Les Fondamentaux de la Cristallisation et de la Précipitation

Le point le plus important est le non-mouillage des particules d'oxydes, métallique ou non métallique, par le métal liquide ; celle-ci est une conséquence de l'incompatibilité à l'échelle atomique entre les deux matériaux. Sa mesure la plus simple est l'angle de contact entre une surface plane d'oxyde et une goutte de métal liquide. La conséquence, prouvée expérimentalement et justifiée par la thermodynamique, en est la présence de nano-bulles à l'interface oxyde-métal prenant appui sur la rugosité ou les microcavités de la surface des particules. La particule est ainsi tapissée de nanobulles, dont le contenu n'est pas clairement identifié : argon, oxygène, vapeur contenant des éléments du système physico-chimique. La présence des nano-bulles fait aussi que le liquide en mouvement relatif par rapport à la particule va glisser sur celle-ci ; cela modifie la micro-hydrodynamique à l'échelle de la particule et particulièrement la force de traînée sur la particule ; la condition habituelle de non-glissement n'est plus respectée. Ce non-mouillage et donc la présence des nanobulles modifient également la dynamique de la collision : celle-ci met en proximité deux particules entourées de nanobulles ; leur coalescence conduit à un film gazeux dans la zone de contact des deux particules générant un pont capillaire. Ce mécanisme est finalement assez voisin de celui de la flottation : la particule entourée de son interface gazeuse s'accroche facilement à une bulle ; ce résultat est bien connu en phase aqueuse puisque l'hydrophobicité des particules favorise fortement leur flottation.

La propriété de non-mouillage est prise en compte dans les noyaux d'agrégation^[1] et de flottation ; il faut noter qu'elle modifie assez peu la valeur du noyau. Par contre, la présence du pont gazeux entre les particules empêche leur séparation.

Le deuxième point est relatif au devenir de la jonction entre deux particules. La température de travail étant élevée, la particule d'oxyde ne se comporte pas comme un objet inerte : la mobilité ou la diffusion des ions dans la particule devient élevée, le contact entre les deux particules se renforce, jusqu'à rendre inséparables les particules. On a aussi compétition entre ce phénomène et l'effet destructeur du cisaillement hydrodynamique. Le paramètre-clé est le rapport entre la température de travail et la température de fusion de l'oxyde. Il doit être supérieur à 0,5 pour que le phénomène soit perceptible (critère de Tammann). Quand on augmente la valeur de ce rapport, on passe d'un agrégat fragile dont la cohésion ne fait intervenir que des forces physiques à un agrégat rigidifié où les particules constitutives sont toujours discernables, puis à un globule formé à partir de globules plus petits.