Influence de la température de dissociation thermique du gypse sur la cinétique de réhydratation de l'anhydrite orthorhombique

par Abdelali Ouazzani Jamil

Thèse de doctorat en Gestion et Traitement des Déchets

Sous la direction de Michel Murat.

Soutenue en 1987

à Lyon, INSA , en partenariat avec LCPAE – Chimie Physique Appliquée et Environnement (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Sulfate de calcium
• Cinétique chimique
• Défauts ponctuels
• Croissance cristalline
• Émission électronique

Résumé

L'étude des caractéristiques physico-chimiques et la réactivité de l'anhydrite CaSO4 orthorhombique pure, obtenue par dissociation thermique d'un sulfate de calcium dihydraté pur (gypse Merck), a été effectuée en mettant en œuvre, les techniques classiques pour déterminer les paramètres minéralogiques et structuraux des solides concernés ou le taux de conversion de la réaction d'hydratation, et deux techniques plus spécifiques : La spectroscopie d'absorption infrarouge et l'émission exo-électronique thermo-stimulée (ou E. E. T. S. ) afin de détecter l'existence ou non de désordres à courte distance ou de défauts superficiels. Il a été montré que l’anhydrite, préparée dans l'intervalle de températures (400-1000°C) voyait sa réactivité diminuait lorsque sa température de préparation passait de 400 à 600°C puis réaugmentait ensuite pour présenter un optimum de réactivité lorsque la température atteignait 80O°C. Or la concentration en défauts superficiels détectés par E. E. T. S. Passe par un maximum précisément lorsque le solide est préparé à cette température. Ces défauts superficiels interviennent en début de réaction (0 < α < 0,03 où α est le taux de conversion de l'anhydrite en dihydrate) jouant le rôle de sites potentiels de germination, impliquant ainsi un processus de germination hétérogène du produit de réaction. Une modélisation de ce processus a été proposé et le phénomène de germination hétérogène clairement mis en évidence par microscopie électronique à balayage. Par contre, le désordre à courte distance étudié par spectroscopie d'absorption infrarouge ne joue qu'un rôle limité par rapport à celui des défauts superficiels, que le solide ait été préalablement activé ou non mécaniquement (broyage).

Titre traduit

= Influence of thermal dissociation of Gypsum on the kinetics of rehydration of orthorhombic anhydrite

Résumé

Physico-chemical characterisation and chemical reactivity of pure orthorhombic anhydrite (CaSo4) obtained by thermal dissociation of pure synthetic calcium sulfate dehydrate were studied by the mean of either classical technico used to determine the structural and mineralogical parameters of the studied solids or the conversion rate of the hydratation reaction, or more specific technico i. E. : infrared absorption spectroscopy and thermo stimulated exo electronic emission (TEE) in order to detect the short-distance distorters and the presence of superficial defects. It was shown that the anhydrite prepared at 800°C ^resented a, optimum od reactivity for the process of dissolution-nucleation-growth, which is associated to its reaction of hydration by liquid water. Further more it was been observed that the concentration in superficial defect detected by TEE reaches a maximum precisely when the solid is prepared at this temperature the superficial defect are involved at the beginning of the reaction : (0 < α <0. 03, in which α is the conversion rate of anhydrite into dehydrate) as potential sites, which implies an heterogeneous nucleation process of the relation product. A model of this process was proposed and the phenomenon of heterogeneous nucleation was clearly pointes out by scanning electron microscopy. On the other hand the short-distance distorter studied by infrared absorption spectroscopy has only a limited rôle in comparison to that of superficial defects, whether or not the solid be preliminarily mechanically activated by grinding.