Approfondimento sulla valutazione dei depositi di argilla di Abu Zenima come potenziale fonte di materia prima per l'industria della ceramica: telerilevamento e caratterizzazione

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 58 (2023) Citare questo articolo

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Il rapido sviluppo e le mutazioni hanno intensificato l'industrializzazione della ceramica per soddisfare le esigenze dei paesi in tutto il mondo. Pertanto, è necessaria la continua esplorazione di nuove riserve di possibili materie prime ceramiche per sopraffare la crescente domanda delle industrie ceramiche. In questo studio, è stata effettuata in modo estensivo la valutazione dell’idoneità delle potenziali applicazioni per i depositi di argilla del Cretaceo superiore (Santoniano) nell’area di Abu Zenima, come materie prime nelle industrie ceramiche. I dati del telerilevamento sono stati utilizzati per mappare la formazione contenente caolinite e per determinare la presenza di ulteriori riserve di argilla nell'area studiata. In questo contesto, dieci materiali argillosi rappresentativi della Formazione Matulla sono stati campionati ed esaminati per le loro caratteristiche mineralogiche, geochimiche, morfologiche, fisiche, termiche e di plasticità. Sono state esaminate le composizioni mineralogiche e chimiche dei materiali argillosi di partenza. Le proprietà fisico-chimiche della superficie dell'argilla studiata sono state studiate utilizzando SEM-EDX e TEM. L'analisi granulometrica ha confermato le caratteristiche adeguate dei campioni per la produzione di gres ceramico bianco e piastrelle di ceramica. Le proprietà tecnologiche e di idoneità dei depositi di argilla studiati hanno dimostrato l'idoneità industriale dell'argilla di Abu Zenima come potenziale materia prima ceramica per vari prodotti ceramici. L'esistenza di elevate riserve di caolino nell'area studiata con qualità e quantità ragionevoli ha un significato regionale. Aiuterebbe in modo significativo a ridurre i costi di produzione e a superare l’elevato tasso di consumo. Si prevede che i produttori di ceramica nelle aree indagate introdurranno produttori stabili nel settore a lungo termine per ottenere il vantaggio di materie prime, manodopera e costruzione di fabbriche a basso costo.

Le argille naturali sono generalmente materiali antichi abbondanti e ben noti utilizzati dall'uomo e sono ancora ampiamente utilizzati in varie applicazioni. Le argille, in particolare, hanno un eccezionale record di utilizzo in diversi settori, come quello dei mattoni da costruzione, delle infrastrutture, degli insetticidi, dei filtri per l’acqua, della gomma, dei prodotti farmaceutici e per la cura personale. Inoltre, le argille sono state recentemente coinvolte nella progettazione di nuovi materiali e compositi per vari scopi di sviluppo, come ceramiche tradizionali e ingegnerizzate1, aggregati leggeri2, compositi metallo-ceramici ibridi3, geopolimeri4, adsorbenti5, compositi leggeri in schiuma sintattica6, conservazione dei lipidi7, costruzioni cementizie. materiali8, membrane ceramiche a basso costo9 e carrier farmaceutici nei sistemi di somministrazione dei farmaci10.

Le argille sono naturalmente composte da minerali argillosi, sedimenti non argillosi e una particolare quantità di umidità. Le argille sono solitamente una combinazione di alluminosilicati idrati a struttura stratificata esistenti con rapporti di biossido di silicio (SiO2)/ossido di alluminio (Al2O3) compresi tra 2,0/1,0 e (4,0–5,0)/1,01. Le argille possono essere suddivise in diverse categorie, comprese le argille ricche di montmorillonite, caolinite, illite e clorite. La selezione delle argille adatte come materia prima primaria per i prodotti ceramici a base di argilla può essere determinata in base alle loro proprietà mineralogiche, chimiche, fisiche e granulometriche11. A livello globale, le argille ricche di caolinite sono i minerali alluminosilicati più abbondanti e ampiamente utilizzati, soprattutto in Egitto12. Caolinite (\({\mathrm{Al}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}\cdot 2{\mathrm{SiO}}_{2}\cdot 2{\mathrm{H}} _{2}\mathrm{O}\)) sono considerati i minerali abbondanti presenti nella crosta terrestre. Di conseguenza, il caolino e le argille ricche di caolinite sono ampiamente utilizzati nella produzione di ceramiche tradizionali. Storicamente, i depositi di caolino sono stati originariamente la prima materia prima utilizzata nell'industria ceramica e sono ancora l'applicazione industriale più nota dei depositi di caolino. Le proprietà più importanti naturalmente esistenti nel caolino per scopi ceramici sono la plasticità, la dimensione delle particelle e il colore della cottura. Inoltre, esistono vari tipi di argille utilizzate nell'industria ceramica come argille plastiche a cottura bianca (ball clays)13, argille a cottura bianca con plasticità medio-bassa14, argille plastiche a cottura rossa15, argille a cottura rossa con carbonati16. Le argille ceramiche potrebbero trovarsi nelle condizioni deposizionali originarie oppure essere state sottoposte ad interramento, con i connessi effetti di diagenesi. Queste condizioni potrebbero portare al progressivo consolidamento del sedimento (cioè dall'argilla all'argilla allo scisto) fino alla litificazione (ardesia) con conseguenti modificazioni della composizione mineralogica (cioè illite–smectite interstratificata > illite > sericite) e delle proprietà fisiche ( in particolare plasticità e macinabilità). Gli impianti ceramici possono trasformare sedimenti non consolidati in materiali argillosi moderatamente consolidati, ma le rocce argillose fortemente litificate di solito devono essere trattate come "materiali duri" (cioè rocce feldspatiche)16,17.