Analyse granulométrique par tamisage : Guide pratique pour le contrôle de la taille des particules

L'analyse granulométrique par tamisage est une méthode pratique pour déterminer la distribution granulométrique des poudres, des granulés et autres matériaux particulaires.

Avant d'appliquer la méthode, il est utile de comprendre l' intérêt de l'analyse granulométrique dans le contrôle qualité et la prise de décisions relatives aux procédés. Pour les essais spécifiques au sable, notre guide de sélection des granulométries pour les échantillons de sable explique la relation entre les mailles, les millimètres et les microns.

La méthode est simple : peser un échantillon représentatif, le tamiser à travers une série de tamis dont les ouvertures sont de plus en plus petites, puis peser la matière retenue sur chaque tamis. À partir de ces mesures, on peut calculer le pourcentage retenu, le pourcentage cumulé retenu et le pourcentage passant au tamis pour chaque taille de maille.

Le principe est simple. Obtenir des résultats fiables n'est pas toujours chose aisée. La préparation de l'échantillon, le choix du tamis, le chargement, la durée du test, l'humidité et l'obstruction des ouvertures peuvent tous influencer le résultat. De plus, lors du choix d'une machine de tamisage industriel, la granulométrie n'est qu'un élément parmi d'autres à prendre en compte.

Ce guide explique l'intégralité du processus, depuis la procédure d'analyse granulométrique de base et les calculs jusqu'à l'interprétation des résultats pour des applications pratiques de criblage.

Qu'est-ce que l'analyse granulométrique par tamisage ?

L'analyse granulométrique par tamisage est une méthode utilisée pour déterminer la distribution granulométrique d'un matériau en séparant les particules à travers des tamis dont les ouvertures sont de taille connue.

Un test typique utilise plusieurs tamis empilés verticalement. Le tamis à mailles les plus larges est placé en haut. Des tamis de plus en plus petits sont installés en dessous, puis un bac de récupération est placé en bas. Lors du tamisage, les particules les plus fines passent à travers les mailles tandis que les plus grosses sont retenues. Après le test, le matériau retenu sur chaque tamis est pesé.

Le résultat nous indique comment l'échantillon initial est réparti selon différentes gammes de tailles de particules.

Par exemple, si un matériau passe à travers un tamis de 1 mm mais reste sur un tamis de 500 μm, cette fraction se situe approximativement entre ces deux tailles d'ouverture de tamis.

L'analyse granulométrique s'avère ainsi utile pour vérifier si une poudre ou un matériau granulaire répond à une spécification de taille de particules définie.

Pourquoi l'analyse granulométrique est-elle importante ?

En production, l'analyse granulométrique est couramment utilisée pour :

• vérifier les matières premières entrantes ;
• comparer différents lots de production ;
• surveiller les résultats du concassage ou du broyage ;
• identifier les fines excessives ou les particules surdimensionnées ;
• vérifier une spécification de taille de particules ;
• évaluer la performance d'un processus de sélection ;
• Fournir des informations sur la granulométrie avant le choix de l'équipement.

Au lieu de simplement décrire un matériau comme « fin » ou « grossier », vous pouvez déterminer le pourcentage de l'échantillon qui se situe au-dessus ou en dessous d'ouvertures de tamis spécifiques.

Comment fonctionne l'analyse granulométrique ?

Le principe de base est la séparation physique en fonction de la taille des particules.

Une pile de tamis typique est disposée comme suit :

L'échantillon est placé sur le tamis supérieur et l'ensemble est soumis à un tamisage contrôlé. Les particules suffisamment fines pour passer à travers une ouverture sont transférées vers le tamis suivant. Les particules trop fines restent sur le tamis initial. Après un tamisage suffisant, chaque fraction retenue est pesée séparément.

Ces poids sont ensuite utilisés pour calculer la distribution granulométrique.

Matériel nécessaire pour l'analyse granulométrique par tamisage

Une analyse granulométrique de base nécessite généralement l'équipement suivant :

Pour des essais ponctuels ou simples, les tamis peuvent être agités manuellement lorsque la méthode d'essai applicable le permet. Pour les essais de routine, un tamiseur mécanique permet de réduire les variations dues aux différents mouvements d'agitation ou aux conditions d'essai utilisées par les opérateurs. Cependant, l'équipement seul ne garantit pas un résultat précis. L'échantillonnage et la procédure d'essai sont tout aussi importants.

Procédure d'analyse granulométrique : étape par étape

La procédure exacte doit respecter la norme applicable en matière de matériaux, la méthode d'essai ou votre procédure interne de contrôle qualité.

Une analyse granulométrique à sec générale peut être comprise à travers les étapes suivantes.

Étape 1 : Obtenir un échantillon représentatif

Commencez par un échantillon qui représente réellement le matériau que vous souhaitez évaluer.

Il est facile de négliger ce point. Les poudres et les granulés peuvent se séparer pendant le transport et le stockage. Les particules plus grossières et les particules plus fines peuvent ne pas être réparties uniformément dans un contenant. Prélever un échantillon uniquement en surface peut donc donner un résultat différent de celui obtenu en testant l'ensemble du lot.

Le cas échéant, utiliser une méthode d'échantillonnage et de réduction d'échantillon appropriée avant de commencer le test.

Étape 2 : Vérifier l'état du matériau

Avant de tamiser, examinez l'échantillon.

• Est-ce sec et fluide ?
• Les fines particules s'agglutinent-elles ?
• Observe-t-on des agglomérats visibles ?

L'humidité et l'agglomération peuvent empêcher les particules individuelles de passer par les ouvertures par lesquelles elles passeraient normalement.

Certaines méthodes d'essai nécessitent donc un séchage ou une autre préparation de l'échantillon avant l'analyse granulométrique. Il convient de suivre la procédure spécifiée pour le matériau testé plutôt que d'appliquer une seule méthode de préparation à tous les échantillons.

Étape 3 : Sélectionner les tamis de test

Choisissez des tamis dont les ouvertures couvrent la gamme de tailles de particules à mesurer. Placez le tamis à la plus grande ouverture en haut et disposez les autres par ordre décroissant d'ouverture. Le bac se place en bas.

L'objectif n'est pas d'utiliser le plus grand nombre de tamis possible. Une série de tamis efficace doit permettre de séparer l'échantillon en fractions granulométriques pertinentes.

Étape 4 : Peser l’échantillon initial

Mesurer et enregistrer la masse de l'échantillon avant tamisage.

• Par exemple :
  • Masse initiale de l'échantillon = 500 g

Cette valeur sera utilisée ultérieurement pour calculer le pourcentage de réussite et le pourcentage d'échecs.

Étape 5 : Charger la pile de tamis

Déposez l'échantillon sur le tamis supérieur et remettez le couvercle. Évitez de surcharger le tamis. Une couche trop épaisse réduit la possibilité pour les particules d'atteindre la surface du tamis, ce qui peut ralentir la séparation et affecter le résultat final.

Si nécessaire, divisez un grand échantillon en portions de test appropriées selon la procédure applicable.

Étape 6 : Effectuer le test de tamisage

Installez la pile sur le tamiseur et exécutez le test conformément à la procédure requise.

La durée appropriée du test dépend de facteurs tels que :

• taille des particules ;
• forme des particules ;
• propriétés des matériaux ;
• ouverture du tamis ;
• quantité de l'échantillon ;
• norme d'essai applicable.

Plus de temps n'est pas forcément synonyme de meilleur résultat. Certains matériaux friables peuvent se décomposer sous l'effet d'une action mécanique prolongée, modifiant ainsi la distribution granulométrique mesurée.

Étape 7 : Peser chaque fraction retenue

Après l'essai, retirez délicatement les tamis un à un. Pesez le matériau retenu sur chaque tamis et dans le bac inférieur. Notez chaque valeur. Enfin, comparez la masse totale récupérée à la masse initiale de l'échantillon.

Cette différence significative justifie une enquête. Il est possible que du matériel ait été perdu lors du transfert, soit resté dans l'équipement, ou ait été mal pesé.

Pour toute question concernant l'utilisation du produit, veuillez contacter Sanyuantang . Notre équipe technique vous accompagnera tout au long du processus.

Calcul de l'analyse granulométrique

Une fois les masses retenues connues, le calcul de l'analyse granulométrique est relativement simple.

Trois valeurs sont généralement utiles :

• Pourcentage retenu
• Pourcentage cumulatif retenu
• Pourcentage de réussite

Pourcentage retenu

Utilisation:

Pourcentage retenu = (Masse retenue sur tamis ÷ Masse initiale de l'échantillon) × 100

Supposer:

• Échantillon initial = 500 g
• Matière retenue sur un tamis de 1.00 mm = 75 g

Puis:

(75 ÷ 500 100) x 15 = XNUMX %

Par conséquent, 15 % de l'échantillon initial ont été retenus sur ce tamis.

Pourcentage cumulatif retenu

Le pourcentage cumulé retenu est la somme des pourcentages retenus sur un tamis donné et sur tous les tamis de plus grande taille situés au-dessus.

Par exemple, si:

• 5 % sont retenus à 2.00 mm
• 15 % sont retenus à 1.00 mm

le pourcentage cumulé retenu à 1.00 mm est alors :

5 % + 15 % = 20 %

Pourcentage de réussite

Le pourcentage de réussite est calculé comme suit :

Pourcentage de réussite = 100 − Pourcentage cumulé de réussite

Si le taux de rétention cumulé est de 20 %, alors :

Pourcentage de réussite = 100 − 20 = 80 %

Donc 80% de l'échantillon passe à travers cette ouverture de tamis.

Exemple d'analyse granulométrique

Voici un exemple simple utilisant un échantillon hypothétique de 500 g.

Les valeurs ci-dessous ne sont données qu'à titre d'exemple de calcul.

Qu'est-ce que cela nous dit?

Au tamis de 500 μm, la rétention cumulée est de 50 %. Par conséquent, 50 % de cet échantillon passe à travers l'ouverture de 500 μm.

À 1.00 mm, 80 % réussissent.

Si une spécification de produit exigeait qu'au moins 90 % du matériau passe au travers de 1.00 mm, cet échantillon hypothétique ne répondrait pas à cette exigence particulière.

C’est pourquoi le pourcentage de réussite au test de passage de vitesse est souvent plus utile que de se concentrer uniquement sur le poids retenu.

Comment interpréter les résultats d'une analyse granulométrique ?

Un tableau d'analyse granulométrique décrit la distribution des particules plutôt que de donner une seule taille de particule.

Supposons qu'une spécification stipule :

Minimum 95 % passant à 2.00 mm

Vous pouvez comparer directement le pourcentage de réussite à 2.00 mm avec cette exigence.

Ou encore, un cahier des charges pourrait indiquer :

Maximum 10 % retenu au-dessus de 1.00 mm

Dans ce cas, la rétention cumulative peut être utilisée pour vérifier la conformité du matériau avec la limite.

Une distribution granulométrique peut également aider les équipes de production à comprendre ce qui se passe en amont.

Par exemple, une augmentation des particules surdimensionnées peut indiquer une modification des conditions de broyage, de concassage ou d'autres procédés. Une augmentation des fines peut indiquer un autre problème.

Le résultat du tamisage indique ce qui a changé dans la distribution granulométrique. Déterminer la cause de ce changement nécessite de connaître le procédé lui-même.

Analyse par tamisage à sec vs. analyse par tamisage humide

Tous les matériaux ne doivent pas être testés exactement de la même manière.

Analyse par tamisage à sec

L'analyse par tamisage à sec convient à de nombreuses poudres fluides et matériaux granulaires séparables sans liquide. Simple à mettre en œuvre, elle permet une récupération aisée des fractions retenues.

Analyse par tamisage humide

Lors du tamisage à sec, certaines particules fines ont tendance à s'agglomérer ou à adhérer à des particules plus grosses. Lorsque la méthode d'essai applicable le permet, le tamisage par voie humide utilise un liquide approprié pour disperser le matériau et faciliter le passage des particules fines à travers les mailles du tamis. Ce liquide doit être compatible avec l'échantillon, le tamis et les exigences de l'essai.

Le tamisage par voie humide ne doit pas être choisi simplement parce que le tamisage à sec semble lent. La méthode doit être adaptée au matériau et à la procédure d'essai applicable.

Normes d'analyse granulométrique

Pour les travaux de contrôle qualité, le tamis lui-même fait partie du système de mesure.

Deux normes fréquemment citées sont ASTM E11 et ISO 3310-1.

• La norme ASTM E11 spécifie les exigences relatives aux toiles de tamisage tissées et à la conception et à la construction des tamis d'essai utilisés pour classer les matériaux selon la taille des particules.
• La norme ISO 3310-1 spécifie les exigences techniques et les méthodes d'essai pour les tamis d'essai fabriqués à partir de toile métallique.

Ces normes définissent principalement les exigences relatives aux tamis d'essai. Elles ne constituent pas une procédure d'essai complète pour chaque matériau. La méthode d'analyse granulométrique appropriée peut varier selon le produit ou le secteur d'activité concerné. Par exemple, les granulats, les poudres et autres matériaux peuvent avoir leurs propres normes d'échantillonnage, de préparation et d'essai.

Vérifiez toujours quelle norme s'applique à votre matériau avant d'établir une procédure de test formelle.

Erreurs courantes affectant les résultats de l'analyse granulométrique

L'analyse granulométrique est suffisamment simple pour que de petits détails soient parfois négligés. Or, ces détails peuvent avoir leur importance.

Surcharge du tamis

Une trop grande quantité de matériau forme une couche épaisse au-dessus du tamis. Les particules risquent alors de ne pas atteindre efficacement les ouvertures, ce qui entraîne une séparation incomplète.

Échantillonnage insuffisant

Même un tamisage parfait ne peut corriger un échantillon non représentatif du matériau d'origine. Pour les matériaux en vrac, l'échantillonnage constitue souvent l'une des principales sources d'erreur potentielles.

Humidité et agglomération

Les particules fines peuvent s'agglomérer et se comporter comme des particules plus grosses. Dans ce cas, la distribution mesurée peut paraître plus grossière que la distribution réelle des particules individuelles.

Ouvertures bloquées

Les particules peuvent se loger dans le tamis et réduire la surface de passage disponible. Ce phénomène est particulièrement visible avec les particules dont la taille est proche de celle des ouvertures du tamis ou avec les matériaux qui ont tendance à coller.

Tamis d'essai endommagés

Des ouvertures usées, déformées ou endommagées peuvent modifier le type de particules qui les traversent. Les tamis d'essai doivent donc être inspectés et entretenus conformément à la procédure qualité applicable.

Conditions d'essai incohérentes

Modifier la durée du test, la quantité d'échantillon, la configuration des tamis ou les conditions d'agitation entre les échantillons complique la comparaison. La constance est essentielle lorsque l'analyse granulométrique est utilisée pour le contrôle qualité de routine.

Analyse granulométrique par tamisage comparée à d'autres méthodes d'analyse de la taille des particules

L'analyse granulométrique par tamisage est utile, mais ce n'est pas la seule méthode de mesure de la taille des particules.

Ces méthodes ne produisent pas nécessairement des résultats directement interchangeables car elles mesurent la taille des particules de manières différentes.

Choisissez la méthode en fonction du matériau, de la plage de tailles requise, des spécifications et de l'objectif du test.

De l'analyse granulométrique au criblage industriel

C’est là que les tests en laboratoire et le contrôle de la production doivent être clairement séparés.

L'analyse granulométrique par tamisage permet de mesurer la distribution granulométrique. Un tamis vibrant industriel sépare les matériaux lors de la production.

Les deux sont liés, mais il ne s'agit pas du même processus.

Supposons que l'analyse granulométrique montre qu'une poudre doit être séparée à 500 μm.

Cela ne signifie pas pour autant que la connaissance de « 500 μm » suffit pour choisir une machine de production.

Pour le criblage industriel, Sanyuantang a généralement besoin d'informations complémentaires sur l'application, telles que :

Considérons deux matériaux qui nécessitent tous deux une séparation à 500 μm.

• Le matériau A ne peut contenir que 5 % de particules supérieures à 500 μm.
• Le matériau B peut contenir 40 % de particules supérieures à 500 μm.

La taille nominale de séparation est identique, mais le pouvoir de tamisage est clairement différent.

C’est pourquoi Sanyuantang ne recommande pas le choix d’un tamis vibrant industriel en se basant uniquement sur la taille des mailles. La granulométrie est une donnée utile, mais elle doit être considérée conjointement avec la capacité réelle et le comportement du matériau.

Pour les essais granulométriques en laboratoire, un tamiseur vibrant peut être utilisé avec une pile de tamis normalisés . Pour une production en continu ou à plus grande capacité, le matériel de tamisage doit être choisi en fonction des conditions réelles du procédé.

Questions fréquentes sur l'analyse granulométrique

Qu'est-ce que l'analyse granulométrique ?

L'analyse granulométrique par tamisage est une méthode de contrôle de la taille des particules qui consiste à séparer un échantillon à travers des tamis de diamètres d'ouverture connus. La masse retenue sur chaque tamis est mesurée et convertie en pourcentages afin de décrire la distribution granulométrique du matériau.

Comment réalise-t-on une analyse granulométrique par tamisage ?

Préparer un échantillon représentatif, le peser, disposer des tamis de test appropriés du plus grand au plus petit, placer l'échantillon sur le tamis supérieur, effectuer la procédure de tamisage spécifiée, puis peser chaque fraction retenue et calculer les résultats.

Comment calcule-t-on le pourcentage de rétention ?

Divisez la masse retenue sur un tamis particulier par la masse initiale de l'échantillon et multipliez par 100. Si 50 g sont retenus sur un échantillon de 500 g, le pourcentage retenu est de 10 %.

Comment calcule-t-on le pourcentage de réussite ?

Calculez d'abord le pourcentage cumulé de rétention pour chaque tamis. Soustrayez ensuite cette valeur de 100. Par exemple, si la rétention cumulée à une ouverture donnée est de 35 %, alors 65 % de l'échantillon passe à travers ce tamis.

Combien de temps doit durer une analyse granulométrique ?

Il n'existe pas de durée d'essai universelle pour tous les matériaux. La durée de tamisage doit être conforme à la norme applicable ou à la procédure d'essai validée et dépend de l'échantillon, de l'ouverture du tamis, des caractéristiques des particules et de l'équipement utilisé.

Quelle est la différence entre l'analyse granulométrique à sec et l'analyse granulométrique par voie humide ?

Le tamisage à sec sépare les matériaux fluides sans ajout de liquide. Le tamisage par voie humide utilise un liquide approprié pour faciliter la dispersion et le passage de certaines particules fines ou agglomérées à travers le tamis, lorsque la méthode applicable le permet.

Quelles sont les causes des résultats inexacts lors de l'analyse granulométrique ?

Les causes fréquentes incluent un échantillonnage inadéquat, une charge excessive du tamis, l'humidité, l'agglomération, des ouvertures de tamis obstruées ou endommagées, des pertes de matière lors de la manipulation et des conditions d'essai non homogènes. En cas de résultats inattendus, il convient de vérifier l'ensemble de la procédure.

L'analyse granulométrique peut-elle aider à choisir un tamis vibrant ?

Oui. La granulométrie et le seuil de coupure requis sont des points de départ utiles. Le choix d'un tamis vibrant industriel nécessite également des informations sur sa capacité, sa masse volumique apparente, son humidité, la forme des particules, les caractéristiques du matériau et le pourcentage de matériau proche du seuil de séparation souhaité.

Conclusion

L'analyse granulométrique par tamisage permet d'obtenir des données exploitables sur la taille des particules d'un échantillon. La fiabilité des résultats dépend non seulement de la pesée et du calcul, mais aussi de la représentativité de l'échantillon, du choix des tamis appropriés et de la constance des conditions d'essai.

Pour le criblage en production, l'analyse constitue un point de départ et non une spécification complète de l'équipement. Sanyuantang utilise les informations granulométriques, ainsi que les caractéristiques de capacité et de matériau, pour évaluer la solution de criblage la plus adaptée à une application.

À propos de la Sanyuantang

Depuis 1994, Sanyuantang se spécialise dans les solutions de criblage et de transport. Pour les tests de granulométrie et les projets de criblage en production, nos ingénieurs analysent les données d'essai, la capacité, la masse volumique apparente, l'humidité et le comportement des matériaux avant de recommander l'équipement approprié.

Apprenez-en davantage sur Sanyuantang ou consultez notre gamme de machines de criblage industriel.

Discutez de vos exigences en matière de sélection

Veuillez nous indiquer le nom du matériau, la granulométrie, la dimension de coupe souhaitée, la masse volumique apparente, l'humidité et la capacité cible. Notre équipe commerciale et technique analysera ces données et vous conseillera sur la pertinence d'essais en laboratoire ou d'un essai de production.

Références techniques

• ASTM C136/C136M : Analyse granulométrique des granulats fins et grossiers
• ASTM E11 : Toiles de tamisage tissées et tamis d’essai
• ISO 3310-1 : Tamis d’essai pour toile métallique