La molécule d'eau présente un caractère dipolaire. Il possède des propriétés particulières de mouillage et de dissolution. Lorsqu'une poudre est mouillée avec de l'eau, les particules veulent adhérer les unes aux autres.
Facteurs pour une humidification de la poudre qui fonctionne dans le processus de mélange
Dans presque tous les domaines de l'industrie de traitement des matières en vrac, les poudres sont mouillées avec des liquides.
Cette procédure semble triviale. Parfois, les résultats de l'humidification ne sont pas satisfaisants. Il se peut que des grumeaux se forment, que le liquide ne soit pas réparti de manière homogène ou que le produit en vrac ait ensuite de mauvaises propriétés d'écoulement.
Quelle est l'affinité de la surface de la poudre avec les substances liquides ? Quelle est la capillarité de la poudre ?
Les manifestations typiques de différents liquides sont tout d'abord :
a. Faible tension de surface
b. Tension de surface élevée
c. Reflux de liquide
d. Fluide en progression
e. Le liquide est injecté dans la zone de turbulence du tourbillon (buse monofluide)
f. Le liquide est pulvérisé de manière microfine et la poudre est fluidifiée (buse à deux fluides)
Différentes formes d'apparition des liquides
Faible tension de surface
Faible tension de surface
Tension de surface élevée
Tension de surface élevée
c. Reflux de liquide d. Fluide en progression
e. Le liquide est injecté dans la zone de turbulence du tourbillon (buse monofluide) f. le liquide est pulvérisé de manière microfine et la poudre est fluidifiée (buse à deux fluides)
Capillarité de la poudre et tension superficielle du liquide
Si la tension superficielle d'un liquide est faible (a), le liquide souhaite mouiller spontanément la surface du solide. Les capillaires (5) d'une particule sont alors également pénétrés. Plus (b) la tension superficielle d'un liquide est élevée, moins le liquide souhaite pénétrer dans les capillaires des particules. Il en va de même pour les cavités d'un mélange de poudres. En cas de tension superficielle élevée, la répartition de la substance liquide dans la poudre n'est possible que si le liquide et les particules sont mélangés intensivement et frottés ensemble.
Coupe transversale de deux particules à pores ouverts et fermés
Le mouillage homogène d'une poudre n'est pas trivial.
À l'état sec (1), la poudre se présente sous la forme d'une dispersion solide-air. Les espaces vides entre les particules ne sont pas uniformes et changent constamment lors du mélange. Si un liquide est versé dans l'enrobé en mouvement, l'air doit alors être chassé des cavités. Le liquide se répartit sous la forme d'une fine couche de liquide autour de chaque particule individuelle. Elle est appelée couche d'adsorption (1). Le liquide adsorbé adhère fermement et ne peut être éliminé que thermiquement. Si la proportion de liquide augmente pendant le mélange , le liquide s'accumule aux points de contact des particules dans ce que l'on appelle des ponts et (2) des goussets. Le "liquide de gousset" peut lier les particules entre elles. Ainsi, une agglomération(granulation de construction) peut commencer. Plus la proportion de liquide augmente, plus les espaces libres (3) entre les particules solides sont remplis de liquide. Lorsque tous les capillaires formés par le système de particules sont remplis de liquide, la (4) saturation a lieu. Le produit en vrac se transforme en suspension.
Si la tension superficielle du liquide est faible et que l'affinité entre le liquide et le solide est particulièrement grande, une absorption dite flash peut avoir lieu. La matière liquide disponible est immédiatement absorbée par la matière solide. Cela conduit souvent à des agglomérats non souhaités. Mais un processus de mélange prolongé peut difficilement améliorer la distribution du liquide. Dans les cas où l'affinité entre la poudre et le liquide est élevée, l'ajout de liquide (comme indiqué à la figure f) doit être effectué lentement, de manière constante, en dosant et en pulvérisant pendant le mélange. La pulvérisation en dessous du niveau du produit en vrac améliore généralement l'autonettoyage du mélangeur.
Système de particules mouillées pendant le mélange
Le centre technique amixon® permet de tester les différents procédés de mouillage.
De nos jours, il est pourtant possible d'analyser confortablement les propriétés des liquides et des produits en vrac. Est-il encore d'actualité de réaliser des essais pratiques de mélange dans des mélangeurs ?
En effet, nous pouvons aujourd'hui analyser rapidement et précisément les caractéristiques des liquides et même des poudres. Mais malheureusement, les systèmes dispersés composés de différentes poudres sont trop complexes pour que l'on puisse simuler leur mélange ou même leur humidification. Dans un avenir prévisible, les calculs seront beaucoup plus coûteux que les essais pratiques.
Dans le site amixon® Centre technique les procédés de mouillage les plus divers sont utilisés presque quotidiennement. Nous nous ferons un plaisir de vous présenter ces procédés à l'aide de vos produits originaux et de vous montrer l'aspect et l'écoulement de vos poudres mouillées par la suite.
Lance de pulvérisation avec buse spéciale
Tubulure sanitaire sur la chambre de mélange pour différentes buses de liquide
Le rotor de coupe, qui tourne à grande vitesse, fait tourbillonner la poudre.
l'humidification de la poudre peut entraîner un encrassement involontaire du mélangeur
Selon la viscosité et l'adhésivité du liquide, des adhérences indésirables peuvent se produire. Ceux-ci peuvent se former sur la paroi ou même sur les outils de mélange.
En règle générale, il est avantageux que la chambre de mélange présente un taux de remplissage élevé. Les composants secs de la poudre doivent être introduits en premier. Le mélange des composants de la poudre est l'étape préalable au mouillage. Le mode d'ajout du matériau liquide est très important. Il faut éviter les différences de concentration importantes. amixon® utilise des lances d'ajout de liquide qui pénètrent dans la partie inférieure de la chambre de mélange. Le débit volumétrique de l'ajout de liquide doit être déterminé en fonction de deux paramètres :
- Capacité d'adsorption de la poudre
- Vitesse de rotation des outils de mélange. Plus la poudre s'écoule rapidement, plus le liquide est réparti uniformément dans la poudre.
Il faut absolument éviter les dépôts et les adhérences de substances liquides. Ils ne devraient être tolérés que dans des cas exceptionnels, car ils peuvent causer de gros problèmes :
- Dans le produit final, il manque précisément les parts de matière liquide qui encrassent le mélangeur.
- Les adhérences qui se sont formées peuvent s'agrandir à chaque lot. Ils peuvent se détacher lors du mélange et contaminer l'enrobé de manière incontrôlée.
- Les adhérences augmentent la friction lors du mélange. L'enrobé est réchauffé involontairement.
- Les colmatages très adhérents peuvent bloquer les outils de mélange.
La meilleure méthode d'ajout de liquide pendant le mélange peut être déterminée par des essais dans le centre technique d'amixon®.
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