Ligne de broyage et de séchage par atomisation de poudre de polissage aux terres rares

Longxin propose des lignes intégrées de broyage humide et de séchage par atomisation destinées aux poudres de polissage à base de terres rares, notamment les matériaux de polissage à base d'oxyde de cérium et riches en cérium utilisés pour le verre optique, le verre d'écran, le verre de protection des écrans tactiles et d'autres surfaces de précision.

Dans le cas des poudres de polissage haute performance, le défi de fabrication ne réside pas uniquement dans l'obtention d'une granulométrie fine. La formation d'agglomérats durs, une distribution granulométrique trop large et l'agglomération secondaire pendant le séchage peuvent accroître le risque de rayures et nuire à l'uniformité du polissage. Le procédé doit donc coordonner la désagglomération, le contrôle de la granulométrie et le séchage au sein d'un même système.

Pourquoi les procédés traditionnels peuvent nuire à la qualité de la poudre

Les poudres de polissage à base de terres rares sont généralement produites par des étapes de précipitation, de calcination et de broyage. Après la calcination, des agglomérats durs peuvent subsister dans la poudre. Le broyage à sec classique peut rencontrer des difficultés à réduire ces agglomérats jusqu'à la taille submicronique requise.

Le broyage fin en milieu humide peut améliorer la désagglomération, mais il pose un problème de séparation et de séchage en aval. Pour les suspensions très fines, la séparation solide-liquide traditionnelle peut s'avérer inefficace et entraîner la formation d'un gâteau de filtration dense ou une perte de matière. Le couplage direct du broyage humide avec le séchage par atomisation offre une alternative pour transformer la suspension finement dispersée en une poudre stable.

Procédé intégré de broyage humide et de séchage par atomisation

Le procédé de référence associe une précipitation et une calcination en amont à un pré-broyage contrôlé, un nano-broyage humide et un séchage par atomisation. L'objectif principal est de briser les agglomérats durs avant le séchage, puis d'éliminer rapidement le liquide sans laisser les particules fines former de gros agglomérats secondaires.

1. Précipitation et préparation des précurseurs
2. Fluoration ou autre traitement chimique spécifique au matériau, le cas échéant
3. Calcination
4. Pré-broyage et conditionnement des particules
5. Nano-broyage et désagglomération en milieu humide
6. Séchage par atomisation et formation de particules
7. Récupération des fines et classification ou traitement en aval

Broyeur à billes à haut débit WSP

Le broyeur à billes à broches à haut débit WSP de Longxin est utilisé pour le broyage fin en milieu humide et la désagglomération de boues à forte teneur en matières solides. La chambre de broyage, la structure du rotor, la taille des billes de broyage et le système de séparation sont choisis en fonction de la viscosité, de la charge en matières solides, de la granulométrie cible et des exigences en matière d'usure ou de contamination.

Broyage fin et désagglomération

Le procédé de base utilise des corps de broyage en zircone à haute densité dont la taille est comprise entre environ 0,3 et 0,8 mm. Dans des conditions appropriées, le système est conçu pour briser les agglomérats durs et amener les particules dispersées à une taille de l'ordre du sous-micron ou de l'échelle nanométrique. La taille réelle des particules pouvant être obtenue dépend du matériau d'alimentation, de la formulation de broyage et du temps de séjour.

Fonctionnement continu à haut débit

Une structure de séparation de grande surface permet un débit élevé de boue tout en retenant les corps de broyage dans la chambre. Cette configuration vise à réduire le colmatage des tamis et à garantir un fonctionnement industriel en continu.

Broyage en circuit fermé et contrôle de la température

Le refroidissement de l'enveloppe et la circulation contrôlée permettent de gérer la chaleur générée lors du broyage fin. Une garniture mécanique et un système de transfert de matière en circuit fermé peuvent être mis en place pour réduire les infiltrations d'air, l'évaporation et la contamination externe.

Séchage par atomisation à haute température

Après le broyage humide, la suspension finement dispersée peut être acheminée directement vers un sécheur-atomiseur. L'atomisation et le séchage rapides permettent d'éviter une étape distincte de filtration et de séchage du gâteau et contribuent à préserver la dispersion obtenue lors du broyage humide.

Distribution optimisée de l'air chaud

La conception de la distribution d'air à l'aide de la CFD peut être utilisée pour améliorer l'écoulement du gaz dans la chambre de séchage et réduire les surchauffes locales ou les zones mortes. La configuration finale du flux d'air est choisie en fonction de la charge d'évaporation, du comportement de la poudre et de la géométrie de la tour.

Atomisation centrifuge à grande vitesse

La documentation source décrit les atomiseurs centrifuges Longxin comme fonctionnant sur une large plage de vitesses de référence comprise entre environ 5 000 et 25 000 tr/min, avec des vitesses élevées à l'extrémité du disque permettant la formation de gouttelettes fines. La taille et la vitesse finales de l'atomiseur sont choisies après analyse de la viscosité de la suspension, de sa teneur en matières solides et des caractéristiques de la poudre souhaitée.

Refroidissement, surveillance et récupération des poudres fines

Il est possible d'intégrer un système de refroidissement de l'atomiseur ainsi qu'une surveillance de la température et des vibrations afin d'assurer un fonctionnement stable à long terme. Des systèmes de filtration à cyclone et/ou à manches permettent de récupérer la poudre fine du produit contenue dans le flux d'échappement, la configuration du filtre étant choisie en fonction de la température du produit et de la taille des particules.

Caractéristiques attendues de la poudre

En associant la désagglomération par voie humide à un séchage par atomisation contrôlé, ce procédé est conçu pour permettre :

• Réduction des agglomérats durs
• Une distribution granulométrique plus étroite et plus facile à contrôler
• Meilleure dispersion de la poudre
• Un comportement de polissage plus régulier
• Risque réduit de présence de particules trop grosses susceptibles de rayer la surface
• Passage progressif de la transformation de la boue à la poudre séchée

Applications typiques

• Oxyde de cérium (CeO₂) poudre à polir
• Matériaux de polissage à base de terres rares riches en cérium
• Matériaux de polissage pour lentilles optiques
• Poudres de polissage pour écrans LCD et verres d'affichage
• Poudres de polissage pour verres de protection d'écrans tactiles
• Autres poudres fines fonctionnelles nécessitant une désagglomération par voie humide suivie d'un séchage par atomisation

Informations requises concernant le projet

Pour la conception du procédé, veuillez indiquer la composition de la poudre d'alimentation, la teneur en matières solides de la suspension, la viscosité, la distribution granulométrique initiale et cible, les spécifications requises pour la poudre de polissage, le débit, la charge d'évaporation et les limites de contamination. Des essais sur les matériaux peuvent être réalisés afin de valider le comportement au broyage et au séchage avant la mise à l'échelle industrielle.

Longxin peut fournir le broyeur à billes et le sécheur par atomisation en tant qu'unités individuelles ou concevoir une ligne de production intégrée comprenant la préparation de la boue, le broyage, la circulation, l'atomisation, le séchage, la récupération de la poudre et le contrôle du processus.