Systèmes de traitement de la lignine
La lignine est un biopolymère renouvelable issu notamment du bois, de la paille et d’autres sources de biomasse. Longtemps considérée comme un sous-produit de la fabrication de pâte à papier ou de bioéthanol, elle est aujourd’hui étudiée pour des applications telles que les bioplastiques, les composites, les revêtements, les cosmétiques et les matériaux pour batteries.
Sa composition, son humidité, sa granulométrie et son comportement d’écoulement varient selon la matière première et le procédé d’extraction. Hosokawa Micron propose des équipements et des installations intégrées pour le séchage, le mélange, le broyage, la sélection, le compactage et la manutention de différents types de lignine.
Des propriétés variables selon l’origine de la lignine
La lignine kraft, la lignine sans soufre issue de bioraffineries et la lignine carbonisée présentent des caractéristiques différentes. La technologie appropriée dépend donc de la forme d’alimentation, des propriétés de la matière et de l’utilisation prévue.
Les principaux paramètres à prendre en compte comprennent la teneur en humidité, la sensibilité thermique, la structure fibreuse, la cohésion, la densité apparente, la granulométrie recherchée et les caractéristiques d’explosivité des poussières. Des essais permettent de déterminer la séquence de traitement et les paramètres adaptés.
Séchage discontinu ou continu
La lignine peut entrer dans le procédé sous la forme d’une suspension, d’une pâte ou d’un gâteau de filtration humide. Le choix entre séchage discontinu et continu dépend notamment de la capacité, de l’humidité initiale, de la sensibilité thermique et des caractéristiques souhaitées pour la poudre.
Le sécheur conique à pales CPD permet de sécher sous vide à basse température. Son agitateur assure le renouvellement du produit au contact de la paroi chauffée et peut contribuer à désagglomérer la matière pendant le séchage. Cette technologie convient notamment aux produits sensibles à la chaleur et aux applications nécessitant une faible humidité résiduelle.
Pour un traitement continu, le sécheur-broyeur DMR combine séchage flash, désagglomération et sélection dans un même équipement. Il peut transformer une suspension ou un gâteau humide en poudre en limitant le nombre d’étapes et de transferts intermédiaires.
Mélange et conditionnement
Le mélange peut être nécessaire pour homogénéiser des lots de lignine, incorporer des additifs ou préparer la matière avant une opération de broyage, compactage ou formulation.
Le mélangeur conique à vis Nauta® convient au mélange à faible cisaillement de poudres fibreuses ou fragiles. Le mélangeur conique à pales CPM produit un mouvement plus intensif et peut également être utilisé pour l’ajout contrôlé de liquides.
Lorsque l’application nécessite une désagglomération, un enrobage ou une incorporation intensive d’additifs, le mélangeur intensif Cyclomix peut être envisagé. La technologie et les paramètres de mélange sont sélectionnés en fonction de la structure de la lignine et des propriétés finales recherchées.
Broyage et sélection granulométrique
Pour certaines applications, la lignine doit être transformée en une poudre fine présentant une distribution granulométrique maîtrisée. Selon le type de lignine et la finesse recherchée, différents équipements de broyage et de sélection peuvent être utilisés.
Les broyeurs sélecteurs ACM conviennent notamment à la production de poudres relativement fines, tandis que les broyeurs à jets d’air AFG permettent d’atteindre des granulométries plus faibles. Un sélecteur à air ATP peut être ajouté pour éliminer les particules fines ou grossières et resserrer la distribution granulométrique.
La lignine étant susceptible d’être fibreuse, abrasive ou sensible à la chaleur, la sélection de la technologie doit être fondée sur des essais avec la matière concernée.
Compactage, granulation et briquetage
Une poudre de lignine fine peut présenter une faible densité apparente, une mauvaise fluidité et une forte tendance à générer des poussières. Le compactage permet de transformer cette poudre en granulés, en plaquettes ou en briquettes plus faciles à doser, stocker et transporter.
Lors de la granulation par compactage, la lignine est comprimée entre deux rouleaux. Le produit compacté est ensuite concassé et tamisé afin d’obtenir la granulométrie souhaitée. Les particules trop fines ou trop grossières peuvent être recyclées dans le procédé.
La faisabilité du compactage sans liant dépend des propriétés de la lignine. Pour certaines matières ou formes de briquettes, l’ajout contrôlé d’eau ou d’un autre liant peut être nécessaire.
Transport, stockage et dosage
Une ligne complète peut également comprendre le transport pneumatique, le stockage en silos, la vidange, le dosage et le remplissage de sacs ou de big bags. Ces équipements sont configurés en fonction de la densité apparente, de la fluidité et de la tendance de la lignine à former des poussières.
Les différentes opérations peuvent être réunies dans une installation intégrée de traitement des poudres. L’automatisation, la récupération des poussières et les interfaces entre les équipements sont alors étudiées comme un ensemble.
Sécurité du procédé
Les poussières de lignine peuvent présenter un risque d’explosion. Le concept de sécurité doit donc être établi à partir des propriétés mesurées de la matière et des conditions du procédé. Selon l’application, les mesures peuvent comprendre la prévention des sources d’inflammation, l’inertage, la décharge de pression ou la suppression des explosions.
Testez avant d’investir
Réalisez des essais avec votre lignine dans l’un de nos centres d’essais. Ils permettent d’étudier le séchage, le mélange, le broyage ou le compactage et de mesurer l’influence des principaux paramètres sur l’humidité, la granulométrie, la densité apparente et la fluidité. Les résultats contribuent au choix des équipements et à la préparation du changement d’échelle.
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Hosokawa Micron conçoit des systèmes de traitement des poudres et des solides en vrac axés sur l’efficacité énergétique, l’optimisation des procédés et la performance à long terme des installations. Nous contribuons ainsi à rendre les procédés industriels plus durables.
