Le broyeur à tambour TM 300 est utilisé pour la préparation de granulés et de poudres par broyage à sec ou humide. Ce broyeur polyvalent peut être utilisé soit comme broyeur à billes, soit comme broyeur à barres en utilisant le module approprié. Pour garantir un processus de broyage efficace, il est important d'utiliser un nombre suffisant de billes ou de barres. Selon le matériau de l'échantillon, il est possible d'atteindre une finesse finale inférieure à 20 µm.
Le broyeur à tambour se compose d'un moteur d'entraînement monté sur un cadre en acier robuste, d'un jeu de grilles de séparation et d'un bac de récupération. Le TM 300 dispose d'un mécanisme de serrage et de sécurité qui permet d'accéder facilement à la matière à broyer. Grâce à un système de fermeture rapide, le couvercle du tambour se retire sans effort, ce qui facilite le nettoyage.
Le TM 300 peut contenir un volume d'échantillon allant jusqu'à 20 l et convient donc également aux processus d'upscaling.
Le TM 300 se distingue par ses caractéristiques conviviales. Le mécanisme de basculement simple permet de vider rapidement et facilement le bol de broyage. Le récipient collecteur amovible simplifie le prélèvement d'échantillons et permet à l'opérateur d'accéder aisément au matériau broyé.
Le capot d'insonorisation solide contribue à un environnement de travail plus calme et plus agréable.
La TM 300 est équipée d'un bouton d'arrêt d'urgence qui interrompt rapidement et de manière fiable le processus de broyage en cas d'événements imprévus, augmentant ainsi la sécurité de l'utilisateur.
Les tambours et les couvercles de tambour redessinés du TM 300 se caractérisent par une manipulation améliorée, permettant de fixer le couvercle avec une seule vis pour une étanchéité parfaite, même en cas de broyage humide.
Les paramètres de processus tels que la durée de broyage ou le démarrage/l'arrêt peuvent être réglés facilement via le grand écran de la TM 300. Parmi eux:
Le TM 300 propose des tambours de broyage de taille standard de 5 à 43,4 litres pour les différents domaines d'application. Le broyeur peut ainsi s'adapter à un large éventail d'opérations de broyage.
Une grille de séparation optionnelle permet de séparer facilement les billes et l'échantillon après le processus de broyage. Elle convient aux billes de broyage de 10, 20 ou 30 mm. Un raccord pour l'aspiration des poussières est disponible afin d'éviter la libération de poussières.
Le bol de broyage est équipé d'un joint qui assure une étanchéité sûre pour un broyage sans perte et augmente ainsi l'efficacité du processus.
5-liter Tambour de broyage
21.7-liter Tambour de broyage
Grille de séparation
La taille maximale d'introduction de l'échantillon dépend de propriétés telles que la dureté et le comportement à la rupture. L'idéal pour le TM 300 est une taille de particules d'environ 5 mm. Des particules plus grosses peuvent être tolérées, mais ne devraient pas dépasser 15 mm. Pour les agglomérats d'échantillons qui se brisent très facilement ou pour les effets de désagglomération, une taille d'alimentation comprise entre 20 et 30 mm est réalisable. Pour de tels échantillons faciles à traiter, le niveau de remplissage peut être augmenté jusqu'à 20 L.
Si des tambours spéciaux en acier inoxydable 1.4404 dans les tailles 21,7 / 10 / 5 L sont utilisés avec des billes de broyage en acier 1.4404, un broyage humide est possible dans le TM 300. Le volume de remplissage total pour le broyage humide peut dépasser la quantité recommandée pour le broyage à sec. Il peut être utile d'utiliser un plus grand nombre de petites billes de broyage afin d'augmenter les effets de frottement.
| Tambour de broyage | Masse de billes de broyage | Taille de bille de broyage (mm) | Nombre de barres | Quantité d'échantillons optimale (L) |
| 5 l | 10 kg | <5 | 10 | 20 | 30 | - | 1 - 1.5 |
| 10 l | jusqu’à 20 kg | <5 | 10 | 20 | 30 | - | 2 - 2.5 |
| 21.4 l | 40 kg | <5 | 10 | 20 | 30 | - | 4 - 5 |
| 43.4 l | - | - | 8 | 9 - 20 |
L'utilisateur peut régler le tambour de broyage dans cinq positions différentes et les bloquer à l'aide d'une vis. Cela garantit un remplissage et un vidage faciles du tambour, mais améliore également le processus de mélange et de broyage. Pour des raisons d'espace, le plus grand module à barres de 43,4 L ne peut pas être placé en position de mélange.
Position de remplissage
Position de mélange
Position de broyage
Position pour vider
Position pour le vidage complet
La TM 300 est en mesure de répondre aux exigences de la production pharmaceutique moderne. Cela peut être démontré par l'exemple de la synthèse mécanochimique des cocristaux rac-ibuprofène:nicotinamide. La TM 300 est une alternative écologique aux méthodes traditionnelles à base de solutions. En seulement 90 minutes, 3,2 kg de cristaux de Co ont pu être produits avec une conversion de 99 %. Seules des quantités minimales de solvants sont utilisées dans le processus appelé liquid assisted grinding (LAG). Par rapport aux méthodes traditionnelles, cela réduit la consommation d'énergie et minimise considérablement l'impact sur l'environnement.
Conversion de rac-IBU. Tracé bleu : procédé de broyage avec ajout de 10 kg de billes (d = 10 mm) après 270 minutes et de 10 kg de billes (d = 30 mm) après 360 minutes ; ajout de l'additif LAG EtOH après 510 minutes. Tracé orange : procédé assisté par LAG avec ajout d'EtOH avant la réaction et 20 kg de billes de 10 mm.
Résultats présentés par le groupe de travail de Michael Felderhoff [1].
Le TM 300 permet de réaliser des processus mécanochimiques à l'échelle du kilogramme, ce qui ouvre de nouvelles possibilités pour des processus de fabrication industrielle durables. Ce qui est particulièrement intéressant ici, c'est l'abrasion minimale des métaux - les valeurs mesurées étaient bien en dessous des niveaux inquiétants, et nettement inférieures à celles mesurées par exemple dans les vibro-broyeurs excentriques. Le tableau montre les valeurs minimales d'abrasion dans le TM 300 au cours de l'essai.
| Echantillon | Al [ppm] | Cr [ppm] | Co [ppm] | Fe [ppm] | Ni [ppm] |
| Matière première IBU | 11.3 | 39.0 | 25.7 | 71.9 | 34.9 | Matière première Nicotinamide | 8.9 | 33.3 | 26.7 | 40.0 | 33.3 |
| Co-cristal après 30 minutes | 10.8 | 35.9 | 30.8 | 51.3 | 38.5 |
| Après 60 minutes | 11.0 | 37.0 | 31.7 | 63.4 | 39.6 | Après 90 minutes | 17.2 | 43.8 | 35.9 | 64.6 | 45.3 |
Un autre domaine d'application du TM 300 est la détermination de l'indice de travail selon Bond. L'indice de travail de Bond est utilisé pour évaluer l'efficacité du broyage et calculer la puissance de broyage nécessaire lors de la sélection des broyeurs dans la phase de planification des grandes installations. La détermination correcte de l'indice de travail est essentielle pour planifier et estimer avec précision les coûts associés au processus de broyage dans des secteurs tels que le ciment, l'exploitation minière ou l'acier.
Le module broyeur à billes et le module broyeur à barres peuvent tous deux être utilisés pour cette méthode. Pour simuler un circuit de broyage fermé, il faut au moins 15 à 20 kg d'échantillons.
Le Ball Mill Work Index (BWI) est utilisé pour déterminer la taille des grains de 2,1 mm à 100 µm. L'échantillon doit être pré-broyé pour obtenir les tailles de particules indiquées ci-dessous.
Les broyeurs à tambour RETSCH sont de véritables machines polyvalentes. Ils homogénéisent, par exemple : charbon actif, alliages, bentonite, os, fibres de carbone, catalyseurs, cellulose, clinker de ciment, céramique, produits chimiques, minéraux argileux, charbon, coke, compost, béton, déchets électroniques, fibres, gypse, verre, cheveux, apatite hydroxyle, kaolin, pierre à chaux, oxydes métalliques, minéraux, minerais, peinture et vernis, papier, produits pharmaceutiques, pigments, plantes, polymères, quartz, graines, pierres semi-précieuses, boues d'épuration, scories, terre, tissus, tabac, déchets, bois, etc...
Échantillon de 5 L
Module à billes de 21,7 litres
Prébroyage:
40 kg x 20 mm de billes de broyage
4 h à 60 min-1
Broyage fin:
40 kg x 10 mm de billes de broyage
5 h à 60 min-1
4,5 L d'échantillon
Module de billes de 21,7 L
Prébroyage:
40 kg x 30 mm de billes de broyage
3 h à 60 min-1
Broyage fin:
40 kg x 10 mm de billes de broyage
4 h à 60 min-1
25 kg d'échantillon
Module de barres de 43,4 L
8 barres de broyage
1 h à 80 min-1
4,2 L d'échantillon
Module de billes de 21,7 L
40 kg x 30 mm de billes de broyage
5 h à 70 min-1
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| Applications | pulvérisation, mélange utilisé comme essai de l'indice de Bond : quantification de la broyabilité des minerais et des minéraux |
| Champ d'application | agriculture, biologie, chimie / matériaux de construction, environnement / recyclage, géologie/ métallurgie, ingénierie/électroniques, médecine / produits pharmaceutiques, verres/céramiques |
| Matière chargée | tendre, dur, cassant, fibreux - sec ou humide |
| Principe de broyage | friction |
| Granulométrie initiale Max* | < 20 mm utilisé comme Essai Indice de Bond : < 3,35 mm avec module à billes / 12,50 mm avec module à tiges |
| Finesse finale* | < 20 µm utilisé comme essai d'indice de Bond: < 100 µm avec module à billes / 2,100 µm avec module à tiges |
| Charge / quantité alimentée* | minimum 1 l / maximum 20 l utilisé comme essai de l'Indice de Bond : min. 15 kg avec module à billes / min. 20 kg avec module à tiges |
| Vitesse de rotation | 1 - 80 min-1 utilisé comme Essai Indice de Bond : 70 min-1 avec module à billes / 46 min-1 avec module à tiges |
| Nb de stations de broyage | 1 |
| Matériau des outils de broyage | acier trempé, acier inoxydable utilisé comme essai d'Indice de Bond: acier trempé |
| Tailles de tambour de broyage | 5 l / 10 l / 21,7 l / 43,3 l utilisé comme Essai Indice de Bond: 21,7 l avec module à billes / 43,3 l avec module à tiges |
| Réglage de la durée de broyage | numérique |
| Entraînement | Moteur asynchrone triphasé avec convertisseur de fréquence |
| Puissance d'entraînement | 0.75 kW |
| Donnée d'alimentation électrique | différentes tensions |
| Connexion d'alimentation | monophasé |
| Indice de protection | IP 41 |
| Puissance consommée | ~ 1800 VA |
| l x H x P fermé | 1500 x 1200 x 700 mm |
| Poids net | ~ 306 kg |
| Normes | CE |
Dans un broyeur à tambour, l'échantillon (généralement un matériau pré-broyé) est placé à l'intérieur du tambour avec les billes de broyage et soumis à des forces extérieures. Le broyeur à billes est utilisé pour le broyage fin de matières solides par impact et friction à l'état sec. Le tambour, qui contient l'échantillon et les billes de broyage, tourne autour d'un axe horizontal. Alors que les particules se brisent plus facilement lorsqu'on utilise des billes de broyage de plus grand diamètre, les diamètres plus petits permettent d'obtenir une finesse finale nettement plus élevée.
Le broyeur à billes et le broyeur à barres sont construits selon le même principe et se composent respectivement d'un bol de broyage de 12x12 pouces avec des billes de broyage et d'un bol de broyage de 12x24 pouces avec des barres de broyage.
Le bol de broyage est fixé à une fourche rotative entraînée par un moteur et peut être réglé dans 3 positions : Ouverture du bol de broyage vers le haut pour le chargement, position horizontale pour le broyage, ouverture du bol de broyage vers le bas pour l'extraction du matériau.
Pour réaliser le test du Bond Index, il faut disposer de la quantité prédéfinie de billes ou de barres de broyage. La commande électronique intégrée au moteur possède une protection intégrée contre les surcharges et permet de régler différentes vitesses du tambour de broyage, dont elle surveille le respect exact.
Lors du broyage, des différences de vitesse se produisent entre les billes / barres et le bol de broyage, ce qui entraîne une interaction de forces de frottement et d'impact. L'énergie de broyage nécessaire est alors libérée. L'interaction de ces forces permet d'obtenir un degré de broyage très efficace.
[1] Jan-Hendrik Schöbel, Frederik Winkelmann, Joel Bicker, and Michael Felderhoff; Mechanochemical kilogram-scale synthesis of rac:ibuprofen:nicotinamide co-crystals using a drum mill; RSC Mechanochemistry, 2025, DOI: 10.1039/D4MR00096J
Sous réserve de modifications techniques et d'erreurs
