Equipement innovant pour la caractérisation de matériaux grenus hétérogènes : application aux objet de la mine urbaine
Résumé
La caractérisation avancée des matériaux représente, pour de nombreux projets de recherche, une donnée essentielle à la levée de verrous scientifiques. Pour autant, celle-ci butte fréquemment sur le caractère grossier et hétérogène des objets et sur la difficulté à obtenir des échantillons représentatifs. Cette problématique est récurrente dans le domaine de la caractérisation des matériaux issus de la mine urbaine qui sont par nature extrêmement hétérogènes et souvent difficiles à broyer du fait de la présence de polymères, de métaux, ... Afin de contourner ces difficultés, le BRGM a lancé une étude visant à mettre au point un équipement permettant l'étude du comportement thermique d'échantillons de gros volume ou de grande, voire très grande masse (relativement à la taille des échantillons caractérisable à ce jour par Analyse ThermoGravimétrique (ATG)/ Analyse ThermoDifférentielle (ATD)). Ces travaux ont conduit à la mise au point et au développement d'un équipement original travaillant jusqu'à 1100°C sous atmosphère gazeuse contrôlée. Il permet, entre autres, de caractériser des échantillons de grande taille (jusqu'à des masses de 100g) dans des conditions physico-chimiques spécifiques (température, atmosphères gazeuses,...) en suivant leur comportement thermique en termes de variation de masse et de génération d'espèces gazeuses mais aussi de réaliser une étude des phénomènes thermiques en lien avec leurs processus de décomposition, autant de verrous jusqu'alors impossible à lever pour des échantillons grenus hétérogènes. L'étude de matériaux modèles a permis de valider le principe de fonctionnement de l'équipement en termes de réponse ATG et ATD mais des échantillons issus de la mine urbaine (Résidus de Broyage Automobile, aimants de petits appareillages, déchets de béton, ..) ont aussi été étudiés mettant ainsi en exergue l'intérêt d'un tel équipement. Un dispositif installé en sortie de l'équipement permet la collecte des condensats liquides et solides dont la quantification et l'analyse donnent accès à des données qui s'avèrent précieuses pour la compréhension des processus réactionnels mis en œuvre. De même l'analyse des gaz en sortie d'équipement complète les données expérimentales et permet consécutivement une meilleure compréhension des phénomènes réactionnels. Au-delà de ces fonctionnalités, un accessoire mis en place dans l'équipement permet, par ailleurs, de déterminer la température de Curie d'aimants permanents sans préparation préalable.