Mélange et réduction de la poussière dans un mélangeur à charrue horizontale

23 janvier 2018

L’efficacité et la robustesse du mélangeur à charrue dans une grande variété d’applications sont bien établies. Contrairement aux mélangeurs à faible intensité (tels que les mélangeurs à ruban) qui mélangent « doucement » les ingrédients sur de longs temps de cycle, un mélangeur à charrue à pleine vitesse peut atteindre l'homogénéité en aussi peu que 90 secondes. Contrairement aux mélangeurs à haute intensité, un mélangeur à charrue ne confère pas un cisaillement ni une chaleur élevés en proportion directe avec l'intensité du mélange. La clé réside dans la fluidisation mécanique des solides, obtenue en optimisant la vitesse et la forme des outils de mélange, ou charrues.

Les ingrédients ou additifs mineurs, représentant aussi peu que 0,5 % du mélange, sont dispersés rapidement et uniformément dans le lot par l'action des charrues, qui fluidifient le matériau, plutôt que par un mouvement de pliage ou une action de tranchage.

Pour réduire la poussière dans les mélanges solides, trois méthodes courantes sont le traitement de surface, la densification et la granulation. Le mélangeur à charrue présente des avantages distincts lorsqu’il s’agit de chacune de ces méthodes de réduction de la poussière.

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Traitement de surface Le traitement de surface implique généralement un liquide, tel qu'un silane, qui doit être uniformément dispersé sur la poudre à de faibles concentrations. Lors de l'utilisation d'un mélangeur à faible intensité, il est généralement nécessaire de pré-mélanger ce liquide sur un support tel que la silice, puis de mélanger pendant de longues périodes pour garantir une application uniforme. Lors de l'utilisation d'un lit fluidisé mécaniquement, tel qu'un mélangeur à charrue à pleine vitesse, le liquide peut être injecté sous forme d'une fine pulvérisation dans l'espace libre du mélangeur. Le liquide est dispersé rapidement dans tout le lot, éliminant ainsi le besoin d’un support solide.

Pour achever le traitement de surface de la poudre, une étape de chauffage est généralement nécessaire pour initier une réaction de surface entre le silane et le substrat. Grâce aux caractéristiques efficaces de transfert de chaleur du mélangeur à charrue, la poudre peut être chauffée puis refroidie à nouveau en quelques minutes, dans le même récipient, évitant ainsi les transferts de matière.

Densification L'objectif du processus de mélange de poudres métalliques est de produire une dispersion uniforme d'additifs (tels que des stéarates métalliques en graphite ou d'autres lubrifiants) tout en densifiant et en atteignant une fluidité spécifiée. Les mélanges denses mais fluides créent moins de poussière lorsqu’ils sont manipulés.

L’industrie des poudres métalliques a toujours utilisé des mélangeurs à double conique ou à double coque pour disperser les additifs dans les poudres métalliques. Des temps de cycle de plusieurs heures sont généralement nécessaires pour que la production réponde aux spécifications requises. Un mélangeur à charrue horizontale peut réduire le temps de cycle à 30 minutes ou moins.

Les mélangeurs à tambour à faible intensité ne conviennent pas aux mélanges contenant des composants dont la densité ou la taille des particules varient considérablement. Le temps de cycle requis pour la densification dans un mélangeur à faible puissance peut être excessif.

Les outils de mélange spéciaux de certains mélangeurs induisent un contact direct de la poudre métallique avec les additifs. L'action de mélange et de dispersion à grande vitesse introduit le cisaillement dans le lot, produisant rapidement un mélange uniforme et homogène. Cela entraîne à la fois une densification et des propriétés d’écoulement améliorées. Les métaux et additifs peuvent avoir une large gamme de densités sans affecter l’uniformité du mélange final.

Étant donné que la puissance nette totale absorbée par le lot peut être directement corrélée au temps de mélange requis, le point final souhaité peut être déterminé en surveillant la consommation électrique. Cela fournit un moyen simple et fiable d’automatiser le processus.

Granulation La granulation est principalement utilisée pour donner aux poudres une forme qui facilite leur fluidité et leur manipulation. Une granulation alimentaire typique contient plusieurs ingrédients : un excipient en poudre, de petites quantités d'ingrédients actifs et un liant liquide, qui lie les poudres ensemble sous forme de granulés et empêche la ségrégation. La taille et l'uniformité des granulés dépendent de l'action du mélange, de la taille des particules de poudre, du type de liant utilisé et du degré de dispersion.