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INSTALLATIONS DE MICRONISATION DE MATERIAUX DURS
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INSTALLATIONS DE MICRONISATION DE MATERIAUX DURS

Pour comprendre mieux l’actuelle situation technologique de la production de mélanges pour grès cérame, il est nécessaire de brièvement parler des problématiques productives auxquelles doit faire face ce segment du marché des tuiles.
La diverse formulation des mélanges pour grès, là où le pourcentage des matériaux durs (feldspaths et sables) est supérieur par rapport à celui des mélanges pour la monocuisson traditionnelle à pâte blanche, comporte naturellement des temps de broyage plus longs. Mais c’est surtout dans la méthodologie de broyage qu’il faut chercher la cause primaire des drastiques réductions de productivité des broyeurs humides, soit continus que discontinus.

Produire un matériaux comme le grès cérame, où l’homogénéité de la composition est une exigence primaire et où le standard de qualité doit respecter des caractéristiques bien spécifiques (compacité, résistance mécanique, aux attaques chimiques, à l’abrasion, au gel, résistance aux tâches) comporte nécessairement des cycles de broyage extrêmes dans le procédé humide.
La conséquence naturelle est une diminution de la productivité, due soit à l’augmentation des matières dures dans le mélange, soit à la nécéssité d’obtenir à la presse un semi travaillé qui permette d’obtenir un produit final (à la sortie du four) vitrifié avec absorption zéro.

L’exigence de maintenir une granulométrie sous 50 µm (avec la majeure partie du matériaux entre 30 and 40 µm) est un objectif, par voie humide, productivement et économiquement peu rentable; dans un normal broyeurs continu humide, dimensionné pour produire 30 tonnes/h de mélange à monocuisson, la capacité productive est réduite jusqu’à 10-12 tonnes/h avec un mélange pour grès cérame.

D’où la nécessité de broyer séparément les matériaux durs, avec une méthodologie de broyage à sec bien plus éfficace et spécifique pour leur caractéristiques chimiques et physiques. Dans les broyeurs humides, on se limitera seulement à une phase de mélange des feldspaths micronisés avec des argiles plastiques, de cette façon on ramènera la productivité de telles machines au moins aux valeurs initiales.
Si l’on veut éviter cette dernière phase, bypassant complètement les broyeurs horizontaux, il est possible d’amalgamer le mélange d’argiles plastiques (pourvu qu’il soient suffisamment propres) avec les feldspaths micronisés, à l’intérieur de dissolveurs classiques.
Cette solution permet d’éviter les coûts élevés liés à la gestion de broyeurs horizontaux humides.

LIGNE DE MICRONISATION "MICRO-DRY"

Une des plus importantes innovations développées dans le secteur technologique de la Manfredini & Schianchi au cours des dernières années, a été l’étude approfondie de la micronisation à sec des matériaux durs du mélange grès.

INSTALLATIONS DE MICRONISATION DE MATERIAUX DURS

En exploitant ses trente années d’expérience dans la préparation des matières premières par voie sèche et en adaptant l’expérience technologique d’autres secteurs afin de garantir un contrôle complet sur la qualité du produit final, Manfredini & Schianchi a développé des lignes complètes de séchage-micronisation, technologiquement très avancées d’un point de vue d’automatisation, garantissant ainsi une totale tranquillité d’opération.
Les nouvelles lignes Micro-Dry ont des capacités productives qui vont de 5 à plus de 35 tonnes/h et sont munies d’un noyau central, formé par la machine de séchage-broyage et du séparateur dynamique de dernière génération.

Un important résultat d’un point de vue d’installations (lignes plus compactes e mineurs coûts de gestion) mais aussi technologique (totale absence de pollution), est représenté par la possibilité d’utiliser des matières premières avec des humidités spécifiques de 8-10% avec coupures de 0-5mm (avec la possibilité de recevoir des matières encore plus grossières), en les alimentant directement dans le broyeur, évitant ainsi les problématiques liées aux traditionnels systèmes de séchage.

INSTALLATIONS DE MICRONISATION DE MATERIAUX DURS

Bien que le broyeur soit au cœur du système, la vraie nouveauté de cette technologie est la précision qui peut être obtenue avec la dernière génération de séparateur dynamique MS. En effet, c’est le dimensionnement correct des ces deux machines qui permet l’obtention de poudres si fines (sous 50 µm), permettant ainsi une qualité structurelle et une compacité nécéssaires à la tuile en grès.

Le know-how qui a guidé le design de cette ligne suit cette priorité, c’est à dire avoir des coupures de séparation nettes, avec des pourcentages de résiduels approchant le zéro.
La continuité productive du broyeur et la précision des séparateurs dynamiques MS donnent à la ligne les potentialités technologiques requises.
L’installation entière, naturellement complémentée par les dispositifs de préparation du mélange et des éléments de stockage et de chargement de camion-citerne, représente un significatif pas en avant par rapport à la technologie actuelle.
Le tout amène des améliorations majeures en termes de technologie et de procédés qui assurent la continuité et la répétitivité des mélanges. La préparation des matières premières est effectuée en utilisant des systèmes d’extraction et de pesage en continu, avec des tolérancements réduits de l’ordre de 1% et complètement géré par une supervision électronique.

Le design des lignes Micro-Dry débuta avec une analyse approfondie des matières premières en laboratoire, suivi de tests en usine pilote, étape déterminante pour un dimensionnement correct des installations.
En fonction des résultats de broyage obtenus ainsi que les exigences productives requises, le dimensionnement du système sécheur/broyeur/séparateur peut être déterminé.
L’interaction continuelle entre nos ingénieurs, responsables techniciens et techniciens de l’industrie céramique qui utilisent cette technologie, amène une ultérieure amélioration du procédé céramique et de procédé.

LES COÛTS

Pour ce qui est de l’aspect économique, notons que le coût nécessaire pour transformer une tonne de matière première (c’est à dire le coût de séchage, de broyage, de manutention et main d’œuvre) est bien au dessous de 12 €/tonne, ce chiffre comprend aussi l’amortissement.

L’investissement rend aussi possible de ramener la productivité des lignes de broyage humide, jusqu’aux valeurs précédentes.

Dimensions du groupe sécheur-broyeur
~ 15000 x 8000 h 14000
Matériaux en admission
mélange de feldspaths
Dimensions des morceaux à l’entrée
0-8 mm
Humidité à l’entrée sécheur-broyeur
8-10%
Production horaire
10-11 ton/h
Coupure granulométrique
< 50 μm dont 80% <20 μm
Puissance installée sur le broyeur
500 kW
Puissance absorbée per le broyeur
400 kW
Puissance absorbée pour chaque tonne de matière première broyée
~ 40 kW
Kg d’Alubit qu’il faut intégrer pour chaque tonne de matière première broyée
~ 1
M3 de méthane requis pour sécher une tonne de matériaux
~ 6
ain d’œuvre nécessaire pour gérer et effectuer la manutention de la ligne entière durant 24 heures
3 + 1

Le tableau illustre le coût total de gestion, incluant la main d’œuvre, l’énergie électrique et thermique, c’est à dire un
coût de transformation équivalent de 8,80 €/tonne.

Il faut souligner de plus, que pour une ligne de 10 tonnes/h (10 tonnes/h x 22 h/jour x 300 jours/année = 66,000 tonnes/année), l’amortissement est d’environ 3 €/tonne qui, lorsque sommé au coût précédent donne un chiffre total de 11,80 €/tonne.

AVANTAGES TECHNOLOGIQUES SUR LE PRODUIT FINAL

Une étude du département d’ingénierie des matériaux de l’Université de Trento en Italie, a tenté de comprendre et résoudre le problème des tâches dans le grès cérame technique.
Ce type de défaut, surtout pour les tuiles polies par rapport à celles non traitées, ne possède pas des normes claires ou de standardisation des méthodes de mesure.
Au cours de cette étude, les pores superficiels entre 1 et 10 μm ont été utilisés comme indicateurs.
En comparant les données de la porosité moyenne des tuiles, soit polies soit non traitées, on a observé que l’absorption croît constamment dans ces dernières.
De plus, en corrélant les diverses analyses chimiques avec les valeurs de porosité, on a constaté que les analyses chimiques n’aident pas a comprendre le pourquoi des ces diffèrentes tâches.

D’autres façons d’éviter ce problème pourraient être:

  • Augmenter les temps et les températures de cuisson
  • Augmenter les temps de broyage du mélange entier

Ces deux procédures n’ont pas été retenues fonctionnelles d’un point de vue économique car elles comporteraient des coûts de production trop élevés.

L’étude a aussi démontré que divers types de mélanges avec des matières premières dures ou feldspathique avec granulométrie < 45 μm, créent des tuiles où la porosité superficielle tend a nettement diminuer. Le microscope éléctronique a par la suite clairement démontré qu’une telle porosité, même sur les tuiles polies, diminue si l’on introduit dans le mélange des feldspath =< 45 μm.
Il est donc clair qu’il existe une corrélation entre la granulométrie des matières premières et la diminution du phénomène des tâches.
Aussi, l’étude a déterminé que la présence de feldspaths insérés déjà a 45 μm dans un mélange de grès cérame, favorise la complète élimination des tâches en maintenant le cycle de production traditionnel et en augmentant notablement la quantité produite. On évite ainsi d’éventuelles augmentations de température de cuisson ou du broyage de tout le mélange à granulométrie inférieure à 45 μm avec un broyeur humide, dont l’opération résulte très coûteuse.

 

Ces informations sont à titre indicatif et peuvent varier sans avis

 


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