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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Tambour rotatif
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3. Plateau tournant ou assiette granulatrice
Ce type d'appareil fonctionne, en général, en mode continu [1] [2] [38]. Il permet d'effectuer une granulation par roulement en même temps qu'une classification par ségrégation centrifuge des granulés. De ce fait, la distribution granulométrique des granulés est serrée et leur forme bien sphérique. Le mouvement de la masse granulaire dans le plateau est très semblable, car inspiré de celui observé pour leur ancêtre, à celui dans les drageoirs utilisés en confiserie. C'est dans l'industrie du ciment et des céramiques que les granulateurs à plateau tournant ont connu leur plus grand essor à partir des années 1940. On cherchait alors à produire par, des procédés continus, des grandes quantités de granulés sphériques monodisperses de taille environ 20-25 mm. L'optimisation du procédé ayant permis d'obtenir des granulés de plus petites tailles (2 à 5 mm), son utilisation a ensuite été étendue à la granulation des engrais solides puis à celle des minerais de fer.
3.1 Principe de fonctionnement
L'équipement traditionnel est constitué d'un plateau circulaire à rebord, de faible hauteur relative (H/D < 0,2), tournant autour de l'axe central incliné de 30 à 70o par rapport à l'horizontale (figure 14). L'inclinaison et la vitesse du plateau sont réglées de manière à permettre au produit pulvérulent de bien s'étaler sur le plateau et à assurer un roulement convenable des granulés. Les particules sont chargées dans le plateau et l'agent de granulation est dispersé, en continu ou de manière séquentielle, sur les particules en mouvement. La position des points d'alimentation de la poudre et du liant doit être choisie et optimisée en fonction des caractéristiques requises pour les granulés. L'ajout du liant conduit à la formation des granulés par différents mécanismes : la nucléation, la coalescence et le recouvrement en surface.
Le mouvement des particules résulte de deux actions opposées :
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celle des forces de frottement et des forces centrifuges induites par le mouvement de rotation qui tend à entraîner les particules vers le haut du plateau ;
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celles de la pesanteur qui contraignent les particules à descendre vers le bas.
Ces dernières augmentent avec la taille des granulés et leur hauteur. Les granulés...
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Plateau tournant ou assiette granulatrice
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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