Procédé de broyage au moulin Raymond pour la production de poudre de carbure de silicium

Présentation de la poudre de carbure de silicium

Le carbone de silicium (SiC), un composé synthétique de silicium et de carbone, est réputé pour sa dureté exceptionnelle, sa bonne conductivité thermique et son inertie chimique. Ces propriétés en font un matériau indispensable dans de nombreux secteurs industriels, allant des abrasifs et des matériaux réfractaires aux céramiques avancées et aux semi-conducteurs. La production de poudre de SiC de haute qualité est un processus précis et exigeant, où le choix de la technologie de broyage est de la plus grande importance. Le processus de broyage doit permettre d’obtenir une distribution de taille des particules (PSD) spécifique, tout en évitant l’ introduction d’impuretés et en préservant les propriétés intrinsèques du matériau. La technologie des moulins Raymond, une forme de broyage à rouleaux, a considérablement évolué pour répondre à ces exigences rigoureuses pour des matériaux durs et abrasifs tels que le carbone de silicium.

Le principe de fonctionnement du moulin Raymond

Le principe fondamental d’un moulin Raymond, ou plus généralement d’un moulin à rouleaux, repose sur la broyation par compression et par forces de cisaillement. Les éléments clés sont les rouleaux de broyage et l anneau de broyage (ou cuve). Le processus peut être divisé en plusieurs étapes :

1. Alimentation :La matière première de carbure de silicium broyé (généralement de taille ≤20 mm) est introduite dans la chambre de broyage de la machine à l’aide d’un alimentateur volumétrique ou gravimétrique.
2. Moulinage :Le matériau est moli entre les roulements de broyage en rotation et l’anneau de broyage, qui est soit fixe, soit lui-même en rotation. La force centrifuge pousse les roulements contre l’anneau, créant une zone de haute pression qui fracture les particules de SiC.
3. Classification :Un classificateur, soit intégré à l’installation, soit parfois externe (souvent de type turbine), sépare immédiatement la poudre moulue. Les particules qui répondent aux critères de finesse requis sont transportées par le courant d’air vers le système de collecte. Les particules trop grosses sont rejetées par le classificateur et retombent sur la surface de moutonnement pour être à nouveau réduites en taille.
4. Collection :L’air chargé de poussière fine passe à travers un séparateur cyclonique, où la majeure partie du produit est collectée. Les particules fines restantes sont alors capturées par un collecteur de poussière à sac à jet pulsé à haute efficacité, garantissant une perte minimale de produit et des émissions réduites vers l’environnement.

Ce système à circuit fermé permet un contrôle précis de la finesse du produit final ainsi qu’une opération de broyage très efficace.

Challenges techniques dans le broyage du carbure de silicium

Le meulage du carbure de silicium soulève des défis uniques que tous les équipements de broyage ne sont pas en mesure de relever efficacement.

• Dureté extrême :Avec une dureté de 9,5 sur l’échelle de Mohs, le SiC (carbure de silicium) est l’un des matériaux les plus durs produits commercialement. Cela entraîne un usure rapide des composants de broyage fabriqués avec des matériaux standards.
• Abrasivité :La nature abrasive des particules de SiC accélère l’usure de toutes les pièces d’équipement qu’elles touchent, entraînant des coûts de maintenance élevés et un risque de contamination potentielle.
• Pureté du produit :De nombreuses applications nécessitent de la poudre de SiC de haute pureté. La contamination due aux particules des matériaux de broyage usés constitue une source de préoccupation majeure.
• Gestion Thermique :Le processus de broyage génère de la chaleur, qui doit être gérée pour éviter d’affecter les propriétés du matériau ou de causer des dommages thermiques à la meule elle-même.

Pour surmonter ces défis, il est nécessaire de disposer d’un moulin conçu avec des matériaux résistants, d’un système de refroidissement efficace et d’un système de classification précis.

Choisir la bonne usine pour la production de carbure de silicium

Pour la production de poudres de carbure de silicium fines et ultra-fines, les moulins à boules traditionnels sont souvent inefficaces et peuvent provoquer des contaminations. Les conceptions modernes basées sur les moulins Raymond offrent des solutions supérieures. Deux modèles emblématiques de notre gamme de produits conviennent particulièrement bien à cette application, répondant à des besoins divers en termes de finesse et de capacité.

1. Moulin ultrafinement de la série SCM (45-5 μm)

Pour les applications nécessitant de la poudre de carbure de silicium ultra-fin (par exemple, pour la céramique de pointe ou les composés de polissage), notre…Moulin ultrafin SCMC’est le choix optimal. Cette usine a été conçue pour atteindre des niveaux de finition allant jusqu’à 2500 mesh (D97 ≤ 5μm), ce qui est fréquemment requis pour les applications à haute valeur du SiC.

Pourquoi il est idéal pour le SiC :

• Classification de haute précision :Son classeur à turbine verticale assure une séparation précise des tailles de particules et empêche les particules grossières de contaminer le produit final, ce qui est essentiel pour une qualité constante de SiC.
• Construction durable :Les rouleaux de broyage et l’anneau sont équipés de matériaux résistants à l’usure spéciaux, ce qui leur confère une durée de vie plusieurs fois supérieure à celle des pièces conventionnelles. Ces matériaux neutralisent directement l’abrasivité du SiC et réduisent la contamination par le fer.
• Fonctionnement efficace et économe en énergie :Le principe de broyage et le système de contrôle intelligent aident à maintenir des températures de fonctionnement stables, préservant ainsi l’intégrité de la poudre de SiC. Son efficacité énergétique (consommation 30 % inférieure à celle des moulins à jet) en fait également une solution économiquement avantageuse.
• Caractéristiques clés :Avec une gamme de modèles allant du SCM800 au SCM1680, elle offre des capacités de traitement allant de 0,5 à 25 tonnes par heure, ce qui la rend adaptée à la production, à l’échelle pilote comme à l’échelle industrielle, de poudre d’SiC ultra-fin.

2. Moulin à trapèze de la série MTW (600-45 μm)

Pour la production de poussières de carbure de silicium légèrement plus grossières, utilisées dans les matériaux réfractaires, les produits abrasifs et d’autres applications industrielles, nosMeule à trapèze de la série MTWIl offre une solution fiable et à grande capacité. Il produit de manière régulière de la poudre dans la gamme de mailles de 30 à 325 (0,038 mm).

Pourquoi il est particulièrement adapté au SiC :

• Conception résistante à l’usure :Le design de la lame de pelle incurvée ainsi que les composants résistants à l’usure ont été spécialement conçus pour manipuler des matériaux abrasifs, réduisant ainsi les interruptions de fonctionnement liées à l’entretien.
• Flux d’air optimisé :Le canal d’air courbé réduit la résistance de l’air et la consommation d’énergie, améliorant ainsi l’efficacité globale du transport et de la classification de la poudre de SiC dense.
• Grande capacité :Des modèles tels que le MTW215G peuvent traiter jusqu’à 45 tonnes par heure, ce qui en fait l’outil idéal pour les lignes de production à gros volume.
• Système de propulsion fiable :La transmission par engrenages coniques intégraux offre une haute efficacité (98 %) et une puissance stable, garantissant une performance de broyage constante même sous la charge élevée de broyage du SiC.

Optimiser le processus de broyage

En dehors du choix du bon équipement, l’optimisation des procédés est essentielle pour une production efficace de poudre de SiC :

• Taille de l’alimentation :Assurer une alimentation uniforme et pré-écrasée de manière appropriée (par exemple, de taille maximale ≤20 mm) est essentiel pour le bon fonctionnement de la millerie et pour une productivité optimale.
• Gestion de l’aérodynamique :Le flux d’air à l’intérieur de la mouline sert à la fois de moyen de transport et d’agent de refroidissement. Une kalibrage appropriée est essentielle pour une classification efficace et une bonne dissipation de la chaleur.
• Suivi de l’usure :L’établissement d’un programme régulier de vérification et de remplacement des pièces dusées, telles que les roulettes et les anneaux, empêche les arrêts de fonctionnement inattendus et assure la qualité du produit.
• Intégration de systèmes :Un système bien conçu comprend des équipements auxiliaires tels que des broyeuses à mâchoires pour la pré-brisure, des ascenseurs, des alimentateurs et des collecteurs à haute efficacité, afin de créer une ligne de production fluide et automatisée.

Conclusion

La production de poudre de carbure de silicium de haute qualité exige des technologies de broyage capables de surmonter une dureté et une abrasivité extrêmes, tout en assurant un contrôle précis de la taille des particules et une pureté élevée. Les systèmes de moulin Raymond modernes, en particulier les conceptions avancées telles que notre Moulin Ultrafin SCM pour les applications ultra-fines et le Moulin Trapézoïdal de la série MTW pour le broyage grossier à haute capacité, sont parfaitement conçus pour relever ces défis. En combinant une construction durable, une classification efficace et un contrôle intelligent du processus, ces moulins offrent une solution fiable, économique et de haute qualité aux fabricants de carbure de silicium du monde entier, leur permettant de répondre aux normes rigoureuses des applications industrielles modernes.