Institut de Gemmologie de Madagascar (IGM)

Le laboratoire de l’Institut de Gemmologie de Madagascar est aussi sous la tutelle du Ministère des Mines. Ses activités se concentrent plutôt dans la détermination de la nature et de la qualité des pierres brutes et des pierres taillées, c’est-à-dire uniquement les gemmes naturelles ou synthétiques. Les appareils utilisés sont principalement des appareils pour la gemmologie.

Institut National des Sciences et des Techniques Nucléaires (INSTN) [W4]

Au début le laboratoire est appelé « Laboratoire de Physique Nucléaire et Physique Appliquée » (LPNPA) et c’est en 1992 qu’il se transforme en INSTN. Il est sous tutelle du Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la recherche scientifique.
L’INSTN se trouve dans le domaine de l’Université d’Antananarivo à Ankatso. Les principales activités de ce laboratoire sont :
 L’étude de la radioactivité des minerais
 Les analyses et contrôle des métaux lourds, des radionucléides, des substances radioactives dans des matières minérales comme l’eau et les denrées alimentaires.

Laboratoire de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo

Ce laboratoire appartient au Département de Génie Chimique de l’école. C’est un laboratoire à titre pédagogique, d’où les activités sont orientées vers les travaux pratiques des étudiants. Il comprend le laboratoire de la chimie minérale et le laboratoire de chimie organique. Le premier concerne toutes les activités de préparation et d’analyse mais aussi les travaux pratiques pour les étudiants. Pour la chimie organique, le laboratoire se limite aux activités de séparation des principes actifs.

Laboratoire de la Géologie à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo

Le laboratoire de la Géologie à la Faculté des Sciences est un laboratoire de recherches à structures académiques. Les activités de ce laboratoire sont la confection des lames minces, la microscopie et la gemmologie. Pour élargir ses activités, le laboratoire vient d’acquérir des matériels de lapidairerie et dernièrement d’un spectromètre à rayon X portatif pour faire des analyses des minerais.
Le laboratoire de l’OMNIS et le Laboratoire National des Mines sont les grands laboratoires nationaux œuvrant dans le domaine minier. L’entretien fait auprès des responsables de ces laboratoires a permis de conclure que les laboratoires actuels ne sont pas capables de contrôler les produits miniers existants. D’autres laboratoires utilisent des techniques modernes mais offrent des prestations spécifiques (IGM et INSTN). On remarque que les laboratoires qui existent n’ont pas la capacité de faire le contrôle des produits miniers. En outre, l’absence d’accréditation internat ionale est une faiblesse commune et non négligeable des laboratoires.
Bien que le laboratoire LNM soit accrédité par le Ministère des Mines, cette accréditation reste valable dans le territoire malagasy mais elle n’est pas reconnue au-delà de nos frontières.
L’invalidation des résultats d’analyse des laboratoires oblige les opérateurs miniers à faire leur besoin d’analyse à l’extérieur, cette décision leur incombe des coûts et des temps supplémentaires.

Grandes sociétés minières

L’application de ce projet vise les grandes sociétés minières. Les principales cibles sont leurs activités, plus particulièrement l’exportation.

Généralités

Tout d’abord, du point de vue géologique, l a grande Ile est constituée pour les deux tiers de sa superficie par des schistes cristallins précambriens avec diverses roches éruptives constituant le socle cristallin et, pour le tiers restant, par une bordure de roches sédimentaire s beaucoup plus développée sur la côte occidentale que sur la côte orientale où elle ne forme qu’une très étroite bande (voir annexe I).

Grandes sociétés minières en exploitation

Au début du XXIème siècle, ou bien à partir de l’an 2000, la course vers l’exploitation basée sur les moyennes et grandes mines est ouverte à Madagascar.
Actuellement, cinq (5) grandes sociétés font leurs activités d’exploitation :

Ambatovy [31] [W7]

La Société Ambatovy a pour objet de produire du nickel et du cobalt à partir des gisements d’Ambatovy-Analamay de Moramanga dans la région Alaotra Mangoro. Le projet d’exploitation a été mis en place par un consortium d’investisseurs privés (Sherritt 40 %, Kores 27,5 %, Sumitomo 27,5 %, SNC-Lavalin 5 %) qui détient son capital à 100%. La Société Ambatovy est la plus grande industrie minière à Madagascar et fait partie des plus grands projets miniers en Afrique Subsaharienne. L’investissement s’élève à 6,9 milliards USD. L’exploitation débutait en 2010 et a pour durée de vie de 27 ans. Elle exporte annuellement 60 000 tonnes de nickel et 5 600 tonnes de cobalt purs à 99, 8% chacun. Les métaux exportés sont des briquettes dont les dimensions sont aux environs de 3 cm x 2 cm x 1,5 cm (Ingénieur des Mines à Ambatovy).

GALLOIS [31] [W9]

Les Etablissements Gallois, société familiale, sont producteurs et exportateurs de graphite, de sisal et de jojoba. La présence de Gallois à Madagascar remonte aux années 1900.
La Société gallois exploite les gisements de graphite se trouvant sur la côte est de Madagascar, Antsirakambo et Marovintsy dans la zone de Toamasina et Ambalafotaka dans la zone de Vatomandry. Elle exporte 10 000 tonnes par an de graphite en paillettes dont la teneur en carbone varie de 85 % à 96,9 %, et d’humidité inférieure à 0,5 %.

DESCRIPTION DES METHODES D’ANALYSE

Dans ce chapitre, nous recenserons quelques méthodes d’analyse, pour en choisir les meilleures. La présentation de ces techniques est nécessaire afin d’avoir une idée de la nature des activités futures et de l’équipement requise pour le laboratoire du projet.

Rappel théorique sur l’analyse chimique

Définition

La chimie analytique est la branche de la chimie qui a pour but l’identification, la caractérisation et la quantification des substances chimiques. L’analyse chimique est dite qualitative lorsqu’elle permet de déterminer la nature des éléments chimiques présents dans un composé, et dite quantitative si elle a pour but de doser un ou plusieurs de ses constituants.
En analyse chimique, l’élément ou le composé à analyser dans un échantillon est appelé analyte, le reste constitue ce qu’on appelle matrice. Lorsque les opérations d’analyse font appel à des solutions aqueuses on parle des techniques par voie humide et dans le cas contraire on désigne par voie sèche.
Les méthodes d’analyses sont généralement classées en deux : les méthodes classiques et les méthodes instrumentales. Les premières sont basées sur des réactions chimiques et les matériels d’analyse sont des assemblages de verrerie. Les deuxièmes font appel à l’utilisation d’appareillage de haute technologie grâce au progrès remarquable de l’électronique et de l’informatique.

Processus général d’une analyse chimique

Une analyse chimique peut être définie comme une suite d’opérations élémentaires, statistiquement indépendantes les unes des autres, qui commencent au moment de l’échantillonnage et aboutissent à l’expression d’un résultat d’analyse.
Des précautions sont à considérer tout au long du processus d’analyse pour éviter des résultats erronés.

Mesure proprement dite

La grandeur mesurée dans l’analyse chimique dépend de la méthode sélectionnée. Quelques méthodes d’analyse permettent de faire correspondre directement le signal mesuré avec la quantité du constituant étudié présente dans l’échantillon à analyser. Mais, la plupart du temps, il faut avoir recours à un étalonnage. C’est les cas de nombreuses méthodes instrumentales. On utilise comme étalons des matériaux de référence dont les constituants ont des proportions parfaitement connues et garanties, ou bien on prépare soi-même des échantillons connus et similaires à celui qu’on étudie. Chaque étalon est mesuré par la méthode d’analyse. Les résultats des mesures permettent de dresser une courbe d’étalonnage qui fait correspondre la réponse obtenue par la méthode d’analyse avec la quantité connue du constituant étudié présent dans l’étalon. La réponse obtenue avec l’échantillon étudié sera portée sur la courbe d’étalonnage et donnera la quantité du constituant qu’il contient.

Evaluation des résultats

La justesse d’un résultat est mesurée par l’écart relatif entre la vraie valeur, ou valeur exacte, et la valeur expérimentale donnée par la méthode d’analyse. Des matériaux de référence sont utilisés pour mesurer l’exactitude d’une méthode. Une méthode est dite précise si les résultats obtenus lors de plusieurs mesures successives du même échantillon sont très proches. Le calcul d’erreur permet d’évaluer la qualité d’un résultat. On démontre mathématiquement que l’écart entre la moyenne d’une série de mesures et la valeur exacte se réduit d’autant plus que le nombre de mesures grandit.

Gravimétrie

Les méthodes gravimétriques sont des méthodes quantitatives basées sur la détermination de la masse d’un composé pur auquel l’analyte est apparenté chimiquement. L’avantage de cette méthode est qu’elle est relativement très précise. Le temps de manipulation très long constitue son inconvénient. Les méthodes gravimétriques sont séparées en deux catégories :
La méthode par précipitation : L’analyte est converti en un précipité très peu soluble, qui est ensuite filtré, lavé de ses impuretés et transformé en un produit de composition connue Le précipité formé est pesé ce qui permet de quantifier l’espèce soluble dans le milieu de départ. La méthode par volatilisation : L’analyte ou ces produits de décomposition sont volatilisés à une température appropriée. Le produit volatil est recueilli et pesé, ou bien la masse de l’analyte est déterminée indirectement à partir de la perte de masse de l’échantillon.

Volumétrie

La volumétrie concerne la mesure des volumes de solution. Elle est toujours associée à une réaction acide-base, d’oxydoréduction, de complexation ou même de précipitation. Un t itrage est effectué. Une solution connue d’un réactif approprié est préparée. Cette solution titrante est ajoutée, peu à peu, à la solution étudiée et le paramètre indicateur de la réaction (pH, potentiel, intensité électrique, conductivité ou couleur) est mesuré. On dresse une courbe de titrage en portant la valeur du paramètre mesuré en fonction du volume de la solution titrante.
Le point équivalent correspond à une variation rapide du paramètre pour un faible ajout de solution titrante. Le volume correspondant au point équivalent permet de calculer la concentration de la solution étudiée. La burette graduée constitue l’instrument le plus utilisé en volumétrie pour les volumes de 0,1 à 100 ml. Des burettes et des seringues motorisées permettent d’automatiser les titrages répétitifs.

Spectrométrie Raman

En spectrométrie Raman, l’échantillon est soumis à une radiation électromagnétique qui n’est pas absorbée par la molécule. Cette lumière est diffusée par l’échantillon avec une longueur d’onde légèrement différente de celle de la radiation excitatrice. Une partie de l’énergie a été transmise à la molécule pour porter celle-ci vers un niveau énergétique de vibration plus élevé. Ainsi, la différence entre la longueur d’onde exc itatrice et la longueur d’onde d’émission peut être reliée aux modes de vibration de la molécule, qui sont caractéristiques de la structure même de celle-ci. Afin de mesurer des différences de longueur d’onde très petites et des intensités faibles il est nécessaire d’utiliser un laser, source d’excitation monochromatique puissante.

Résonance magnétique nucléaire

La résonance magnétique nucléaire (RMN.) est basée sur un phénomène nucléaire. La molécule est soumise à deux champs magnétiques : l’un, intense et fixe, et l’autre, faible et variable. Ce second champ est obtenu par une radiation électromagnétique dans le domaine des radiofréquences, et il peut interagir avec le spin* des noyaux. Comme en spectroscopie d’absorption, on recherchera les fréquences de résonance, c’est-à-dire les fréquences auxquelles la radiation électromagnétique est absorbée. Cette technique peut être utilisée pour les éléments possédant un nombre de protons et de nucléons simultanément non pairs. Les atomes de 1 H, 13 C, 19 F etP sont les plus étudiés.
En fonction de la nature des atomes présents au voisinage de l’atome étudié, on observe un décalage de la fréquence de résonance de l’atome en question. Les noyaux proches provoquent un couplage entre les spins des noyaux, ce qui génère de nouvelles fréquences de résonance.
En utilisant ces deux types d’informations, il est possible de répondre à de nombreuses questions concernant la structure de la molécule étudiée.

Spectrométrie de fluorescence X

La spectrométrie de fluorescence X ou XRF (XRay-Fluorescence) est une méthode récente et simple permettant d’identifier ou de caractériser des éléments minéraux. L’utilisation principale de cette méthode est l’analyse quantitative et qualitative sur la composition de l’échantillon. Elle est basée sur l’interaction entre le rayonnement électromagnétique et la matière sous l’effet photoélectrique.

Généralités

Les rayons X

Le rayon X était découvert à la fin de 1895 par le physicien allemand Wilhelm C. Röntgen.
Les rayons X sont des ondes électromagnétiques dont la longueur d’onde est comprise entre 10 -11 m et 10 -8 m (figure 8). Plus la longueur d’onde du rayon X est courte, plus son énergie est grande. Les rayons X composés d’un mélange de nombreuses longueurs d’onde sont connus sous le nom de rayons X blancs, par opposition aux rayons X monochromatiques, qui présentent une seule longueur d’onde.

Table des matières

REMERCIEMENTS
SOMMAIRE
LISTE DES ABREVIATIONS 
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION
PARTIE I. GENERALITES SUR LE PROJET 
CHAPITRE I. APERCU GENERAL DU PROJET
I. 1. Caractéristiques du présent projet
I.1.1 Présentation et justification du projet
I.1.2 Objectifs et intérêts du projet
I. 2. Généralités sur les laboratoires d’analyse minérale
I.2.1 Définition [W1]
I.2.2 Rôles des laboratoires d’analyses
I.2.3 Degré de reconnaissance des laboratoires
CHAPITRE II. LABORATOIRES EXISTANTS ET GRANDES SOCIETES MINIERES
II. 1. Situations actuelles des laboratoires d’analyses
II.1.1 Laboratoire Nationale des Mines (LNM)
II.1.2 Laboratoire de l’Office des Mines National et des Industries Stratégiques (OMNIS)
II.1.3 Institut de Gemmologie de Madagascar (IGM)
II.1.4 Institut National des Sciences et des Techniques Nucléaires (INSTN) [W4]
II.1.5 Laboratoire de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo
II.1.6 Laboratoire de la Géologie à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo
II. 2. Grandes sociétés minières
II.2.1 Généralités
II.2.2 Contribution des grandes sociétés minières sur l’économie nationale [31] [W6]
II.2.3 Grandes sociétés minières en exploitation
II.2.4 Autres grandes sociétés minières
PARTIE II. ETUDE TECHNIQUE DU PROJET
CHAPITRE III. DESCRIPTION DES METHODES D’ANALYSE 
III. 1. Rappel théorique sur l’analyse chimique
III.1.1 Définition
III.1.2 Processus général d’une analyse chimique
III.1.3 Différentes méthodes d’analyse
III.1.4 Intérêts de la spectrométrie de fluorescence X
III. 2. Spectrométrie de fluorescence X
III.2.1 Généralités
III.2.2 Principe de la fluorescence X
III.2.3 Instrumentation
III.2.4 Conduite d’une analyse en fluorescence X
III. 3. Analyse du carbone
III. 4. Différents matériels nécessaires
III.4.1 Présentation des processus d’analyses
III.4.2 Matériel d’échantillonnage
III.4.3 Matériels de préparation mécanique
III.4.4 Matériels de pastillage
III.4.5 Scie et Polisseuse
III.4.6 Spectromètre EDSXRF
III.4.7 Le four à moufle
III.4.8 Autres matériels
CHAPITRE IV. LE BATIMENT 
IV. 1. Conception Architecturale
IV.1.1 Description du bâtiment
IV.1.2 Choix du type de construction
IV.1.3 Confort dans le bâtiment
IV. 2. Agencement du bâtiment
IV.2.1 Rez-de-chaussée
IV.2.2 Etages
IV.2.3 Présentation du bâtiment
CHAPITRE V. ETUDE ORGANISATIONNELLE
V. 1. Classements du personnel
V.1.1 Personnels cadres
V.1.2 Techniciens
V.1.3 Employés
V. 2. Organigramme
V. 3. Chronogramme des activités
PARTI III. ETUDES FINANCIERES ET RECOMMANDATIONS 
CHAPITRE VI. INVESTISSEMENT ET FINANCEMENT 
VI. 1. Cout des investissements
VI.1.1 Immobilisations incorporelles
VI.1 2 Immobilisations corporels
VI.1.3 Tableau d’amortissement
VI. 2. Financement du projet
VI.2.1 Frais du personnel
VI.2.2 Fond de roulement initial
VI.2.3 Plan de financement
VI.2.4 Remboursement des dettes
CHAPITRE VII. ANALYSE FINANCIERE 
VII. 1 Les compte de gestion
VII.1.1 Compte de charge
VII.1.2 Compte de produit
VII. 2. Compte des résultats prévisionnelles
VII. 3 Evaluation du projet
VII.3.1 Valeur actuelle nette (VAN)
VII.3.2 Taux de rentabilité interne TRI
VII.3.3 Le délai de récupération des capitaux investis (DRCI)
VII.3.4 Indice de profitabilité (IP)
CHAPITRE VIII. RECOMMANDATIONS
VIII. 1 Accréditation
VIII.1.1 Principe
VIII.1.2 Organismes d’accréditation
VIII. 2 Lois mises en vigueur
VIII. 3 Proposition sur la forme juridique et l’emplacement du projet
VIII. 4 Hygiène et Sécurité
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE 
WEBOGRAPHIE 
ANNEXES 
ANNEXE I : Potentialité minière de Madagascar
ANNEXE II : Tableau périodique des éléments chimiques
ANNEXE III : Plans du laboratoire
TABLE DES MATIERES