Qu’est-ce qu’un concasseur ?
Les concasseurs sont des machines qui appliquent des forces mécaniques à des particules pour produire des particules plus petites que l’original.
Les concasseurs sont divisés en trois catégories : grossiers (de l’ordre de quelques dizaines de centimètres), moyens (plusieurs millimètres ou moins) et pulvérisateur (plusieurs centaines de micromètres ou moins). Le broyage se divise à son tour en broyage fin (de l’ordre de quelques µm) et ultrafin (quelques µm ou moins).
Les concasseurs sont généralement définis comme des appareils dépourvus de réducteur (engrenages) et produisant des particules de 20 mm ou moins.
Utilisations des concasseurs
Les concasseurs sont utilisés depuis longtemps pour diverses applications, car ils sont capables de pulvériser des matériaux solides.
En plus des minerais, le verre et la céramique, les céréales et les peintures sont souvent ciblés comme matériaux à pulvériser.
Le broyage permet notamment d’ajuster la forme des particules, de favoriser la réactivité et la fluidité, de mélanger, de conférer une certaine formabilité et de prétraiter pour séparer les ingrédients actifs. Plus récemment, il est utilisé pour modifier la surface, composer et amorphiser les particules.
Ils sont donc utilisés dans des applications industrielles, dans l’industrie alimentaire et dans le développement de matériaux. Les concasseurs sont également utilisés dans d’autres situations où l’atomisation est nécessaire comme dans la production de produits pharmaceutiques par exemple.
Principe des concasseurs
Lors de la pulvérisation, les particules sont soumises à une force mécanique externe qui provoque des fissures, lesquelles se propagent et produisent des particules plus fines.
Les forces impliquées dans le broyage sont la compression, l’impact, le cisaillement et la friction, et les particules sont affinées par l’action complexe de ces forces. Les facteurs dominants varient également d’un concasseur à l’autre, car le mécanisme de broyage diffère. Le broyage par friction est important pour obtenir des particules plus fines. Les broyeurs à billes, par exemple, placent l’échantillon et les billes de l’agent de broyage dans un récipient cylindrique en rotation, où l’échantillon est affiné par impact, compression et friction avec les billes.
Il existe également deux types de méthodes de broyage : le broyage à sec, qui s’effectue dans l’air ou dans un gaz inerte, et le broyage humide, qui s’effectue dans un solvant tel que l’eau. Le broyage à sec est moins coûteux que le broyage humide, car il ne nécessite pas de traitement à l’eau ou au solvant. Il peut être appliqué à une large gamme de tailles de particules. Toutefois, il est généralement difficile de broyer à moins de 3 µm dans le procédé à sec, ce qui est également connu sous le nom de “mur de 3 µm”. En revanche, le broyage humide s’applique au broyage de particules d’un diamètre relativement faible et, bien qu’un traitement au solvant soit nécessaire, il est possible d’obtenir un broyage ultrafin de l’ordre du submicronique, ce qui est difficile à réaliser avec le broyage à sec.
Selon la méthode utilisée pour éliminer les particules après le broyage, il existe deux types de systèmes de broyage : le broyage en circuit fermé et le broyage en circuit ouvert. Dans le cas du broyage en circuit ouvert, les particules broyées sont éliminées sans classification, tandis que dans le cas du broyage en circuit fermé, les particules broyées sont classées pour n’éliminer que les particules les plus fines. Les particules les plus grossières sont broyées à nouveau de manière répétée. Les méthodes de broyage en circuit fermé améliorent non seulement la distribution de la taille des particules en classant les particules les plus petites, mais permettent également un broyage économe en énergie en éliminant le surbroyage inutile des particules fines.
Comme on peut le constater, il existe de nombreuses méthodes de broyage variant en fonction de la construction de l’équipement. Il est donc important de sélectionner le concasseur approprié en tenant compte du processus de broyage, de la qualité requise du matériau broyé, de l’objet à broyer et du coût.
Types de Concasseurs
Il existe une large gamme de concasseur, mais le moulin approprié doit être sélectionné en fonction de la taille des particules et du processus de broyage à effectuer.
Concassage moyen (10 cm ⇒ 1 cm ou moins)
Les exemples typiques sont les broyeurs à marteaux. Dans les broyeurs à marteaux, les particules sont écrasées par les forces d’impact et de cisaillement exercées sur elles par un marteau tournant à grande vitesse.
Broyage fin (plusieurs centimètres ⇒ plusieurs micromètres)
Les broyeurs à jet pulvérisent les particules en les faisant entrer en collision les unes avec les autres dans un courant d’air à grande vitesse dans un procédé sec. Les broyeurs planétaires humides pulvérisent quant à eux les particules par compression, écrasent les particules par impact et friction en faisant tourner un récipient contenant des billes.
Broyage ultrafin (de l’ordre de plusieurs microns ⇒ moins de 1 µm)
Pour le broyage ultrafin, on utilise des concasseurs à agitation par voie humide, tels que les broyeurs à billes et les attriteurs. Dans ces concasseurs, la suspension de poudre et les billes de broyage sont placées dans un récipient muni d’un agitateur en forme de bras, et l’agitateur provoque la collision et l’usure des billes et de la poudre contenue dans la suspension.
Points à noter lors de l’utilisation des concasseurs
Les concasseurs sont utilisés pour affiner un grand nombre de particules en leur appliquant une énergie mécanique, mais il faut veiller à ce que les concasseurs eux-mêmes ne soient pas soumis à l’usure. L’usure des concasseurs peut entraîner une réduction des performances de broyage et une contamination due à l’usure du broyeur. Il est important d’utiliser des matériaux plus résistants à l’usure, tels que la céramique ou le carbure cémenté, en fonction du matériau de la poudre.
De plus, le mouvement intense d’un grand nombre de particules dans les concasseurs génère de la chaleur, qui peut s’accumuler en raison de la structure du broyeur. Cela peut entraîner la formation de matériaux sensibles à la chaleur, etc. Dans de tels cas, la chaleur doit être évacuée en faisant couler de l’eau de refroidissement dans la chemise de broyage.