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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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Lire l’articleAuteur(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
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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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Industrie du recyclage
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12. Industries des poudres métallurgiques et chimiques
12.1 Métallurgie des poudres
Les poudres métalliques sont utilisées pour fabriquer des pièces par frittage. Dans ce but, elles doivent satisfaire certains critères de distribution granulaire, de forme, de surface spécifique, de composition chimique, etc. La dimension des particules et leur forme dépendent à la fois de leur nature chimique et de la méthode mise en œuvre pour obtenir le milieu pulvérulent. L’élaboration des poudres fait appel à des procédés chimiques et mécaniques, dont le broyage.
Le broyage mécanique est la technique la plus utilisée pour fabriquer des poudres de métaux durs et d’oxydes. Il est réalisé à l’aide de broyeurs à marteaux ou à boulets, avec des temps de broyage compris entre une et cent heures. Les métaux fragiles sont aisément réduits en petits granules, mais les métaux ductiles donnent naissance à de petites paillettes, peu adaptées à la fabrication de pièces frittées.
Dans le cas de matériaux fragiles, notamment les carbures métalliques, on adopte un procédé original, qui consiste à fragmenter par projection sur une cible en carbure, après refroidissement du gaz porteur par détente dans un venturi (procédé « cold stream »). Ce procédé est utilisé dans le recyclage des carbures métalliques provenant d’outils usagés. Le broyage mécanique s’applique aussi à la fabrication de poudres d’alliages contenant plusieurs constituants métalliques (poudres pré-alliées de laiton, de bronze et d’acier).
On peut s’affranchir de la dureté du produit à pulvériser et respecter les normes de pureté par l’usage de broyeur à jets d’air opposés. Cependant, les débits horaires sont faibles, variant de quelques kilogrammes à quelques dizaines de kilogrammes pour des métaux et des alliages tels que le cobalt, le molybdène, le silicium, le cobalt-samarium, etc.
HAUT DE PAGE12.2 Produits chimiques et pesticides
On utilise le broyage à sec par jets d’air pour pulvériser divers produits chimiques : titanate (Ba et Pb), carbure et nitrure de silicium, catalyseurs, coke de pétrole, dioxyde de titane calciné, résines, etc. On peut y ajouter la fabrication des pesticides. La matière « active » du...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BECKER (P.) - Phosphates and phosphoric acid - . Ed. Marcel Dekker, New York, p. 213 (1983).
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(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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