Séchage du dioxyde de titane (TiO₂)
La production de dioxyde de titane comprend généralement une étape de broyage humide suivie d’une déshydratation mécanique. Le gâteau de filtration obtenu doit ensuite être séché tout en maîtrisant la teneur en humidité, la granulométrie et les propriétés de surface du pigment.
Le sécheur-broyeur DMR combine dispersion, séchage flash et sélection granulométrique dans un procédé continu. Il permet de transformer des suspensions, des pâtes ou des gâteaux de filtration de TiO₂ en poudre tout en limitant le nombre d’étapes et de transferts intermédiaires.
Défis du séchage du TiO₂
Après filtration, le dioxyde de titane peut se présenter sous la forme d’un gâteau cohésif contenant une proportion importante d’eau. La finesse des particules, la forte humidité et la tendance à l’agglomération rendent son alimentation et sa dispersion difficiles.
Le procédé de séchage doit évaporer l’eau tout en évitant une modification excessive de la structure des particules. La teneur en humidité finale, la distribution granulométrique et les propriétés pigmentaires dépendent notamment de la matière d’alimentation et des conditions de fonctionnement.
Une déshydratation mécanique réalisée en amont permet de réduire la quantité d’eau devant être évaporée thermiquement. Son efficacité influence directement la capacité et la consommation énergétique du sécheur.
Séchage flash avec le DMR
Dans le sécheur-broyeur DMR, le gâteau de filtration ou la suspension est introduit dans une chambre équipée d’un rotor à grande vitesse. Celui-ci disperse la matière humide en particules fines qui sont immédiatement mises en contact avec le flux d’air chaud.
L’importante surface d’échange ainsi créée favorise une évaporation rapide. Le temps de séjour relativement court permet d’utiliser une température d’air élevée tout en limitant la durée d’exposition thermique du produit.
Un sélecteur rotatif intégré contrôle la sortie des particules. Les particules suffisamment sèches et fines quittent la chambre, tandis que les fractions plus humides ou plus grossières restent dans le système jusqu’à atteindre les conditions de sortie définies.
Cette configuration réunit dispersion, séchage et sélection dans un seul équipement et peut éviter une opération de broyage distincte après le séchage.
Paramètres du procédé
La température d’entrée et de sortie de l’air, la vitesse du rotor et du sélecteur, le débit d’alimentation et le débit d’air influencent la capacité d’évaporation et les propriétés de la poudre obtenue.
Le réglage de ces paramètres dépend notamment :
- de la teneur initiale en eau ;
- de la consistance du gâteau de filtration ;
- de la granulométrie obtenue lors du broyage humide ;
- de l’humidité résiduelle souhaitée ;
- de la capacité de production ;
- des propriétés de surface et d’écoulement recherchées.
Les paramètres doivent être déterminés au moyen d’essais avec la matière concernée.
Exemple de conditions de séchage
Lors d’essais réalisés avec un gâteau de filtration de dioxyde de titane, une température d’air d’entrée d’environ 450 °C et une température de sortie d’environ 120 °C ont été utilisées. Dans ces conditions, la teneur en eau a été réduite d’environ 35 % à environ 0,3 %, exprimée sur base humide.
La taille médiane des particules est restée proche de 1 µm au cours de cet essai. Ces résultats illustrent la possibilité de sécher rapidement un gâteau de filtration fin tout en limitant les modifications de la distribution granulométrique.
Les performances obtenues dans une installation industrielle dépendent de la composition du TiO₂, des étapes réalisées en amont, des conditions de séchage et de la méthode employée pour analyser la granulométrie et l’humidité.
Intégration dans la ligne de production
Le séchage est étroitement lié au broyage humide et à la déshydratation mécanique réalisés en amont, ainsi qu’à la récupération, au transport et au conditionnement de la poudre en aval.
Une installation intégrée de traitement du TiO₂ peut comprendre l’alimentation du gâteau, le sécheur-broyeur, la séparation air-produit, la filtration, le refroidissement, le stockage intermédiaire et la manutention de la poudre.
La conception tient compte de la capacité, des émissions de poussières, de l’abrasivité du produit, des exigences de nettoyage et des interfaces avec les autres équipements de la ligne.
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