Volume de poudre en fonction de son taux d'humidité

[manukatche]

Bonjour

J'ai remarqué qu'une poudre voit son volume croître lorsqu'on abaisse son taux d'humidité.

Y aurait il une âme charitable qui peut me fournir une explication sur le comment cela est possible svp?

Dans le cas ou on sèche une poudre X à l'aide d'un filtre sécheur ( type Nutsch ) , on chasse l'isopropanol contenu dans les interstices par de l'azote.
Je pense que cela est du au fait que l'azote prend plus de place entre les interstices que l'isopropanol mais je ne suis pas convaincu par mon raisonnement...

Merci d'avance
-----

[moco]

Bonjour,
Une méthode simple pour abaisser le taux d'humidité est de chauffer. Dans ce cas, il arrive que le départ des bulles de vapeur fasse éclater et gonfler la matière. C'est le cas avec les micas, par exemple.
Que vient faire l'isopropanol et l'azote dans cette affaire ?

[manukatche]

Bonjour moco merci pour ton intervention rapide.

En fait le Nutsch est chauffé à 30 °C et l'isopropanol bout à 82°C à pression ambiante. Et dans le Nutsch il y a 1.5 bars d'azote pour chasser l'isopropanol donc pas de bulles de vapeur. Voilà pourquoi ces 2 éléments interviennent dans cette affaire

Alors pourquoi cette poudre gonfle lorsqu'on la sèche?

[manukatche]

J'ai oublié de préciser une chose importante :

Le volume est mesuré à la fin du déchargement du Nutsch , pour un poids égal le volume de la poudre varie entre 800 litres et 1000 litres selon le temps de séchage.

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Bonsoir,
Il faudrait tout de même savoir une fois de quoi on parle. De quelle poudre s'agit-il ?
D'autre part, il me semble que le demandeur devrait savoir que le taux d'humidité exprime la teneur en eau, pas en isopropanol. On ne peut pas confondre les deux notions.
Et enfin, on apprend tout à coup que les volumes sont de l'ordre de 1000 litres, ce qui est tout fait considérable. C'est de la grande industrie. De quelle poudre s'agit-il ?

[manukatche]

Oui moco je vais être plus précis ^^

Je travaille dans une industrie pharmaceutique et la poudre en question est assez volatile ( c'est pour cela qu'on garde un certain taux d'humidité minimum avant que le produit parte dans un moulin pour être séché à point ). On parle de poudre humide lorsque celui ci n'est pas assez sec , peu importe le solvant qui le mouille. C'est peut-être un abus de langage mais c'est les termes que nous employons ici.

On sort à chaque batch 250 kg de cette poudre et le volume de cette poudre varie de 800 à 1000 l , c'est selon le temps de séchage.
Le tassage lors du conditionnement est relativement stable à chaque batch je ne pense pas que ça joue autant sur une variation de 200 litres. Je ne peux pas donner le nom de cette molécule pour des raisons évidentes de confidentialité aussi je souhaiterai savoir quelle est la relation entre le temps de séchage ( effet piston à 1.5 bar d'azote ) et le volume de la poudre séchée.

J'éspère ne pas avoir compliqué la question^^

[masterclassic]

Bonsoir.

Une poudre n' est généralement pas un ensemble de molécules mais plutot de grains (donc de molécules retenues par certaines forces dans une structure microscopique). La présence d' un liquide influence certainement les détails de contact entre grains. Dans le cas des matériaux de type sol, argile etc, on voit habituellement le volume décroitre pendant le séchage. Mais une poudre volatile signifie quoi? qu'elle passe du solide au gaz directement?

[manukatche]

Bonsoir masterclassic merci pour ton attention^^

volatile signifie que la poudre est très légère une fois sortie du Nutsch un faible courant d'air suffit à la maintenir en l'air un bon moment.

Je vais étudier cette histoire de contact entre les grains merci pour cette information^^

[manukatche]

Je reconnais que le terme volatile n'est pas très approprié désolé

[masterclassic]

C' est donc une poudre de granulométrie très fine, un peu comme le talc.

Dans le cas des argiles, les grains élémentaires sont en général de taille plus petite qu' 1 micron, mais elles forment des assemblages de l' ordre de 50 μ ou plus à cause de forces de nature électromagnétique. Avec le séchage dans une étuve, l' argile se rétracte et devient plus dure et se comporte comme un solide.
Par contre les grains de sable fin de silice (taille de grains de quelques dizaines de μ) se séparent facilement les uns des autres en présence d' eau. Le sable séché se comporte comme une poudre.

C' est donc la composition chimique, la taille des grains et aussi la forme des grains (arrondie ou allongée ou irrégulière) qui a sa part de contribution au comportement. Avec les matériaux organiques cela doit se compliquer encore plus.
Bonne nuit!

[Resartus]

Bonjour,
Pour expliquer que la densité d'une poudre diminue avec la taille des grains, on invoque généralement le fait que la poudre a plus de mal à se tasser sous une même pression, On en a parlé récemment sur le forum à propos du sucre glace : voir notamment les liens en anglais cités
http://forums.futura-sciences.com/ph...cre-glace.html )

Si la taille des grains ne change pas dans votre cas, peut-être le liquide présent avant séchage contribue-il à constituer des macro grains compacts, et le séchage suivi de ventilation détruit ces agrégats?

[masterclassic]

Il faut ajouter que dans le cas des sols naturels l' humidité se divise en 4 portions:
1) eau chimiquement liée à la constitution des matériaux (dans la structure chimique).
2) eau fortement adhérée aux grains par des forces d' origine électrique, qu'on peut éloigner en passant le sol par l' étuve.
3) eau liée par la capilarité, qui peut être accessible aux racines des plantes.
4) eau des pores par gravitation.

Le (1) est dans la composition chimique, on ne peut pas changer. Les 3 autres catégories contribuent au comportement microscopique et macroscopique du milieu granulaire.

Un autre facteur est la distribution granulometrique. Un ensemble de grains de taille uniforme ou presque ne peut pas atteindre une densité bien élevée. Theoriquemenet, si on a des sphères de taille uniforme on peut les entasser avec une densité volumique maximale de 0.74, donc une porosité de 26%. Dans le cas réel avec des grains non pas parfaitement spheriques, on aura une porosité de 30% ou même plus. Avec des matériaux de grains irreguliers (par exemple très allongés) il est plus difficile d' atteindre une structure compacte. Il y aura toujours des vides importants. Si on impose une contrainte très forte au cas de matériaux de résistance pas très élevée on arrive à une densité plus grande puisque certains grains se brisent.

Avec les grains très fins dans certains matériaux on peut avoir aussi des effets d' électricité statique qui influencent. Je l' ai constaté moi même en travaillant au laboratoire avec un matériau constitué de bulles de verre très fines. Le verre est propice à l' électricité statique et en absence d' eau cela se manifeste clairement (de la poussière fine collée contre la peau).

Si on a une distribution de taille de grains étalée on arrive à des arrangements plus compactes parce que les grains les plus petits remplissent les vides entre les grains les plus gros. Mais cette structure ne se fait pas d' elle même. Il faut fournir de l' énergie par la vibration.

[manukatche]

Bonjour,

Si la taille des grains ne change pas dans votre cas, peut-être le liquide présent avant séchage contribue-il à constituer des macro grains compacts, et le séchage suivi de ventilation détruit ces agrégats?

Bonjour Resartus

Cette réflexion me paraît bien pertinente merci beaucoup ^^

Effectivement la taille des grains ne change pas car elle est calibrée selon la demande du client.

Du coup , on a 2 hypothèses :

- l'isopropanol lie les grains. Son élimination les délit donc la poudre gonfle.

- le "souflle" de l'effet piston détruit les agrégats par effet mécanique.

La première me paraît extrêmement plausible je vais travailler dessus.

La deuxième me paraît loufoque... L'ennui c'est que je ne sais pas comment m'y prendre pour valider ou invalider cette hypothèse. Vous avez une idée?

Merci encore à tous pour votre soutien^^