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LES FELDSPATHS

par Smart2000
 
 
 
 
On désigne sous cette appellation les roches formées de mélanges à base de silico-aluminates alcalins et calciques.
 
Les principaux types sont les suivants :
 
Feldspth Orthose (ou feldspath potassique, en deux variétés minéralogiques l'Orhoclase et le Microcline) : 6 SiO2, Al2O3, K2O
 
Feldspath Albite (ou feldspath sodique) : 6 SiO2, Al2O3, Na2O
 
Feldspath Anorthite (ou feldspath calcique) : 6 SiO2, Al2O3, CaO
 
Il existe aussi un variété de feldspath lithique : 6 Sio2, Al2O3, Li2O
 
(La Celsiane est un feldspath barytique : 2SiO2, Al2O3, BaO).
 
Les Plagioclases sont constitués de cristaux mixtes d'albite et d'anorthite, ce sont des feldspaths sodo-calciques. Ils sont présents dans la plupart des feldspaths mixtes ou à dominante sodique.
 
Les plagioclases présentent plusieurs variétés comme dans le tableau ci-après :
 
 
Variétés de PLAGIOCLASES
Nom de la variété
Rapport Albite / Anorthite
Oligoclase
7,0
Andésine
2,0
Labradorite
0,5
Bytownite
1 / 7
 
 
Mais dans la nature il est très rare de rencontrer une de ces variétés à l'état pur. Généralement les feldspath Potassiques contiennent de l'Albite et les feldspaths sodiques un peu d'Anorthite... et présentent aussi d'autres mélanges plus complexes.
La plupart des feldspaths contiennent des impuretés de fer, des traces de magnésie et un taux assez variable de quartz libre (SiO2).
Les pegmatites sont des matières premières à base de feldspaths contenant du quartz libre en grande quantité et qui présentent un taux global de silice qui peut atteindre 70 à 75%. Les feldspaths ainsi "dilués" dans le quartz libre ont un effet moins fondant.
Exemple de compositions entre un feldspath mixte (potassique et sodique) et une pegmatite :
 
 

Composition chimique

Feldspath Mixte

Pegmatite

SIO2

75,75

75.54

Al2O3

14.60

16.00

Na2O

4.80

2.50

K2O

4.40

3.50

Fe2O3

0.09

0.16

CaO

0.20

0.20

MgO

0.10

traces

Li2O

0.04

traces

TiO2

0.02

0.10

Perte au feu

0.00

2.00

Composition minéralogique

Feldspath Mixte

Pegmatite

Albite

51 %

23 %

Orthose

34 %

22 %

Plagioclase

1 %

1%

Kaolins

2 %

8 %

Micas ( * )

2 %

10 %

Quartz libre

10 %

34 %

Taux de feldspaths

86 %

46 %

 
 

 

 
( * ) Micas : Terme générique qui s'applique à de nombreux alumino-Silicates hydratés considérés comme impuretés dans les matières premières. Certains peuvent être éliminés par lavage au cours de la préparation des matières. La Biotite et la Muscovite (6SiO2, 3Al2O3, K2O, 2H2O) sont les variétés les plus importantes. Ce sont des minéraux hydratés dont les eaux de constitution se libèrent à température plus ou moins élevée :
 
- Pour la muscovite le départ de l'eau de constitution à lieu entre 765°C et 940°C.
- Pour la Phlogopite, ou mica magnésien de type 6SiO2, Al2O3, 6MgO, 2H2O, l'eau de constitution se libère entre 1120°C et 1230°C.
- Les illites alumineuses ou magnésiennes perdent leur eau de constitution entre 410°C et 950°C.
 
Le départ de l'eau de constitution de ces minéraux peut être à l'origine de défauts de micro-bullage dans les couvertes pour mono-cuisson dont le point de ramolissement est inférieur ou contenu dans la plage de dégagement.
 
Néphéline :
C'est Alumino-silicate double de potassium et de sodium, assez rare à l'état pur, il contient moins de silice et plus d'alumine et d'alcalins que les feldspaths. Sa formule type est : K2O, 3Na2O, 4Al2O3, 9SiO2. 
 
Néphéline Syénite :
Roche composée de néphéline, de feldspath sodique (albite), de feldspath potassique (microcline) et de traces de micas, hornblende*, magnétite**. Elle ne contient pas de quartz libre.
La vitrification de la néphéline syénite peut commencer à la montre 08a (cône de seger, température d'approximation 940°C), la fusion est complète à la montre 7 (1230°C).
C'est un bon fondant pour les pâtes vitrifiées à basse température, la viscosité élevée du flux (solution solide à base de cristaux mixtes de néphéline) assure une bonne tenue des pièces à la cuisson.
Voici un exemple d'analyse chimique effectuée sur une néphéline syénite épurée en fer :
 
 

Oxyde

% massique

SiO2

60,40

Al2O3

23,60

Fe2O3

0,08

CaO

0,70

MgO

0,10

Na2O

9,80

K2O

4,60

Perte au feu

0,70
 
 
Hornblende (*) : Silicate ou Alumino-silicate de calcium, magnésium et fer. Considéré comme impureté (à cause du fer) dans les matières premières céramique, celles-ci doivent alors être épurées.
 
Magnétite (**) : Oxyde de fer magnétique, Fe3O4
 
 
Pâtes céramiques :
Les feldspaths sont utilisés dans les pâtes céramiques pour leur pouvoir fondant et ont pour valeur moyenne de température de fusion le cône Orton 8 ou 9 (1260 - 1285°C). Plus le feldspath contient de quartz libre et plus le pouvoir fondant diminue. Le feldspath est considéré comme matière dégraissante en cru. Le pouvoir fondant du feldspath est le plus actif lorsqu'il est utilisé très finement broyé.
Les pâtes à base de feldspath sodique ont tendance à se déformer plus que celles contenant du feldspath potassique car la viscosité du flux potassique est beaucoup plus élevée à température égale.
En règle générale :
- L'intervalle de ramollissement d'une pâte diminue et sa réfractarité augmente quand la teneur en K2O (potasse) augmente aux dépens de Na2O (la soude) et de CaO (la chaux) dans le type de feldspath utilisé.
- L'ajout de chaux (CaO) augmente nettement la fusibilité du feldspath potassique, mais n'agit pas sur le felspath sodique.
- Le flux vitreux formé par un feldspath sodique est moins visqueux que celui formé par un feldspath potassique, les pâtes sodiques se déforment facilement.
- l'emploi d'un feldspath mixte (sodique-potassique) ou le mélange d'un feldspath potassique avec un feldspath sodique donne un résultat de pâte qui ne diffère guère de celui obtenu avec un feldspath purement potassique.
- La translucidité est la meilleure pour les pâtes au feldspath potassique.
- La dilatation est la plus élevée pour les pâtes riches en feldspath sodique.
 
Glaçures :
C'est un composant des glaçures utilisé principalement pour son apport d'alcalins (K2O, Na2O), il doit être très finement broyé pour permettre une bonne fusion et faciliter sa diffusion dans la matrice vitreuse. Il est utilisé aussi bien dans les glaçures crues pour grès et porcelaines (pour les cuissons supérieures à cône orton n°5) que dans la production de frittes céramiques pour glaçures à plus basses température.
La production de fritte demande une température très élevée (1350°C à 1500°C) pour bien digérer les minéraux comme le quartz, le feldspath, le kaolin, et les produits chimiques composant le mélange à fusionner. Cette fritte une fois réalisée aura alors des propriétés de cuisson propre au mélange vitreux obtenu, généralement comprises dans un domaine de température allant de 750°C à 1180°C. Le rôle d'une fritte étant de proposer une composition vitreuse aux propriétés stables, non soluble, sans dégagement gazeux et cuisant à une température déterminée.
A noter que dans les glaçures crues, le feldspath potassique dissout la silice plus facilement que le feldspath sodique.
Le feldspath est un moyen efficace et peu onéreux pour apporter de l'alumine (14 à 19 %), de la silice (65 à 75 %) et des alcalins (Na2O, K2O) à la composition d'une glaçure.
 
 
 
 
 
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