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Optimisation des processus

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Test de fusibilité des cendres du charbon

Le test de fusibilité des cendres est un outil essentiel pour optimiser l'utilisation du charbon dans la production d'énergie et les processus métallurgiques. En déterminant les températures de transformation caractéristiques des cendres de charbon - Déformation initiale (IDT), Ramollie (ST), Hémisphérique (HT) et Fluide (FT) - les laboratoires peuvent prédire le comportement d'encollage dans les chaudières et les gazéificateurs, assurant ainsi la sécurité et l'efficacité opérationnelles.

Les cendres de charbon avec des compositions minérales variées présentent des comportements de fusion différents ; par exemple, une teneur élevée en fer ou en alcalins abaisse les points de fusion. La mesure fiable de ces paramètres aide les opérateurs à sélectionner des mélanges de charbon adaptés et à ajuster les conditions du four pour prévenir l'encollage et les temps d'arrêt imprévus.

Le four de fusibilité des cendres CAF G5 de Carbolite Gero est spécifiquement conçu pour cette application. Les principales caractéristiques incluent :

  • Chauffe jusqu'à 1600 °C, avec des options d'atmosphère inerte ou réductrice pour simuler les véritables environnements de four.
  • Caméra et logiciel intégrés pour la capture d'images continue et la reconnaissance automatique du point final, minimisant l'erreur humaine.
  • Conformité aux normes internationales (ISO 540:2008, ASTM D1857/D1857M–18, DIN 51730) pour des résultats standardisés et reproductibles.
  • Taux de chauffe contrôlés (par exemple 8 °C/min) pour garantir une observation précise des transformations du cône de cendres.


En utilisant le CAF G5, les laboratoires miniers et de qualité du charbon obtiennent des données précises et reproductibles sur le comportement des cendres. L'enregistrement automatique des images améliore non seulement l'assurance qualité, mais augmente également la productivité. Sa flexibilité va au-delà du charbon, en prenant en charge les tests de fusibilité des cendres sur la biomasse et les combustibles dérivés des déchets, ce qui en fait une solution polyvalente pour l'optimisation des processus.

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Test de broyabilité dans l'industrie minière : détermination de l'indice de Bond

Mesure précise de la dureté du minerai pour une conception de circuit plus intelligente

Dans l'industrie minière et des minéraux, comprendre la dureté d'un minerai à broyer est essentiel pour concevoir des circuits de concassage économes en énergie et rentables. L'indice de "Bond Work Index" (BWI) est la méthode reconnue mondialement pour déterminer l'énergie nécessaire pour broyer un minerai à une taille de particule spécifique. Que vous conceviez une nouvelle usine de traitement ou que vous optimisiez une usine existante, connaître la broyabilité de votre matériau est une première étape cruciale. Retsch propose une solution efficace et conviviale pour les tests de Bond avec son broyeur à tambour TM 300 qui peut être utilisé comme testeur d'indice de Bond. Cette machine est adaptée pour répondre aux exigences spécifiques de cette procédure standardisée.

Pourquoi effectuer des essais d'indice de Bond ?

Conception de circuits de concassage

Les ingénieurs utilisent les valeurs de l'indice de Bond pour déterminer la taille et les besoins en puissance des broyeurs à billes ou à tiges. Un indice plus élevé indique un minerai plus dur qui nécessite plus d'énergie pour être broyé, ce qui influence directement le nombre ou la taille des broyeurs nécessaires au traitement.

Faisabilité et planification de l'usine

Les données de l'indice de Bond constituent une donnée standard dans les études de faisabilité. Cela aide à estimer les besoins en puissance des broyeurs en fonction du débit de minerai et de la taille de broyage cible, ce qui en fait un facteur clé dans le choix du bon équipement et l'évaluation de la consommation d'énergie.

Optimisation des performances du broyeur

Au cours de la vie d'une mine, les caractéristiques du minerai peuvent changer. Le suivi de l'indice de Bond au fil du temps aide à optimiser les réglages des broyeurs, à ajuster les stratégies de mélange ou à prévoir l'usure et la maintenance des équipements.

Conformité et rapports

Étant donné que la méthode de Bond est largement acceptée par les banques, les bureaux d'études et les organismes de réglementation, effectuer le test avec précision est essentiel pour les audits, les validations de conception et les approbations de projets.

L'avantage Retsch : Essais efficaces et évolutifs

Traditionnellement, les tests de l'indice de Bond étaient longs et laborieux. Retsch simplifie ce processus en proposant :

  1. Broyeurs à billes et à barres dédiés à l'indice de Bond adaptés à la procédure standardisée.
  2. Le broyeur à tambour TM 300 est configurable pour les essais de Bond, offrant une grande flexibilité dans les environnements de laboratoire.
  3. Intégration potentielle avec des logiciels pour rationaliser la gestion des données, comme le comptage automatique des révolutions et les outils de calcul intégrés pour déterminer l'indice de travail final après chaque cycle.
Ce niveau d'automatisation et de précision réduit la charge de travail de l'opérateur, augmente la cohérence et améliore le délai de traitement des évaluations de broyabilité, sans sacrifier la précision requise par la méthode Bond.

 

Pour les professionnels de l'exploitation minière, les métallurgistes et les ingénieurs de procédés, la détermination de l'indice de Bond est essentielle pour le dimensionnement approprié des équipements, l'estimation de l'énergie et l'optimisation des processus. Grâce aux équipements de test Bond spécialisés et efficaces de Retsch, vous obtenez des données fiables plus rapidement, avec moins d'effort manuel et une confiance totale dans vos résultats. Que vous conceviez une usine nouvelle ou que vous ajustiez un circuit existant, Retsch fournit la solution de test de broyabilité en laquelle vous pouvez avoir confiance.

Broyeur à tambour TM 300

Test de réductibilité du minerai de fer

La réductibilité du minerai de fer est une mesure de la facilité avec laquelle un minerai de fer peut être réduit (oxygène éliminé) en fer métallique, dans des conditions similaires à celles d'un haut fourneau. Le test standard (ISO 4695:2015) consiste à faire réagir des granulés ou du sintier de minerai de fer avec un gaz réducteur à haute température et à mesurer le taux et l'étendue de la perte de poids (au fur et à mesure que l'oxygène est éliminé). Le résultat est généralement exprimé sous forme d'un indice de réduction (% de réduction à un certain moment) ou sous forme de taux.
Les laboratoires miniers et métallurgiques effectuent ce test pour évaluer différentes sources de minerai de fer pour les hauts fourneaux. Les minerais qui se réduisent facilement nécessiteront moins de combustible et entraîneront une efficacité accrue.
Ce test est crucial pour l'évaluation des matières premières pour les hauts fourneaux. Un minerai hautement réductible contribuera à une consommation moindre de coke dans le haut fourneau et potentiellement à une productivité plus élevée.
Si un minerai a une faible réductibilité, il peut ne pas être entièrement réduit dans le puits, entraînant une métallisation moindre ou nécessitant plus d'énergie dans la chambre de combustion, ou il peut affecter la perméabilité du four (car la réduction provoque une expansion ou une désintégration qui peut être problématique).
Lors du développement de processus de concentration ou de la comparaison entre minerai en morceaux et granulés, la réductibilité est un critère de qualité. Les fabricants de granulés suivent également la réductibilité en tant que contrôle qualité, car les additifs ou les conditions de cuisson peuvent la modifier.
Le four Carbolite Gero IOR (Réductibilité du minerai de fer) est conçu pour ce test, il peut accueillir le panier d'échantillons et offre un environnement gazeux contrôlé et un profil de température. Il comprend probablement une balance intégrée pour enregistrer automatiquement les changements de poids, similaire à la TGA mais à plus grande échelle.

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Le four IOR peut être équipé pour effectuer des tests en parallèle ou en séquence grâce à un contrôle automatisé du gaz et de la température. Procédure de test :

  • Typiquement, un échantillon de minerai calibré (comme des pastilles de 10 mm ou des morceaux de sinter) est placé dans un four à tube de réaction.
  • Le four est chauffé à environ 900 °C (l'ISO 4695 précise 950 °C) dans un gaz réducteur en flux (généralement des mélanges de CO + N₂ ou H₂/CO) pendant une période définie.
  • L'échantillon est pesé de manière intermittente ou continue pour déterminer la quantité d'oxygène (masse) qui a été éliminée à intervalles réguliers.

En savoir plus sur cette application

En effectuant le test standard de réductibilité, les laboratoires miniers peuvent fournir des informations précieuses aux utilisateurs en aval (aciéries). Un indice de réductabilité plus élevé est généralement favorable : il peut être un argument de vente pour un produit minier.
D'autre part, une réduction extrêmement rapide peut causer d'autres problèmes (la mine se désagrège trop rapidement, etc.), donc l'image complète implique plusieurs tests. Néanmoins, la réductibilité est une métrique clé, et les équipements de Carbolite garantissent qu'elle est mesurée sous conditions standardisées pour la comparabilité.
Les données issues de ces tests aident à la modélisation géométallurgique du comportement d'un minerai dans un four, comblant ainsi le fossé entre les caractéristiques géologiques et les performances industrielles.

Surveillance de la taille des particules dans le traitement des minéraux (optimisation du broyage et récupération)

Dans l'industrie minière, un contrôle précis de la taille des particules est essentiel pour maximiser la récupération des minéraux dans les processus en aval tels que la flottation ou la lixiviation. Les analyseurs de diffraction laser fournissent un retour en temps réel sur la taille de broyage (par exemple, D80 ou % passant 75 µm), permettant aux opérateurs d'ajuster rapidement les paramètres du broyeur. Contrairement au tamisage traditionnel, la diffraction laser est plus rapide, automatisée et suit les normes ISO 13320, garantissant des données fiables.

Cette méthode est largement appliquée dans le contrôle du circuit de broyage, où le maintien des particules dans une plage optimale (généralement 10–100 µm pour la flottation du sulfure de cuivre) améliore la libération et l'efficacité de la flottation. Si les particules sont trop grosses (> 150 µm), les minéraux restent enfermés dans la gangue ; trop fines (<5 µm), ils peuvent réduire la récupération ou augmenter la consommation de réactifs.

Des études de cas montrent que l'installation de systèmes de mesure en ligne de la taille des particules améliore la stabilité du processus et le taux de récupération, souvent de 1 à 2 %. Les recherches universitaires soutiennent cette affirmation, en reliant la taille des particules aux courbes de récupération et aux modèles géométallurgiques. ASTM B822, fournissant des mesures fiables.

Il existe également un autre exemple concernant SYNC et la combinaison de la diffraction laser et de l'analyse dynamique d'images, afin d'améliorer l'efficacité énergétique et de réduire l'empreinte carbone dans le traitement du minerai de magnétite et de fer. L'objectif principal est d'optimiser la taille des particules et le conditionnement magnétique pour améliorer les processus en aval tels que la flottation. En analysant la taille et la forme des particules à partir du même échantillon, le système évite les erreurs d'échantillonnage et garantit des données précises.

Plus de détails sur

Optimisation des processus miniers avec la diffraction laser et l'analyse d'images

Dans l'industrie minière et la géologie, la distribution des tailles de particules influence directement la précision de l'exploration, l'efficacité du traitement et la conformité aux normes environnementales. Du forage à la flottation et aux granulats de construction, une caractérisation précise est essentielle pour optimiser la récupération, réduire les coûts et assurer la durabilité.

Le Microtrac SYNC combine de manière unique la diffraction laser (LD) et l'analyse dynamique d'image (DIA) dans un seul instrument, fournissant des données complètes sur la taille et la forme des particules. Cette approche double permet aux opérateurs d'obtenir des résultats rapides, automatisés et reproductibles tout au long de la chaîne de valeur minière.

Avantages clés :

  • Exploration et caractérisation des ressources : Les données sur la taille des grains révèlent les motifs de minéralisation et guident le placement des forages.
  • Optimisation du traitement et du broyeur : La surveillance en temps réel de la taille des particules réduit la consommation d'énergie et améliore le rendement métallurgique.
  • Contrôle de la flottation et de la lixiviation : Assure une taille d'alimentation optimale pour un rendement maximal et une réduction de la consommation de réactifs.
  • Surveillance de l'environnement : Suivi des résidus miniers, de la poussière et des effluents pour se conformer aux réglementations strictes.
  • Matériaux de construction : Fournit un contrôle rapide de la granulométrie des agrégats, améliorant la qualité et la durabilité.

Pourquoi les solutions Verder sont importantes

  • Microtrac SYNC pour l'analyse combinée des particules LD + DIA.
  • STABINO ZETA pour la surveillance de la stabilité des boues et du potentiel zêta.
  • L'intégration avec les outils de préparation d'échantillons Retsch garantit des échantillons représentatifs, exempts de contamination.
Avec les instruments Verder, les laboratoires et les usines obtiennent des données exploitables qui améliorent directement l'efficacité des processus, la durabilité et la performance économique.

 

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Physirsorption de l'azote pour l'analyse de la surface et de la microporosité des matériaux géologiques

L'adsorption de gaz azote à des températures cryogéniques (77 K) reste une technique fondamentale en géoscience et en recherche sur les matériaux pour déterminer la surface spécifique et la microporosité des minéraux, des minerais et des matériaux dérivés. En utilisant la série Microtrac BELSORP, les chercheurs et les laboratoires peuvent obtenir des informations détaillées sur la porosité et les caractéristiques de surface à l'échelle nanométrique, ce qui est crucial pour interpréter le comportement des minéraux, la capacité d'adsorption et l'efficacité du traitement.

Cette méthode est largement appliquée à divers matériaux géologiques tels que les argiles, les zéolites, les charbons activés, les bauxites, les schistes et les sinters de minerai de fer. Elle est également pertinente dans des domaines de pointe comme la géologie planétaire, où la porosité des minéraux offre des indices sur la formation et l'altération des corps extraterrestres.

Plus de détails sur BELSORP

Analyse des micropores et de la surface à l'aide de l'adsorption d'azote

De nombreux matériaux géologiques, y compris les charbons, les schistes et les zéolites, contiennent une fraction importante de pores de moins de 2 nanomètres. L'azote à 77 K peut accéder à la plupart de ces micropores, tandis que le CO₂ à 273 K est souvent utilisé pour explorer les ultramicroporosités (<1 nm) en raison des limitations cinétiques de l'azote. Cependant, l'analyse BET à base d'azote reste une méthode robuste pour déterminer la surface totale, en capturant les contributions des surfaces externes et des pores internes accessibles (mésoporosités et microporosités sélectionnées).

Utilisation des analyseurs BELSORP Microtrac :

Les échantillons sont d'abord dégazés pour éliminer l'humidité et les contaminants volatils.
L'azote est adsorbé à des pressions relatives contrôlées (P/P₀) tandis que l'instrument enregistre l'isotherme d'adsorption à 77 K.

Des outils logiciels avancés fournissent le calcul de la surface BET, l'analyse des micropores/mésopores et prennent en charge divers gaz, y compris l'argon (87 K) et le dioxyde de carbone (273 K) pour des études spécialisées.

Méthodes standard

Les systèmes Microtrac prennent en charge l'évaluation des données conformément aux directives internationales, garantissant précision, reproductibilité et comparabilité :

  • ISO 9277:2010/2022 - Définit les mesures de surface BET et les critères de validation (linéarité, constante C, etc.)
  • ISO 15901-2:2022 - Couvre l'analyse des mésoporos et la distribution de la taille des pores via des méthodes telles que NLDFT
  • ASTM D3663 - Pratique standard pour l'analyse de la surface BET des catalyseurs, montrant une pertinence intersectorielle

La physorption d'azote à l'aide des analyseurs Microtrac fournit des informations cruciales sur la surface et la porosité qui ne peuvent pas être obtenues par la chimie en vrac ou la microscopie seule. Que ce soit pour étudier la capacité d'adsorption des minéraux, le rang du charbon ou le matériau extraterrestre, l'analyse BET offre une vue standardisée et précise de la structure à l'échelle nanométrique des échantillons géologiques, soutenue par la qualité et la fiabilité de la technologie Microtrac.

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Essai de micro-dureté des minéraux et des roches

Mesure précise de la dureté des minéraux et des phases en géosciences

Les essais de micro-dureté par micro-indentation, utilisant des techniques telles que Vickers ou Knoop sous de faibles charges, sont une méthode puissante pour évaluer la dureté des grains et des phases minérales individuelles dans les échantillons géologiques. Bien que couramment utilisée en métallurgie, cette technique est tout aussi précieuse en géosciences. Les testeurs de micro-dureté QATM, initialement développés sous la marque Qness, offrent des solutions de mesure précises et fiables qui vont au-delà des métaux pour atteindre la roche polie, le minerai, le charbon et les échantillons planétaires.

Caractérisation quantitative de la dureté minérale

 Contrairement à l'échelle de Mohs traditionnelle, qui est qualitative, les essais de microdureté fournissent des valeurs numériques (par exemple, le nombre de dureté Vickers) pour la dureté des minéraux. Cela permet des comparaisons plus précises, la détection de différences subtiles entre des minéraux visuellement similaires (par exemple, calcite vs aragonite), et même des aperçus sur la zonation compositionnelle au sein d'un seul cristal (par exemple, changements du noyau au bord dans le grenat).

Broyage des minerais et géométallurgie

La dureté des phases minérales individuelles influence fortement la rupture et le comportement de broyage du minerai. Les minéraux plus durs peuvent résister à la fragmentation, restant sous forme de particules grossières et pouvant piéger des phases plus tendres ou précieuses. Les données de microdureté soutiennent les études de libération minérale et aident à optimiser les modèles de comminution, contribuant directement à l'efficacité du processus.

Mécanique du charbon et des schistes

Les tests de microdureté sont de plus en plus appliqués au charbon et au schiste pour évaluer leurs propriétés mécaniques en relation avec les réservoirs de gaz non conventionnels. Les mesures fournissent des informations sur la fragilité, la résistance et le comportement de fracturation, soutenant la récupération de méthane et le développement du gaz de schiste.

Matériaux planétaires et extraterrestres

Comprendre la microdureté des minéraux dans les météorites et les échantillons lunaires aide à évaluer leur résistance à l'abrasion, leur réponse aux événements d'impact et leur susceptibilité à l'altération spatiale. Ces études apportent des informations précieuses à l'exploration planétaire et à l'interprétation du comportement des matériaux extraterrestres.

Pourquoi nos équipements ?

  • Déformation de haute précision à l'échelle du micron
  • Mesures et imagerie automatisées pour des flux de travail efficaces
  • Compatibilité avec les échantillons géologiques polis
  • Valeurs de dureté absolue en MPa ou kgf/mm2, permettant des comparaisons détaillées des matériaux
Même les distinctions subtiles, telles que les différentes valeurs de dureté dans les polymorphes ou à travers les zones de composition, peuvent être capturées avec les instruments QATM, soutenant à la fois les applications de recherche et industrielles.

Contactez l'expert Plus d'informations sur l'essai de micro-dureté

Porosimétrie au mercure pour la porosité des roches et la distribution des tailles de pores

La porosité à l'aide de mercure (MIP) est utilisée pour caractériser le volume des pores et la distribution de la taille des pores des roches, des minerais et d'autres matériaux solides en forçant le mercure à pénétrer dans les pores sous pression.

La porosité est une propriété clé : c'est la capacité de stockage des fluides dans les roches et le facteur déterminant de la manière dont les fluides se déplacent (la perméabilité est liée aux tailles des pores). Bien que la porosité globale puisse être mesurée par des moyens plus simples (comme la saturation ou la pycnométrie à l'hélium), la MIP fournit de manière unique une distribution des tailles de pores (PSD) sur une large gamme. Cela est précieux pour l'évaluation de la qualité du réservoir. Étant donné la porosité, un échantillon avec des pores principalement grands aura généralement une perméabilité plus élevée qu'un échantillon où la porosité est constituée de micropores. L'intrusion de mercure donne une idée des tailles effectives des pores de gorge qui contrôlent l'écoulement. Classification des roches : Deux grès peuvent tous deux avoir une porosité de 20 %, mais si l'un a principalement des pores de 10 µm et l'autre des pores de 0,1 µm, leur comportement diffère. La MIP peut différencier de tels cas, aidant les géologues à classer les types de roches réservoirs.

 

Dans l'exploitation minière et le traitement des minéraux, la connaissance des tailles de pores peut influencer la manière dont on broie ou traite un minerai. Par exemple, si le minerai précieux est contenu dans une matrice ayant des pores très petits, la solution de lixiviation pourrait ne pas pénétrer correctement, il faudrait broyer plus finement ou prétraiter. La MIP pourrait quantifier ces tailles d'entrée de pores pour éclairer ces décisions.

En résumé, la porosimétrie par intrusion de mercure offre aux géologues et aux ingénieurs miniers une fenêtre sur l'architecture poreuse des roches et des matériaux, en quantifiant la porosité totale connectée et la distribution des tailles de ces connexions, de quelques nanomètres jusqu'aux vides visibles. Ces informations sont essentielles pour prédire comment les fluides interagissent avec le matériau, qu'il s'agisse de pétrole migrant à travers un grès, ou d'une solution de lixiviation acide percolant à travers du minerai concassé, ou simplement de l'eau pénétrant dans une pierre de construction et provoquant l'altération.

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Fours d'usine pilote pour les essais de charbon et de coke

Les fours d'usine pilote sont des outils essentiels pour simuler le traitement du charbon et du coke dans des conditions de laboratoire contrôlées. Ils permettent aux laboratoires miniers et métallurgiques de reproduire les processus de cokéfaction industriels à une échelle plus petite, fournissant des données précieuses pour l'optimisation des processus et l'évaluation des mélanges de charbon.

Pertinence de l'application

 

  • Évaluation des mélanges de charbon : Tester la production de coke à petite échelle pour prédire la performance industrielle.
  • Optimisation du processus : Étudier le comportement de carbonisation pour améliorer l'efficacité des opérations de sidérurgie.
  • Assurance qualité : Évaluer la résistance, la réactivité et l'adaptabilité du coke pour les hauts fourneaux avant son utilisation à grande échelle.
  • Recherche et développement : Soutenez le développement de nouveaux procédés de cuisson du coke et de carburants alternatifs.

 

Carbolite

Les fours pilotes de Carbolite Gero permettent un contrôle précis des profils de chauffe, des atmosphères et des tailles de lots. Cela permet aux laboratoires miniers et sidérurgiques de simuler de manière fiable les conditions industrielles, de réduire les risques et de garantir que les matières premières répondent aux exigences strictes des processus métallurgiques.

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