Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
La granulation humide est une technique de mise en forme des poudres largement utilisée dans de nombreux secteurs industriels. Toute technique de granulation humide comprend une phase de mise en mouvement, une phase d'agitation des particules, puis l'introduction du liquide liant. Les différentes techniques de mise en agitation se différencient par le mode de mise en contact des particules ; l’agitation peut être pneumatique, par rotation des parois, ou par l’intermédiaire d’un mobile mécanique. Cet article expose également les phénomènes et les mécanismes de croissance mis en jeu lors de l’opération de granulation. Pour finir, sont présentés les principaux critères pouvant servir de base à la classification des liants.
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Khashayar SALEH : Professeur des universités – Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne (UTC)
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Pierre GUIGON : Professeur des universités – Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne (UTC)
INTRODUCTION
Dans un premier dossier [J 2 253], nous avons présenté les principes de base et quelques notions théoriques associées à la granulation humide. Dans ce dossier, nous présentons les principales techniques de granulation humide, ainsi que les phénomènes et les mécanismes de croissance mis en jeu lors de l'opération et enfin quelques critères de choix d'un liant de granulation approprié.
Toute technique de granulation humide repose sur la mise en mouvement et l'agitation des particules, suivies de l'introduction du liquide liant. Ainsi, les principaux appareils utilisés dans ce domaine sont, à l'origine, des dispositifs de mélange des poudres. Bien qu'en principe, toutes les techniques d'agitation puissent être utilisées pour la granulation humide, certaines d'entre elles se sont répandues davantage que d'autres. Ces techniques se différencient principalement par le mode de mise en contact des particules :
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agitation pneumatique ; c'est le cas des lits fluidisés et de leurs dérivés (lit à jet, Wurster, sécheur-granulateur…) ;
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agitation par rotation des parois : assiette tournante et tambour rotatif ;
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agitation par mobile mécanique : mélangeur-granulateur .
Du point de vue des contraintes exercées, ces différents modes d'action correspondent respectivement à des taux de cisaillement faibles, modérés et forts.
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Conclusion
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5. Liants
Quelle que soit la technique de granulation choisie, le choix approprié d'un liant de granulation est une étape stratégique et délicate dont dépend le bon déroulement de l'opération. Ce choix est encore très largement fait de manière empirique en se basant sur le savoir-faire existant. Pour autant, une connaissance de la classification et des critères de choix des différents liants ainsi que des méthodes de recherche d'un liant n'est pas inutile.
5.1 Classification
Les principaux critères pouvant servir de base à la classification des liants sont :
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l'origine physique ou chimique des liaisons. Si certains liants ne tissent que des liens physiques avec la surface du solide, d'autres ont la faculté de réagir chimiquement avec le solide, ce qui augmente considérablement la résistance des granulés en raison de la formation de ponts solides. On distingue alors les liants inertes des liants réactifs pour lesquels l'adhésion est assurée suite à une réaction chimique après leur étalement. Cette réaction se fait soit au sein du liant, toute seule, soit entre le liant et le solide. Un exemple typique de ce genre de liant est le silicate de sodium qui peut faire précipiter un gel de silice en présence d'un acide, ajouté ou présent, ou durcir en présence de CO2, de CaO ou de CaCl2 ;
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la teneur en liant et l'épaisseur de la couche produite. De ce point de vue, les liants peuvent être épais ou fins. Dans le premier cas, la résistance mécanique des agglomérats est plutôt assurée par le composant cohésif de la force de liaison au sein du liant tandis que dans le second, c'est le composant adhésif qui est prépondérant. Les liants fins agissent par la formation des ponts entre les particules en deux temps : des liaisons liquides mobiles en régime pendulaire, puis, après séchage, des ponts solides par dépôt de soluté ou de solide en suspension. Les liants fins interviennent en faible proportion (0,5 à 2 %) variable avec la qualité du mélange, la porosité des particules, leur surface spécifique. Leur utilisation nécessite un bon mélangeage avec les particules, malgré leur faible concentration de l'ordre de 1 % en masse. Une excellente répartition du liant sur les particules est donc la condition nécessaire pour une bonne liaison. Un liant fin laisse à l'agglomérat plus de porosité qu'un liant épais ;
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BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
PIETSCH (W.) - Size enlargement by agglomeration. - Wiley (1991).
CAPES (C.E.) - Particle size enlargement. - Elsevier (1980).
SALEH (K.), GUIGON (P.) - Coating and Encapsulation Processes in Powder Technology. - Handbook of powder technology, Granulation. SALMAN (A.D.), HOUNSLOW (M.J.) et SEVILLE (J.P.K.) éditeurs, Elsevier, Amsterdam, vol. 11, p. 323-375 (2007).
HÉMATI (M.), CHERIF (R.), SALEH (K.V.), PONT - Fluidized-bed coating and granulation : influence of process-related variables and physico-chemical properties on growth kinetics. - Powder Technology, 130, p. 18-34 (2003).
IVESON (S.M.), LITSTER (J.D.), HAPGOOD (K.), ENNIS (B.J.) - Nucleation, growth and breakage phenomena in agitated wet granulation processes : a review. - Powder Technology, 117, p. 3-39 (2001).
SALEH (K.), CHÉRIF (R.), HÉMATI (M.) - Coating of solid particles in a fluidized bed. Influence of operating conditions on growth kinetics. - Journal of Advanced Powder Technology, vol. 10, no 3, p. 255-278 (1999).
SALEH (K.), VIALATTE (L.), GUIGON (P.) - Wet granulation in a batch high shear mixer. - Chemical Engineering Science, 60, p. 3763-3775 (2005).
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