Attrition dans les cristallisoirs. Etude expérimentale de l'impact d'un cristal en suspension contre une cible. Détermination de lois phénoménologiques

Attrition in crystallizers. Experimental study of the impact crystal in suspension against a target, determination of phenomenological law

• Auteur / Autrice : Benoît Marrot
• Direction : Béatrice Biscans
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réactions de fragmentation

Cristallisation

Résumé

L'objectif de cette etude est d'etablir des modeles permettant de predire l'attrition dans les cristallisoirs. L'attrition identifiee comme un phenomene d'origine purement mecanique, a pour consequence de modifier ou alterer la forme, la distribution de taille et la surface des cristaux produits dans les cristallisoirs. Ce processus est du aux collisions des cristaux (avec l'agitateur, les parois du cristallisoir ou avec d'autres cristaux) et/ou au cisaillement hydrodynamique. Le chlorure de sodium et le glutamate de sodium ont ete choisis comme produits modeles. Une experience specifique permettant d'impacter un cristal unique en suspension sur une cible immergee a ete concue. Cette experience reproduit les conditions d'impact rencontrees dans un cristallisoir industriel. Une metrologie pour le suivi de la trajectoire d'impact a ete mise au point (video, camera rapide). Des methodes de caracterisation adaptees a l'analyse des effets de l'impact ont ete utilisees : microscope optique et a balayage, rayons x, mesure de durete. En particulier l'analyse d'images des cristaux avant et apres l'impact a ete realisee au moyen du logiciel visilog. Plusieurs parametres sont etudies : la vitesse d'impact, le nombre d'impacts, la nature du materiau de la cible, l'orientation de la cible et la taille et la forme et la structure des particules impactees. Les resultats ont montre que chaque particule d'un meme materiau ne se comporte pas de facon identique vis-a-vis de l'impact. Les cristaux en s'orientant differemment au moment de l'impact sur la cible subissent des dommages differents. Des impacts successifs sur le meme cristal montrent que la masse du cristal diminue regulierement par abrasion et qu'au bout d'un nombre variable d'impacts (dependant de la vitesse) la brisure se produit. Plus la vitesse d'impact est importante plus la perte de masse du cristal augmente. La vitesse d'abrasion depend egalement de l'inclinaison et de la nature de la cible. L'observation des fissures presentent sur le cristal apres l'impact montre une orientation preferentielle de ces fissures, liee a la structure du cristal. Un mecanisme de creation et de propagation des fissures a ete degage a partir de l'analyse morphologique. Enfin, dans une derniere partie une tentative de modelisation physique de l'attrition est developpee. Ces modeles relient l'energie communiquee au cristal pendant l'impact a ses proprietes mecaniques. Cette etude a permis d'approfondir la connaissance sur les modes de rupture des cristaux en couplant les effets dus au procede et ceux dus au produit.