Alors que la demande du marché pour des particules de précision augmente, deux solutions de réduction des particules prouvent qu’elles peuvent améliorer l’efficacité des processus, utiliser moins d’énergie et améliorer les caractéristiques des produits. Examinons leurs avantages.
Économisez l’énergie. Améliorez l’efficacité. Réduction des coûts de production. Produisez moins de déchets. La liste est longue. Alors que les coûts de l’énergie et des matières premières ont augmenté et ont eu un impact sur les coûts de production de la plupart des produits, les consommateurs, les entreprises et les ingénieurs sont devenus plus consciencieux dans la consommation des ressources. Heureusement, dans l’industrie du traitement à sec, il existe deux nouvelles technologies de réduction de taille (broyage) qui peuvent relever ces défis. L’une d’entre elles est la technologie de réduction des granulateurs pour les matériaux granulaires et friables. L’autre est la technologie de réduction du fractionnement pour les matériaux minces et feuillus. Les deux technologies améliorent l’efficacité car elles maximisent l’uniformité de la taille des particules et consomment moins d’énergie.
#1 : Maximiser l’uniformité de la taille des particules
Si la taille de la mouture est importante, faites-le correctement du premier coup. Dimensionnez correctement le produit dès la première fois grâce au processus de broyage. Ne vous fiez pas trop aux systèmes de classification pour éliminer les matériaux non conformes. Les faibles rendements des produits compliquent le processus de production et gaspillent de l’énergie, car les matériaux non conformes doivent être jetés, retraités ou utilisés sur les marchés secondaires. Dans tous les cas, on perd de l’argent et de l’énergie. Prenons, par exemple, le meulage du polyester et de l’acrylique pour l’industrie de la fabrication de surfaces solides. Les fabricants exigent généralement diverses distributions granulométriques allant de 4 x 12, 12 x 30, 30 x 60 et 60 x 100 mailles. Dans chaque cas, il est extrêmement important de maximiser les rendements des produits et de minimiser les « fines » (ou la poussière). La méthode du granuliseur permet aux utilisateurs de cibler avec précision toutes les tailles individuellement. En outre, il réduit la génération de fines jusqu’à 75 % par rapport aux méthodes d’attrition et de broyage au broyeur à marteaux. Comme il n’y a pas de marché pour les amendes, les économies de rendement se répercutent directement sur les résultats.
#2 : Utiliser moins d’énergie
Les méthodes de granulisation et de fractionnement consomment 25 à 40 % d’énergie en moins que le broyeur à marteaux et d’autres méthodes de broyage à percussion à grande vitesse. Plutôt que de s’appuyer sur l’impact et la vitesse à grande vitesse pour exploser ou couper les matériaux jusqu’à ce qu’ils tombent à travers un tamis perforé, les méthodes de granulisation et de fractionnement reposent sur la fracturation et le tranchage contrôlés des matériaux lorsqu’ils passent dans la machine. Il en résulte une consommation d’énergie réduite, une réduction de la chaleur introduite dans le produit et un meilleur contrôle de la taille des particules.
Notes d’application
En général, deux facteurs doivent être présents pour tirer le meilleur parti des méthodes de broyage par granuliseur et fractionneur. L’une d’entre elles est que le produit doit être quelque peu friable ou fragile et cassable. L’autre est que la valeur peut être obtenue en maintenant une taille de particule uniforme avec un minimum de fines. Si les deux conditions sont remplies, ces méthodes de broyage fourniront des résultats de réduction des particules supérieurs à ceux de toute autre méthode de broyage, en particulier dans les applications où la plage de taille moyenne des particules souhaitée est comprise entre 100 et 1 500 microns.
Technologie de granulisation
La technologie des granulateurs utilise la technologie des broyeurs à cylindres et adhère à trois principes fondamentaux afin de maintenir une excellente distribution granulométrique. Tout d’abord, les rouleaux utilisés ne sont généralement pas lisses. Ils sont, en fait, ondulés ou rainurés sur mesure pour s’adapter à chaque application spécifique. Il y a littéralement des milliers d’ondulations différentes qui peuvent être appliquées à un rouleau donné. En effectuant des tests en laboratoire dans un environnement réel, il est possible de déterminer la meilleure configuration pour une application donnée. Les rouleaux peuvent être rainurés avec des ondulations qui s’étendent soit sur toute la longueur du rouleau, soit autour de la circonférence du rouleau. Les cannelures à l’intérieur de chaque ondulation peuvent varier à la fois en termes de forme et de taille. Par exemple, certains produits nécessitent huit cannelures par pouce tandis que d’autres en utilisent 30, en fonction de variables telles que la dureté du matériau et la taille spécifiée.
La deuxième variable de différenciation importante est le rapport de vitesse de roulement relatif ou la vitesse de roulement différentielle. En faisant fonctionner les rouleaux à la vitesse relative idéale lorsque le matériau les traverse, vous obtiendrez l’effet de cisaillement souhaité. Par exemple, si un rouleau tourne à 500 tr/min et l’autre à 1 000 tr/min, la vitesse relative du rouleau est définie à 2:1 (1 000 / 500). Le rapport de vitesse de roulement relatif est proportionnel à la quantité de cisaillement appliquée à une particule passant par le point de pincement d’un rouleau. Plus le cisaillement est élevé, plus la particule broyée est déchirée. En fonction des propriétés du matériau et des coupes de rouleaux utilisées, cette relation a un impact certain sur la distribution granulométrique.
Et enfin, troisièmement, l’opérateur a la possibilité de contrôler la taille du produit en élargissant ou en rétrécissant l’espace entre les rouleaux. Les écarts entre les rouleaux peuvent être ajustés à la volée pour modifier la distribution granulométrique en quelques secondes, éliminant ainsi la nécessité d’arrêter un processus continu et permettant des temps de changement rapides entre les différents paramètres de mouture. L’élément le plus critique de cette capacité de réglage fin est la nécessité de maintenir les rouleaux parallèles. Des rouleaux parfaitement parallèles sont la pierre angulaire de cette technologie de broyeur à cylindres.
Technologie de fractionnement
Semblable au processus de granulisation, le fractionneur utilise également des rouleaux parallèles pour broyer les produits. Cependant, les rouleaux de fractionnement s’engagent les uns avec les autres en coupant, tranchant et déchirant le matériau d’alimentation en petits lambeaux ou morceaux au fur et à mesure qu’il passe à travers les rouleaux. En plus des trois variables abordées dans la section sur le granuliseur ci-dessus, le processus de fractionnement prend en compte un principe de conception de rouleau supplémentaire : la largeur de l’anneau et du canal.
L’anneau de roulement et la largeur du canal déterminent la largeur des particules déchiquetées. Des tolérances élevées sont maintenues entre chaque bague d’accouplement et chaque canal, coupant ainsi le matériau à une largeur précise lors de son passage à travers les rouleaux. La longueur moyenne du déchiquetage est déterminée par la taille du profil de la dent ou de l’encoche, la forme et la distance de séjour (crête à crête). Dans la plupart des applications, les rouleaux de fractionnement sont conçus pour fournir une longueur de déchiquetage de 1 à 10 fois la dimension de la largeur.
