Analyse de la qualité du mélange

La qualité du mélange décrit la répartition homogène de plusieurs composants dans un mélange. Dans le cas du mélange de poudres, elle comprend à la fois la répartition spatiale des particules solides et l'homogénéité des additifs liquides ajoutés à un produit en vrac. Dans la pratique, la qualité du mélange est généralement évaluée à partir d'échantillons prélevés dans un lot ou un flux continu de produit. Souvent, l'analyse se concentre sur un composant mineur qui sert de traceur et est évalué comme représentatif de l'homogénéité de l'ensemble du mélange.

Toute analyse quantitative de la qualité d'un mélange repose sur l'identification fiable de ces composants mineurs dans l'échantillon. Cela s'avère particulièrement difficile lorsque les particules sont très finement dispersées ou que leur proportion massique est infime, par exemple dans des proportions de 1:10 000 ou 1:100 000.

On utilise souvent des méthodes optiques qui fonctionnent avec des contrastes de couleurs, la fluorescence ou des signatures spectrales caractéristiques. Pour cela, l'échantillon est souvent dispersé dans un milieu afin de déterminer photométriquement le composant sensible au mélange. L'évaluation repose alors sur la loi de Lambert-Beer, qui relie l'extinction à la concentration.

Une autre approche consiste à compter directement les particules individuelles du composant mineur. Cela peut être réalisé à l'aide d'une analyse microscopique d'images, d'un traitement d'images de coupes polies ou d'une détection automatisée des particules. Les procédés granulométriques basés, par exemple, sur la diffraction laser ou l'analyse d'images peuvent également fournir des informations sur la taille et la répartition. Selon les besoins, des méthodes sélectives en fonction des matériaux, telles que la fluorescence X, la spectroscopie Raman et infrarouge, l'analyse thermique ou les méthodes de mesure magnétiques et électriques, peuvent également être utilisées. La technique appropriée dépend des propriétés du composant traceur, de la matrice du mélange et de la limite de détection requise.

Malgré cette diversité de méthodes, il est souvent difficile d'établir des protocoles d'analyse robustes et transférables dans les processus industriels impliquant des solides. Les substances finement dispersées, adhésives ou tensioactives, présentes en très faibles concentrations et ayant tendance à s'agglomérer ou à adhérer, posent particulièrement problème. Dans de tels cas, la qualité du mélange n'est souvent évaluée qu'indirectement dans la pratique, par exemple sur la base de l'uniformité chimique, de la cinétique de réaction, de l'évolution de la taille des grains, de la dureté des comprimés, du comportement de dissolution, de la répartition de la couleur ou de la brillance, ainsi que d'autres propriétés fonctionnelles du produit. Pour les applications à haute performance dans les domaines de la chimie, de la métallurgie, de la céramique et des matériaux pour batteries, l'analyse de la qualité du mélange reste donc un élément central, mais méthodologiquement exigeant, du développement des processus et des produits.