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Keywords:

  • raw materials;
  • traditional ceramics;
  • chemical characterisation;
  • XRF;
  • thermogravimetry;
  • ICP-AES;
  • coulometry
  • matières premières;
  • céramiques traditionnelles;
  • caractérisation chimique;
  • XRF;
  • thermogravimétrie;
  • ICP-AES;
  • coulométrie

A wide range of natural raw materials is used in the manufacture of traditional ceramic products such as ceramic tiles, frits, glazes and pigments. The chemical composition of these raw materials needs to be strictly controlled to assure end-product quality and enable the identification of the origin of defects caused by impurities or contamination. Six types of ceramic raw materials (silica sand, clays and kaolin, feldspars and related minerals, calcium and magnesium carbonates, sodium and calcium borates, and zirconium silicates) have been analysed in this study. X-ray fluorescence (XRF), potentiometry, coulometry and atomic absorption spectrometry (AAS) were used in this chemical characterisation. A methodology has been established for characterising each studied raw material, by identifying the chemical elements to be determined, selecting the most appropriate technique and validating each measurement. The reference materials used for validation were BCS CRM 267, 313/1, 393 and 388 (BAS), GBW 03103, GBW 07404, NIST SRM 181, 201a and 1835, Euronorm CRM 782-1 and Syenite SY-2. The results showed that most of the elements present in the geological samples used as traditional ceramic raw materials could be determined by XRF. The determination of light elements, such as lithium, fluorine and boron, is more suitably conducted by ICP-AES/AAS, potentiometry or potentiometry/ICP-AES respectively. Organic and inorganic carbon could be determined by coulometry. Inorganic carbon (CO2) could also be determined by coulometry or by thermogravimetry, if samples did not contain clay minerals. Loss on ignition was always determined by gravimetry.

Une gamme très large de matières premières naturelles entre dans la fabrication des produits céramiques traditionnels tels que les tuiles, les frittés, les émaux et les pigments. La composition chimique de ces matières premières doit être strictement contrôlée afin d'assurer la qualité du produit final et de permettre l'identification et l'origine des défauts causés par les impuretés ou par la contamination. Dans cette étude, six types de matières premières (sable siliceux, argiles et kaolin, feldspaths et minéraux associés, carbonates de calcium et de magnésium, borates de sodium et de calcium, et silicates de zirconium) ont été analysés en utilisant les techniques de fluorescence X (XRF) de potentiométrie, de coulométrie, et de spectrométrie d'absorption atomique (AAS). La procédure adoptée pour caractériser chaque matériau étudié, vise à d'abord identifier les éléments à déterminer, à sélectionner ensuite la méthode analytique la plus appropriée puis à valider chaque mesure. Les matériaux de référence utilisés pour la validation étaient: BCS CRM 267, 313/1, 393 and 388 (BAS), GBW 03103, GBW 07404, NIST SRM 181, 201 a et 1835, Euronorm CRM 782-1 et Syénite SY-2. Les résultats montrent que la plupart des éléments présents dans les échantillons géologiques qui servent de matière première dans les céramiques peuvent être analysés par XRF. La détermination des éléments légers, tels que le lithium, le fluor et le bore se fait mieux par ICP-AES/AAS, par potentiométrie ou par potentiométrie/ICP-AES respectivement. Le carbone organique et inorganique peut être déterminé par coulométrie. Le carbone inorganique peut être aussi déterminé par coulométrie ou par thermogravimétrie si les échantillons ne contiennent pas de minéraux argileux. La perte au feu est toujours déterminée par gravimétrie.