Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La fragmentation est l’opération par laquelle on cherche à réduire la taille et/ou à augmenter la surface spécifique de particules solides. Ce phénomène résulte de l’action d’un champ de contraintes engendré par des forces de contact (compression, cisaillement, torsion, flexion, attrition, plus rarement traction). Son efficacité est toujours évaluée par une mesure de l’accroissement de la finesse. La fragmentation cherche à satisfaire des exigences en vue d’une utilisation précise, comme la réduction des dimensions, l’homogénéisation de mélanges ou l’attribution de spécifications de texture. Parfois, il en découlera d’autres effets pénalisants.
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Auteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur honoraire - Ancien Directeur de l’École nationale supérieure de géologie (ENSG)
-
Jacques YVON : Docteur ès sciences - Professeur à l’ENSG, Institut national polytechnique de Lorraine (INPL) - Directeur du laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM) - INPL-CNRS UMR 7569
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El-Aïd JDID : Docteur ès sciences - Ingénieur de recherche au Laboratoire environnement et minéralurgie (LEM) - INPL-CNRS UMR 7569
INTRODUCTION
La fragmentation est l’opération par laquelle on cherche à réduire la taille et/ou à augmenter la surface développée de l’unité de masse (surface spécifique) de particules solides. Son efficacité est toujours évaluée par une mesure de l’accroissement de la finesse. Les sollicitations mécaniques accroissent l’énergie libre des matériaux, qui va se convertir sous différentes formes. L’énergie de contrainte élastique est ainsi convertie en énergie élastique des défauts de réseau ponctuels (à l’échelle atomique), linéaires (dislocations, macles), plans (défauts d’empilement, joints de grains) ou volumiques (désordres structuraux). La conversion de plus grandes quantités d’énergie libre en énergie de surface engendre la fracturation. D’autres modes de dissipation d’énergie se manifestent par des effets mécanochimiques comme l’amorphisation (massique ou superficielle), l’agglomération, les transitions polymorphiques, etc.
La fragmentation peut avoir des finalités diverses :
-
réduire les dimensions, soit pour faciliter la manutention, le conditionnement ou l’utilisation, soit pour libérer les constituants avant une opération séparative ;
-
éliminer, avant une mise en œuvre, des zones de rupture potentielles (libération d’unités quasi monocristallines) ;
-
augmenter la réactivité vis-à-vis de processus dont la cinétique dépend de la finesse ou du degré de désordre ;
-
homogénéiser (mélanges, dilutions solides, dosages) ;
-
conférer des spécifications de forme, de texture, de distribution granulaire ;
-
modifier la fonctionnalité, soit sous l’effet de l’activation mécanochimique, soit en profitant de la création de nouvelles surfaces pour y implanter les groupes fonctionnels désirés.
La fragmentation cherche toujours à satisfaire des exigences relatives à des utilisations ultérieures et vise, généralement, au moins un des buts prioritaires parmi ceux mentionnés précédemment. Les autres effets, généralement inévitables, seront pénalisants s’ils engendrent des comportements indésirables, mais valorisants si on peut les mettre à profit pour améliorer les propriétés d’usage des substances.
Ce dossier est le premier d’une série. Les suivants traiteront :
-
de la technologie ;
-
des applications à l’industrie des minerais métalliques ;
-
des applications aux minéraux industriels et à diverses fabrications.
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Présentation
Variation des propriétés massiques et superficielles
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3. Mesures dimensionnelles
pour plus de renseignements sur les méthodes utilisées, le lecteur se reportera aux articles spécialisés de la base documentaire Analyse et Caractérisation dans les Techniques de l’Ingénieur.
Toute mesure de dimension suppose une définition. Celle-ci, est immédiate dans le cas de particules à géométrie simple (assimilables à des sphères, des cubes, etc.), mais problématique si les particules ont des formes complexes, par exemple s’il s’agit de polyèdres non convexes ou de particules ramifiées. Ces mesures permettent de contrôler le fonctionnement des installations ou la qualité des produits fragmentés.
Une particule a des dimensions physiques données et une population de particules est décrite par leur distribution dont la signification est très différente selon qu’elle est pondérée en nombre, en masse ou en surface. Une distribution étroite est dite monodisperse, dans le cas contraire, elle est dite polydisperse.
Bien que souvent la détermination directe soit techniquement possible, des raisons pratiques font que les dimensions sont analysées à travers des lois de comportement qui ne fournissent pas les dimensions physiques des objets, mais des dimensions dites équivalentes du point de vue du comportement considéré. Une détermination des dimensions n’a donc un sens que si la méthode de mesure est donnée en référence. Le raccordement des distributions de taille ou la comparaison de résultats livrés par des outils différents peuvent donc être incertains si les particules sont de natures différentes et si leur sphéricité est médiocre ; la justesse ou la cohérence des résultats ne sont pas pour autant en cause.
3.1 Évaluation de la finesse
La mesure des distributions de taille constitue la granulométrie quand elle respecte un certain nombre de règles formulées par Matheron qui...
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Mesures dimensionnelles
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALLEN (T.) - Particle size measurement. - 3rd éd., Chapman & Hall, Londres ; p. 678 (1982).
-
(2) - ANDRES (M.) - Désintégration des roches par impulsions électriques. - In « Nouvelles Techniques de Broyage et Économies d’Énergie », éd. AFME, tome 2, pp. 423-436 (1990).
-
(3) - ANSELM (W.) - Zerkleinerungstechnick und staub. - V.D.I. Verlag (1946).
-
(4) - AOUADJ (O.) - Étude du broyage humide de la muscovite. - Thèse de doctorat de l’université de Haute Alsace, Mulhouse, p. 113 (1994).
-
(5) - AUSTIN (L.G.) - Introduction to the mathematical description of grinding as a rate process. - Powder Technology, 5, pp. 1-17 (1971/72).
-
(6) - AUSTIN (L.G.), KLIMPEL (R.R.) - The theory of grinding operations. - Ind. Eng....
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