Fragmentation - Aspects théoriques

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.