Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
La granulation humide est une technique de mise en forme des poudres largement utilisée dans de nombreux secteurs industriels. Toute technique de granulation humide comprend une phase de mise en mouvement, une phase d'agitation des particules, puis l'introduction du liquide liant. Les différentes techniques de mise en agitation se différencient par le mode de mise en contact des particules ; l’agitation peut être pneumatique, par rotation des parois, ou par l’intermédiaire d’un mobile mécanique. Cet article expose également les phénomènes et les mécanismes de croissance mis en jeu lors de l’opération de granulation. Pour finir, sont présentés les principaux critères pouvant servir de base à la classification des liants.
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Khashayar SALEH : Professeur des universités – Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne (UTC)
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Pierre GUIGON : Professeur des universités – Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne (UTC)
INTRODUCTION
Dans un premier dossier [J 2 253], nous avons présenté les principes de base et quelques notions théoriques associées à la granulation humide. Dans ce dossier, nous présentons les principales techniques de granulation humide, ainsi que les phénomènes et les mécanismes de croissance mis en jeu lors de l'opération et enfin quelques critères de choix d'un liant de granulation approprié.
Toute technique de granulation humide repose sur la mise en mouvement et l'agitation des particules, suivies de l'introduction du liquide liant. Ainsi, les principaux appareils utilisés dans ce domaine sont, à l'origine, des dispositifs de mélange des poudres. Bien qu'en principe, toutes les techniques d'agitation puissent être utilisées pour la granulation humide, certaines d'entre elles se sont répandues davantage que d'autres. Ces techniques se différencient principalement par le mode de mise en contact des particules :
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agitation pneumatique ; c'est le cas des lits fluidisés et de leurs dérivés (lit à jet, Wurster, sécheur-granulateur…) ;
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agitation par rotation des parois : assiette tournante et tambour rotatif ;
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agitation par mobile mécanique : mélangeur-granulateur .
Du point de vue des contraintes exercées, ces différents modes d'action correspondent respectivement à des taux de cisaillement faibles, modérés et forts.
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4. Tambour rotatif
La granulation en tambour rotatif [38] est une technique largement répandue dans le domaine des engrais et des minerais de fer. L'appareil, encore appelé tambour granulateur, est constitué d'une enveloppe cylindrique tournant sur des supports et inclinée de quelques degrés par rapport à l'horizontale. La longueur du tambour varie entre quatre à plus de dix fois son diamètre, qui, lui, peut atteindre jusqu'à 3 voire 4 m. Le produit à granuler est introduit à l'extrémité la plus élevée et progresse dans le tambour sous l'effet conjugué de rotation et d'inclinaison, pour être évacué à l'extrémité opposée (figure 18). Le temps de séjour, en général de l'ordre de quelques minutes, est fonction de la longueur du tambour, de sa pente ainsi que de sa vitesse de rotation. Le liant peut être ajouté au produit à granuler soit avant son introduction dans le four, soit, plus généralement, par pulvérisation progressive le long du tambour.
Pour empêcher le glissement des particules solides sur l'intérieur du tambour, la surface de ce dernier doit être suffisamment rugueuse sans pour autant perturber le roulement des granulés. En pratique, il est coutume de laisser le cylindre se tapisser avec une couche de produit dont l'épaisseur, de l'ordre de quelques centimètres, est contrôlée à l'aide de racleurs. On peut également employer des barres, des pelles ou des auges releveuses placées longitudinalement à la périphérie permettant de soulever le produit jusqu'à la hauteur voulue.
Les tambours granulateurs présentent à bien des égards des similitudes avec les plateaux granulateurs. Les mécanismes de croissance sont semblables à ceux mis en jeu dans les plateaux granulateurs. De la même manière que pour ces derniers, il existe une vitesse critique à partir de laquelle le solide ne glisse plus mais tourne en bloc avec le cylindre. La vitesse de rotation est le plus souvent fixée entre 25 et 40 % de la vitesse critique, donnée par :
L'inclinaison,...
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Tambour rotatif
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
PIETSCH (W.) - Size enlargement by agglomeration. - Wiley (1991).
CAPES (C.E.) - Particle size enlargement. - Elsevier (1980).
SALEH (K.), GUIGON (P.) - Coating and Encapsulation Processes in Powder Technology. - Handbook of powder technology, Granulation. SALMAN (A.D.), HOUNSLOW (M.J.) et SEVILLE (J.P.K.) éditeurs, Elsevier, Amsterdam, vol. 11, p. 323-375 (2007).
HÉMATI (M.), CHERIF (R.), SALEH (K.V.), PONT - Fluidized-bed coating and granulation : influence of process-related variables and physico-chemical properties on growth kinetics. - Powder Technology, 130, p. 18-34 (2003).
IVESON (S.M.), LITSTER (J.D.), HAPGOOD (K.), ENNIS (B.J.) - Nucleation, growth and breakage phenomena in agitated wet granulation processes : a review. - Powder Technology, 117, p. 3-39 (2001).
SALEH (K.), CHÉRIF (R.), HÉMATI (M.) - Coating of solid particles in a fluidized bed. Influence of operating conditions on growth kinetics. - Journal of Advanced Powder Technology, vol. 10, no 3, p. 255-278 (1999).
SALEH (K.), VIALATTE (L.), GUIGON (P.) - Wet granulation in a batch high shear mixer. - Chemical Engineering Science, 60, p. 3763-3775 (2005).
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