Tech Talk : Hammer Mills et la zone d'attrition

20 mars 2018

Les broyeurs à marteaux traditionnels fonctionnent sur le principe que la plupart des matériaux s'écrasent, se brisent ou se pulvérisent lors de l'impact. Le matériau est introduit dans la chambre du broyeur par la goulotte d'alimentation et frappé par des marteaux jumelés, qui sont fixés à un arbre qui tourne à grande vitesse à l'intérieur de la chambre de broyage du broyeur. Le matériau est écrasé ou brisé par une combinaison d'impacts de marteau répétés, de collisions avec les parois de la chambre de broyage et d'impacts de particules sur particules. L'impact initial des particules lentes contre la vitesse de pointe élevée des marteaux produit la réduction de taille la plus significative. Lorsque les particules commencent à atteindre la vitesse de pointe des marteaux, moins de réduction se produit car le transfert d'énergie diminue à mesure que le différentiel de vitesse se stabilise. Des écrans métalliques perforés ou des grilles à barres recouvrant l'ouverture de décharge du broyeur retiennent les matériaux grossiers pour un broyage supplémentaire jusqu'à ce que la taille des particules et les angles d'approche soient alignés, permettant aux matériaux correctement dimensionnés de passer en tant que produit fini.

En revanche, les broyeurs à marteaux à deux étages sont conçus spécifiquement pour maximiser l'espace et l'efficacité en produisant le produit final le plus fin possible en un seul passage. Les broyeurs à deux étages comportent deux broyeurs à marteaux à entraînement indépendant empilés l'un sur l'autre.

Zone d'attrition Dans un broyeur à marteaux à deux étages, il y a en réalité trois phases de réduction de taille, en raison de ce que l'on appelle la zone d'attrition. La zone d'attrition est la zone créée entre le rotor supérieur et le rotor inférieur d'un broyeur à marteaux à deux étages. Les matériaux traversent l'agencement initial du broyeur et du tamis et sont ensuite dirigés vers la chambre du broyeur secondaire. Avant d'atteindre le deuxième rotor, l'impact particule à particule dans la zone d'attrition crée des opportunités supplémentaires de réduction de taille, dans une zone aux principes similaires à un broyeur à jet. La turbulence créée par les rotors opposés et le flux continu de particules créent des forces d'impact élevées ; servant deux objectifs :

Dans de nombreuses situations, en fonction des matériaux et des objectifs de traitement, les matériaux sont traités dans un broyeur à une seule étape, ils sont ensuite criblés et renvoyés dans le broyeur pour un second passage et un traitement supplémentaire. Avec cet agencement, un broyeur beaucoup plus grand peut être nécessaire car il doit traiter l'alimentation vierge et la charge de recirculation supplémentaire de particules surdimensionnées.

Il est important de noter que plusieurs passages dans un broyeur à un étage ne produisent pas nécessairement le même résultat fini qu'un seul passage dans un broyeur à deux étages. Les broyeurs à marteaux sont généralement conçus pour avoir un temps de séjour court, ce qui signifie que le matériau est introduit et évacue rapidement le broyeur ; permettant un traitement efficace des matériaux. En recyclant les matériaux pré-broyés à travers le même tamis en plusieurs passes, ce matériau ne subira pas les mêmes forces d'impact car il aura tendance à traverser rapidement le tamis, ayant déjà été dimensionné pour dégager le tamis. L'ajout du deuxième broyeur, avec une taille de tamis plus petite, permet un temps de séjour plus long dans le broyeur. Étant donné que le produit pré-broyé doit encore être réduit avant de passer le tamis de calibrage secondaire, le matériau est suspendu brièvement de sorte qu'un débit d'alimentation continu maintienne la zone d'attrition entièrement occupée à la fois par les matériaux grossiers du dessus et les particules plus fines travaillant en dessous.

L'énergie transférée d'un impact de particule à particule, à des vitesses très élevées, produit une gradation accrue à une plage de particules plus fine. Cette gradation est décrite dans le tableau ci-dessous. Une plus grande réduction de taille se produit car une énergie significative est échangée à partir des collisions répétées entre les particules et les marteaux, jusqu'à ce que le matériau passe finalement à travers le tamis secondaire à la taille de particule souhaitée.

Analyse de la taille des particules(voir le tableau)

Il existe de nombreuses variables dans l'efficacité de broyage avec une granulométrie fine. Un facteur majeur est le choix du crible pour les broyeurs supérieur et inférieur. Encore une fois, en fonction des propriétés des matériaux, les broyeurs sont équipés de grilles à barres ou de grilles perforées ; n'importe quelle combinaison peut être employée. Dans les cas où le matériau est volumineux, une grille à barres peut être sélectionnée pour le broyage initial afin de permettre une résistance à l'usure et une durabilité plus élevées contre des matériaux plus lourds. Alors que le broyeur secondaire utilisera un tamis perforé avec un petit diamètre d'alésage pour les particules finies plus fines. La taille de l'écran est le facteur le plus influent concernant la taille des particules, car le matériau doit dégager l'écran.

Une autre variable est la vitesse du rotor, comme décrit dans cet article, la force imposante du marteau à la particule est ce qui fournit la réduction de taille. Sur un broyeur à deux étages, chaque broyeur est entraîné indépendamment, de sorte qu'il peut tourner à la même vitesse de pointe, ou le broyeur inférieur peut fonctionner à une vitesse plus élevée pour un broyage fin s'il est équipé d'un entraînement à fréquence variable. Cela permet à l'utilisateur d'affiner le processus et d'avoir plus de contrôle sur la distribution de la taille des particules.

Enfin, le style et la taille du marteau contribueront à l'efficacité. Le rotor peut être assemblé avec de nombreuses configurations de marteau, la sélection de la bonne configuration de marteau à la bonne vitesse de pointe produira la force d'impact nécessaire pour correspondre à la réduction du matériau sans être repoussé lors du contact avec le matériau.

En particulier, lorsqu'il s'agit d'applications de meulage fin, l'assistance pneumatique est un autre facteur critique. L'air d'aspiration est souvent utilisé pour aider à aspirer efficacement le matériau à travers la chambre de broyage avec le temps de séjour approprié. Non seulement l'aspiration aide à produire plus d'uniformité du produit, mais contrôle également l'accumulation de chaleur et la poussière gênante autour du broyeur. En ayant un traitement en deux étapes contenu dans un système rationalisé, le trajet de l'air est simplifié et évite le besoin de plusieurs étapes de transport avec dépoussiérage pour un système donné. Le dimensionnement correct du système d'air est essentiel, car le flux d'air à travers le broyeur doit être soigneusement dimensionné pour ne capturer que la poussière ultrafine, et non pour aspirer le matériau à travers le broyeur sans permettre le temps de séjour approprié à chaque étape de broyage.

Bill Castine est ingénieur commercial, Schutte-Buffalo, Buffalo, NY. Pour plus d'informations, appelez le 716-855-1555 ou visitez www.hammermills.com.

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