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0 THESE : Caractérisation et valorisation des matériaux argileux de la Province

0 THESE : Caractérisation et valorisation des matériaux argileux de la Province de Kinshasa (RD Congo) Présentée par Dominique WETSHONDO OSOMBA (Diplômé d’études approfondies en sciences appliquées) Pour l’obtention du grade de Docteur en Sciences de l’Ingénieur (Architecture, Génie civil et Géologie) Promoteur : Prof. Eric PIRARD Juin 2012 1 DEDICACE A ma mère DEMBO ANUNGA pour tant d’affection et de souffrances endurées. Je sais que tu aurais bien voulu voir encore ton mari vivant afin de célébrer ensemble ce particulier évènement. Mais hélas, le destin en a décidé autrement. Papa, je t’aime infiniment et que ton âme repose en paix. A mon épouse Suzane LOKANYI pour ton amour de tout cœur, ton soutien moral et spirituel. Bien que souffrante, en différents moments, de mon absence au foyer, tu as su assumer efficacement les responsabilités familiales. A mes fils : Plamédi OSOMBA, José OTHEPA et Dominique-Junior WETSHONDO pour avoir été privés de mon affection pendant de longues périodes. Je vous aime tous et que ce travail vous serve d’excellent exemple de persévérance à suivre. A mon oncle, Comptable DJAMBA Joseph que je ne reverrai plus. Tes bienveillances, surtout tes précieux conseils sont gravés dans ma mémoire et ont beaucoup contribué à vaincre certains de mes obstacles de la vie humaine. A mes sœurs et frères pour tout l’amour familial inconditionnel. A tous ceux qui aiment le prochain, ma famille et la science. Je dédie cette thèse de doctorat. Dominique WETSHONDO OSOMBA 2 REMERCIEMENTS Un travail scientifique et plus particulièrement une thèse de doctorat constitue un véritable « édifice cristallin » mis en œuvre par son auteur mais dont l’apport externe est toujours nécessaire pour sa bonne réussite. C’est pourquoi, en ce moment où je termine, après quatre ans, mes recherches doctorales en sciences appliquées en vue de l’obtention de mon dernier titre académique, je voudrais penser à toute personne qui m’a été utile à la réalisation de cet important travail. Je remercie chaleureusement Monsieur le Professeur Eric PIRARD, promoteur de ce travail, qui a mis à ma disposition toutes ses compétences, son expérience et ses services pour son aboutissement. Son implication à différents niveaux pour un bon déroulement de mes séjours en Belgique a été très efficace. Mes vifs et sincères remerciements s’adressent également aux membres du comité d’accompagnement : Professeurs Luc COURARD et Angélique LEONARD qui ont travaillé de commun en accord pour mon encadrement. Je remercie aussi Monsieur le Professeur Charles MPIANA, promoteur local, auprès de qui j’ai bénéficié d’un encadrement académique indispensable depuis que j’ai été recruté comme assistant puis promu au grade de Chef de Travaux à l’Université de Kinshasa. Malgré son âge, il a accepté de couler ses sueurs sur un soleil accablant pour me faire profiter de son expérience de terrain pendant les travaux d’échantillonnage de mes matériaux d’étude et les observations géo- environnementales sur les sites d’exploitation concernés. Ses conseils et ses encouragements pour mon épanouissement scientifique et professionnel ont porté leurs fruits et sont donc inoubliables. Ma profonde reconnaissance s’adresse à l’Agence Belge de Développement (C.T.B) pour avoir accepté de financer les différentes composantes budgétaires relatives à cette recherche doctorale. J’exprime ma reconnaissance aux diverses autorités académiques de l’Université de Kinshasa ainsi qu’aux professeurs de la Faculté des Sciences. Je pense particulièrement aux professeurs Valentin KANDA et Albert ONGENDANGENDA qui m’ont beaucoup soutenu pendant les moments difficiles de mes recherches locales à Kinshasa. Mes sincères remerciements s’adressent également aux principaux responsables de laboratoires qui m’ont accueilli et accepté de procéder aux différentes analyses de mes échantillons d’étude : - Monsieur Daniel DECONINCK du complexe industriel de CERATEC ; - Madame N. FAGEL et Monsieur F. HATERT du Département de Géologie de l’ULg ; - Monsieur Philippe COMPERE de la Cellule d’Appui Technologique en Microscopie de l’ULg. Que mon collègue Géologue Karrol KADIATA trouve ici l’expression de ma reconnaissance pour m’avoir accompagné sur les différents sites d’échantillonnage. Sa contribution aux observations géologiques de terrain n’a pas été de moindre envergure. J’adresse enfin ma gratitude à tous les membres de ma famille résidants en Europe pour leur soutien moral, social ou financier pendant toute la durée de ma recherche doctorale. 3 RESUME A la suite de la promulgation du Code Minier en juillet 2002, la quasi-totalité des investissements des sociétés minières nationales ou multinationales œuvrant en RD Congo est orientée vers les métaux de base (Cu, Co, Sn, Mn,…) et les substances minérales précieuses (or, diamant, ...). La filière de la céramique pourtant très prometteuse et qui utilise, comme matières premières, les substances minérales industrielles compte parmi les secteurs les moins développés et/ou inexistants dans la majeure partie du pays. Dans une perspective de développement local durable, la présente étude a l’avantage de contribuer à la promotion des matériaux locaux de construction tout en améliorant la qualité des briques artisanales produites et à inciter la création des PME dans la filière de la céramique en RD Congo. Elle constitue donc un apport scientifique important dans la connaissance et la caractérisation des substances minérales industrielles de la RD Congo et plus particulièrement les matériaux argileux de Kinshasa et environs. Les connaissances scientifiques acquises sur les matériaux naturels et sur les produits fabriqués permettent de justifier l’emploi des matériaux du site pilote de Kasangulu dans la filière grossière de la céramique ou céramique de construction ; ceux du deuxième site pilote, Kingabwa, dans le secteur des réfractaires silico-alumineux et dans la branche de la céramique fine, traditionnelle et industrielle. En effet, les matériaux de Kasangulu et plus particulièrement les lithofaciès des couches 2 et 3 sont des produits silico-argileux plastiques qui constituent des ressources minérales industrielles de bonne qualité pour la fabrication des produits variés dont les briques stabilisées ou cuites (creuses, perforées, pleines et de parement), les hourdis et les tuiles. La présence de la goethite associée à l’oxyde de titane dans ces produits naturels apporte une plus-value considérable dans la teinture rougeâtre et/ou jaunâtre des produits finis. Les argiles de Kingabwa, que nous qualifions « d’argiles nobles », sont utilisables dans la fabrication des produits à plus haute valeur ajoutée comme les porcelaines. Néanmoins, les produits cuits de Kingabwa ont présenté un retrait à la cuisson de 9 à 12% pour de températures allant de 1100 à 1150°C et une perte en poids à la cuisson de l’ordre de 14% en moyenne. Pour une bonne rentabilité industrielle, ces retraits peuvent être minimisés par l’ajout d’une quantité optimale de dégraissant ou en revoyant à la hausse la température du séchage pendant l’élaboration des produits. Il a été montré que l’évolution de la résistance mécanique à la compression dans les briquettes cuites n’est pas totalement fonction de la porosité ou des retraits à la cuisson ni de la simple quantité de mullite formée. La fissuration de la pâte et le développement des fissures linéaires, surtout celles en cercles concentriques autour des cristaux influencent beaucoup cette propriété. Les ressources minérales étudiées présentent un avantage environnemental de taille pour leur emploi comme matières premières dans l’industrie céramique. En effet, ces substances sont très pauvres en matières organiques et ne contiennent pas des éléments tels que le soufre, la pyrite ou les carbonates. 4 Mots clés : Caractérisation ; Valorisation ; Substances minérales industrielles ; Kaolinite ; Mullite ; Fissures ; Industrie céramique ; RD Congo ; Kinshasa. ABSTRACT Following the promulgation of the Mining Code in July 2002, almost all investments of the national or multinational mining companies working in DR Congo is directed to basic metals (Cu, Co, Sn, Mn) and precious minerals (gold, diamond). The sector of ceramic which is very promising and using industrial substances as raw materials is among the lowest developed sectors in the most of the country. In a prospect of sustainable local development, this study aims to promote local building materials and improve the quality of the traditional bricks, to promote the creation of Small and Medium sized Enterprises (SMEs) in the ceramic sector (DR Congo). The study constitutes an important scientific contribution in the knowledge and characterization of industrial mineral substances of the DR Congo, more particularly the Kinshasa’s clayey materials. The scientific knowledge on natural materials and industrial made products allow to justify the use of materials from the Kasangulu site in the ceramic sector (building materials); materials from the Kingabwa site in the sector of alumino-silicate refractors and in the fine industrial and traditional ceramic sector. However, Kasangulu materials and particularly the lithofacies of layers 2 and 3 are clay silicates plastic products which are the industrial mineral resources of good quality in processing of various products, such as stables bricks (cooked bricks), slab and tiles. The presence of goethite associated with titanium oxide in these natural products gives a more considerable value in reddish and/or yellowish color of finite products. The clays from Kingabwa, qualified as «noble clay», are used in processing of products with high added value like porcelains. Nevertheless, the cooked products of Kingabwa presented a cooking withdrawal of 9 to 12 % for the temperature ranging from 1100 to 1150 °C and a cooking uploads/Industriel/ these-doctorat-domi-wetsh-ok.pdf