Les bases de la réalisation d'une analyse granulométrique

Dans les industries des agrégats et des mines, de gros volumes de roches et de minerais sont produits et traités chaque jour. Il est essentiel de connaître les dimensions exactes de la roche à chaque étape du produit ou du processus pour les raisons suivantes :

• Les produits commercialisables doivent généralement répondre aux exigences des spécifications de l'État ou du gouvernement fédéral, et
• Les spécifications du processus permettent d'optimiser l'efficacité de la récupération des produits et de réduire les temps d'arrêt dans l'usine. 

Cependant, compter et mesurer chaque pierre ou particule à la main n'est pas une solution évolutive pour la taille de ces opérations. Ces industries dépendent donc de l'utilisation d'analyses par tamisage, ou gradation, pour déterminer les tailles moyennes des matériaux du produit global en échantillonnant périodiquement le flux de traitement plus important.

Termes et normes utilisés dans l'analyse granulométrique

Avant de commencer, il est important de définir certains des termes clés et des normes utilisés lors d'une analyse granulométrique. Ces termes ne sont pas utilisés dans le langage courant et sont essentiels pour les étapes et les processus qui suivent.

Termes clés

• Gradation: La distribution de la taille des particules d'un agrégat.
• Tamis: Un dispositif utilisé pour séparer l'échantillon par la taille des particules.
• Fraction: La partie de l'échantillon retenue sur chaque tamis.
• Shaker: Instrument permettant de séparer mécaniquement les particules selon leur taille.
• Pourcentage retenu: Le pourcentage de matériau retenu au-dessus de chaque taille de tamis.
• Pourcentage de réussite: Pourcentage du matériau total qui a passé à travers chaque tamis.

Identifier les normes industrielles

ASTM International, précédemment Société américaine pour les essais et les matériauxLes normes industrielles sont une organisation internationale qui produit des normes techniques. L'utilisation des normes de l'industrie garantit que le test sera effectué de manière uniforme entre les usines, ce qui permet d'obtenir une base de référence uniforme des produits entre chaque site unique effectuant le test. Vous trouverez ci-dessous deux normes pouvant être utilisées comme ressources pour la réduction des échantillons et la réalisation des analyses granulométriques, qui comprennent des directives et des conseils sur chaque processus.

• ASTM C136: Méthode d'essai standard pour l'analyse granulométrique des agrégats fins et grossiers
• ASTM C702: Pratique standard pour la réduction d'échantillons de granulats à la taille d'essai

Préparation du test

Étape 1 :

La première étape pour mener à bien une analyse granulométrique consiste à commencer par un échantillon sec et bien prélevé.

Si l'échantillon est humide, le matériau ne s'écoulera pas librement et ne se séparera pas correctement. Ainsi, il est important de sécher l'échantillon dans un four dont la température est ≤110°C. Les temps de séchage varient en fonction du type de matériau, de la taille de l'échantillon, de la teneur en humidité et de l'efficacité du four ; vérifiez donc l'échantillon par intermittence jusqu'à ce qu'il soit sec et s'écoule librement.

Étape 2 :

Après le séchage d'un échantillon, il est nécessaire de procéder à un pesage préliminaire. Si la balance n'est pas équipée d'une option de tare, le plateau devra être pesé séparément pour être soustrait du poids de l'échantillon.

En utilisant un diviseur, séparez l'échantillon à la taille appropriée. Si vous ne disposez pas d'un diviseur, utilisez la méthode du cône pour diviser l'échantillon : Versez l'échantillon dans une forme conique et divisez l'échantillon en quatre quartiers. Une fois divisé, ajoutez l'échantillon à la casserole goudronnée pour recueillir un poids total préliminaire du matériau.

Après l'enregistrement du poids préliminaire, l'échantillon entier sera transféré sur l'étage supérieur d'une tamiseuse.

Étape 3 :

Fermez la pile de tamis et assemblez la pile sur l'agitateur, le cas échéant, en vous assurant qu'elle est centrée sur la base et complètement emboîtée sous le couvercle supérieur avant de la serrer. Verrouillez/serrez la pile en place. Mettez l'agitateur en marche et réglez l'heure.

Réaliser le test : Méthode cumulative

La méthode la plus courante pour effectuer une analyse granulométrique est la méthode cumulative.

Étape 1 :

Commencez par retirer le plateau supérieur et transférez la fraction dans le plateau taré sur la balance. Enregistrez le poids de la fraction.

En laissant le matériau dans le plateau de pesée, répétez le processus en retirant chaque plateau suivant et en enregistrant le poids total après avoir ajouté chaque fraction supplémentaire au plateau de pesée.

Une fois que chaque fraction est ajoutée et que les poids sont enregistrés, comparez le poids total final au poids total préliminaire ; vérifiez si la différence est inférieure ou égale à 0,3%.

Si la différence est supérieure à 0,3%, le test devra être répété avec un nouvel échantillon.

Étape 2 :

Calculer le pourcentage cumulatif retenu pour chaque ligne en divisant le poids cumulatif de chaque gradation, tel qu'enregistré lors de l'essai, par le poids total de l'échantillon, et en multipliant par 100%.

À titre d'exemple, 12,6 grammes de masse retenue seraient divisés par le poids total de 309 grammes pour donner un calcul de 4,0% retenue.

Étape 3 :

Pour calculer le pourcentage cumulé de réussite, soustrayez les valeurs de pourcentage retenu pour chaque ligne de 100%.

En continuant avec l'exemple précédent, en soustrayant 4,0% retenus de 100%, on obtient un produit passant de 96%.

Réaliser le test : Méthode fractionnée

Contrairement à la méthode cumulative, la méthode fractionnée pour effectuer une analyse granulométrique mesure et enregistre chaque fraction individuellement. Cela se fait en vidant le plateau de tare entre chaque pesée. À part cette différence majeure, la méthode fractionnée est très similaire à la méthode cumulative.

Étape 1 :

Pesez le matériau dans chaque tamis individuellement et enregistrez la masse ; tarer la balance avant chaque pesée fractionnée.

Étape 2 :

Calculez le pourcentage fractionnel retenu pour chaque ligne en divisant chaque poids fractionnel graduel, tel qu'enregistré lors de l'essai, par le poids total de l'échantillon, et en multipliant par 100%.

Étape 3 :

Calculer le pourcentage de passage en soustrayant de 100% le pourcentage fractionnel retenu, ainsi que les pourcentages fractionnels retenus pour tous les tamis plus grands que celui qui fait l'objet du calcul.

Par exemple, avec un calcul de 21,3% retenu, il faut d'abord soustraire 21,3% de 100%. Ensuite, il faut également soustraire les pourcentages fractionnaires qui ont été retenus au-dessus. Dans l'exemple ci-dessus, cela inclut 27%, 25,8% et 4%, ce qui indique une réussite de 21,9%.

Conseils utiles pour effectuer une analyse granulométrique

Lors de la réalisation d'une analyse granulométrique, des événements inattendus peuvent se produire au cours du processus et il peut être nécessaire d'en tenir compte. Téléchargez notre liste des recommandations et des techniques d'atténuation qui peuvent aider à mener à bien l'analyse.

Ce blog a été adapté d'un webinaire éducatif de 2021 avec des experts de Polydeck, Craig Burkedirecteur de l'ingénierie, et Jamie MillsIngénieur d'application pour le développement de nouveaux produits. Pour en savoir plus sur les possibilités de formation à venir, s'inscrire à notre newsletter.