Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La maîtrise et l’optimisation des procédés solides divisés nécessitent de connaître les techniques de caractérisation de leurs propriétés en lien avec les procédés utilisés ou les fonctionnalités recherchées. L’objectif de cet article est de présenter les bases scientifiques nécessaires à l’élaboration ou à l’utilisation des techniques de caractérisation des solides divisés. Il présente un aperçu général des particularités, voire des singularités, qui différencient la phase "solides divisés" des autres états de matière ainsi que des facteurs importants et des principes généraux qui régissent le comportement des poudres dans différents environnements/conditions.
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Khashayar SALEH : Professeur des Universités - Alliance Sorbonne/Université de Technologie de Compiègne - Département Génie des Procédés Industriels - Labo. TIMR, France
INTRODUCTION
La majorité des produits mis en œuvre dans l'industrie chimique ou utilisés dans notre vie quotidienne passent à un moment ou un autre de leur cycle de vie sous forme de poudre. La maîtrise et l’optimisation des propriétés d’usage de ces produits ainsi que des procédés qui les leur confèrent nécessite une meilleure compréhension du comportement des solides divisés. Néanmoins, malgré leur importance industrielle et économique, la physique des milieux granulaires n’est pas encore assez bien établie et le comportement des poudres lors des différentes opérations de mise en œuvre ou de mise en forme reste encore mal maîtrisé. Cette difficulté à décrire le comportement des milieux granulaires résulte essentiellement de la nature divisée des systèmes concernés qui leur confère des spécificités, voire des singularités, les distinguant manifestement des milieux continus classiques gaz, liquide ou solide. Ces particularités ont même poussé certains scientifiques à considérer l’état « solides divisés » comme un (quatrième) état de matière à part entière. Or, la connaissance de ces éléments distinctifs, décrits dans cet article, est un préalable indispensable pour une meilleure maîtrise des procédés de mise en œuvre des poudres ainsi qu’une interprétation éclairée des résultats issus de certains tests de caractérisation. Il s’agit plus particulièrement des principes fondamentaux de la statique des milieux granulaires ainsi que des interactions, solides-solides ou solides-fluides, qui peuvent être présentes au sein de ces milieux. Les principaux objectifs et enjeux de la caractérisation des poudres sont également présentés.
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Poudre et solides divisés5. Conclusion
La caractérisation des propriétés des poudres est une étape indissociable de leurs processus d’utilisation, de fabrication ou de commercialisation.
D’une manière générale, toute poudre est constituée d’un ensemble de particules hétérogènes et, par conséquent, sa caractérisation se situe à trois niveaux :
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les caractéristiques intrinsèques des particules (taille, masse volumique, forme, porosité, hygroscopicité, point de ramollissement, etc.) ;
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les propriétés relatives à une population de particules (distribution de taille, masse volumique en vrac, homogénéité, etc.) ;
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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.
Si les propriétés appartenant aux deux premières catégories peuvent être déterminées, de façon fiable pour les premières et acceptable pour les secondes, à l’aide des instruments scientifiques et en appliquant les méthodes statistiques devenues « routine » de nos jours, il n'en est pas de même pour les propriétés comportementales. En effet, bien que les mécanismes sous-jacents permettant d’expliquer certains phénomènes rencontrés dans les milieux granulaires (dont ceux présentés dans le présent article) soient connus dans leurs grandes lignes, les lois physiques qui régissent ses systèmes sont très différentes de celles que l’on connaît pour les systèmes habituels gaz, liquide ou solide et ne sont pas encore suffisamment bien établies pour prédire leurs propriétés comportementales. Or, ce sont ces propriétés qui déterminent le comportement d'une poudre dans des circonstances variées comme, entre autres, son aptitude à l’écoulement, au stockage, à la fluidisation, à la prise de charge électrostatique, à l’émanation de poussière, à la compression, à l'attrition, au mottage ou encore à la ségrégation. Par conséquent, il est indispensable de recourir à des tests d’application capables de nous informer sur ces caractéristiques. Ces propriétés et les tests associés...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHARPENTIER (J.C.), Mc KENNA (T.F.) - Managing complex systems : some trends for the future of chemical and process engineering. - Chemical Engineering Science, 59(8) : p. 1617-1640 (2004).
-
(2) - DURAN (J.) - Sables poudres et grains introduction à la physique des matières granulaires. - Eyrolles Sciences ed. (1997).
-
(3) - RUMPF (H.) - The strength of granules and agglomerates. - In Agglomeration, KNEPPER (W.A.), John Wiley. p. 379-418 (1962).
-
(4) - BRUCE (E.P.), JOHN (M.P.), John (P.O.C.) - Properties of Gases and Liquids. - Fifth Edition. New York : McGraw-Hill Education (2001).
-
(5) - SALEH (K.), GUIGON (P.) - Mise en œuvre des poudres – Stockage et écoulement des silos. - Techniques de l'Ingénieur, article [J 2 255] (2012).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Mise en œuvre des poudres. Caractérisation morpho-granulométrique.
-
Mise en œuvre des poudres – Granulation humide : bases et théorie.
-
Mise en œuvre des poudres – Techniques de granulation humide et liants.
-
Mise en œuvre des poudres. Stockage et écoulement des silos.
-
Mise en forme des poudres. Séchage par atomisation. Principes.
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Mise en œuvre des poudres – Séchage par atomisation. Procédé.
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