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Conference papers

Modération des explosions de nanopoudres : un exemple d’application des principes de sécurité intrinsèque

Résumé : De par leurs grandes surfaces spécifiques et leur propension à former des suspensions stables dans l’air, les nanopoudres combustibles présentent, du moins en théorie, des risques importants au regard de la formation d’atmosphères explosives. Afin de maîtriser les risques d’explosion liés à la production et au transport de ce type de poudres, l’application des principes de sécurité intrinsèque peut être envisagée [1]. Plus spécifiquement, le principe de modération propose de modifier les conditions opératoires ou d’utiliser le même matériau sous une forme moins dangereuse. Cette dernière alternative a été testée lors de la production de nanoparticules de silicium enrobé de carbone (Nanomakers). Ainsi, quatre échantillons de silicium enrobé de carbone ont ainsi été choisis : une nanopoudre libre non modifiée, une poudre compactée à 400 g.L-1, et deux poudres granulées respectivement à 260 g.L-1 et 400 g.L-1. L’objectif de cette étude est d’étudier l’influence des différents procédés de mise en forme des poudres sur la sévérité d’explosion, tout en observant l’évolution des caractéristiques physiques de la poudre, telles que la taille des particules et leur surface spécifique. Des essais d’explosion ont été réalisés sur les quatre échantillons de poudre selon les conditions normalisées dans une sphère de 20 litres [2,3]. Il apparait sur la figure 1.a que la surpression maximale d’explosion, paramètre thermodynamique, est très similaire pour les différentes nanopoudres. Cela implique que, pour une concentration donnée, la même quantité de combustible est globalement mise en jeu lors de l’explosion. En revanche, la vitesse maximale de montée en pression visible en figure 1.b, montre des écarts significatifs en fonction du mode de mise en forme des poudres. Il apparait que plus la poudre est granulée ou compactée, plus la sévérité d’explosion est faible. A richesse constante, l’agglomération des poudres permet donc de modifier la cinétique de combustion et de diminuer la violence de l’explosion [4]. L’influence de la mise en forme des poudres sur leurs propriétés et celles des suspensions a été étudiée. Un granulomètre laser (Sympatec) permettant deux mesures par milliseconde sur une gamme allant de 0,5 et 175 μm a été utilisé afin d’évaluer la distribution de tailles de particules in situ après la dispersion de la poudre, au moment exact de l’explosion. La figure 2 présente les distributions obtenues, ainsi que le diamètre médian pour chaque échantillon. Il apparait que la poudre agglomérée, plus particulièrement par granulation, présente des particules de plus petite taille que la poudre libre. Cela peut s’expliquer par une rupture des agglomérats initiaux durant le processus d’agglomération et par la fragmentation des agglomérats formés mécaniquement lors de la dispersion de la poudre. Au regard des résultats obtenus, il est possible de conclure que la mise en forme des nanopoudres permet de limiter intrinsèquement la probabilité de génération d’une atmosphère explosive et de réduire les conséquences potentielles d’une explosion, tout en conservant les propriétés initiales de la poudre et en facilitant leur transport.
Document type :
Conference papers
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https://hal-ineris.archives-ouvertes.fr/ineris-03237781
Contributor : Gestionnaire Civs Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Wednesday, May 26, 2021 - 6:13:07 PM
Last modification on : Saturday, June 19, 2021 - 3:43:26 AM

Identifiers

  • HAL Id : ineris-03237781, version 1

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Citation

Audrey Santandrea, Alexis Vignes, Amandine Thomas, Yohan Oudart, Laurent Perrin, et al.. Modération des explosions de nanopoudres : un exemple d’application des principes de sécurité intrinsèque. 17. Congrès de la Société Française de Génie des Procédés (SFGP 2019), Oct 2019, Nantes, France. ⟨ineris-03237781⟩

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