Silice cristalline

La principale variété de silice cristalline est le quartz : c'est l’un des minéraux les plus abondants de l’écorce terrestre (12 % du poids de celle-ci). C'est un composant majeur de très nombreuses roches ignées (granit, pegmatites), métamorphiques (quartzite) ou sédimentalres (sable). Il est présent à l'état d’impureté dans de nom­breuses roches siliceuses. La quasi-totalité est extraite de roches sédimentaires. En dehors de ce quartz d’origine naturelle, l'industrie pro­duit des cristaux de quartz synthétique de très haute qualité.

La tridymite et la cristobalite sont rares à l’état naturel. On les trouve dans certaines roches volcaniques et notamment pour la tridymite, dans certaines météorites pierreuses. Contrairement au quartz, ces minéraux ne sont pas exploités comme tels.

La cristobalite se forme par chauffage du quartz lors de la production, ainsi qu'à l’utilisation de matériaux réfractaires (en particulier la céramique). La transformation du quartz en tridymite ne se produit qu’en présence d'un minéralisateur (sels alcalins ou alcalinoterreux).

La cristobalite se forme également lorsque la silice amorphe (ou silice vitreuse) - telle que le kieselguhr ou la diatomite...est chauffée à haute température. C’est d'ailleurs pour cette raison que la cristobalite est présente à un pourcentage plus ou moins élevé dans les diatomites calcinées du commerce.

De nombreux secteurs sont concernés par les travaux exposant directement ou indirectement (sous forme de poussières) à la silice cristalline, par exemple : 

• Extraction de granulats et minéraux industriels,
• Industrie de la pierre et de la construc­tion : taillage et polissage des pierres de taille riches en silice (grès, granite), dis­cage du béton, de parpaings, etc.,
• Découpe, usinage et installation de matériaux en "pierres artificielles", également appelées "pierres reconstituées" (plans de travail de cuisines, revêtements de salles de bain, sols intérieurs ou terrasses, aménagements paysagers),
• Fabrication de prothèses dentaires (sa­blage, ponçage, meulage),
• Fonderie : fabrication des moules de sable, décochage, ébarbage et dessa­blage,
• Verrerie, cristallerie, bijouterie, industries de la céramique et de la porcelaine,
• Industries des briques et des tuiles, bâtiment et travaux publics, réfection et démolition de fours industriels…,
• Travaux publics, ferroviaires, voiries... etc.

La silice cristalline présente une structure tridimensionnelle régulière ; le motif de base est un tétraèdre dont chacun des sommets est occupé par un atome d'oxy­gène et le centre par un atome de silicium. Les atomes d'oxygène sont communs aux tétraèdres voisins et l’ensemble a pour for­mule (SiO₂)_n.

Les différentes formes cristallines de la si­lice correspondent à des domaines de sta­bilité thermodynamique différents. Quand on la chauffe, des transformations poly­morphiques font passer la silice d’une forme à l’autre, entraînant des modifications de densité ou de propriétés cristallographiques : à pression atmosphérique, le passage du quartz à la tridymite se produit vers 870 °C ; le passage de la tridymite à la cristobalite a lieu à 1470 °C. En outre, chacune des formes principales peut subir, à l'intérieur de son domaine de stabilité, des transformations paramorphiques moins importantes (transition α-β). Différentes for­mes peuvent toutefois coexister dans les conditions ordinaires de température et de pression.

La silice cristalline est insoluble dans l'eau et dans les solvants organiques.

La silice cristalline est un produit très peu réactif. Elle n’est pas attaquée par les acides, sauf par l'acide fluorhydrique avec lequel elle forme de l’acide fluorosilicique. Elle peut être attaquée par les bases anhy­dres (et les carbonates alcalins et alcalinoterreux), plus facilement à l’état fondu qu’en solution, pour donner des silicates. L'attaque du quartz par les bases aqueu­ses est légère à température ambiante.