Potentiality of new dark clay-rich materials for porous ceramic applications in Ouled Sidi Ali Ben Youssef Area (Coastal Meseta, Morocco)

Abstract

Potential use of raw clayey deposits from El Jadida, Morocco, in the manufacture of traditional ceramic products has been evaluated through a careful sampling and an in-depth characterization of the outcropping features around Ouled Sidi Ali Ben Youssef area (El Jadida city). We collected six representative clay-rich materials (C1–C6) for subsequent analyses by several spectroscopic and mineralogical techniques including physico-chemical, mineralogical, and thermal analyses. Our results revealed high amounts of oxides, mainly SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO and MgO. Those ferruginous clays were found suitable for dark ceramic bodies. Further mineralogical examination confirmed low to medium contents of clay minerals, but subordinated by quartz, calcite, dolomite and plagioclase as the main nonclay minerals. Ternary diagram plots indicated that the studied clays were suitable for structural clay products and clay roofing tiles. C5 sample exhibited the best physico-chemical and mineralogical properties due to its illitic nature (64%), low quartz content (28%), high plasticity index (32) and lower loss on ignition (10.84%). Therefore, C5 clayey sample was selected as a potential candidate to be mixed with expanded perlite (EP) for the production of insulating ceramics. Specimen were prepared from the new mixture (i.e., C5 and EP) by pressing and firing at 1100 °C. The obtained ceramic bodies were ascertained by addressing their bulk density, water absorption, shrinkage, bending strength, thermal conductivity, structural and mineralogical properties. Resumen: El uso potencial de depósitos de arcilla en bruto de El Jadida, Marruecos, en la fabricación de productos cerámicos tradicionales se ha evaluado mediante un muestreo cuidadoso y una caracterización en profundidad de las características de afloramiento alrededor del área de Ouled Sidi Ali Ben Youssef (ciudad de El Jadida). Recolectamos seis materiales representativos ricos en arcilla (C1 a C6) para análisis posteriores mediante varias técnicas espectroscópicas y mineralógicas, incluidos análisis fisicoquímicos, mineralógicos y térmicos. Nuestros resultados revelaron altas cantidades de óxidos, principalmente SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO y MgO. Esas arcillas ferruginosas se encontraron adecuadas para cuerpos de cerámica oscura. Un examen mineralógico adicional confirmó contenidos bajos a medios de minerales arcillosos, pero subordinados por cuarzo, calcita, dolomita y plagioclasa como los principales minerales no arcillosos. Los diagramas de diagrama ternario indicaron que las arcillas estudiadas eran adecuadas para productos de arcilla estructural y tejas de arcilla. La muestra C5 exhibió las mejores propiedades fisicoquímicas y mineralógicas debido a su naturaleza ilítica (64%), bajo contenido de cuarzo (28%), alto índice de plasticidad (32) y menor pérdida por ignición (10.84%). Por lo tanto, la muestra arcillosa C5 se seleccionó como un candidato potencial para ser mezclado con perlita expandida (EP) para la producción de cerámica aislante. Las muestras se prepararon a partir de la nueva mezcla (es decir, C5 y EP) presionando y disparando a 1100 ̊ C. Los cuerpos cerámicos obtenidos se determinaron abordando su densidad aparente, absorción de agua, contracción, resistencia a la flexión, conductividad térmica, propiedades estructurales y mineralógicas.

Keywords

• Arcilla
• Perlita expandida
• Cerámica tradicional
• Porosidad
• Aislante