Etude des suspensions de carbonate de calcium broyé : caractérisation et procédés de dispersion

par Liem Chau Pham Trong

Thèse de doctorat en Rhéologie de la matière complexe, des fluides et matériaux industriels

Sous la direction de Madeleine Djabourov.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .


  • Résumé

    Ce travail consiste à étudier des propriétés physiques des suspensions aqueuses de carbonate de calcium naturel broyé, en présence ou non de dispersant de type polyélectrolyte. Les suspensions de fractions volumiques variables sont obtenues par la dispersion d'une pâte très concentrée dans une solution de dispersant. La distribution des tailles de particules est mesurée par granulométrie laser et montre une population bimodale comprise entre 0,03 et 10 jum. Les dispersions ne sont pas stables : l'agrégation des particules en milieux aqueux est mise en évidence par des mesures rhéologiques, à l'aide une géométrie de type Couette non standard (ailette à 6 pales) et par des mesures des vitesses de sédimentation. La microscopie électronique à balayage montre essentiellement des particules de tailles inférieures au micron, formant des agrégats plus gros. Afin d'optimiser la quantité de dispersant et la méthode dispersion, nous proposons de nouvelles méthodes basées sur les cycles de centrifugation-redispersion qui permettent d'améliorer considérablement la stabilité des suspensions et l'adsorption du dispersant. Dans ces conditions, la sédimentation est à fronts multiples et la quantité des particules inférieures au micron croit avec le nombre de cycles. En dernier, nous proposons la caractérisation des poudres par l'imprégnation de pastilles compactées avec des liquides qui n'entraînent pas de fracture ou de dissolution. Les poudres sont préparées à partir du séchage des suspensions obtenues avec divers protocoles. Les mesures d'angle de contact, de diamètre de la base et de volume des gouttes montrent différents régimes d'imprégnation. Des gouttes successives ajoutées amènent à la saturation complète des pores de la pastille. L'effet de la pression de compactage a été étudié. Nous avons testé diverses approches théoriques pour interpréter les vitesses d'imprégnation et de propagation du liquide à travers les pastilles. Les différentes cinétiques d'imprégnation sont liées à la présence du dispersant.

  • Titre traduit

    Study of suspensions of ground calcium carbonate : characterization and dispersion processes


  • Résumé

    We study physical properties of suspensions of ground calcium carbonate in the presence or absence of polyelectrolyte dispersant. Suspensions of varying volume fractions are obtained by the dispersion of a highly concentrated paste in solutions of dispersant. The particle size distributions are measured by laser granulometer and show a bimodal population between 0. 03 and 10 μ m. The dispersions are not stable: the aggregation of particles in aqueous media is shown by rheological measurements, using a Couette geometry of non-standard type (6-bladed vane) and by measurements of sedimentation rates. The scanning electron microscopy shows mostly particles smaller than micron, forming larger aggregates. In order to obtain an optimal amount of dispersant and a good dispersion, we propose new methods based on centrifugation-redispersion cycles that improve considerably the stability of suspensions and the adsorption of the dispersant. Under these conditions, the sedimentation shows multiple fronts and the amount of submicron particles increases with the number of cycles. Finally, we propose the characterization of powders by impregnation by liquids that do not break the pellet or dissolve calcite particles. The powders were prepared from drying of suspensions obtained by various protocols. The contact angle measurements, the diameter of the base and volume of the drops show different regimes of impregnation. The impregnation of successive drops leads to the complete saturation of the pores of the pellet. The effect of compacting pressure was also studied. We tested various theoretical approaches in order to interpret the impregnation rate and the spreading of the liquid inside the pellets. The different kinetics of impregnation are related to the presence of dispersant.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (171 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 77 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2011) 212
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