Guide sur le principe de fonctionnement et les applications du broyeur à classificateur à air

Définition et appellations courantes des broyeurs à classification par air

Dans le traitement des poudres sèches, le broyeur-classificateur à air combine la pulvérisation fine et la classification par air en un seul appareil, généralement composé d’une unité de pulvérisation par impact, d’un classificateur dynamique à air et d’un système de transport et de collecte par flux d’air. Sa fonction principale est très simple : tout d’abord, la taille des particules est réduite par impact mécanique, puis les poudres fines et grossières sont séparées sous l’effet du champ d’air et du rotor de classification. En anglais, ce type d’équipement peut être désigné par plusieurs termes similaires. Les expressions « air classifying mill » et sa forme plurielle « air classifying mills » sont souvent utilisées pour décrire des équipements de broyage par impact dotés d’une fonction de classification pneumatique intégrée. L’expression « air classifying mill machine » souligne davantage qu’il s’agit d’une machine complète et autonome, tandis que « air classifier mills » est également une expression courante sur le marché. Le « broyeur ACM » est également un nom courant, désignant généralement un concasseur à impact mécanique équipé d’un classificateur à air dynamique. Ses principales caractéristiques sont le broyage et le classement intégrés, le point de coupure réglable et le retour de la poudre grossière. Il convient de noter que le terme « classificateur à air » utilisé seul peut désigner un classificateur à air externe. En se basant uniquement sur le nom, il est facile de confondre un classificateur externe avec un broyeur à classificateur à air.

Principe de fonctionnement

Le matériau est acheminé dans la chambre de broyage par le dispositif d'alimentation dosé. L'élément d'impact situé sur le rotor accélère les particules, qui entrent en collision avec l'élément d'impact, la chemise ou le rail de broyage, ce qui réduit la taille des particules sous l'effet de l'impact et du cisaillement. Le flux d'air achemine ensuite le matériau broyé vers la zone de classification. L'effet centrifuge généré par la rotation de la roue de classification et l'effet de traînée du flux d'air influencent conjointement le mouvement des particules. Les particules fines qui remplissent les conditions de séparation traversent la roue de classification et deviennent le produit final, tandis que les particules plus grossières sont renvoyées vers la zone de broyage pour un traitement supplémentaire. La vitesse de la roue de classification, le débit de gaz traité et la vitesse du rotor de broyage déterminent conjointement la taille de séparation des particules, la charge cyclique et la distribution granulométrique du produit. L’équipement peut fonctionner selon des systèmes en circuit ouvert ou en circuit fermé, qui comprennent généralement également des ventilateurs, des séparateurs à cyclone ou des filtres, des lignes de transport, ainsi que des systèmes de dépoussiérage et de contrôle.

Structure type et composition du système

La structure principale de la machine comprend généralement l'orifice d'alimentation, le rotor de broyage, l'élément d'impact, la chemise ou le rail de broyage, la roue de calibrage, le composant de guidage, le canal d'écoulement d'air, le moteur d'entraînement et la sortie du produit fini. Les systèmes complets sont souvent également équipés de doseurs d’alimentation, de ventilateurs, de filtres, de séparateurs à cyclone, de vannes anti-retour, de séparateurs de métaux, d’armoires de commande et de dispositifs de protection par gaz inerte ou de sécurité. En fonction des matériaux et des applications, la conception de l’équipement peut intégrer un rotor coaxial, un entraînement direct de la roue de calibrage, une structure facile à nettoyer, une structure résistante à l’usure, une structure en acier inoxydable ou une structure de protection contre les chocs sous pression. Les pièces en contact avec le produit doivent également être choisies en fonction de l’abrasivité du matériau, des limites de pollution, des exigences de nettoyage et de la corrosivité.

Champ d'application et critères de sélection

Le broyeur à classificateur à air peut être utilisé dans des applications de broyage fin à sec, notamment pour les minéraux, les poudres chimiques, les revêtements en poudre, les produits alimentaires, les médicaments et les cosmétiques. Parmi les applications minérales courantes, on peut citer le talc, le kaolin, le sulfate de calcium, la bauxite et le calcaire. Ces exemples permettent de mieux comprendre les domaines d'application de l'équipement, mais ils ne peuvent se substituer aux essais et à la validation sur modèle de matériaux spécifiques. Les matériaux sensibles à la température, susceptibles de s'agglomérer, fortement abrasifs, inflammables ou sensibles à la pollution doivent faire l'objet d'une sélection tenant compte des configurations correspondantes en matière de refroidissement, de résistance à l'usure, de nettoyage, de matériaux et de protection antidéflagrante. La finesse de broyage, la capacité de production, l’élévation de température et la consommation d’énergie doivent toutes être déterminées en fonction des matériaux, des conditions d’alimentation, de la configuration de l’équipement, du volume de gaz, de la vitesse et de la méthode de détection ; elles ne peuvent pas être déduites directement du nom de l’équipement.

Différences par rapport aux appareils voisins

Les broyeurs à étages à air s'appuient principalement sur des éléments d'impact mécaniques pour effectuer le broyage, tandis que les broyeurs à jet à lit fluidisé reposent principalement sur des collisions à grande vitesse entre les particules. En général, il n'y a pas d'outils de broyage mécaniques, et ces deux types de traitement ne peuvent pas être effectués par le même équipement. Un classificateur à air distinct sert uniquement à la séparation granulométrique et doit être associé à un équipement de broyage externe, tel qu’un broyeur à boulets, un broyeur à cylindres, un broyeur à marteaux, etc. Le classificateur à air intègre le broyage et la classification au sein d’une même machine principale. Les termes “ broyeur ”, “ pulvérisateur ” et “ broyeur-classificateur ” figurant dans la désignation de l’équipement ne permettent pas à eux seuls de déterminer la structure, la finesse, la capacité de production ou les matériaux applicables. En définitive, c’est la documentation technique du modèle spécifique qui doit servir de référence.