Qu’est-ce qu’un moulin à billes ?
Les moulins à billes sont un type de dispositif de broyage dans lequel des billes, telles que l’alumine, sont placées dans un récipient cylindrique et mises en rotation comme moyen de broyage. Au sens large, il existe des broyeurs à billes vibrants, qui font vibrer le récipient, et des broyeurs à billes planétaires, qui font tourner le récipient dans un mouvement orbital ou de rotation, mais d’une manière générale, les broyeurs à billes sont ceux qui font tourner le récipient.
Des billes de broyage (20-100 mm de diamètre) et des matières premières sont placées dans ce dispositif, qui a la capacité de tourner horizontalement, et les matières premières sont finement broyées par collision avec les billes de broyage, par impact entre les billes de broyage et la surface intérieure, et par écrasement par friction.
Les moulins à billes sont également disponibles en tant qu’instruments de broyage des matières premières. La puissance de broyage du moulin à billes est déterminée par la chute libre des billes de broyage. En revanche, le broyeur à billes est poussé par la force centrifuge à travers un agitateur pour exercer une forte force d’impact. Une autre caractéristique des moulins à billes est que le diamètre des billes est plus petit que dans les broyeurs à billes, c’est-à-dire inférieur à 2 mm. En raison de la différence d’énergie de broyage et d’autres caractéristiques, ces machines sont utilisées différemment sur le terrain.
Utilisations des moulins à billes
En raison de leur structure simple et de leur facilité de mise à l’échelle, les moulins à billes sont utilisés pour le broyage dans un grand nombre de domaines, tels que les minerais, le charbon, le ciment, les produits pharmaceutiques, les céramiques et les métaux. En voici quelques exemples :
- Dioxyde de titane (applications : pigments, colorants, photocatalyse, impression offset, cosmétiques)
- Caoutchouc noir de carbone (applications : renforcement des produits, peintures, additifs pour les supports d’enregistrement magnétiques, matériaux pour batteries)
- Titanate de baryum (applications : condensateurs céramiques, condensateurs laminés et autres composants électroniques)
- Alumine (applications : céramiques, abrasifs)
- Résines (applications : utilisation dans certains composants de batteries et plastiques d’usage général)
Principe du moulin à billes
La vitesse de rotation optimale N d’un moulin à billes dépend de la taille du support de broyage, de la méthode de broyage (sec ou humide), de la présence de releveurs et de la taille du broyeur. En général, la spécification d’un moulin à billes est exprimée par le rapport entre la vitesse critique Nc et la vitesse optimale N (N / Nc). La “vitesse critique Nc” indiquée ici est la vitesse minimale à laquelle les particules restent collées à la paroi intérieure extrême-orientale sous l’effet de la force centrifuge. Si les billes de broyage ont un diamètre de 30 mm, il est courant d’obtenir une valeur de 75 % pour le broyage à sec et de 65 % pour le broyage humide lors du calcul de la vitesse de rotation.
Le rapport entre la poudre, les billes et l’espace dans le récipient influe également sur le processus de broyage. En règle générale, chacun doit représenter environ 1/3 du volume, mais dans la pratique, les conditions doivent être modifiées en fonction de l’échantillon et de l’objectif (temps de traitement et volume du lot).
Dans le cas du broyage à sec, la matière première et les billes sont placées dans la chambre de broyage. L’avantage de cette structure simple est qu’il est peu probable que des impuretés soient introduites. Dans le cas du broyage humide, de l’eau ou un solvant organique est ajouté aux matières premières et aux billes de broyage. Cette méthode convient à la préparation et au mélange des matières premières. Un mécanisme de purge d’air est installé en standard pour augmenter l’efficacité de l’évacuation des produits broyés. Des conteneurs spéciaux sont parfois utilisés dans les moulins à billes. Ils sont utilisés pour le broyage de matériaux présentant un risque d’explosion pendant le broyage ou pour les processus de broyage impliquant des métaux susceptibles de s’oxyder.
Comment choisir un moulin à billes ?
Les principaux types de récipients utilisés pour les moulins à billes sont la céramique et le métal. Le métal est utilisé pour les grandes séries de production, mais si l’on craint la contamination par le métal ou la corrosion, les parois intérieures doivent être revêtues de caoutchouc ou d’uréthane. Cela augmente les coûts et peut être difficile à fabriquer, en fonction de la taille. Les billes sont essentiellement fabriquées dans le même matériau que le conteneur. Plus la densité du matériau est élevée, plus la force de broyage est importante, et plus le diamètre des billes est petit, plus il y a de points de contact et plus la capacité de broyage est élevée. Toutefois, certains matériaux sont plus sujets à l’usure que d’autres, il faut donc choisir le bon matériau avec soin.