Comment choisir un procédé et un équipement de broyage de poudres ultrafines

broyage de poudres ultrafines Cette technologie est qualifiée de haute technologie de transition par les scientifiques du monde entier. Après son perfectionnement, les propriétés des matériaux changent considérablement. Les propriétés optiques, électriques, magnétiques et mécaniques sont affectées. Les caractéristiques thermiques, de surface et d'interface sont également modifiées. Des effets extraordinaires sont souvent obtenus lors de son utilisation.

broyage de poudres ultrafines Elle est généralement classée en poudres de granulométrie micrométrique, submicrométrique et nanométrique. La communauté scientifique internationale les désigne généralement par ce terme. poudres ultrafines Les poudres dont la taille des particules est supérieure à 1 µm sont dites microniques. Celles dont la taille des particules est comprise entre 0,1 et 1 µm (soit de 100 à 1 000 nm) sont dites submicroniques. Les poudres dont la taille des particules est comprise entre 0,001 et 0,1 µm (soit de 1 à 100 nm) sont dites nanométriques (ou nanomatériaux). De manière générale, les nanomatériaux désignent des matériaux dont au moins une dimension est de l'ordre du nanomètre.

La technologie de broyage des poudres ultrafines désigne la préparation et l'utilisation de ces poudres, ainsi que les technologies associées. Ses recherches portent notamment sur les technologies de préparation, de classification, de séparation, de séchage, de transport, de mélange et d'homogénéisation, de modification de surface, de structuration des particules, de détection, de conditionnement, de stockage, de transport et d'application des poudres ultrafines, et sur les mesures de sécurité relatives à la préparation, au stockage et au transport.

Caractéristiques de la poudre ultrafine

• Sa surface spécifique est très importante. À mesure que la taille des particules diminue, le nombre total d'atomes par particule diminue également. Le nombre d'atomes en surface augmente rapidement pour les particules plus petites. L'énergie de surface augmente avec la surface spécifique.
• Point de fusion bas, propriétés chimiques instables.
• Ces particules ont tendance à s'agglomérer facilement. Du fait de leur petite taille et de leur forte énergie de surface, elles s'agglomèrent spontanément pour former des particules plus grosses et ainsi réduire leur énergie de surface. Cette propriété complexifie considérablement la préparation de poudres ultrafines. Pour prévenir l'agglomération, on ajoute généralement des polymères ou des ions électrolytiques comme agents protecteurs.
• Forte absorption de la lumière. Les métaux massifs présentent une faible absorption de la lumière visible, une forte réflectivité et différents aspects de brillance. En revanche, les nanopoudres métalliques présentent une forte absorption de la lumière visible, une faible réflectivité, une couleur presque entièrement noire et un décalage vers le bleu de leur bande d'absorption.
• Les nanoparticules présentent un superparamagnétisme ou une coercivité élevée à des tailles critiques. Par exemple, les particules de fer α, Fe₃O₄, α-Fe₂O₃ et Ni deviennent superparamagnétiques lorsque leurs tailles sont respectivement de 5 nm, 16 nm, 20 nm et 15 nm. Les nanoparticules à base de fer possèdent un magnétisme bien plus intense que les matériaux massifs. Elles présentent un superparamagnétisme ou une coercivité élevée. La poudre de fer ultrafine (10 nm) constitue un domaine magnétique unique. Elle peut servir d'unité de données dans les dispositifs de stockage magnétique haute densité.
• Bonne conductivité thermique. La poudre ultrafine ne présente quasiment aucune résistance thermique à basse température et possède une excellente conductivité thermique.
• Les micropoudres métalliques présentent une chute brutale de conductivité. Les poudres non métalliques présentent une augmentation brutale de conductivité. La poudre d'argent de 10 à 15 nm devient non conductrice. Le SiO₂ de 15 à 20 nm devient conducteur.
• Les propriétés mécaniques sont doublées. La dureté du cuivre dont la taille des particules est de 6 nm est supérieure de 500% à celle du cuivre massif.

Comment choisir un procédé de broyage ultrafin ?

Le broyage mécanique ultrafin vise une taille de particules d97 ≤ 10 μm. Il comprend des méthodes de traitement à sec et par voie humide.

Le broyage ultrafin à sec est un procédé largement utilisé pour le broyage ultrafin de matériaux durs et cassants. Ce procédé de production est court et ne nécessite aucune étape ultérieure de filtration, de séchage ou de déshydratation. Il se caractérise donc par sa simplicité d'utilisation, sa facilité de contrôle, son faible investissement et ses faibles coûts d'exploitation.

Le broyage ultrafin par voie humide utilise l'eau comme adjuvant de broyage. Il favorise la dispersion des poudres. La densité élevée de l'eau améliore le classement des particules fines. Ce procédé offre un rendement élevé, une granulométrie fine et une distribution granulométrique étroite. La production de poudre sèche nécessite des équipements de filtration et de séchage. Les poudres séchées peuvent s'agglomérer et nécessitent une désagglomération. Ce procédé requiert davantage d'équipements et est plus complexe.

Comment choisir un équipement de broyage de poudres ultrafines ?

Le choix de l'équipement est crucial pour le broyage ultrafin. Il dépend des propriétés du matériau, telles que la dureté, la densité, l'humidité et la granulométrie d'alimentation. Le débit, la finesse du produit et la distribution granulométrique ont également une incidence. La pureté, la forme des particules et la configuration du procédé sont aussi des facteurs importants. L'équipement doit répondre aux exigences en matière de taille du produit, de capacité et de granulométrie maximale d'alimentation.

Pour le traitement en vrac des poudres ultrafines de minéraux industriels, comme le carbonate de calcium lourd, le talc, le kaolin et la wollastonite, il est préférable d'opter pour un broyeur à sec, plus économique. Le broyeur à voie humide convient quant à lui au broyage fin de matériaux de dureté variable.

broyeurs à jet d'air Ces broyeurs constituent l'un des principaux équipements de broyage de poudres ultrafines. Ils sont idéaux pour les matériaux fins, de haute pureté et de grande valeur. Ils peuvent produire des poudres dont le diamètre granulométrique à 97 % (d97) est compris entre 3 et 5 µm. Leur capacité de production varie de quelques dizaines de kilogrammes à plusieurs tonnes par heure. Ils sont utilisés pour les minéraux non métalliques tels que le talc, le graphite, la wollastonite et le kaolin, ainsi que pour les abrasifs, les produits chimiques, les pigments, les produits pharmaceutiques, les métaux et les terres rares.

broyeurs à classification pneumatique Ces broyeurs sont largement utilisés dans l'industrie des minéraux non métalliques. Ils servent notamment au broyage ultrafin du kaolin, de la calcite, du marbre, de la craie, du talc et de la stéatite issus du charbon. Ils sont également utilisés pour la production de produits chimiques et de pesticides. La finesse typique des produits obtenus atteint d97 = 10 µm (1250 mesh). Avec des classificateurs haute performance, il est possible d'obtenir des produits dont la granulométrie d97 est comprise entre 5 et 7 µm.

broyeurs à boulets Ces broyeurs sont largement utilisés pour le kaolin, le carbonate de calcium lourd, le mica et le talc. Ils emploient des billes ou des segments d'acier comme milieu de broyage. La granulométrie du produit est généralement large. Ils sont souvent utilisés en circuit fermé avec classificateurs. Ce procédé de broyage à sec en circuit fermé, combinant broyeur à billes et classificateur, est utilisé pour la production de carbonate de calcium lourd ultrafin. La taille des particules à l'alimentation est ≤ 5 mm, avec une finesse du produit d97 comprise entre 5 et 45 µm.

Le turbo moulin Il s'agit d'un nouvel équipement de broyage à sec pour poudres fines et ultrafines, développé en Chine. Il convient au broyage du calcaire, de la calcite, du marbre, du talc, de la wollastonite, du kaolin, de la barytine, du quartz et du feldspath. La granulométrie d'alimentation est ≤ 30 mm, et la finesse du produit est ajustable entre d97 = 40 et 10 µm (400 à 1250 mesh).

Conclusion

Le choix du procédé et de l'équipement de broyage de poudres ultrafines le plus adapté repose sur une compréhension approfondie des caractéristiques du matériau, des exigences de production et des spécifications du produit. En tenant compte de facteurs tels que l'efficacité du broyage, la granulométrie, la consommation d'énergie et la maintenance de l'équipement, il est possible de sélectionner le procédé et l'équipement les plus appropriés pour améliorer l'efficacité de la production, réduire les coûts et garantir la qualité du produit.

Poudre épique

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