Classification des solides

La classification des particules solides vise à les séparer selon certains critères qui peuvent être:

• leur taille
• leur nature

Séparation des particules selon la taille

C'est une opération courante après un broyage qui produira des particules avec une grande variété de tailles.

Différentes techniques sont couramment employées:

• le criblage ou le tamisage
• la sédimentation
• la centrifugation

Criblage ou tamisage

C'est la technique la plus employée. Elle consiste à essayer de faire passer les particules au travers d'une grille dont les ouvertures ont une dimension contrôlée: la maille.
Les particules sont ainsi classées en:

1. plus grosse que la maille (les particules retenues par la grille)
2. plus petite que la maille (les particules passant au travers de la grille)

En répétant l'opération sur des fractions déjà criblées, on peut définir des fractions dont la taille est comprise entre deux valeurs de maille.

Les équipements de criblage ont un fonctionnement généralement continu. Pour assurer en permanence le mouvement des particules et éviter que celles qui sont plus grosses que la maille n'obstruent définitivement les ouvertures, les grilles sont animées d'un mouvement permanent par:

• vibrations
• oscillations
• rotation d'un tambour

Classification hydraulique ou pneumatique

Les particules en suspension dans un gaz ou un liquide, sont séparées selon leur taille, par la seule action de la gravité ou d'une force centrifuge.

On trouve:

• la décantation gravitaire unique
• les décantations gravitaires successives
• la fluidisation
• la centrifugation

Séparation des particules selon leur nature

On utilise principalement:

• la séparation par flottation dans l'extraction minière
• la séparation magnétique

Flottation

La décantation gravitaire naturelle des particules dans un liquide est modifiée par la création de bulles d'air qui en s'accrochant préférentiellement à certaines particules, les entrainent vers la surface.

Ce phénomène est contrôlé par l'ajout de substances modifiant les tensions interfaciale solide/liquide/gaz. On utilise ainsi:

• les moussants, qui stabilisent les bulles d'air
• les collecteurs, qui augmentent le caractère hydrophobe des particules pour aider les particules à flotter
• les dépresseurs, qui augmentent la mouillabilité des particules pour empêcher leur flottation
• les activant, qui peuvent neutraliser l'action d'un dépresseur dans une opération successive

Séparation magnétique

La force magnétique dépend de deux facteurs:

1. la susceptibilité magnétique de la matière et le volume de la particule
2. la forme et l'intensité du champ magnétique appliqué par le séparateur

La susceptibilité magnétique (notée Χ_m) est une mesure de la capacité d'un matériau à devenir aimanté lorsqu'il est soumis à un champ magnétique externe.

Les matériaux peuvent être classifiés selon leur susceptibilité magnétique :

Diamagnétiques (Χ_m > −10⁻⁵)

Cuivre, Eau, Carbone, Quartz ...

Susceptibilité négative et faible.
Repoussement léger par un champ magnétique.

Paramagnétiques (Χ_m > 10⁻⁶ à 10⁻³)

Aluminium, Tungstène, ...

Susceptibilité positive mais faible.

Attirés par un champ magnétique en raison de la présence d'atomes ou d'ions non appariés.

Ferromagnétiques (Χ_m > 10⁴)

Fer, Magnétite...

Grande susceptibilité magnétique positive.

Capables d'être fortement aimantés en raison de l'alignement des moments magnétiques atomiques

On distingue les séparateurs:

• à faible intensité pour les particules grossières et pour les matériaux à très forte susceptibilité magnétique
• à forte intensité 
• à forte intensité et fort gradient pour les particules très fines et à faible susceptibilité magnétique

Applications de la séparation magnétique

La séparation magnétique est largement utilisée pour extraire des impuretés métalliques de flux de  poudres ou de liquides; le flux à épurer passe à proximité de barres ou plaques d'aimants permanents qui attirent les particules métalliques. Si le flux à extraire est faible, un nettoyage manuel et intermittent est souvent choisi.

La séparation mécanique est également utilisée dans l'industrie du recyclage pour extraire les matières métalliques d'un flux de déchets; les éléments magnétiques seront associés à un tapis roulant permettant l'extraction d'un flux important.

Equivalence des tamis

Diamètre de maille en
Mesh	inches	microns
4	0,2030	5205
8	0,0970	2487
10	0,0750	1923
14	0,0510	1307
18	0,0394	1000
20	0,0331	840
25	0,0280	710
30	0,0232	590
35	0,0197	500
40	0,0165	420
45	0,0138	350
50	0,0117	297
60	0,0098	250
70	0,0083	210
80	0,0070	177
100	0,0059	149
120	0,0049	125
140	0,0041	105
170	0,0035	88
200	0,0029	74
230	0,0024	62
270	0,0021	53
325	0,0017	44
400	0,0015	37
550	0,0009	25
800	0,0006	15
1250	0,0004	10