Les principales formes de matériaux qui constituent le moulage des particules de biomasse sont des particules de différentes tailles de particules, et les caractéristiques de remplissage, les caractéristiques d'écoulement et les caractéristiques de compression des particules pendant le processus de compression ont une grande influence sur le moulage par compression de la biomasse.
Le moulage par compression des granulés de biomasse est divisé en deux étapes.
Dans la première étape, au début de la compression, la pression inférieure est transférée à la matière première de la biomasse, de sorte que la structure d'agencement de la matière première initialement compactée commence à changer et que le rapport de vide interne de la biomasse diminue.
Lors de la deuxième étape, lorsque la pression augmente progressivement, le rouleau presseur de la machine à granulés de biomasse brise les matières premières à gros grains sous l'effet de la pression, les transformant en particules plus fines. Une déformation, ou écoulement plastique, se produit, les particules remplissant les vides et devenant plus compactes. Elles s'engrènent les unes aux autres au contact du sol, et une partie des contraintes résiduelles est stockée à l'intérieur des particules formées, renforçant ainsi leur liaison.
Plus les matières premières composant les particules façonnées sont fines, plus le degré de remplissage entre elles est élevé et plus le contact est étroit. Lorsque la taille des particules est faible (de quelques centaines à plusieurs microns), la force de liaison interne des particules façonnées, ainsi que les forces primaires et secondaires, change également. Ces changements se produisent, et l'attraction moléculaire, l'attraction électrostatique et l'adhésion en phase liquide (force capillaire) entre les particules commencent à prendre le dessus.
Des études ont montré que l'imperméabilité et l'hygroscopicité des particules moulées sont étroitement liées à leur granulométrie. Les particules de petite taille présentent une grande surface spécifique et absorbent et réhydratent facilement l'humidité. Plus elles sont petites, plus les espaces vides entre les particules sont faciles à combler et plus la compressibilité augmente, réduisant ainsi la contrainte interne résiduelle à l'intérieur des particules moulées, ce qui affaiblit leur hydrophilie et améliore leur imperméabilité.
Pour étudier la déformation des particules et la forme de liaison lors du moulage par compression de matières végétales, l'ingénieur en mécanique des particules a procédé à une observation microscopique et à une mesure du diamètre moyen bidimensionnel des particules à l'intérieur du bloc de moulage, établissant ainsi un modèle de liaison microscopique. Dans le sens de la contrainte principale maximale, les particules s'étendent vers leur environnement et se combinent pour former un maillage ; dans le sens de la contrainte principale maximale, les particules s'amincissent et se transforment en flocons, et les couches de particules se combinent pour former une liaison.
Selon ce modèle de combinaison, plus les particules de la biomasse sont molles, plus leur diamètre moyen bidimensionnel augmente facilement, ce qui facilite la compression et le moulage de la biomasse. Lorsque la teneur en eau de la matière végétale est trop faible, les particules ne peuvent pas s'étendre complètement et les particules environnantes ne sont pas étroitement liées, ce qui empêche leur formation. Lorsque la teneur en eau est trop élevée, bien que les particules s'étendent complètement perpendiculairement à la contrainte principale maximale, elles peuvent s'engrèner, mais comme une grande quantité d'eau de la matière première est extrudée et répartie entre les couches de particules, celles-ci ne peuvent pas s'attacher étroitement, ce qui empêche leur formation.
Selon les données d'expérience, l'ingénieur spécialement désigné est arrivé à la conclusion qu'il est préférable de contrôler la taille des particules de la matière première dans un tiers du diamètre de la matrice, et que la teneur en poudre fine ne doit pas être supérieure à 5 %.
Date de publication : 08/06/2022