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Urine ridhrgiqr. lllurtnnt lutlllsatlon des a h n a t e s en tant que fondane : rite Iholrt.mm (Srape Lhoist) Mémento roches et minéraux industriels Carbonates calciques et magnésiens et produits dérivés à usage industriel et agricole A. Coumoul décembre 2000 BRGiWRP-50806-FR Carbonates calciques et magnésiens et produits dérivés à usage industriel et agricole Mots clés : carbonates calciques et magnésiens, calcaires, dolomies, giobertite, chaux, magnésie, ressources, marché national, marché international. usages industriels et agricoles, spécifications industrielles. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Coumoul A. (2000) - Carbonates calciques et magnésiens et produits dérivés à usage industriel et agricole. BRGM/RP-50806-FR. 136 p. ; 19 tabl. ; 19 fig. ; 5 annexes. O BRGM, 2000, ce document ne peut être reproduit BI totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM. 2 BRGM/RP-SOBOâ-FR Carbonates calciques et magnésiens et produits dérivés à usage industriel et agricole AVANT-PROPOS Dans le cadre de son activité de Service public, le BRGM réalise, à la demande du Ministère de l’industrie, des synthèses documentaires actualisées concernant la plupart des substances minérales de type malériaux de camère, sous forme de mémentosde la série ((Roches et minéraux industriels ». La rédaction de ces mémentos ((Roches et minéraux industriels H vise plusieurs objectifs généraux qui sont : de fournir aux spécialistes des Sciences de la Terre un point des données géologiques et gîtologiques utile pour orienter la recherche appliquée de fournir aux décideurs des administrations, colleciivités locales, aux décideurs privés et bailleurs de fonds, elc ..., une information technico-économique synthétique mais exhaustive, actualisée, permettant d’éclairer leur démarche d’évaluation des argumentaires accompagnant les dossiers d’instruction en demandes d’autorisation ou d’extension des ressources concernées de Foumir aux industriels en quête de nouveaux approvisionnements, aux exploitants, transformateurs, manufacturiers ei autres utilisateurs, aux commerciaux, ainsi qu’aux chercheurs, enseignanls et étudiants, un aperçu rapide et techniquement bien étayé de la problématique Les a Carbonates calciques et magnésiens, et produits dérivés à usage industriel et agricole ) > ont été l’un des trois thèmes, ou substances, sélectionnés pour l’année 2000. L’activité dans ce domaine concerne, en France el dans le monde, un grand nombre d’entreprises, tant pour la valorisation que pour l’extraction. On y observe que les technologies, de pair avec la multiplicité ou l’augmentaiion des exigences iechniques, et de pair avec les exigences économiques rendues indissociables du cadre environnemenlal, deviennent de plus en plus performantes au sein de marchés de plus en plus spécifiques. Le périmètre de travail a été modelé dans l’objectif et la nécessité d’une cohérence optimale de la problématique. Ainsi, les chaux sonielles indissociables des carbonates crus, tani il y a véritablement Foisonnement à niveau des utilisations, faisan1 intervenir en cascade ou en croisé les natures et les éîats des matériaux de la famille des carbonates. Le domaine couvert par le présent mémento faisait précédemment l’objet de deux ouvrages distincts, réalisés en 1988 et 1989. Soni donc traités dans ce mémento l’origine et le gisement, l’extraciion et la production de produits bruts ou dérivés, les données économiques françaises et inlemationales (volontairement limitées), les utilisations industrielles et agricoles et leurs spécifications iechniques, enfin les produits de substitution, des carbonates de composition eUou de finalités suivantes : tous les usages industriels - agricoles - de BTF’, des calcaires, dont les chaux calciques ; mais à tous les usages industriels - agricoles - de BTP, des calcaires maenésiens et de la eiobertite, dont les usages en BTF’ des chaux hvdrauliaues naturelles, pour l’intérêt d’une vision globale de l’exception des charges blanches qui sont l’objet d’un mémento spécial réalisé en 1996 les chaux magnésiennes et la magnésie l’emploi des chaux bien pratique Soni exclus du périmètre de travail, les pierres à bâtir ou pierres ornementales carbonatées de toutes natures, les granulais autres que les fillers, les clinkers ei ciments, et les charges blanches. aaaaaaaaaaaaa BRGMRP-50806-FR 3 Carbonates calciques et magnésiens et produits dérivés à usage industriel et agricole Table des matières AVANT-PROPOS ......................................................................................................... 2 Table des matieres ......................................................................................................... 5 Liste des tableaux ................................... ................................................................... 8 ................................................................. 10 ............................................................................. 12 .. Liste des figures .......... Liste des annexes ........ 1- INTRODUCTION AU THEME DE L’UTILISATION INDUSTRIELLE ET AGRICOLE DES CARBONATES Ca-Mg ..................................................... 13 1.1 Approche générale de l’usage des carbonates dans l’industrie et l’agriculture .................................................................................................. 15 1.2 Glossaire ............................................................................................................ 16 1.3 Périmètre de travail du mémento .................................................................... 19 1.4 Panorama des usages industriels et agricoles des carbonates calciques et magnésiens et de leurs produits dérivés ...................................................... 20 2 - DE LA MINERALOGIE A L’EVALUATION ECONOMIQUE DES GISEMENTS DE CARBONATES Ca-Mg ........................................................... 23 2.1.1 Liaison minéral - roche - ongine .............................................................. 25 2.1.2 Aperçu des carbonates sédimentaires par origine ...................................... 29 2.1.3 Cas des dolomies ...................................................................................... 31 ...................................... 32 2.1 Minéralogie et gîtologie des carbonates ........................................................... 25 . . 2.1.4 Cas des giobertites (ou magnésites) ................ 2.2 Approche géologique et économique de l’exploitation des carbonates , . sedimentaires en France .................................................................................. 32 2.2.1 Inventaire de la ressource .......................................................................... 32 2.2.2 Localisation de l’activité extractive .......................................................... 33 2.2.3 Sélectivite economique ............................................................................. 34 2.3 Critères d’exploitabilité L i é s au matériau, à son gisement, .............................................................................. 35 2.4 Exemples de gisements et de sites industriels en France ................................ 37 . . . à sa localisation ............... BRGWRP-50806-FR 5 Carbonates calciques et magnésiens et produils dérivés à usage industriel et agricole 3 . DONNEES ECONOMIQUES DU MARCHE NATIONAL ET DONNEES CIBLEES DU MARCHE INTERNATIONAL .......................... 43 3.1 Precisions a apporter sur les données traitées ................................................ 45 3.2 Données économiques du marché national ..................................................... 45 3.2.1 Production nationale ................................................................................. 45 3.2.2 Pnncipaux prix commerciaux ................................................................... 57 3.2.3 Flux commerciaux restreints et limitation des données comparées ........... 58 3.2.4 Principaux f l u x commerciaux et consommations apparentes .................... 59 I . . . . 3.2.5 Evolution comparée du chiffre d’affaire, des valeurs des produits et des effectifs ........................................................................................... 63 3.2.6 Producteurs sur le sol fiançais .................................................................. 66 3.3 Données économiques ciblées du marché international ................................. 66 3.3.1 Production mondiale de chaux aérienne ................................................... 66 3.3.2 Production mondiale de magnésite naturelle ............................................. 68 3.3.3 Production mondiale de magnésie fondue ................................................ 70 4 - APERÇU DES TRAITEMENTS, UTILISATIONS, ET SPECIFICATIONS INDUSTIUELLES ............................................................... 71 4.1 Modes de traitement ................ ..................................................................... 73 4.1.1 Des matériaux carbonatés bruts vers les produits crus .................... 4.1.2 Des produits crus vers les produits cuits et frittés ........................... 4.1.3 Filière chimique et traitements spécifiques ............................................... 74 4.1.4 Transport, conditionnement, manutention ................................................ 75 4.2 Cas de la chaux ................................................................................................. 75 4.2.1 Préhistoire et histoire d’un matériau artificiel extraordinaire .................... 75 4.2.2 Fabrication et classification des chaux ...................................................... 76 4.2.3 Mise en œuvre industrielle de la fabrication ............................................. 79 4.2.4 Caractéristiques physico-chimiques et indices utilisés les plus courants ... 82 4.2.5 Transition vers les produits à calcination poussée .................................... 86 4 3 Utilisations ........................................................................................................ 86 4.3.1 @ Sidémrgie : fabrication de fonte et d’acier ........................................ 86 4.3.2 & Production du magnésium métal et de composés chimiques magnesiens ...................................................................... 89 4.3.3 [sl Production d’autres métaux non ferreux et de métaux précieux ....... 92 4.3.4 fli industries chimiques ......................................................................... 94 4.3.5 Y Fabrication du verre .... ............................................ 96 4.3.7 & BTP - construction ........................................................................... 99 4.3.8 0 BTP - utilisations routières ............................................................. 100 4.3.9 & Agriculture (et arboriculture) .......................................................... 102 4.3.10 Sucreries ........................................ ............................................. 104 4.3.1 1 Autre agro-alimentaire .................................................................... 104 4.3.12 & Traitement - épuration des eaux et des boues résiduaires ............... 105 . . . . . . . 4.3.6 Y Fabrication de réfracta électriques .......................... 97 B 6 BRGWRP-50806-FR Carbonates calciques et magnésiens et produils dérivés à usage industriel et agricole 4.3.13 Traitement des effluents gazeux industriels .................................... 110 4.3.14 Charges pour industries fabricant papiers, peintures, plastiques, et caoutchoucs ................................................................................. 114 4.3.15 B Charges pour l’industrie pharmaceutique et les cosmétiques ........... 115 4.3.16 Autres utilisations ........................................................................... 115 4.4 Principales spécifications techniques dans les domaines d’utilisation ...... 117 4.4.1 Cas de la sidérurgie (fonte, fer, acier) et de la fonderie de non ferreux ... 117 4.4.2 Cas de la métallurgie du magnésium ............................................. 4.4.3 Cas des industries chimiques .................................................................. 118 4.4.4 Cas de l’industrie du verre ...................................................................... 118 4.4.5 Cas de l’industrie des réfractaires et des isolants .................................... 119 4.4.6 Cas de l’activité BTP .............................................................................. 120 4.4.7 Cas de 1 agnculture ................................................................................. 120 4.4.8 Cas de l’agro-alimentaire, y compris les sucreries .................................. 121 4.4.9 Cas de l’environnement - épuration ........................................................ 121 I ’ 4.4.10 Cas des charges industrielles diverses ................................................... 122 5 - PRODUITS DE SUBSTITUTION ...................................................................... 123 5.1 Cadre de la problématique ............................................................................. 125 5.2 Aperçu des substitutions par faère industrielle ou agricole ........................ 125 BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................... 129 MEMENTOS du BRGM .......................................................................................... 129 ANNEXES 1 - 2 - 3 - 4 - 5 BRG WRP-50806-FR 7 Carbonates calciques et magnésiens et produits dérivbs à usage industriel et agricole Liste des tableaux Tabl. 1 : Catégories granulométriques en usage et exemples d'utilisations de castines et de poudres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Panorama uploads/Industriel/ carbo-calc-magne-usage-agri-rp-50806-fr.pdf