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RÉSUMÉ
La fragmentation des minéraux industriels et de matériaux non minéraux, ou de matériaux composites en vue du recyclage consiste à réduite la matière première en une poudre, possédant des caractéristiques spécifiques lié à son emploi dans l’industrie. Pour obtenir une matière très divisée, le broyage doit être poussé et combiné avec la classification. Ainsi, la principale exigence qui concerne les appareils de fragmentation est la robustesse, alors que leur précision prévaut chez les utilisateurs de poudre ou des produits élaborés.
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The fragmentation of industrial minerals and non-mineral materials, or composite materials for recycling, consists of reducing raw material to a powder with specific characteristics related to its use in the industry. To obtain a much divided material, grinding must be pushed and combined according to classification. Thus, the main requirement for fragmentation equipment is that it be robust, while precision is paramount among users of powder and developed product.
Auteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur honoraire - Ancien Directeur de l’École Nationale Supérieure de Géologie (ENSG)
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El-Aïd JDID : Docteur ès Sciences - Ingénieur de Recherche au Laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM) - INPL-CNRS UMR 7569
-
Jacques YVON : Docteur ès Sciences - Professeur à l’ENSG, Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL) - Directeur du LEM, INPL-CNRS UMR 7569
INTRODUCTION
Le fascicule [J 3 052] du dossier « Fragmentation » a pour but d’exposer les opérations de concassage et de broyage dans le cadre du traitement des minerais métalliques. Dans ce domaine, les opérations ont pour objectif de libérer les espèces minérales constitutives du matériau polycristallin, afin d’effectuer des séparations visant à obtenir un concentré marchand, un métal ou un composé métallique.
Le présent dossier [J 3 053] concerne la fragmentation des minéraux industriels et de matériaux non minéraux, ou de matériaux composites (recyclage).
Dans le cas des minéraux industriels, la matière minérale est réduite en une poudre, qui doit présenter des caractéristiques spécifiques en vue d’un emploi particulier exigé par l’industrie (ciment et chaux, charbon pulvérisé, phosphates pour les engrais, céramique, peintures, papier, plastiques, élastomères...). Pour obtenir une matière très divisée, le broyage doit être poussé et combiné avec la classification, car la consommation énergétique est très élevée et les augmentations du prix de l’énergie varient de façon très brutale. De plus, si les opérations de broyage doivent être effectuées à sec, il faudra procéder à un séchage préalable efficace. Pour certains usages industriels du produit broyé, ses caractéristiques physico-chimiques et morphologiques sont les critères principaux.
Parmi les autres secteurs de fabrication, on considère les industries alimentaires, pharmaceutiques et chimiques, les cosmétiques, le verre et les fibres optiques, le bois et la cellulose, les explosifs, les poudres métalliques. Les caractéristiques d’usage du produit broyé, dans son application, déterminent principalement le mode de broyage à appliquer.
Enfin, la fragmentation est utilisée dans l’industrie du recyclage de matériaux fragiles ou ductiles et de matériaux composites très résistants, souvent massifs.
En conséquence, la principale exigence qui concerne les appareils de fragmentation est la robustesse, alors que leur précision prévaut chez les utilisateurs de poudre ou des produits élaborés.
Le lecteur est invité à lire aussi les fascicules J 3 050 « Fragmentation. Aspects théoriques » et J 3 051 « Fragmentation. Technologie ».
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Industries des poudres métallurgiques et chimiques
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11. Industries des explosifs : poudres, propergols et nitrocelluloses
Les matériaux énergétiques solides sont les poudres, les explosifs et les propergols. Ces matériaux vont d’une poudre très fine (pulvérin des artificiers) à des blocs rigides utilisés pour la navette spatiale ou Ariane V.
La poudre noire, constituée d’un mélange ternaire (salpêtre, charbon, soufre) additionné d’un peu d’eau, a été pendant longtemps élaborée en discontinu selon les étapes de formation d’une galette, qui est désagrégée, puis tamisée avant lissage des grains. Actuellement, sa fabrication tend à évoluer vers un procédé continu, dont le cœur serait un broyeur homogénéiseur à jets d’air (Jet Mill).
Les propergols solides sont élaborés en discontinu. L’homogénéisation des ingrédients par malaxage est précédée par la préparation des charges et par leur broyage. Des granularités très fines sont atteintes par des broyeurs à jets d’air. En particulier, il est nécessaire d’atteindre une finesse micronique pour des charges nitraminées.
Les poudres dites homogènes présentent des fonctions oxydantes et réductrices sur la même molécule. La nitrocellulose est élaborée à partir de la cellulose, dont les groupes hydroxyles sont estérifiés par l’acide nitrique. Elle constitue un explosif quand la teneur en nitrate est élevée (poudre à canon sans fumée). La nitratation nécessite de broyer finement la cellulose, en minimisant la teneur en ultrafines du produit. On utilise un granulateur à cadence de coupe élevée, tel que le CS Netzsch Condux, constitué d’un rotor et d’un stator pourvus l’un et l’autre de couteaux, qui fragmentent la matière jusqu’à ce qu’elle passe à travers une grille fermant la chambre de broyage par le bas. Le débit d’air qui traverse l’appareil évacue les produits fins.
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Industries des explosifs : poudres, propergols et nitrocelluloses
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BECKER (P.) - Phosphates and phosphoric acid - . Ed. Marcel Dekker, New York, p. 213 (1983).
-
(2) - CHURCHMAN (C.), MARTINES (J.) - Economic Energy Savings in new phosphoric acid plants - . Joint Peninsular and Central Florida Sections, AICHE Meeting, Clearwater Beach, Flo., 1981. In « Phosphates and phosphoric acid », Pierre Becker, Ed. Marcel Dekker, New York, p. 204-219 (1983).
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(3) - CRESPON (J.) - Les charges minérales calcaires dans la vie courante - . Les Techniques de l’Industrie Minérale, no 22, p. 26-28 (2004).
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(4) - DASGUPTA (P.K.) - Ceramic choices - . Industrial Minerals, p. 91 (oct. 2003).
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(5) - DELON (J.F.), YVON (J.), MICHOT (L.), VILLIERAS (F.), CASES (J.M.) - Vapor phase adsorption of alkylamines on talc and chlorite - . Actes Eurofillers’95 Mulhouse 11-14 sept. MOFFIS and FILPLAS eds., p. 17-20 (1995).
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