BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. : (38) 63.80.01

MÉMENTO SUBSTANCES UTILES(MATÉRIAUX DE CARRIÈRE)

GYPSEPOUR PLATRE ET CIMENT

par

Mme M. DELFAU

P. G. M .

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Département matériaux

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex -Tél. (38) 63.80.01

79 SGN 157 MTX 1 r e édition: Avril 1979

SOMMAIRE

1 - GENERALITES , p. 1

2 - DONNEES ECONOMIQUES p. 12.1. BILAN STATISTIQUE p. 12.2. PRIX p. 22.3. REPARTITION DE LA PRODUCTION NATIONALE p. 22.4. REPARTITION DE LA PRODUCTION MONDIALE p. 22.5. PRINCIPAUX DEBOUCHES DE LA PRODUCTION FRANÇAISE p. 32.6. STRUCTURES INDUSTRIELLES p. 3

3 - GEOLOGIE p. 43.1 . GENESE p. 43.2. PRINCIPAUX GISEMENTS FRANCAIS p . 4-5

4 - SECTEURS D'UTILISATION DES SULFATES DE CALCIUM p. 64.1. PLATRERIE p. 54.2. CIMENTERIE p. 74.3. AGRICULTURE p. S4.4. ORNEMENTATION4.5. AUTRES INDUSTRIES CONSOMMATRICES DE SULFATE DE CALCIUM p. 8

5 - CRITERES DE SELECTION ET SPECIFICATIONS INDUSTRIELLES p. 85.1. CRITERES D 1 EXPLOITABILITE DES GISEMENTS p. 8

5.1.1. Teneur en CaSOk 2H2O p . 85.1.2. Conditions d'exploitation p . 9-10

5.2. SPECIFICATION INDUSTRIELLES p. 115.2.1. Plâtrerie p. 115. 2. 2. Cimenterie p. 125. 2. 3. Agriculture " p. 125. 2. 4. Usages divers n. 12

6 - PRODUIT DE SUBSTITUTION : LE PHOSPHOGYPSE p. 12-136.1. UTILISATION DU PHOSPHOGYPSE EN PLATRERIE p. 146.2. UTILISATION DU PHOSPHOGYPSE EN CIMENTERIE p. 146.3. FABRICATION DE SOUFRE p. 146.4. FABRICATION DE SULFATE D'AMMONIUM p. 156.5. AMENDEMENT DU SOL p. 156.6. UTILISATION DU PHOSPHOGYPSE DANS LE GENIE CIVIL p. 15-16

7 - BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE

1 - GENERALITES

Le gypse, CaSO^I^O, et sa variété anhydre (anhydrite) se rencontrentcommunément dans la nature et fréquemment ensemble, sous de multiples aspectsde texture et de couleur selon les conditions de genèse et les impuretésassociées.

Le gypse, pour ses applications dans l'industrie plâtrière, est connudepuis des millénaires (chez les Egyptiens notamment). On perd la trace deson emploi jusque vers le XlIIème siècle où ä nouveau on le retrouve comme"pierre à plâtre".

2 - DONNEES ECONOMIQUES

2.1 . BILAN STATISTIQUE

Production de

gypse

Importations

Exportations

Consommationapparente

Balance commercialeimport-export

Quantités

1975

5 873

9,6

846,3

5 036,3

+ 836,7

1

5

5

t

en

976

954

13

724

143

710

1 (

5

5

5

)00 t.

1977

6 063

10,3

908,4

5 164,9

+ 898,1

(=

1

44

1

25

+24

* non compris la valeur des productions intégréesplâtrières et consommées par elles représentantproduction nationale.

Valeurs enProductions

975

766

418

431

013

1

48

1

25

+23

976

077

751

194

443

1 000 FMarchandes*)

1977

52

1

32

+31

aux cimenteries etenviron 50 % de la

-

808

695

974

279

La balance commerciale est nettement positive grâce à 900 000 td'exportation de gypse (contre 10 000 t d'importation) essentiellementdirigées vers la Belgique et les Pays Scandinaves.

- 2 -

2.2. PRIX

- Les prix français départ carrière, matériaux chargés sur camions,et pour les granulométries courantes (0/8D pour plâtre et 8/50D pourcimenteries) varient (base 02-79) entre 17,00 F/t. HT et 25,00 F/t. HT.

C'est en Région Parisienne que l'on observe les prix départ les plusfaibles (^ 17,00 F/t. H.T)

2.3. REPARTITION DE LA PRODUCTION NATIONALE

. Ile de France (Seine-et-Marne, Val d'Oise, Seine-St-Denis,Yvelines)

. Provence Côte d'Azur (Vaucluse, Bouches-du-Rhône,Alpes Maritimes)

. Franche-Comté et Lorraine (Jura et Moselle essentiellement)

. Aquitaine (Landes, Pyrénées-Atlantiques)

. Charentes

. Savoie

. Midi-Pyrénées et Languedoc-Roussillon (Ariège, Pyrénées-Orientales, Aude, Haute-Garonne)

60,5 %

13,5 %

9,8 %

4,2 %

4,1 %

3,8 %

4,1 %

Remarque : ces données couvrent le gypse et J.'anhydrite ; celle-ci estexploitée presque en totalité dans le département de la Moselleà Koenigsmacker. La production annuelle est estimée à 500 000 t.

2.4. REPARTITION DE LA PRODUCTION MONDIALE

P A Y S

U S ACANADAIRANFRANCEU R S SESPAGNEITALIEROYAUME UNIALLEMAGNE FEDERALE

Production 1977 gypse + anhydrite (M t)

12, 157,046,706,065,20 (estimation)4,30 (estimation)4,183,30 (estimation)2,10 (estimation)

En 1977, sur une production mondiale de 65,5 millions de tonnes, laFrance en fournit 9,2 % et occupe le 4ème rang des producteurs.

- 3 -

2.5. PRINCIPAUX DEBOUCHES DE LA PRODUCTION FRANÇAISE

Ces débouchés se répartissent comme suit :

Ventilation/Marché National

73 %

26 %

1 %

100 %

Ventilation totale

62 %

22 %

1 %

15 %

100 %

Principaux débouchés :

fabrication du plâtre

fabrication du clinker

emplois divers(amendements et charges)

Exportation

Dans un marché "bâtiment, génie civil" difficile, les livraisons degypse destinées à la fabrication du plâtre sont en progression grâce au dé-veloppement de l'industrie du plâtre manufacturé (carreaux, blocs, panneauxpour cloisons =plasterboards). L'utilisation classique du plâtre sousforme d'enduit (mur, plafond, façade) est en récession.

2.6. STRUCTURES INDUSTRIELLES

Principaux exploitants(> 75 % production totale)

S.A.M.C. (Sté anonyme dematériel de construction)(= groupe Ciments Français)

LAMBERT - Industries

Sté des Plâtrières deFrance (= groupe Lafarge)

Caractéristiques

Exploite une dizaine de sites en régionparisienne -3 carrières marchandes représentant 90 %des ventes de gypse -Plusieurs filiales en Moselle et dans lesLandes.

1er rang des producteurs de plâtre.Exploite en région parisienne .S'intéresse à la fabrication du gypse desynthèse (phosphogypse) à Rouen.

Exploite essentiellement dans le Sud de laFrance (V¿ucluse, Bouches-du-Rhône, Alpes-Maritimes, Ariège, Aude, Pyrénées-Atlan-tiques)S'intéresse au gypse de synthèse.

Ce tableau montre que l'essentiel de la production française est entreles mains, directement ou indirectement, des groupes cimentiers.

- 4 -

Le reste est assure par la S.A.L.S.I, en Seine-et-Marne, la Stédes Plâtrières Modernes de Grozon (Jura) à capitaux anglais, la Sté deCrozon près de St-Jean-de-Maurienne (Savoie), les Plâtrières LorrainesSemin et Cie en Moselle, et les Ets Garandeau en Charente....

3 - GEOLOGIE

3.1. GENESE

L'hypothèse la plus communément admise quant au mode de formation dugypse et de 1'anhydrite est celle de la précipitation directe des saumuresconcentrées par evaporation dans les zones lagunaires. Les formations(de gypse et anhydrite) sont en conséquence fréquemment associées a d'autresévaporites (NaCl, KC1, MgCl2, CaCC^). Selon la température et la concentrationdes autres sels contenus dans la saumure, le sulfate de calcium a précipitésoit sous forme de dihydrate (gypse), soit sous forme anhydre (anhydrite).Les dépôts d'anhydrite se sont fréquemment réhydratés lentement pour donnerdu gypse ; ce qui explique que gypse et anhydrite sont souvent associés.

Ces formations se présentent en couches régulières lorsqu'elles n'ontpas subi de déformation tectonique. Par contre, lorsqu'elles ont subi l'effetde fortes orogenèses (Alpes, Pyrénées, Jura....) elles ont littéralement"giclé" hors de leur gisement primitif et se présentent sous forme de diapirou de minces filons s'insinuant partout dans les zones de moindres contraintes.

3.2. PRINCIPAUX GISEMENTS FRANCAIS

Le sulfate de calcium se rencontre dans le Trias (Muschelkalk, Keuper),le Jurassique supérieur, l'Eocène et l'Oligocène.

. Alsace, Lorraine (Trias)

Le sulfate de calcium déposé est de 1'anhydrite qui, en surface, s'estréhydraté (du gypse est exploitable jusque vers des profondeurs de 70 m ) .En Moselle de 1'anhydrite est exploitée à Kédange et Koenigsmaker ; àHellin une carrière exploite simultanément gypse et anhydrite.

. Jura (Trias)

Le gypse se présente en gisements discontinus de Lons-le-Saunierjusqu'à Salins ; en profondeur il est associé à de 1'anhydrite. Actuellementil est exploité en galeries à flanc de colline à Grozon, sur une épaisseurd'environ 7 m.

. Alpes (Trias)

En Savoie plusieurs exploitations sont actives dans la région deSt-Jean-de-Maurienne où l'on retire un gypse très blanc. Le site le plusimportant est exploité à ciel ouvert.

- 5 -

. Provence (Trias)

Les gisements, comme dans les Alpes, ont été très remaniés par lesmouvements alpins, et sont visibles à la faveur des vallées (Vésubie,Roya, Var, Tinée) ; les points actuels d'extraction se situent à Lantosqueet Sospel.

. Aquitaine (Trias)

Les gisements les plus intéressants se rencontrent surtout dans lazone Nord-Pyrénéenne, sous forme de diapirs ou bien en injection dansdes failles.

Exploitations : Caresse (Pyrénées-Atlantiques), Tarascón, Prat-Bonrepaux, Mercenac (Ariège), près de Dax (Landes).

. Charente (Jurassique supérieur)

Les gisements affleurent dans l'anticlinal de Gémozac, aux environsde Matha et se prolongent en Charente-Maritime (St-Hilaire, Moulidars).

De nos jours le gypse est exploité à Champlanc (Cherves-de-Cognac)à ciel ouvert (3 bancs de gypse de 0,75, 1,25 et 2,50 m d'épaisseur séparésde bancs marneux).

. Bassin de Paris (Eocène supérieur = Ludien)

Les meilleurs gisements se localisent au centre du bassin où ils seprésentent en trois couches superposées ou masses, entre lesquelles s'in-tercalent des marnes. C'est au centre également que la qualité et l'épais-seur des masses sont les meilleures.

Les principales carrières ont été ouvertes dans les buttes témoinsde l'Hautil, de Cormeilles, de Montmorency, de l'Isle-Adam, de Carnelle,de Belleville, Vaujours, Crégy-les-Meaux.—, les exploitations se faisantsoit à ciel ouvert comme à Cormeilles (95), Monthyon (77), Le Pin (77),Villeparisis (77) avec des découvertes parfois supérieures à la vingtainede mètres, soit en souterrain comme à Penchard (77), Taverny-Bessancourt(95), Port-Maron-Vaux/Seine (78) jusqu'au coeur des buttes témoins.

. Vaucluse, Aude, Bouches-du-Rhône (Oligocène)

Le Vaucluse recèle un gisement d'importance considérable (puissanced'environ I00 m à Mazan).

Dans l'Aude, à Portel, annuellement, une petite quantité de gypseest extraite de galeries exploitant une formation de 12 m interrompue deminces lits marneux.

Le gisement de St-Pierre-les-Martigues (13) situé entre l'étang deBerre et la mer constitue un dépôt de 60 m d'épaisseur, à fort pendage,s'étendant sur plusieurs kilomètres.

- 6 -

4 - SECTEURS D'UTILISATION DES SULFATES DE CALCIUM

Leurs applications industrielles sont nombreuses mais la plusimportante est la fabrication de plâtres ; viennent ensuite l'utilisation dugypse dans la préparation des ciments, puis dans des industries diverseset nombreuses : en agriculture, décoration, dans les peintures, la ver-rerie, etc...

4.1 . PLATRERIE

La fabrication du plâtre consiste, après broyage du gypse, à sou-mettre le cru à la chaleur : le gypse perd alors tout ou partie de son eaude cristallisation. Selon les conditions de température, de temps, de pres-sion et d'humidité auxquelles il est soumis, on peut obtenir toute unegamme de produits partiellement hydratés ou anhydres entrant dans la com-position du plâtre dans des proportions diverses selon le type de plâtredésiré.

Ainsi, porté entre 128 et 163°C, le gypse perd les 3/4 de son eau decristallisation pour donner le "plâtre de Paris" constitué principalementde semihydrate CaSO^ 1/2H2O et d'une certaine quantité de surcuit ou sul-fate de calcium anhydre soluble (différent de 1'anhydrite naturelleinsoluble).

Le plâtre ainsi obtenu, mis en présence d'eau, redonne le doublehydrate initial. Cependant, la prise ne se manifeste pas spontanément etpendant quelques instants la gâchée peut couler et se prêter au moulage ;ensuite il se produit un léger raffermissement accompagné d'une augmenta-tion de volume et de température. Le durcissement intervient après ledégagement de chaleur.

Si le plâtre comporte des incuits ou s'il est trop calciné, la prisesera difficile.

Suivant les types d'utilisation on a besoin de plâtres à temps decoulabilité et à durcissement plus ou moins longs. Les divers plâtresseront obtenus par addition en faibles quantités d'accélérateurs ou deretardateurs de prise au moment du broyage (après cuisson) ou bien aumoment du mélange des qualités. Ces ajouts modifient, non seulement letemps de prise, mais également le gonflement, le dégagement de chaleur,l'évolution de la plasticité, les propriétés mécaniques.

LES EMPLOIS DU PLATRE

Le plâtre est principalement utilisé dans le bâtiment soit sous formed'enduits, soit sous forme d'éléments préfabriqués, soit pour exécuterdes scellements, jointements.

- 7 -

Des plâtres nouveaux ont fait leur apparition comme les plâtresretardés, les plâtres hydrofuges, les plâtres à très haute dureté pourla confection d'enduits intérieurs ou extérieurs, des plâtres spéciauxde protection contre l'incendie, des plâtres pour la préfabrication oupour la projection.

En dehors du bâtiment, le plâtre est utilisé pour la fabricationde moules dans les industries céramiques, en fonderie, en chirurgie etart dentaire.

4.2. CIMENTERIE

Du gypse est toujours ajouté au clinker lors du broyage pour lafabrication des ciments Portland à raison de 3 à 4 % en poids. Son rôleconsiste à différer et régulariser la prise du ciment. Les ajouts degypse dépendent largement de la teneur en aluminate tricalcique (C3A)dont la prise est extrêmement rapide.

Dans la fabrication de certains CPA nécessitant une grande finessede broyage du clinker, il est indispensable d'utiliser de l'anhydriteafin d'éviter au moment du gâchage le phénomène de fausse prise :en effet, un broyage poussé s'accompagnant d'une forte élévation de tem-pérature en présence de gypse, on assiste à la réaction suivante :

plâtre actifbroyage -»• t° élevée

clinker + CaS0i+2H2O -> clinker broyé + Ca

ciment

eau de gâchage

4-

phênomène de fausse prise du plâtre

Lors du gâchage du ciment obtenu le semi-hydrate réagit avec l'eau et il ya prise du plâtre (5 à 6 mn)

Si on utilise de l'anhydrite on observe :

anhydrite inerte

broyage -> t° élevée

clinker + CaSOit -> clinker broyé +

ciment

eau de gâchage

pas de fausse prise

4.3. AGRICULTURE

En agriculture, le gypse'est utilisé comme amendement : il a poureffet d'abaisser la salinité des sols d'où son utilisation en bordure demer. Il peut apporter également aux sols qui en manquent un complémenten calcium et (ou) en sulfure.

Comme engrais, le gypse facilite les cultures de la luzerne, dutrèfle, des pommes de terre

4.4. ORNEMENTATION

L'albâtre gypseux, d'aspect voisin de celui du marbre, trouve desapplications en statuaire et sculpture.

4.5. AUTRES INDUSTRIES CONSOMMATRICES DE SULFATE DE CALCIUM

. La facilité avec laquelle le gypse peut être micronisé en faitun des nombreux produits du groupe des charges. Chimiquement inerte, iltrouve des applications dans la fabrication des peintures, des colles,de certains produits pharmaceutiques.

En papeterie, malgré ses qualités de blancheur et brillance sonemploi tend à disparaître du fait de sa relative solubilité, source deproblèmes.

En verrerie, le gypse (et l'anhydrite) ajouté au mélange verrieren fusion facilite les dégagements gazeux.

Divers autres usages peuvent être signalés : boues de forage,fabrication des crayons, gommes

L'anhydrite insoluble (naturelle), ou le gypse calciné à mort,lorsqu'ils sont en fines particules, s'hydratent rapidement pour donnerun produit très résistant d'où leur utilisation en projection dans lesmines, avec un accélérateur de prise, comme matériau de confortement aucours des opérations de remblai dans les charbonnages.

5 - CRITERES DE SELECTION ET SPECIFICATIONS INDUSTRIELLES

5.1. CRITERES D'EXPLOITABILITE DES GISEMENTS

5.1.1. Teneur en CaSOh 2H2O

Quand ils sont purs le gypse et l'anhydrite comportent :

Gypse

anhydrite

CaO

32,6 %

41,2 %

S03

46,5 %

58,8 %

H20

20,9 %

- 9 -

Dans la nature les formations exploitées pour leur gypserenferment toujours des impuretés dont les plus fréquentes sont :argile, calcaire, dolomie, silice...

L'A.S.T.M. spécifie "qu'aucun matériau ne peut être considérécomme gypse sil contient moins de 70,0 % en poids de CaSO^ 2H20"

En France, les gisements exploités comportent un minimumde 75 % de CaSO^I^O (sud du pays) ; les gisements considérés comme dequalité exceptionnelle en renferment de 90 à 97 % (Bassin de Paris)

5.1.2. Conditions d'exploitation (cf. tableau p. 10)

- extraction_à_ciel_ouvert

En règle générale l'exploitation sera menée à ciel ouvertchaque fois que cela sera possible c'est-à-dire lorsque le taux de recou-vrement moyen oscillera entre 1 et 2.

Cependant, ce taux limite de recouvrement est directementfonction des conditions du marché et du prix auquel peut être rendulocalement la matière première. Ainsi les taux de recouvrement admissiblespeuvent atteindre théoriquement des valeurs allant de 4 à 6.

. Avantages de la méthode : exploitation de la totalité du gisement

. Inconvénients ;

- découverte stérile parfois importante et problèmes dede stockage

- exploitation devant tenir compte de l'environnement etremise en état des lieux

- teneur en eau variable et parfois élevée

- exploitation malaisée par temps de pluie.

Elle devient obligatoire lorsque le taux de recouvrementexcède les valeurs ci-dessus.

. Avantages :

- gypse peu humide

- exploitation possible en toute saison

- moins de problèmes en relation avec l'environnement

Bassin de Paris

Jura

Alpes

Vaucluse

Bouches-du-Rhône

Charente

Var

Aude

Commune

Taverny

Penchard

Port Maron

Cormeilles

Vaujours

Cormeilles

Grozon

St-Jean-Maurienne

Mazan

St Pierre-les-Martigues

Cherves de Cognac

Sospel

Portel

Modeexploitation

Souterrain

Ciel ouvertpuis souterrain

Souterrain

Ciel ouvert

Ciel ouvert

Ciel ouvert

Souterrain

Souterrain

Ciel ouvert

Souterrain surplusieurs étages

Ciel ouvert

Ciel ouvert

Souterrain

Recou-vrement

80

22

30

^0

40

7

62

Puissanceexploitée(m)

9

14

épuisé (5,5)

les 4 masses

24

7-8

plusieurs 10 m

80

60

4,50

810

12

Taux de re-couvrement

1,6

1,25

0,5

1,55

0,750,2

% CaSO4 2H2O

96 - 97

94 - 95

94

94 - 95

de 75 à 90 %

>

de 57 à 95 %selon les couches

Caractéristiques d'exploitation des gisements français de gypse

- 11 -

Inconvénients de la méthode

- taux de récupération des réserves relativement faible(de 40 à 70 %) . Les causes de pertes sont de 2 ordres : d'une partla méthode des chambres et piliers nécessite l'abandon des piliers ;cependant, la méthode plus récente du foudroyage permet une récupé-ration partielle des piliers par recoupe et refente avant torpillagedes piliers résiduels ; d'autre part la méthode oblige à laisser aumur et au toit, lorsque l'encaissant est argileux, une certaine épais-seur de matière première de façon à éviter les risques de soufflageet d'effondrement.

- épaisseur de la couche à exploiter : "i 5 m

Remarque : certains producteurs, avec des techniques minières es-comptent exploiter des couches de 2,50 m.

- consommation plus importante d'explosif

5.2. SPECIFICATION INDUSTRIELLES

S.2.1. Plâtrerie

- teneur en CaSOit 2H20

La norme NF - B 12-301 sur les plâtres de constructionprécise : "le degré de pureté caractérisé par la teneur en sulfate decalcium doit correspondre à une teneur en SÛ3>40 %".

Ce taux de SÛ3>40 % correspond à un gypse pur à 85 % minimum.

Les impuretés les plus nuisibles sont :

MgO $ 2 %

K20 $ 0,1 %

Na2O $ 0,02 %

Les plâtres pour céramique (fabrication de moules) font appelà des gypses de qualité exceptionnelle (CaSO^ 2H2O$90 % ) .

- granularité avant cuisson

Un gypse monogranulaire serait idéal pour assurer, lors de lacuisson, une vitesse de diffusion de la chaleur identique pour tous lesgrains. Une telle préparation est impossible cependant.

Les qualités marchandes de gypse pour plâtre, obtenues parconcassage du brut, se présentent sous forme de fraction 0/8ü . De pluson s'attache à obtenir des granularités aussi creuses et régulières quepossible.

- 12 -

5.2.2. Cimenterie

- teneur en CaSO^ '2H2O

La nouvelle norme NF - P 15 - 301 sur les liants hydrauliquesimpose que les ajouts de sulfate de calcium, sous forme de gypse(éventuellement d'anhydrite) effectués lors des opérations de broyage duclinker doivent être tels que :

. SO3 total < 5 % pour le ciment de laitier au clinker

. SO3 total < 4 % pour les autres ciments

Le gypse utilisé devra comporter : CaSO^ 2H20 >75 %En cas d'utilisation d'anhydrite : CaSO^ >60 %

- granularité

En règle générale les fractions utilisées sont le 8/50 avecmoins de 20 % d'inférieur à 8 mm.

5.2.2. Agriculture

- pureté : gypse pur à 50 %

- granularité : 0/2

5.2.4. Usages divers

En verrerie, la granularité imposée est : 0/2 avec moins de3 % de refus à 2 mm

Le gypse utilisé comme charge doit être très blanc etmicronisé :< 100 y m

6 - PRODUIT DE SUBSTITUTION : LE PHOSPHOGYPSE

Le phosphogypse est un sous-produit de l'industrie de la fabricationdes engrais phosphatés. En effet, l'acide phosphorique, nécessaire à lafabrication d'engrais riches, est obtenu par attaque du phosphate decalcium naturel par de l'acide sulfurique en excès. On obtient alors unmélange d'acide phosphorique et de sulfate de calcium, du gypse, que l'onsépare par passages sur des filtres. La matière résiduelle n'ayant pastraversé le filtre constitue le phosphogypse brut. Elle contient du gypse,mais on y retrouve également des impuretés, telles que le fluorure decalcium et des matières organiques provenant du phosphate naturel. Aprèstraitement, ce phosphogypse peut, dans certaines conditions, être utilisépour la fabrication du plâtre au lieu et place du gypse naturel.

- 13 -

En France cependant, la production annuelle du phosphogypse estde 7 millions de tonnes, très excédentaire par rapport à la demandedéjà satisfaite par le gypse'naturel d'emploi actuellement moins coûteux.

Elle se répartit ainsi :

- 63 % dans le Nord-Ouest (Rouen - Le Havre),

- 9 % dans le Nord (Wattrelos),

- 8 % dans les Landes (Boucau - Bayonne),

- 7 % dans la région lyonnaise (Les Roches-de-Condrieu),

- 6 % dans la région de Bordeaux,

- 3 % en Alsace (Ottmarsheim),

- 2 % en Charente,

- 2 % dans la région de Sète.

Le'^-„Wattrelos

DouvrinJ^Gd.Quevil!y ^ - ^

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Tonnay-Charente

Tarnos

Ottmars heim )

/

)

.Roche de Condrieu

i Depot sur terril ' ' • ' - » . - *& Rejet en rivière0 Rejet en mer1 Récupération (piètre & carreaux)

- Origines et destination du phosphogypse.

- 14 -

6.1. UTILISATION DU PHOSPHOGYPSE EN PLATRERIE

Si le phosphogypse présente l'avantage sur le gypse naturel de nepas nécessiter de broyage, par contre la présence d'impuretés rend néces-saire des opérations de purification et de neutralisation. Plusieurs procé-dés sont utilisés, visant essentiellement à produire du plâtre pour deséléments préfabriqués.

Quatre installations industrielles existent actuellement en France :

- Ottmarsheim (Haut-Rhin) : production 15 x 106 m2 de plaques deplâtre cartonnées par la société Rigips qui absorbe la totalité du phos-phogypse produit par Pec-Rhin ;

- Douvrin (Pas-de-Calais) : production de plâtre en poudre pouréléments préfabriqués (capacité de 100 000 t/an, qui absorbe près de lamoitié du phosphogypse produit par CDF-Chimie) ;

- Les Roches-de-Condrieu : production de carreaux de plâtre(800 000 m2/an) par Rhône-Poulenc ;

- Rouen : production de carreaux de plâtre par Lambert Industriesà partir du phosphogypse de Rhône-Poulenc (capacité 250 000 t/an).

La fabrication de plâtre pour éléments préfabriqués absorbe environ800 000 t/an de phosphogypse (soit 10 % de la production nationale). Atitre de comparaison, il est produit environ 3 500 000 t de plâtre enFrance.

6.2. UTILISATION DU PHOSPHOGYPSE EN CIMENTERIE

La réutilisation potentielle dépasserait 1 million de tonnes, maiselle se heurte d'une part à des problèmes- techniques importants (retardimportant dans la prise, finesse trop élevée, diminution des résistancesaux très jeunes âges, action des impuretés sur la qualité du cimentobtenu), d'autre part aux problèmes liés aux lieux d'implantation descimenteries par rapport aux carrières et aux unités de fabrication d'acidephosphorique.

6.3. FABRICATION DE SOUFRE

En réduisant des sulfates (gypse, anhydrite, etc.) par du charbon,on obtient du sulfure de calcium qui est décomposé en hydrogène sulfurépar de l'acide ; l'hydrogène sulfuré donne ensuite le soufre par oxydation.

- 15

6.4. FABRICATION DE SULFATE D'AMMONIUM

La double décomposition du sulfate de calcium par le carbonated'ammonium donne du carbonate de calcium qui précipite et du sulfated'ammonium utilisable comme engrais.

L'idée d'utiliser du phosphogypse en lieu et place du gypse estdéjà ancienne. Ainsi, en France a démarré en 1942, à Selzaete, une usinequi a produit 130 000 t de sulfate d'ammonium en 1951 et 200 000 t en1958.

6.5. AMENDEMENT DU SOL

Les gypses résiduaires peuvent jouer le rôle d'échangeurs d'ions pourenlever le sodium de sols recouverts par la mer et les phosphogypses ontété largement utilisés en France, en Grande-Bretagne et surtout auxPays-Bas.

Notons également que le phosphogypse pourrait être également utilisécomme engrais simple (apport de soufre essentiellement) ou comme correc-teur de pH des sols acides à long terme (partie acide S O " absorbée rapi-dement par la végétation, permettant ainsi l'action neutralisante duCa + +).

6.6. UTILISATIONS DU PHOSPHOGYPSE DANS LE GENIE CIVIL

. Utilisation du phosphogypse en assises de chaussées

Trois techniques ont été étudiées : grave-laitier, cendres volantes,grave-ciment.

Dans la technique de la grave-laitier, le phosphogypse est utilisécomme activant sulfatique du laitier. Cette activation étant plus lenteque 1'activation calcique ou sodique, l'étude a porté sur des mélangessulfate-soude ou sulfate-chaux en vue d'obtenir un activant qui donne unePrise suffisante à court terme grâce à la base, puis une croissance desrésistances à long terme grâce au sulfate.

Des études détaillées ont montré dans le cas du phosphogypse-soude,des améliorations sensibles des caractéristiques permettant d'entrevoirdes dosages en phosphogypse nettement plus importants que ceux initialementprévus, avec l'avantage supplémentaire de pouvoir utiliser du phosphogypsebrut, c'est-à-dire décanté et éventuellement non neutralisé (par compa-raison, le gypsonat nécessite un surséchage), ce qui demande donc peud'investissements de la part des producteurs qui n'ont à réaliser quedes dépôts.

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Pour sa part, la technique cendres volantes est employée depuisune dizaine d'années suivant deux utilisations :

- d'une part, associées à la chaux ces cendres volantes constituentun excellent liant pour le traitement de graves utilisées en couche debase ;

- d'autre part, utilisées avec de la chaux et du gypse, elles four-nissent un mélange "tout cendres" (sans granulat), utilisé en couche defondation ; dans cette dernière technique, les dosages sont les suivants :91 % de cendres volantes, 4 % de chaux vive et 5 % de gypse.

On a donc naturellement cherché à réutiliser le phosphogypse enremplacement du gypse dans ces techniques.

Les premiers résultats montrent des améliorations très nettes desperformances, ce qui permettrait dans ce cas également d'entrevoir desdosages en phosphogypse bien plus élevés.

Dans la technique des graves-ciment le liant est constitué par unmélange de laitier moulu et de phosphogypse additionné de soude, permet-tant ainsi de réaliser un "ciment" sans clinker.

Les premiers résultats ont permis d'établir deux formulations :l'une à forte teneur en phosphogypse, dont les performances suffisent entechnique routière, l'autre à plus faible teneur en phosphogypse, maisdont les performances mécaniques sont très élevées, permettant d'envisagerun emploi dans les bétons non armés.

. Utilisation du phosphogypse en terrassement : des études sontactuellement en cours.

A l'heure actuelle, le phosphogypse trouve essentiellement quelquesdébouchés à l'échelle industrielle dans la fabrication des plâtres.

Son coût d'utilisation est cependant assez sensiblement supérieurà celui du gypse naturel. Il requiert en effet des traitements spécifiqueset coûteux (épuration, evaporation), qui restreignent fortement ses pos-sibilités d'emploi et leur développement.

BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE

ANTOLINI (P.), 1977. - The geology of calcium sulfates : gypsum and anydrite.

In : "Sulfates de calcium et matériaux derives" ; Colloques internationauxde la R.I.L.E.M.y section I, p. 1-25.

CHAMPAGNE (R.G.), 1979. - Les industries de produits de carrière. Equipementmécanique, carrières et matériaux, n° 172, p. 17-27.

COLLECTIF, 1978; - Le phosphogypse. Utilisation d'un sous-produit industrielen technique routière. Numéro spécial VII, bull, liaison lab. Ponts etChaussées, p. 1-143.

DELFAU (M.), 1974. - Etude documentaire sur les gisements de gypse français.Rapport B.R.G.M., 74 SGN 071 BSS.

DICKSON (T.), 1978. - Gypsum. Building from the depth. Ind. Minerals, n° 130,p. 17-31.

FOUCAULT (M.), 1977. - Le plâtre. In : "Sulfates de calcium et matériaux dérivés" ;Colloques internationaux de la R.I.L.E.M., Section III, p. 271-284.

MURAT (M.) et ARNAUD (Y.), 1977. - Etude des caractéristiques texturales etmorphologiques des sulfates de calcium naturels (gypse et anhydrite).In : "Sulfates de calcium et matériaux dérivés" ; Colloques internationaux

• de la R.I.L.E.M., Section I, p. 27-55.

PINAULT (R.), 1972. - Le Plâtre. Matières premières, fabrication, caractéristiques.Industrie céramique, n° 651, p. 341-349.

Statistiques 1976 de l'Industrie minérale.

Statistiques annuelles 1977 de 1'U.N.I.CE.M. -

NORMES FRANÇAISES :

- NF-B 12 - 301 - Plâtres de construction - Août 1963

- NF-P 15 - 301 - Liants hydrauliques - Définition, classification et

spécifications des ciments - Décembre 1978

1978 ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS, PART 13 :

- C 22 - 77 - Standard specification for gypsum

- C 28 - 76 a- Standard specification for gypsum plasters

- C 59 - 76 - Standard specification for gypsum casting and molding plaster.