La plupart des discussions relatives au choix d'une machine commencent par le type de machine : la forme du rotor, le nombre de roues et la configuration du carter sont donc comparés en premier. Personne ne vérifie si le tonnage annoncé est réalisable avec la coupe souhaitée par l'acheteur. L'ordre des choses est inversé. Une capacité dépend de trois paramètres, et deux devis ne peuvent être comparés que lorsque ces paramètres sont précisés. Un fournisseur qui annonce une capacité de 2 t/h sans les mentionner propose un autre matériau.
Les trois chiffres qui sous-tendent une demande de capacité
La fraction d'alimentation, gamma, correspond à la part de la poudre entrante déjà inférieure à la taille de coupure. Un broyeur à circuit fermé en délivre généralement entre 50 et 75 %. Le point de consigne de broyage détermine la valeur obtenue dans cette plage. Toute modification du point de consigne ou du dépôt modifie cette valeur, et le classificateur n'a aucune influence sur ces deux paramètres.
Le taux d'extraction, E, correspond à la fraction de particules que le rotor récupère dans les fines. Le système de dérivation le maintient en dessous de 100 %. Certaines fines ne se dispersent pas et sont entraînées par le flux grossier, tandis que d'autres sont entraînées par le sillage du rotor. Nos tables de modélisation indiquent une efficacité de 60 à 80 % pour les machines HTS et de 60 à 90 % pour les machines ITC. Une machine fonctionnant dans des conditions optimales se situe dans la moitié supérieure de sa plage de performance. L'usure des joints ou une surcharge du système d'air la font chuter vers le bas. Un test de tamisage sur le produit grossier permet de le détecter avant toute mesure.
L'extraction s'effectue dans les deux sens, et une seule lettre les englobe. Les fines perdues dans le flux grossier déterminent le tonnage, tandis que les particules grossières qui s'échappent dans le produit déterminent le taux de passage. La finesse de la coupe détermine le rapport entre les deux, et elle se lit sur la courbe de Tromp par la lettre kappa. Deux machines ayant le même E peuvent donc présenter une différence de teneur en particules grossières du simple au double.
L'exigence relative au produit correspond à la valeur de passage spécifiée, exprimée en fraction massique du produit en dessous de la limite de coupure. Il s'agit d'un critère granulométrique, et non d'une analyse chimique. Un instrument laser fournit une distribution volumique, qui ne tient compte que de la masse, le matériau présentant une densité unique. Un acheteur exigeant 97 % de particules inférieures à 10 µm renvoie chaque particule plus grossière à l'usine ; chaque point supplémentaire engendre donc un coût en capacité.
Tableau 1. Les grandeurs à l'origine d'une valeur de capacité et leur mode de mesure
| Saisir | Ce que cela signifie | Comment le mesurer | Qu'est-ce qui le fait bouger ? |
|---|---|---|---|
| Fraction d'alimentation en dessous de la coupure | La part de poudre entrante est déjà suffisamment fine | Analyse laser ou par tamisage de l'aliment réel | Réglage du moulin en amont, dépôt, charge du circuit |
| Taux d'extraction E | Part de cette fraction recouvrée sous forme d'amendes | Bilan massique à travers la machine | Vitesse du rotor, volume d'air, concentration d'alimentation, état du joint |
| Tranchant de coupe kappa | Avec quelle netteté le rotor sépare les particules fines des particules grossières | Analyse dimensionnelle des deux cours d'eau, représentée par une courbe de Tromp | Géométrie du rotor, vitesse de la roue, temps de séjour |
| Exigences du produit | Figure de passage, sous forme de fraction massique inférieure à la limite de coupure | Test de dimensionnement à la coupe, avec la pression de dispersion indiquée | Spécifications et netteté de la coupe |
Les figures ci-dessus décrivent le fonctionnement courant en circuit fermé d'une alimentation en carbonate. Chaque valeur doit être déterminée à partir du matériau lui-même.
Exemple résolu
Prenons l'exemple d'un classificateur alimenté à 2 t/h avec du carbonate de calcium broyé. Soixante-dix pour cent de l'alimentation a une granulométrie inférieure à 10 µm, et le taux d'extraction à cette limite est de 69 %. Un pour cent des fines capturées est éliminé par filtration. Le produit final doit avoir une granulométrie inférieure à 10 µm à 97 %.
Taille cible dans l'alimentation = Pa × gamma = 2 × 0,70 = 1 400 t/h
Quantité capturée par le rotor = 1,400 × 0,69 = 0,966 t/h
Taille cible du produit = 0,966 × (1 – 0,01) = 0,956 t/h
P1 = 0,956 / 0,97 = 0,986 t/h
Le retour grossier récupère tout ce qui n'a pas été transformé en produit. Le bilan granulométrique est plus fiable que la soustraction de P1 à l'alimentation. La formule abrégée (1 – k)(Pa – P1) dans la plupart des tableaux de capacité donne des résultats proches, mais le bilan reste incomplet.
P2 = Pa × (1 – gamma) + Pa × gamma × (1 – E) – (P1 – cible dans le produit)
P2 = 0,600 + 0,434 – 0,030 = 1,004 t/h
Les trois flux convergent vers l'alimentation. Le produit, le retour grossier et les poussières de filtration représentent respectivement 0,986, 1,004 et 0,010 t/h, soit un total de 2,000 t/h. Rapporté à l'alimentation, le coefficient k indique une perte de 0,020 t/h et un total de 2,010 t/h. C'est cet écart que l'acheteur constate lors de la vérification détaillée des données.
Deux caractéristiques du résultat surprennent les acheteurs qui interprètent 2 t/h comme un chiffre de production : le produit représente moins de la moitié du volume d’alimentation et le débit de circulation est supérieur au débit d’expédition.
Modifiez un seul paramètre et le résultat change. Avec une fraction d'alimentation de 45 %, la même machine et le même débit d'alimentation produisent environ 0,63 t/h, car la quantité de produit fini arrivant avec l'alimentation est moindre.
Où va la capacité
La dérivation est la première perte et la plus facile à négliger. Les fines sont entraînées par le flux grossier pour deux raisons : soit elles pénètrent trop près des pales du rotor, soit l’alimentation est trop concentrée pour se disperser. Un tamisage du produit grossier permet de le constater. Un apport d’air supplémentaire ou un débit d’alimentation plus faible permettent de les récupérer, au prix d’une consommation d’énergie spécifique accrue.
Le second problème réside dans des spécifications trop strictes, généralement dues à une erreur de l'acheteur lui-même. Un acheteur qui exige un taux de passage de 99 % alors que 97 % suffit pour l'application renvoie davantage de matériaux à l'usine. La consommation d'énergie spécifique augmente et la capacité du classificateur diminue. L'usine supporte ce coût, ce qui explique pourquoi il apparaît rarement dans un comparatif de devis.
La concentration de l'alimentation est le troisième paramètre. Au-delà d'un certain rapport air/solide, la machine perd en dispersion et un amas non dispersé se comporte comme une seule particule grossière. La coupe dérive alors vers des particules plus grossières tandis que la vitesse du rotor reste constante.
Le quatrième élément se situe en aval, où un filtre qui se charge lors d'un changement de vitesse réduit le volume d'air, et la coupure suit cette variation. La chute de pression doit donc figurer dans le registre de changement de vitesse, à côté de la vitesse du rotor.
La cinquième partie est la coupe que l'acheteur nomme, et elle contient la section suivante.
Tableau 2. Où va la capacité, comment elle apparaît sur la ligne et comment elle est restaurée
| Où va la capacité | Qu'est-ce qui apparaît sur la ligne ? | Ce qui le restaure |
|---|---|---|
| Dérivation des particules fines dans le courant grossier | Matières fines présentes dans le produit grossier | Augmenter le volume d'air, réduire le débit d'alimentation, vérifier l'étanchéité du rotor |
| Spécifications produit trop strictes | Flux de rendement croissant, énergie spécifique en hausse | Accepter le chiffre de passage dont l'application a réellement besoin |
| Aliment trop concentré | Découpe grossière à vitesse de rotor constante | Augmenter le rapport air/solide, ajouter une étape de dispersion |
| perte de charge du filtre | Le volume d'air diminue au cours d'un changement de poste. | Nettoyer ou redimensionner le filtre, enregistrer la perte de charge |
| Coupe très fine à vitesse de rotor élevée | Le débit diminue à mesure que la cible D97 baisse | Acceptez un tonnage inférieur ou passez à une machine plus grande. |
Que se passe-t-il lorsque la coupe devient plus fine ?
D97 désigne ici la taille en dessous de laquelle se situe 97 % du volume. Elle est mesurée à l'aide d'un instrument laser en dispersion sèche, sous la pression indiquée. Cette condition est illustrée par la figure, car une pression de dispersion de 30 à 80 kPa modifie la valeur de D97 de 2 à 3 µm pour une même poudre.
La capacité et la finesse de coupe sont étroitement liées. Une machine capable de traiter 3 t/h à D97 45 µm ne pourra pas le faire à 10 µm. Le champ centrifuge doit être augmenté et l'air doit être propulsé plus fortement à travers le même rotor. Le débit chute de moitié, voire des deux tiers, dans cette plage de granulométrie, et une garantie sans indication de finesse de coupe compare une valeur grossière à une exigence précise.
Choix de configuration
Six configurations couvrent la gamme, et la bande D97 réduit cette liste avant même que la capacité n'entre en ligne de compte. classificateur HTS à roue unique est le cas de base. A machine multirotor L'air est réparti entre plusieurs roues, ce qui permet d'atteindre un tonnage plus élevé pour un même diamètre, moyennant un investissement plus important. classificateur ITC ouvre une plus grande marge de manœuvre pour les configurations contraintes. CTC centrifuge il travaille à l'extrémité grossière à un tonnage élevé, et le Séparateur MBS occupe le milieu du spectre en termes de volume sonore. turbo bicylindre renvoie deux produits à partir d'un seul flux.
Tableau 3. Configurations des classificateurs et plage D97 de chacun
| Configuration | Gamme D97 | Quand ça convient |
|---|---|---|
| Roue unique HTS | 3 à 150 µm | Une seule catégorie à tonnage modéré |
| HTS multirotor | 3 à 150 µm | Tonnage élevé avec une coupe serrée |
| CCI | 5 à 150 µm | Une large bande, une disposition contrainte |
| MBS séparateur | 8 à 200 µm | Coupes grossières à moyennes à volume |
| CTC | 32 à 250 µm | L'extrémité grossière à tonnage élevé |
| TDC double | 3 à 45 µm | Une bonne et une moyenne qualité issues d'un seul repas |
| Unités en parallèle | Défini par l'unité | Lignes de très grande taille, chacune avec son propre système d'air comprimé |
Chaque unité parallèle nécessite son propre système d'air comprimé et un silo intermédiaire, dont la capacité individuelle est légèrement supérieure à celle du débit de sortie du broyeur alimentant chacune d'elles. Un ventilateur commun assure leur liaison, de sorte qu'un filtre chargé sur une machine entraîne la coupe sur toutes les autres.
Comment vérifier la capacité avant de signer
Demandez un essai sur votre propre matériau, car la distribution de l'alimentation et le taux d'extraction dépendent tous deux du matériau. Un essai complet au tonnage contractuel est plus révélateur qu'une simple fiche technique. Le rapport indique le débit d'alimentation, les trois granulométries, la vitesse du rotor, le volume d'air, la chute de filtration et l'énergie spécifique. Un essai à demi-débit est trompeur.
La garantie doit être rédigée en précisant ses conditions : distribution de l’alimentation, granulométrie de coupe, critères de passage et pression de dispersion. Une garantie qui ne remplit pas ces quatre conditions ne peut être vérifiée ni validée.
Cinq articles à envoyer
Cinq éléments déterminent la taille de la machine : quatre du client et un du fournisseur.
Tableau 4. Les cinq éléments à envoyer et ce que chacun détermine
| Article | Ce que cela décide |
|---|---|
| Distribution granulométrique des particules d'alimentation, avec la méthode d'essai | Fraction d'alimentation en dessous de la coupe et réglage du broyeur derrière. |
| La cible de coupe et le chiffre requis pour la réussite | Vitesse du rotor, volume d'air et flux de retour |
| Tonnage de produit, exprimé en poudre finie | La taille de la machine et la question de savoir si une seule unité suffit. |
| Masse volumique apparente et comportement d'écoulement de l'alimentation | Étape de dispersion, rapport air/solide et type d'alimentateur |
| Nombre de notes par semaine et tolérance au changement | Qu'il s'agisse d'une machine multirotor ou d'une machine birotor, la rentabilité est incertaine. |
Envoyez-les par le biais du page de contact, et la réponse indique une capacité à votre niveau de coupure avec les hypothèses visibles.
À propos d'EPIC Powder Machinery. Nous fabriquons des classificateurs d'air et les circuits associés, allant des machines à roue unique et multirotors aux classificateurs centrifuges et doubles. Les unités de laboratoire destinées aux essais préalables à une commande proviennent de la même gamme. Gamme HTS couvre les machines horizontales. Chaque projet débute par un test de classification sur le matériau du client, avec un rapport incluant les courbes et le taux d'extraction à la coupe cible. Écrivez à mineral@epic-powder.com avec les cinq éléments ci-dessus.
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Poudre épique Nous concevons des systèmes de broyage et de classification pour les minéraux, les produits chimiques, l'agroalimentaire et la pharmacie. Forts de plus de 20 ans d'expérience dans le traitement des poudres, nous sélectionnons le broyeur adapté à la granulométrie et à la capacité souhaitées. Décrivez-nous votre matériau et nous vous recommanderons une solution éprouvée.
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— Jason Wang, ingénieur
