet porte sur les propriétés des kaolins lors du frittage à savoir : Les propriétés colorimétriques, mécaniques et diélectriques. L'effet des impuretés ainsi que la microstructure lors du frittage sur ces propriétés (colorimétrique, mécaniques et diélectriques) sont largement développés. Lors du frittage des différents kaolins la taille des cristallites de mullite augmente avec la température. Ces cristallites incorporent les impuretés colorantes tels que Fe2+/Fe3+, Ti4+/Ti2+ et Mn4+/Mn2+ (selon la température), ce qui résulte dans l'augmentation de la chromaticité et la diminution de la clarté à partir de 1100 °C. La transformation de la phase anatase à la phase rutile diminue le paramètre de clarté des kaolins des charentes. La présence de cristobalite dans le cas du kaolin de Djebel Debbagh riche en manganèse participe à l'augmentation de sa clarté au delà de 1400 °C. La présence de feldspath dans les kaolins de Tamazert améliore leurs propriétés diélectriques grâce à la formation de la phase vitreuse. Lors de l'augmentation de la température à1300 °C, ces propriétés augmentent, elles diminuent avec l'augmentation des fréquences (107-109Hz). Les pertes diélectriques sont plus importantes par rapport à celles rencontrées dans les matériaux céramiques (Porcelaines) utilisés dans les diélectriques qui sont en générale <10-3. Une dernière partie est consacrée à l'application d'un kaolin naturellement riche en anatase dans le domaine des porcelaines diélectriques. L'identification et la quantification des phases formées durant le frittage à 1300 °C , la porosité, la microstructure (observée par MEB) et les propriétés mécaniques et diélectriques sont déterminés. La permittivité relative théorique des porcelaines obtenues, calculée en utilisant la règle des mélanges des phases minéralogiques formées est en bon accord avec les valeurs expérimentales trouvées.