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RÉSUMÉ
La granulométrie et la morphologie des particules sont des caractéristiques incontournables d’une poudre. Ces paramètres influencent considérablement l’ensemble des comportements des poudres dans différentes conditions opératoires. Toutefois, la mesure de ces propriétés n’est pas une tâche triviale et présente de nombreuses subtilités, tant sur le plan théorique que pratique. Cet article présente les éléments théoriques et les principes de base associés à la caractérisation morphogranulométrique des poudres.
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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 distribution granulométrique des particules ainsi que les paramètres caractéristiques de cette distribution font partie des paramètres les plus recherchés 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.
Cet article traite de la granulométrie et de la morphologie des solides divisés. Tout d’abord, il présente les notions de base associées à la détermination des propriétés morphogranulométriques des particules individuelles (tailles caractéristiques, diamètres équivalents, facteurs de forme, facteurs de sphéricité). Puis, il décrit les méthodes théoriques couramment utilisées pour présenter et exploiter rigoureusement les données relatives à une population de particules (distribution de taille, taille moyenne, dispersion granulométrique, lois de distribution, représentations graphique ou mathématique). Enfin, il présente les principales techniques expérimentales utilisées pour l’analyse granulométrique des poudres (tamisage, analyse d’image, optique, gravitationnelle, etc.) en décrivant les principes physiques correspondant à chaque technique. L’accent est mis sur la nature des données obtenues en précisant quelle est la taille caractéristique mesurée par chaque technique et quelle est la base de mesure (en nombre ou en masse). L’objectif est de présenter les éléments nécessaires pour aider le lecteur dans le choix adapté d’une méthode pour l’application industrielle visée.
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3. Analyse statistique et expression des résultats
Une fois qu’une taille équivalente et une technique de mesure concordante ont été choisies, une analyse granulométrique peut être effectuée. D’une manière générale, l’analyse granulométrique d’une poudre consiste à déterminer la taille d’un ensemble significatif et représentatif (échantillon) de particules et à circonscrire cette information par des formalismes statistiques ad hoc. Cette analyse requiert un remaniement des résultats bruts de manière à établir la distribution ou la répartition granulométrique de la population sous forme d’un tableau, d’un graphique ou d’une expression mathématique (loi ou fonction de distribution).
3.1 Fonction de distribution granulométrique
À l’instar de toute analyse statistique rigoureuse d’une population d’individus, l’analyse granulométrique repose sur la fonction de distribution (ou de densité) de la variable indépendante d’intérêt (ici la taille). Cela revient à représenter la population de particules étudiée par une fonction de distribution statistique ayant comme variable aléatoire la taille des particules. Cette fonction est construite de sorte que son intégrale sur un domaine (intervalle) de taille, compris entre x 1 et x 2, correspond à la quantité (ou à la proportion) des particules appartenant à cet intervalle :
Il en résulte également que :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALLEN (T.) - Particle size measurement. - 4th Edition, Chapman & Hall (1990).
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(2) - LERCHE (D.) - Comprehensive Characterization of Nano- and Microparticles by In-Situ Visualization of Particle Movement Using Advanced Sedimentation Techniques. - KONA Powder and Particle Journal, 36, p. 156-186 (2019).
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(3) - SAFFMAN (P.G.) - Low Reynolds Number Hydrodynamics. - By J. HAPPEL and H. BRENNER. Prentice-Hall, 1965. 553 p. £6. Journal of Fluid Mechanics, 28(4) : p. 826-828 (2006).
-
(4) - ALLEN (T.) - Powder Sampling and Particle Size Determination. - Ed. T. Allen, Amsterdam, Elsevier, 660 (2003).
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(5) - DE JAEGER (N.) et al - Particle Sizing by Photon Correlation Spectroscopy Part I : Monodisperse latices : Influence of scattering angle and concentration of dispersed material. - Particle & Particle Systems Characterization, 8(1-4), p. 179-186 (1991).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Mise en œuvre des poudres – Principes physiques des solides divisés.
-
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.
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Stockage et écoulement des solides granulaires dans les silos – Concepts de base et théorie.
-
Stockage et écoulement des solides granulaires dans les silos – Ingénierie...
NORMES
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Granulats – Analyse granulométrique par tamisage, AFNOR. - P 180-560 - 1990
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Qualité du sol – Détermination de la distribution granulométrique des particules du sol – Méthode à la pipette, AFNOR. - NF X31-107 - 2003
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Granulométrie – Détermination de la taille des particules d'une poudre – Méthode par microscopie optique. - NF X11-661 - 1990
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Essais pour déterminer les caractéristiques géométriques des granulats – Partie 1 : détermination de la granularité – Analyse granulométrique par tamisage. - NF EN 933-1 - 2012
-
Détermination de la distribution granulométrique par les méthodes de sédimentation par gravité dans un liquide – Partie 3 : méthode aux rayons X par gravité. - NF ISO 13317-3 - 2001
-
AFNOR Granulométrie – Analyse granulométrique de particules en suspension dans un électrolyte par compteur à variation de résistance. - NF X11-670 - 1989
ANNEXES
Means for counting particles suspended in a fluid, US2656508A.
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Anton Paar :
Malvern Panalytical :
http://www.malvernpanalytical.com
Horiba :
Shimadzu :
Beckman Coulter :
Retsch
SympaTec :
Mettler Toledo :
HAUT DE PAGE2.2 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Liste des stages courts de formation continue sur les poudres organisés à...
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