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Utilisation De La Calcite

Questions/réponses issues de la liste spéléo concernant l’exploitation de la calcite trouvée dans les cavités souterraines.

« Dans une grotte de Java, nous sommes tombés sur de gros travaux de désob. dans un “filon” (je sais pas si c’est le mot) de cristaux de calcite blanche… des travaux très anciens, datant apparemment du temps des Hollandais. A priori ça n’a pas de valeur marchande comme “bijoux” et je me demandais quel aurait pu être l’intérêt d’une telle entreprise..

Quel autre usage pourrait-il en être fait ?

1. Une fissure d’origine tectonique (diaclase ou autre) remplie par un concrétionnement de calcite amenée en solution dans de l’eau et déposée lorsque les conditions physico-chimiques (en particulier la température et la pression) ont varié correspond parfaitement à la définition d’un filon hydrothermal. La calcite est même considérée comme le minéral filonien le plus abondant.
2. Contrairement à ce qu’on pourrait croire la calcite a été et est toujours utilisée dans des domaines aussi nombreux que variés en particulier en tant que carbonate de calcium chimiquement presque pur, alors que la plupart des calcaires contiennent des impuretés siliceuses (mica, argile, quartz), du fer etc. Je me sens totalement incompétent pour en fournir une liste exhaustive, aussi, me contenterai-je de quelques exemples choisis dans des domaines assez variés :

• comme « dégraissant » de terres cuites de relativement faible température: fréquent dans les tegulae allo-romaines,
• comme « fondant » en verrerie (élément abaissant la température de fusion du mélange dans le creuset) ; aux 17–18e siècle, certaines grottes ont été littéralement vidées de leurs concrétions par les verriers,
• comme fondant dans diverses métallurgies, en particulier celle du fer quand le minerai est trop siliceux,
• pour la production de chaux ou parfois de ciments blancs très purs à usage décoratif ou autre,
• pour la production de chaux destinées à d’autres industries comme la teinturerie (fixation de certains colorants végétaux) ou la tannerie,
• comme agent neutralisant des sécrétions acides en cosmétique pour les poudres dites « de riz », certains laits ou pommades dermiques,
• en pharmacie pour des pommades dermatologiques ou des produits régulateurs de l’acidité gastrique,
• comme «carbonates pour charge » (élément alourdissant et opacifiant) en papeterie, verrerie, faïencerie, peintures et encres d’imprimerie, colles et adhésifs, matières plastiques, caoutchouc, détergents, excipients pharmaceutiques, additifs alimentaires…
• en chimie « pure » ou industrielle, associée au sel de mer (chlorure de sodium), pour la fabrication du carbonate de sodium (alias « cristaux de soude ») utilisé en verrerie, pour les lessives et la fabrication du «bicarbonate de soude » bien utile lors des crises de foie et pour la fabrication des sodas qui lui doivent leur nom (acide citrique + Na(HCO3)2 donne des bulles de CO2 !) ainsi qu’à la préparation du chlorure de calcium longtemps utilisé dans la fabrication de l’aluminium à partir de la bauxite (dont il y a, me semble-t-il des mines à Java) mais il s’agirait là d’une exploitation en grand volume.
• En agroalimentaire, elle sert à lutter contre l’excès d’acidité de jus de fruits et de produits laitiers… à la fabrication d’extraits divers comme le tartre ou certains tanins ainsi qu’à la clarification de divers liquides (par exemple le jus de raisin qui était « collé » au blanc d’œuf pour fixer les particules en suspension, puis l’albumine précipitée par du carbonate de calcium pulvérisé très fin)…

…

• utilisation de grands cristaux de bonne qualité en optique, appelés souvent “Spath d’Islande” en raison d’un gisement célèbre et vite épuisé (je crois). On en faisait en particulier des polariseurs (chercher “double réfraction” + calcite dans Google pe). Mais le polaroïd s’est imposé depuis pour les utilisations courantes dans le spectre visible. Par contre des polariseurs en calcite se fabriquent toujours, le polaroïd ne permettant pas de travailler vers l’infrarouge (pe <http://www.newport.com/Optique/Optiques%20de%20polarisation/2/3579/product.aspx>). Je ne sais pas si de nos jours on utilise de la calcite naturelle ou synthétique mais si l’exploitation mentionnée est ancienne ça pouvait être un débouché envisagé par les exploitants.
• “Onyx” pour de petits bibelots, mais la pureté n’est pas primordiale

Je serais étonné que certaines utilisation (bien réelles) qu’évoque MW concernent de la calcite dés que les besoins sont industriels, le coût serait trop élevé et les ressources trop limitées, ce ne pourrait être qu’anecdotique.

Par exemple comme fondant en métallurgie du fer, il y avait de grandes carrières de calcaire en Lorraine pour cet usage. Dans l’agroalimentaire, les bettraviers picards utilisent de la craie, souvent assez pure d’ailleurs. Craie dont on faisait aussi le “blanc de Meudon” (c’est pas du pinard, les producteur de la région, trop habitués à faire du vin de mauvaise qualité que le marché parisien absorbait, ont rapidement disparus avec le développement du chemin de fer face aux vinasses du sud de la France, elle mêmes ensuite concurrencées par les vinasses d’Algérie, même que la troupe a tiré sur nos viticulteurs en colère).

Pour le carbonate de sodium je ne pense pas qu’on ai jamais eu besoin de calcite, on utilise un lait de chaux produit avec la chaux provenant de la calcination du calcaire. Pour la papeterie, le calcaire utilisé est fabriqué par l’industrie à partir de lait de chaux, parfois issu du carbonate de sodium naturel! et comme l’argile est aussi utilisée comme charge pour le papier des calcaires argileux doivent bien convenir.

Quant au calcaire pur : «Le carbonate de calcium précipité est concurrencé par le calcaire pur finement broyé dont la production mondiale est de 9 millions de t en 1995. Ses principales utilisations concernent, en Europe de l’Ouest, l’industrie papetière où les papiers contiennent jusqu’à 28 % de charge blanche. Au Japon, le principal marché est celui des matières plastiques.» (<http://www.sfc.fr/Donnees/mine/caco/cadcaco.htm>). M’étonnerait qu’on exploite 9 million de tonne de calcite.

Les remarques du Rat Taupier sont bien entendu justifiées, il est peu probable que des utilisations de type grande industrie aient eu effectivement lieu à Java à partir d’un simple filon de calcite. En plus je ne suis pas certain qu’il y ait eu des hauts fourneaux dans l’île à l’époque coloniale et je le suis tout à fait par contre qu’il n’y avait nulle usine de matières plastiques !

Je voulais juste montrer la très grande variété des usages du carbonate de calcium (calcite ou calcaire pur, c’est identique).

Sur quelques points de détail :

1. les polariseurs en spath d’Islande formés d’un bloc parallélépipédique scié en deux et recollé avec du baume du Canada (résine du sapin baumier d’Amérique : Abies balsamea.) dont l’indice de réfraction est intermédiaire

entre celui des deux faisceaux polarisés, demandent des cristaux d’une transparence parfaite alors qu’il était question de calcite blanche, donc inutilisable en optique. Pour info la calcite blanche, comme le quartz itou, contient des milliards de micro-bulles de gaz (du gaz carbonique en général)qui diffusent la lumière. Sous forme cristallisée elle ne se forme guère à température et pressions normales mais se dépose sur les parois de conduits de circulation à plusieurs centaines de mètres de profondeur.

Le faux « Onyx » de calcite (le vrai est formé de silice) est au contraire veiné de diverses couleurs. C’est en fait de la concrétion stalagmitique ; par exemple celui de Fontrabiouse (Pyr. Or.) dont l’exploitation a permis la découverte de la grotte.

Il n’y a aucune différence chimique entre la calcite cristallisée et un calcaire pur (craie blanche, urgonien… comme dans les Calanques) qui n’est autre que la calcite en microcristaux. L’usage est identique mais comme je ne connais pas la géologie de Java, j’ignore s’il y a des calcaires purs dans le coin.

Par contre, je ne comprends pas bien « Pour la papeterie, le calcaire utilisé est fabriqué par l’industrie à partir de lait de chaux, parfois issu du CARBONATE DE SODIUM naturel! » ???

« l’argile est aussi utilisée comme charge pour le papier » (OK, aux USA plus qu’en Europe d’ailleurs) « des calcaires argileux doivent bien convenir. » Non, sauf exception, car il existe plusieurs sortes d’argiles et ce sont les kaolinites (kaolin) qui sont utilisées comme charge et non pas l’illite ou la montmorillonite plus fréquemment associées aux calcaires. D’autre part, les calcaires argileux sont souvent impurs (carbone libre, fer…) ce qui donnerait des colorations grisâtres ou jaunâtres peu intéressantes aux papiers. Enfin, les calcaires argileux contiennent souvent une certaine quantité de silice (quartz microscopiques)qui rend la pâte abrasive et use trop rapidement les cylindres des machines de fabrication.

« Le carbonate de calcium est obtenu par traitement de lait de chaux par le carbonate de soude. En particulier États-unis ou ont été découverts de grands gisements de carbonate de soude naturel et où il n’y a plus d’usines de fabrication de carbonate de soude. »

La fabrication de carbonate de calcium par précipitation à partir du lait de chaux filtré permet d’obtenir en quantités industrielles un produit de haute qualité, à la fois extrêmement fin et d’une très grande pureté en utilisant comme matière première des calcaires naturels qui le sont toujours moins et de palier ainsi à la relative rareté de la calcite très pure, au moins dans certains pays.. C’est par contre un processus industriel relativement élaboré et délicat qui est normalement implanté en association avec des fours à chaux spéciaux fonctionnant au coke (les charbons naturels contiennent toujours du soufre qui induirait la formation parasite de gypse)puis au gaz épuré avec récupération du gaz carbonique produit. Si de telles usines ont été répandues en Europe dès la 2de moitié du 19e siècle, je ne crois pas qu’elles aient abondé en Indonésie où les lignites néogènes ne sont pas cokéfiables. La solution pré-industrielle d’exploiter un filon de calcite naturellement pure était sans doute bien plus économique. A noter que l’exploitation directe de la calcite et sa pulvérisation par des procédés mécaniques modernes restent parfaitement rentables en 2005 pour peu que le gisement de calcite soit d’un volume suffisant comme le prouve l’ actuelle mise en exploitation de ceux de Jbel Mehdi, Ouled Ali et Ameskar au Maroc.