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)
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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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Caractérisation de la structure poreuse des poudres
En anglais
1. Taille, forme, distribution de taille
La taille des particules est sans doute le paramètre le plus recherché d'une poudre, tant pour la prédiction de son comportement que pour le calcul des opérations qui la mettent en œuvre : stockage, écoulement, séparation, fluidisation, échange thermique, réactions chimiques, dispersion, dissolution, etc. Et pourtant, que signifie la taille d'une poudre ?! Pour une particule de forme sphérique, une et une seule grandeur, en l'occurrence son diamètre, peut représenter sa taille. Cette dernière permet par ailleurs d'en déterminer rigoureusement toutes les autres caractéristiques géométriques (surface, volume, surface spécifique, etc.). Toutefois, la définition d'une taille caractéristique de particules se complique au fur et à mesure que (figure ) :
-
le nombre de particules ayant une taille différente augmente. Pour un ensemble de particules de taille non identique, même sphériques, une analyse statistique des résultats s'impose pour déterminer les caractéristiques moyennes du lot de particules ;
-
la forme des particules se complexifie. En effet, dès que l'on s'éloigne d'une sphère, le nombre de paramètres nécessaires à la description de l'ensemble des grandeurs géométriques augmente : deux paramètres pour un cylindre (son diamètre de section et sa longueur), trois pour un parallélépipède (sa longueur, sa largeur et sa hauteur) et davantage de paramètres pour des formes plus complexes. La taille d'une particule n'a donc de sens physique et absolu que pour les formes bien définies. Par conséquent, la taille et la forme des particules sont deux paramètres indissociables qu'il convient de traiter conjointement. Ce constat est valable même pour les formes les plus simples : n'avons-nous pas précisé la forme des particules en parlant de sphère ?
Or, en pratique, les poudres sont composées de particules solides présentant une hétérogénéité de taille et de forme (sphérique, angulaire, aiguille, filiforme, fractale, etc.). À défaut de pouvoir traiter l'information à l'échelle de chaque particule individuelle, il convient de définir tout d'abord des paramètres pertinents pour exprimer la taille et la forme des particules (diamètre équivalent, facteur de forme, sphéricité, convexité, etc.) puis de recourir aux analyses statistiques pour déterminer les caractéristiques moyennes de la population à partir...
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Taille, forme, distribution de taille
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.
HAUT DE PAGE
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.
POWTECH Exhibition et salon professionnel annuels...
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