De nombreuses technologies permettent de classer les poudres. Les plus courantes sont le tamisage, le tri par flux d'air et la centrifugation. Leur efficacité sur la pureté des poudres est variable.
méthode de tamisage
Le tamisage consiste à utiliser un tamis pour classer la poudre, une méthode adaptée au classement des poudres grossières. Un tamis intact permet d'éliminer les grosses impuretés et d'améliorer la pureté. En revanche, un tamis usé ou percé de trous laisse passer de grosses particules qui se mélangent à la poudre fine, réduisant ainsi sa pureté. Dans le cas du tamisage du sable de quartz, un tamis endommagé laisse passer des particules plus grosses dans le produit final, ce qui diminue également sa pureté.
Un lot de poudre de carbonate de calcium présente une pureté initiale de 85%. Il contient 10% de grosses particules et 5% d'impuretés. Cette poudre est ensuite tamisée et calibrée. Un tamis standard en bon état permet d'éliminer plus de 90% de grosses impuretés après tamisage. Après tamisage, la pureté de la poudre peut atteindre 94%, à condition que la distribution des autres impuretés reste inchangée. Si le tamis est endommagé, il ne retiendra peut-être que 50% de grosses impuretés. La pureté de la poudre ne pourra alors atteindre qu'environ 87,5%.
Classification du flux d'air
Cette méthode repose sur la différence de vitesse de sédimentation des particules dans le flux d'air. Elle permet de séparer avec précision les particules de différentes tailles. Son taux d'élimination des impuretés est élevé, ce qui améliore significativement la pureté. Cependant, en présence de turbulences ou de tourbillons locaux dans le système de classification, certaines particules peuvent se mélanger, ce qui affecte la pureté. Par exemple, lors de la fabrication de cathodes pour batteries au lithium, la classification par flux d'air permet d'éliminer les grosses impuretés et les agglomérats, améliorant ainsi la pureté du matériau.
Prenons l'exemple de la production de dioxyde de titane, qui exige une pureté supérieure à 99,1 % TP3T. Dans des conditions idéales de classification par flux d'air, le dioxyde de titane présente une pureté de 95,1 % TP3T. Il contient 4,1 % TP3T d'impuretés grossières et 1,1 % TP3T d'autres impuretés. En contrôlant la vitesse du flux d'air, la température et la structure du classificateur, on peut éliminer environ 98,1 % TP3T des impuretés grossières. La pureté du produit final peut alors atteindre 99,2 % TP3T. Si l'irrégularité du flux d'air dépasse 20 %, alors qu'elle devrait être inférieure à 5 %, le taux d'élimination des particules grossières peut chuter à 90 %, ce qui réduit la pureté du produit à seulement 98,6 % TP3T.
Classification centrifuge
La méthode de classification par centrifugation classe les particules selon leur force centrifuge. Elle est particulièrement efficace pour les particules fines et contribue à améliorer la pureté. Cependant, l'usure et la corrosion génèrent des impuretés qui contaminent la poudre. De plus, un contrôle inadéquat des paramètres de fonctionnement diminue la pureté en dégradant l'efficacité de la classification. Par exemple, lors de la préparation de carbonate de calcium nanométrique de haute pureté, une vitesse de centrifugation instable affectera la pureté du produit.
Pour la micropoudre d'alumine de pureté initiale 90% (8% d'impuretés mixtes et 2% d'autres impuretés), les points suivants s'appliquent. Lors d'une centrifugation classique, la stabilité de la vitesse est essentielle. Si la centrifugeuse fonctionne à cette vitesse et que l'équipement est en bon état, elle permet d'éliminer 95% d'impuretés, portant la pureté de la poudre à 97,6%. En revanche, une centrifugeuse usée par une utilisation prolongée génère 0,5% d'impuretés. L'instabilité de la force centrifuge réduit alors le taux d'élimination des impuretés à 90%, et la pureté finale de la poudre peut n'être que de 96,1%.
Ces données montrent que, lorsqu'ils fonctionnent correctement, différents classificateurs peuvent améliorer la pureté des poudres. Cependant, la qualité finale de la poudre dépend de trois facteurs : l'état de fonctionnement de l'équipement, la maîtrise des paramètres du procédé et la stabilité de l'équipement. La pureté est essentielle. Ces facteurs doivent être rigoureusement contrôlés en production afin d'obtenir des poudres de haute pureté.