Les Différents Procédés d'Agglomération
La classification commune des méthodes d'agglomération des fines distingue deux types de procédés :
- les procédés ayant recours à l'agitation ou à l'accroissement (sans application de forces extérieures)
- les procédés ayant recours à la pression (application de forces extérieures faibles, moyennes ou hautes).
et deux types de techniques :
- l'agglomération sans liant
- l'agglomération avec liant.
A. Les procédés utilisant l'Agitation
Dans ces procédés, l'adhésion entre particules est provoquée par l'addition de liants (principalement de l'eau ou d'autres liquides) et la probabilité de collision entre ces particules peut être augmentée en provoquant une concentration importante de celles-ci.
De telles conditions sont, par exemple, obtenues dans des équipements de type :
- assiettes inclinées (disques pelletiseurs)
- tambours rotatifs
- mélangeurs spéciaux (à broches, à socs, à train valseur…)
- lits fluidisés.
Dans la plupart des cas, ces procédés permettent l'obtention d'agglomérés dits " verts " ou " crus " après accroissement de la taille des noyaux de fines en agrégats plus ou moins sphériques. Ceux-ci sont formés par l'effet des forces de capillarité du liant liquide
Il est possible qu'occasionnellement certains des composants des agglomérés ainsi produits amènent une liaison permanente (par exemple du type d'une prise ciment) à la sortie de l'équipement d'agglomération mais dans la plupart des cas, une ou plusieurs des étapes de traitement suivantes est nécessaire :
- séchage
- refroidissement
- calibrage
- conditionnement
- recirculation des trop fins.
B. Les Procédés utilisant la Pression
Pression faible et pression moyenne :
On peut obtenir des agglomérés relativement uniformes et calibrés en ayant recours aux procédés d'agglomération par pression faible ou moyenne mais, en général dans ce cas, les fines particules alimentées doivent toujours être agglomérées avec un liant ou avec une humidité minimale.
Les masses de particules solides mélangées à un liant liquide ou humide (10-15% H2O par exemple) peuvent être extrudées au travers de filières de formes et de configurations différentes. L'agglomération et le formage des particules se produisent lors du passage forcé des fines dans les trous de la filière et grâce aux forces de friction subies par le produit lors de ce passage.
En fonction de la plasticité des produits alimentés, on peut obtenir des qualités et des types d'extrudés différents.
Haute pression :
Les presses à piston hydrauliques sont particulièrement utilisées sur les matériaux ayant une forte élasticité. Ce procédé particulier permet une plus grande adaptabilité en ce qui concerne la granulométrie admissible. En revanche, étant donné qu'il s'agit d'un procédé " à sec ", le degré d'humidité admissible est limité.
Les presses à roues tangentes sont surtout utilisées sur des matériaux à faible élasticité ou plasticité, secs, avec ou sans liants.
Les agglomérés ainsi produits sont généralement manipulables et présentent une résistance mécanique déjà significative dès la sortie de l'équipement d'agglomération. Dans certains cas, pour améliorer ces caractéristiques, l'addition de liant ou un post-traitement des agglomérés sont possibles.
Densification et limites des procédés d'agglomération par la pression
Le mécanisme de densification qui s'opère lors des procédés mettant en œuvre la pression inclut les étapes suivantes :
- un réarrangement des particules entre elles (sous peu de pression)
- une montée rapide de pression durant laquelle les particules fragiles se cassent et les particules malléables se déforment (par plasticité).
Il existe 2 phénomènes qui viennent dans ce cas limiter la vitesse d'agglomération ou de compactage :
- l'effet ressort des particules comprimées (dû à leur plasticité)
- le volume d'air comprimé dans les pores des particules.
Ces deux phénomènes peuvent causer des fissures, affaiblir ou même détruire les agglomérés formés.
L'emprisonnement d'air peut être évité si la densification s'opère suffisamment lentement pour permettre à l'air contenu dans les pores en voie de réduction de s'échapper de la matière et de la machine. Ce problème est particulièrement aigu et s'accentue avec la faible taille des particules à traiter.
Le problème de l'effet ressort ne peut être résolu qu'en maintenant la pression maximale pendant quelque temps avant de la relâcher. Ceci est seulement possible dans les presses hydrauliques dans lesquelles les briquettes sont tenues dans une chambre de compression.
Les presses à roues tangentes n'autorisent pas cette solution et offrent un temps de compression trop court, généralement inférieur ou égal à la demi-seconde, elles offrent en revanche des capacités nettement supérieures (jusqu'à 100 T/h dans certaines applications contre quelques tonnes à l'heure pour les presses hydrauliques). |
