Mullite
(Avec le soutien amical et les droits d'auteur de Thomas Witzke/Stollentroll)
Définition minéralogique de la « mullite naturelle ».
Par souci d'exhaustivité, il convient également de mentionner ici la définition minéralogique de la mullite - la mullite « naturelle » - un minéral très rarement présent de la classe minérale des « silicates et germanates », qui est désigné par la formule chimique Al[6]Al1+x[4][O|Si1-xO4-x/2]. La mullite cristallise dans le système cristallin orthorhombique et développe généralement de petits cristaux prismatiques à aciculaires avec un éclat vitreux sur les surfaces. À l'état pur, la mullite est incolore et transparente. Toutefois, en raison de la réfraction multiple de la lumière causée par les défauts de la structure du réseau ou la formation polycristalline, il peut également apparaître blanc et prendre une couleur grise, rose clair à rouge ou violette en raison d'adjuvants étrangers, avec une diminution correspondante de la transparence.
La mullite se forme par métamorphisme à partir de la kaolinite à pression normale et à environ 1 200 °C ou comme produit de décomposition de la sillimanite ou de ses polymorphes disthène ou andalusite à plus de 1 000 °C (sillimanite→mullite+SiO2). Comme ces conditions correspondent au faciès métamorphique de la sanidinite, qui n'est atteint dans la nature que rarement et dans des volumes de roche limités (par exemple dans la roche latérale des évents volcaniques basaltiques), la mullite n'y est présente qu'en très petites quantités.
Définition minéralogique de la « mullite synthétique ».
Techniquement, la mullite est produite par la fusion d'un mélange de kaolinite et d'oxyde d'aluminium dans un four à arc électrique ou par le frittage d'un mélange briqueté de kaolinite, d'hydroxyde d'aluminium et d'eau dans un four tunnel.
Le minéral de départ, la kaolinite, produit de la mullite, un ingrédient essentiel dans la fabrication de la porcelaine et des briques ainsi que des briques réfractaires. La mullite est également utilisée dans la fabrication d'éléments filtrants pour la filtration des gaz chauds. Il est également utilisé comme matériau de support inerte pour les catalyseurs enrobés. Un autre domaine d'application de la mullite est l'isolation thermique à haute température.
La mullite comme composant de la porcelaine
Dans la production de porcelaine, la "mullite" est formée par la fusion du kaolin, du quartz et du feldspath à une température supérieure à 1 320 °C, de manière quasi automatique, par cuisson dure. En fonction de la température et de la composition des matières premières susmentionnées se produit
- de la mullite à écailles
- de la mullite à aiguilles
Mullite à écailles - mullite primaire
Si l'on ne considère au départ qu'un mélange de kaolin et de feldspath, on peut observer la première formation de mullite (mullite primaire) à partir d'environ 1 000 °C. Cela se produit d'abord dans les reliques de kaolinite. Elle se produit d'abord dans les reliques de kaolinite, car l'ion le plus facilement mobile, l'ion potassium, pénètre dans ces dernières, y forme une petite proportion de phase fondue et sert ainsi de médiateur à la formation de mullite. Cependant, cela entraîne une réduction de la teneur en K2O dans le feldspath fondu, ce qui fait que la composition du diagramme de phase se déplace dans la direction du champ de mullite, de sorte que la cristallisation de la mullite a également lieu dans le feldspath fondu.
Mullite à aiguilles - mullite secondaire
La mullite en forme d'aiguille, en tant que mullite secondaire, se forme dans la « phase vitreuse » de la cuisson de la porcelaine à partir de la mullite à écailles, grâce à des températures de fusion plus élevées ou à des temps de cuisson plus longs. Au cours de ce processus, la taille des grains de la mullite à écailles diminue et des milliers de petites aiguilles de mullite se forment sur la surface de contact entre le corps et la glaçure. Ces « micro-aiguilles » (voir photo ci-dessus), qui s'emboîtent et s'entrecroisent, agissent comme un stabilisateur et augmentent la résistance de la porcelaine.
Conclusion : la mullite comme indicateur de la porcelaine « authentique » doit toujours être détectable. Malheureusement, cette preuve ne peut être apportée que par « détection » - à la suite d'une analyse de la phase minérale et d'un examen de laboratoire chimique.