Concasseurs d\'agglomérats : un aperçu

Les concasseurs d\'agglomérats sont utilisés dans la manutention des solides en vrac pour réduire la taille des agglomérats indésirables qui peuvent se former typiquement lors du stockage des poudres. Cette page se concentre sur la meilleure conception des concasseurs d\'agglomérats trouvés dans l\'industrie.

1. Qu\'est-ce qu\'un concasseur d\'agglomérats ?

Les solides en vrac sont parfois sujets à la formation d\'agglomérats,\n prise en masse, entraînant une agglomération des particules solides individuelles en morceaux plus gros pouvant atteindre plusieurs cm, voire des dizaines de cm dans certains cas. Lorsque cela se produit, les agglomérats provoquent d\'importants problèmes opérationnels, car ils peuvent obstruer les tuyauteries, les équipements, et réduire la capacité et/ou la qualité d\'un processus de production.

Un exemple typique est le sucre : si le sucre est soumis à des variations d\'humidité, l\'eau peut se condenser, puis s\'évaporer, créant des liaisons solides entre les granules de sucre, formant ainsi un agglomérat.

Les concasseurs d\'agglomérats visent à broyer les agglomérats afin de récupérer les particules individuelles, ainsi que les propriétés\n des solides en vrac, en particulier leur fluidité.

Il est important de comprendre que les concasseurs d\'agglomérats (généralement) ne visent pas à obtenir un matériau plus fin que les solides agglomérés, mais simplement à séparer les particules individuelles et à retrouver la distribution granulométrique initiale (DGI) observée dans le matériau avant la prise en masse.

2. Principe de fonctionnement des concasseurs d\'agglomérats

Comment fonctionne un concasseur d\'agglomérats ?

Les concasseurs d\'agglomérats sont composés d\'un rotor et d\'un stator. La partie rotative est généralement conçue avec un arbre sur lequel sont soudés des ergots. La partie stator est également composée d\'ergots, parfois appelés "peigne", les ergots rotatifs passant entre deux ergots statiques.

La poudre fine s\'écoule facilement à travers la machine, entre les ergots, et avec la rotation de ceux-ci. Cependant, les agglomérats restent coincés entre les ergots et sont broyés. La finesse du produit obtenu dépend alors de l\'écartement entre les ergots.

Certaines conceptions plus spécifiques utilisent deux arbres rotatifs, en contrerotation, avec les "peignes" sur les côtés du concasseur. D\'autres conceptions utilisent des principes proches des broyeurs à marteaux\n avec des batteurs et une plaque perforée permettant de calibrer le matériau sortant du concasseur.

3. Conception des concasseurs d\'agglomérats

3.1 Conception à "peigne"

Les concasseurs d\'agglomérats les plus simples utilisent un système d\'ergots statiques qui s\'engrènent avec les dents ou lames de l\'agitateur afin de briser les agglomérats. L\'écartement entre le "peigne" d\'ergots statiques (également appelé grille de concassage ou barres de concassage) et ceux de l\'agitateur détermine jusqu\'à quelle taille les agglomérats seront broyés.

Figure 1 : Schéma de vue de dessus d\'un concasseur d\'agglomérats

3.2 Concasseur d\'agglomérats avec grilles de calibrage

D\'autres conceptions de concasseurs d\'agglomérats, permettant d\'obtenir une distribution granulométrique plus définie et souvent plus fine, sont équipées d\'une toile ou d\'une plaque perforée à la sortie du broyeur, et possèdent également des agitateurs ressemblant davantage aux batteurs trouvés sur d\'autres types de broyeurs.

Figure 2 : Concasseur d\'agglomérats avec grille de calibrage à la sortie

3.3 Arbres

Il est possible d\'avoir deux arbres, au lieu d\'un seul, en particulier pour les concasseurs sans grilles de calibrage mais avec un peigne. Les arbres sont en effet en contrerotation, et chaque arbre peut ainsi contribuer au broyage en écrasant le matériau sur les peignes installés de chaque côté du concasseur.

3.4 Vitesse des arbres

Les concasseurs d\'agglomérats fonctionnent généralement à basse vitesse (75 tr/min), la rupture étant davantage une question de couple que de vitesse. Certains concasseurs d\'agglomérats, fonctionnant alors plus comme des broyeurs, utilisent des vitesses plus élevées (>1000 tr/min [Stolhanske]). La vitesse requise dépendra également de l\'application, en fonction de la dureté des agglomérats et de la finesse de broyage nécessaire.

3.4 Entraînement

En raison de la nature de l\'opération unitaire qu\'ils réalisent, les concasseurs d\'agglomérats peuvent être soumis à des surcharges, par exemple si des agglomérats trop durs sont traités ou si un matériau collant s\'accumule et bloque le concasseur. Par conséquent, il est important de prévoir une protection contre les surcharges de courant. Pour les grands concasseurs d\'agglomérats, une protection mécanique peut être nécessaire, telle qu\'un embrayage pneumatique.

3.5 Alimentation en produit

Il est préférable de contrôler l\'alimentation du concasseur d\'agglomérats (au moins de manière approximative) par un équipement de dosage tel qu\'un tube vibrant, une vis de convoyage ou une vanne rotative d\'étanchéité. Dans certains cas, le concasseur peut fonctionner en charge sous une trémie, mais dans tous les cas, la sortie doit être libre de produit, sinon la rotation de l\'arbre n\'est pas possible.

3.6 Évacuation du produit

L\'évacuation du broyeur doit en général être libre, ce qui signifie que le produit ne doit pas s\'accumuler sous les agitateurs. Si le concasseur d\'agglomérats se décharge dans une trémie, des capteurs de niveau doivent être positionnés dans la trémie pour éviter que le produit n\'atteigne la sortie du concasseur. Si la décharge se fait vers un convoyeur, la capacité du convoyeur doit être supérieure au débit d\'entrée du produit dans le concasseur.

3.7 Concasseurs d\'agglomérats autonomes

Les petits concasseurs d\'agglomérats peuvent être montés sur châssis. Il est alors possible, pour les applications de faible capacité, de faire passer le matériau en premier lieu à travers le concasseur d\'agglomérats et de le collecter dans des sacs avant de le transvaser vers le processus principal.

3.7 Sécurité

Il existe généralement 2 risques principaux liés aux concasseurs d\'agglomérats :

• Sécurité des opérateurs : l\'accès à la partie rotative du concasseur doit être empêché.\n Cela peut être réalisé par des protections ou des verrouillages, mais le principe de "zéro accès" doit être respecté. Cela doit inclure la protection de l\'accès depuis l\'entrée, mais aussi depuis la sortie ou par les trappes d\'inspection que le concasseur peut avoir.
• Explosion de\n poussières : les concasseurs d\'agglomérats doivent faire l\'objet d\'une attention particulière lors de la réalisation d\'une AED (Analyse des Dangers de Poussières) ou d\'une évaluation des risques ATEX. En effet, la vitesse de rotation de l\'arbre doit être limitée pour éviter les étincelles mécaniques, mais il faut également considérer les risques d\'accumulation de produit pouvant entraîner un échauffement.

L\'utilisation d\'un concasseur d\'agglomérats doit donc être effectuée UNIQUEMENT lorsque les analyses des risques professionnels et d\'explosion de poussières ont été réalisées et que les conclusions ont été mises en œuvre.

4. Concasseurs d\'agglomérats industriels

Les concasseurs d\'agglomérats\n industriels existent en différentes tailles. L\'entrée est généralement rectangulaire ou carrée, allant de 8" (200 mm), 12" (300 mm), 18" (450 mm), 24" (600 mm)... pour les modèles les plus courants, jusqu\'à 36" (900 mm) * 80" (2000 mm) pour les concasseurs à double arbre utilisés dans les industries minérales. La puissance d\'entraînement varie de 2 à 20 ch pour les concasseurs standards, jusqu\'à 60 ch pour les modèles plus grands.

La capacité dépend de la conception, et en particulier de la grille de calibrage si le concasseur d\'agglomérats en est équipé. Les plages indiquées dans les brochures des fournisseurs vont de 1,5 m³/h à 125 m³/h pour les machines les plus grandes. Pour les machines équipées d\'une grille de calibrage, des particules de plusieurs cm peuvent être réduites à des particules de quelques mm. Pour les machines utilisant un peigne pour la réduction de taille, la granulométrie obtenue sera quelque peu plus grossière, mais cela dépend de l\'application.

Afin d\'être résistants à l\'usure, les concasseurs d\'agglomérats, généralement fabriqués en acier doux ou en acier inoxydable, peuvent être réalisés en alliages spéciaux ou avec des revêtements anti-usure spéciaux.

Les entreprises suivantes fabriquent des concasseurs d\'agglomérats :

Mecaroanne\n :\n https://www.mecaroanne.com/en/grinding-breaking-crushing/know-how

Palamatic Process\n :\n https://www.palamaticprocess.fr/machines-industrielles/emotteur

5. Applications

Les concasseurs d\'agglomérats peuvent être utilisés dans de nombreuses industries de solides en vrac dès qu\'il existe un risque de formation d\'agglomérats non désirés dans le matériau traité. Les exemples suivants donnent une idée de la variété des applications dans lesquelles ces concasseurs sont utilisés :

• Charcbon
• Charbon de bois
• Aluminium-Magnésium
• Cacao
• Sucre
• Poudre de chocolat
• Sels
• Bentonite
• Noix de coco
• Engrais

En règle générale, les produits secs et friables sont ceux qui se comportent le mieux dans les concasseurs à mottes. Il est cependant possible de traiter des matériaux plus humides et collants, mais dans ce cas, un échange transparent avec le fournisseur est nécessaire, car la conception peut devoir être adaptée (par exemple, les matériaux collants peuvent obstruer une grille de calibrage).

Source

[Stolhanske] Réduire vos mottes : concasseurs et comment les sélectionner, PBE, 1997