Agiter pour bien s\u00e9parer<\/p>\n
Le m\u00e9lange des poudres et des granulats est un proc\u00e9d\u00e9 tr\u00e8s fr\u00e9quent dans les industries chimiques, pharmaceutiques et agro-alimentaires. Il est souvent souhaitable d\u2019obtenir un m\u00e9lange homog\u00e8ne, c’est-\u00e0-dire un m\u00e9lange dans lequel les grains de natures ou\u00a0 de tailles diff\u00e9rentes sont intimement m\u00eal\u00e9s les uns aux autres<\/strong><\/span>.<\/p>\n L\u2019agitation des grains par des secousses ou par \u00e9coulement rapide dans un r\u00e9cipient ou une conduite peut sembler un bon moyen pour m\u00e9langer les grains. Aussi surprenant que cela puisse para\u00eetre, l\u2019agitation des grains entra\u00eene \u00e0 l\u2019inverse la s\u00e9paration entre les grains de natures ou simplement de tailles diff\u00e9rentes ! Ce ph\u00e9nom\u00e8ne est appel\u00e9 s\u00e9gr\u00e9gation de taille.<\/p>\n Pour observer la s\u00e9gr\u00e9gation de taille, on peut faire l\u2019exp\u00e9rience suivante. On verse alternativement des billes de verre de deux tailles l\u00e9g\u00e8rement diff\u00e9rentes dans un r\u00e9cipient cylindrique. On tourne ensuite le r\u00e9cipient autour de son axe. Au lieu d\u2019obtenir un m\u00e9lange homog\u00e8ne, on observe que les petites billes s’accumulent au centre et se s\u00e9parent ainsi des grosses billes.<\/p>\n Figure<\/strong> – L\u2019agitation ou cisaillement entrainent la s\u00e9paration entre les grains de natures ou simplement de tailles diff\u00e9rentes ! (simulation N. Taberlet)<\/p>\n Pour comprendre le ph\u00e9nom\u00e8ne de s\u00e9gr\u00e9gation, il faut d\u2019abord voir sous quelle forme la vibration verticale du r\u00e9cipient se transmet aux grains qui s\u2019y trouvent. On peut distinguer une phase de mont\u00e9e des grains suivie d\u2019une phase de descente sous l’effet de la gravit\u00e9. Les grains au milieu du r\u00e9cipient ne sont pas soumis aux m\u00eames contraintes que les grains situ\u00e9s \u00e0 proximit\u00e9 des parois lat\u00e9rales. Cette dissym\u00e9trie provoque un mouvement de convection(circulation) des grains dans le r\u00e9cipient. Les grains montent (ou descendent) au centre et redescendent (ou remontent) le long des parois. Le sens de la circulation des grains d\u00e9pend de la forme et de l\u2019inclinaison des parois. Ce mouvement convectif entra\u00eene tous les grains vers la surface libre ind\u00e9pendamment de leurs tailles<\/strong><\/span>. Mais contrairement aux petits grains qui suivent ensuite le mouvement de convection vers le fond, les gros grains ne redescendent plus<\/strong><\/span> et s\u2019accumulent ainsi progressivement au-dessus des petits grains.<\/p>\n Figure – La vibration provoque un mouvement de convection des grains dans le r\u00e9cipient.<\/p>\n On peut observer ce \u00ab pi\u00e9geage \u00bb des gros grains \u00e0 la surface en ins\u00e9rant un seul gros grain au fond d\u2019un r\u00e9cipient rempli de grains plus petits. Le gros grain monte sous l\u2019effet de l\u2019agitation et, incapable de se frayer un chemin vers le bas parmi les petits grains, il reste \u00e0 la surface libre.<\/p>\n Un autre m\u00e9canisme tr\u00e8s fr\u00e9quent de s\u00e9gr\u00e9gation de taille est li\u00e9 \u00e0 la facilit\u00e9 plus grande des gros grains par rapport aux petits grains de rouler le long d\u2019une pente. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne s\u2019observe couramment dans les r\u00e9gions montagneuses o\u00f9 des fragments de roche et des galets de grande taille s\u2019entassent souvent au pied des talus naturels.<\/p>\n Si l\u2019on verse un m\u00e9lange de petits et de gros grains sur une surface inclin\u00e9e, on observe que les gros grains se trouvent majoritairement au pied de la pente<\/strong><\/span> tandis que les petits grains s\u2019accumulent vers l\u2019amont. Cette s\u00e9gr\u00e9gation par roulement r\u00e9sulte de l\u2019accumulation progressive des gros grains situ\u00e9s \u00e0 la surface et qui ont pu d\u00e9val\u00e9 une pente gr\u00e2ce \u00e0 leur taille plus grande.<\/p>\n S\u00e9gr\u00e9gation par avalanche<\/p>\n Les avalanches sont plut\u00f4t des processus collectifs mettant en jeu le d\u00e9placement de beaucoup de particules \u00e0 la fois. En d\u2019autres termes, une avalanche de grains implique le cisaillement d\u2019une nappe superficielle de grains. Une avalanche ne peut d\u00e9marrer que si le talus est \u00e0 l\u2019angle de repos. Pour un m\u00e9lange de petits et de gros grains ou de grains de natures diff\u00e9rentes, l\u2019angle de talus diff\u00e8re de l\u2019angle de talus pour chacun des constituants pris s\u00e9par\u00e9ment. Pour fixer les id\u00e9es, consid\u00e9rons un m\u00e9lange de sucre et de caf\u00e9 moulu. Les grains de caf\u00e9 sont un peu plus gros et forment un angle de repos l\u00e9g\u00e8rement inf\u00e9rieur \u00e0 celui du sucre. Leur m\u00e9lange devrait donc pr\u00e9senter un angle de de repos sup\u00e9rieur \u00e0 celui du caf\u00e9 et inf\u00e9rieur \u00e0 celui du sucre.<\/strong><\/span><\/p>\n Si l\u2019on verse un m\u00e9lange de sucre et de caf\u00e9 moulu dans un r\u00e9cipient \u00e0 partir d\u2019un point fixe (\u00e0 l\u2019aide d\u2019un entonnoir, par exemple) un tas se forme et grandit par avalanches successives de grains. On observe d\u2019abord le ph\u00e9nom\u00e8ne de s\u00e9gr\u00e9gation par roulement : les grains de caf\u00e9 ont tendance \u00e0 s\u2019accumuler au pied du tas. Ensuite, au fur et \u00e0 mesure que le tas grandit, on observe que les deux types de grains se disposent en couches altern\u00e9es orient\u00e9es plus ou moins parall\u00e8lement \u00e0 la surface du tas. Sur la photographie on distingue ces couches par leurs couleurs.<\/p>\n Figure – L’angle de talus diff\u00e8re de l\u2019angle de talus pour chacun des constituants pris s\u00e9par\u00e9ment.<\/p>\n Cette s\u00e9paration remarquable des grains en couches successives est une cons\u00e9quence du fait que, pendant l\u2019\u00e9boulement, les grains de sucre s\u2019arr\u00eatent plus t\u00f4t puisqu\u2019ils se trouvent sur une pente dont l\u2019angle (l\u2019angle de repos du m\u00e9lange) est inf\u00e9rieur \u00e0 l\u2019angle de repos propre du sucre. A l\u2019inverse, pour les grains de caf\u00e9 l\u2019angle de la pente est sup\u00e9rieur \u00e0 l\u2019angle de repos propre du caf\u00e9. Ainsi, les grains de caf\u00e9 d\u00e9valent souvent toute la pente et vont plus loin que les grains de sucre. Les premiers grains de caf\u00e9 qui arrivent au pied du tas s\u2019y arr\u00eatent et provoquent l\u2019arr\u00eat des autres grains. Ce front d\u2019arr\u00eat remonte la pente et recouvre les grains de sucre d\u00e9j\u00e0 arr\u00eat\u00e9s. Il se forme ainsi une couche de sucre surmont\u00e9e d\u2019une couche de caf\u00e9. Le m\u00eame m\u00e9canisme implique que les couches de caf\u00e9 sont d\u00e9cal\u00e9es plut\u00f4t vers l\u2019aval de la pente tandis que les couches de sucre sont plus marqu\u00e9es vers l\u2019amont.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Agiter pour bien s\u00e9parer Le m\u00e9lange des poudres et des granulats est un proc\u00e9d\u00e9 tr\u00e8s fr\u00e9quent dans les industries chimiques, pharmaceutiques et agro-alimentaires. Il est souvent souhaitable d\u2019obtenir un m\u00e9lange homog\u00e8ne, c’est-\u00e0-dire un m\u00e9lange dans lequel les grains de natures ou\u00a0 de tailles diff\u00e9rentes sont intimement m\u00eal\u00e9s les uns aux autres. L\u2019agitation des grains par … <\/p>\nS\u00e9gr\u00e9gation par vibration<\/h2>\n
S\u00e9gr\u00e9gation par roulement<\/h2>\n