Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article traite des matériaux solides divisés qui sont mis en oeuvre dans l’industrie chimique et qui sont utilisés comme moyen de contrôle, d’analyse et d’amélioration. Plus précisément, sont introduites ici les notions de base des propriétés du grain. Les caractéristiques intrinsèques des particules (leur taille, leur masse volumique, leur forme, leur porosité, leur hygroscopicité, leur point de ramolissement, etc), mais également les propriétés relatives à une population de particules (la distribution de taille, la masse volumique en vrac, l’homogénéité, etc) sont passées en revue.
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This article deals with divided solid materials which are implemented in the chemical industry and used as a means of control, analysis and improvement. It introduces in particular the basic notions of the properties of grain. The intrinsic characteristics of particles (size, density, form, porosity, hygroscopicity, softening point, etc.) are reviewed together with the properties related to a particle population (size distribution, bulk density, homogeneity, etc.).
Auteur(s)
-
Khashayar SALEH : Enseignant-chercheur - Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne
-
Pierre GUIGON : Professeur des universités - Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne
INTRODUCTION
Les matériaux solides divisés présentent une part non négligeable des produits, finis ou intermédiaires, mis en œuvre dans l'industrie chimique et sont omniprésents dans notre vie quotidienne. Dans ce dossier, on introduit les notions de base nécessaires à la caractérisation des milieux granulaires : des propriétés du grain Caractérisation et analyse des poudres- Propriétés physiques des solides divisés[J 2 251] aux propriétés comportementales [J 2 252] des poudres en passant par les caractéristiques collectives des particules. L'objectif est de permettre au lecteur de comprendre et de visualiser les bases scientifiques et les techniques de caractérisation des solides divisés qui peuvent être utilisées comme moyens de contrôle, d'analyse et d'amélioration d'un procédé.
Une poudre est un assemblage de particules solides hétérogènes dispersées dans une phase continue gazeuse entre lesquelles s'exerce une multitude d'interaction (Van der Waals, capillaires, électrostatiques, etc.). Le comportement global d'une poudre dépend directement de ces interactions et des caractéristiques des particules solides. Ainsi, la caractérisation d'un système particulaire se situe à trois niveaux Caractérisation et analyse des poudres- Propriétés physiques des solides divisés[1] :
-
les caractéristiques intrinsèques des particules (taille, masse volumique, forme, porosité, hygroscopicité, point de ramollissement, etc.) ;
-
les propriétés relatives à une population de particules (distribution de taille, masse volumique en vrac, homogénéité, etc.) ;
-
les propriétés comportementales qui reflètent, de manière globale et à l'échelle macroscopique, les interactions existantes au sein du milieu particulaire ou entre les particules de poudre et son environnement. Il s'agit donc des caractères collectifs traduisant le comportement de la poudre dans des circonstances et/ou environnements variés. L'étude de ces propriétés fait l'objet d'un deuxième dossier [J 2 252].
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Taille, forme, distribution de taille
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2. Caractérisation de la structure poreuse des poudres
La caractérisation de la structure des poudres est essentielle pour comprendre et maîtriser leurs interactions (physiques, chimiques, physico-chimiques ou encore électrostatiques) avec toute autre phase, solide ou fluide, avec laquelle elles entrent en contact.
Par le mot structure, nous entendons ici l'ensemble des propriétés qui déterminent la façon dont la matière solide et les vides associés se répartissent au sein du milieu granulaire, tant à l'échelle microscopique que macroscopique.
le rendement d'une opération d'adsorption ou d'une réaction chimique utilisant un catalyseur hétérogène sous forme de solide divisé dépend fortement de la structure poreuse de celui-ci et notamment de la porosité, de la surface spécifique, de la distribution de taille des pores et du volume poreux.
Tout d'abord, il faut garder présent à l'esprit que la notion de « structure » a une étendue très large qui ne saurait se résumer aux quelques propriétés que nous allons décrire, en l'occurrence la masse volumique, la porosité et la surface spécifique ainsi que la perméabilité. Par ailleurs, la caractérisation des propriétés texturales des poudres ayant fait l'objet du dossier [P 1 050], les notions et les techniques concernées ne sont décrites ici que de manière sommaire.
2.1 Porosité d'un grain individuel et d'un ensemble de grains
La matière solide constituant une particule n'occupe pas obligatoirement la totalité du volume défini par le contour externe de celle-ci. En effet, les particules solides peuvent comporter des cavités appelées pores, ouvertes ou non sur l'extérieur (figure ).
Le volume d'une particule correspond à la somme du volume de solide et du volume de vide qu'elle enferme. On définit alors la porosité interne, χ, d'un grain comme le rapport entre le volume des pores, Vp , et le volume total du grain délimité par son enveloppe externe :
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Caractérisation de la structure poreuse des poudres
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUYON (E.), TROADEC (J.-P.) - Du sac de billes au tas de sable. - Éditions Odile Jacob, Paris (1994).
-
(2) - WADELL (H.) - Volume shape and roundness of rock particles. - J. Geol., 40, p. 443-451 (1932).
-
(3) - ALLEN (T.) - Particle size measurement. - 4e Éd., Chapman and Hall. (1990).
-
(4) - GATUMEL (C.) - Spectra analyse – Analyse granulométrique : réponses à l"exigence des nouveaux procédés. - Vol. 33, no 236, p. 19-27 (2006).
-
(5) - KAWAKITA (K.), LÜDDE (K.-H.) - Some considerations on powder compression equations. - Powder Technology, 11, p. 61-68 (1970).
-
(6) - DARCY (H.P.G.) - Les Fontaines Publiques de la Ville de Dijon. - (Victor Dalmont, Paris), Ann. Phys. (Pogg. Ann.), 46, p. 423 (1856).
- ...
ANNEXES
1 À lire également dans nos bases
LUCIANI (L.) - ROUQUEROL (F.) - Texture des matériaux pulvérulents ou poreux. - [P 1 050] Techniques d'analyse, mars 2003.
BLAZY (P.) - JDID (El-A.) - Flottation – Mécanismes et réactifs. - [J 3 350] Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique Technologies de l'eau, juin 2000.
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Science et Technologie des Poudres (STP) et Matériaux frittés Colloque trisannuel. 27-29 mai 2009, Montpellier.
Congrès de la Société Française du Génie des Procédés (SFGP) Congrès bisannuel. 14-16 octobre 2009, Marseille.
International Granulation Workshop Atelier + colloque bisannuel (organisé par l'Université de Sheffield, Angleterre). 22-24 juin 2009, Sheffield.
International Symposium on Agglomeration Congrès ayant lieu tous les 4 ans. 24-26 juin 2009, Sheffield, Angleterre.
World Congress on Particle Technology Congrès ayant lieu tous les 4 ans. 26-29 avril 2010, Nuremberg, Allemagne.
International Congress on Particle Technology (PARTEC) Congrès annuel (Nuremberg, Allemagne). 26-29 avril 2010.
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