Guide rapide d'utilisation d'une extrudeuse à double vis pour engrais organiques

L'extrusion à double vis est devenue essentielle dans la production de engrais organiquesCe procédé, qui repose sur un mélange, un chauffage et un façonnage continus, transforme les déchets animaux, les résidus de récolte et les restes alimentaires en granulés d'engrais stables et de haute qualité. Les extrudeuses à double vis représentent une avancée significative par rapport aux techniques plus anciennes telles que le mélange par lots et les presses à granulés simples. Elles offrent des capacités de mélange de matières supérieures, une plus grande adaptabilité à diverses matières premières et une efficacité accrue. Il en résulte un produit final nettement supérieur.

Structure et fonctionnement

A extrudeuse à double vis contient généralement :

• Système d'alimentation : Une trémie et un doseur permettent d'introduire les matières premières telles que le fumier, la paille en poudre et les déchets alimentaires. Des doseurs latéraux peuvent également être prévus pour l'apport de nutriments liquides ou d'additifs microbiens.
• Les vis jumelées sont composées de deux vis qui s'engrènent et peuvent tourner dans le même sens ou en sens inverse. Elles sont utilisées pour le déplacement, le mélange, le malaxage et la compression de divers matériaux, un procédé rendu possible par des éléments de vis modulaires.
• Un fût : une enveloppe d'acier segmentée. À l'intérieur, elle est revêtue de matériaux conçus pour durer. Cette enveloppe est divisée en zones distinctes, chacune maintenue à une température rigoureusement contrôlée.
• Le contrôle de la température est essentiel. Des résistances électriques ou des chemises de vapeur sont utilisées pour chauffer le cylindre. Cela permet d'éliminer les bactéries et d'activer les liants. Des canaux de refroidissement par eau sont ensuite utilisés pour éviter la surchauffe dans les zones de fort cisaillement. Système d'entraînement : un moteur et un réducteur fournissent le couple et synchronisent les vis ; des variateurs de fréquence adaptent la vitesse des vis aux différentes formulations.
• Panneau de commande : Un automate programmable industriel (API) contrôle les températures, les vitesses, les débits d’alimentation et les pressions. Il est également doté d’alarmes automatiques et de dispositifs de sécurité.
• Unité de filière et de découpe : à la sortie, une filière met en forme le matériau en filaments, qui sont ensuite découpés en granulés par une lame rotative. Ces granulés sont ensuite refroidis et tamisés.

Déroulement du processus

• Après avoir été prétraitées, les matières premières sont mesurées puis mises dans le fût.
  Les produits sont ensuite acheminés et mélangés délicatement dans la section initiale du convoyeur.
  3. Dans les zones de compression et de malaxage, la forme de la vis augmente la pression, élimine l'air, rend le matériau plus dense et crée de la chaleur par friction.
  4. Les températures contrôlées du fût (généralement entre 60 et 150 °C, selon la recette) tuent les germes, réduisent l'humidité et permettent aux granulés de mieux adhérer entre eux.
  5. Lors de l'utilisation d'entrées très humides, les orifices de ventilation peuvent laisser échapper de la vapeur et des gaz très volatils.
  6. La masse plastifiée et homogénéisée est poussée à travers la filière et découpée en granulés.
  7. Les granulés sont refroidis et tamisés, et les particules trop grosses ou trop petites sont recyclées.

Principaux types d'extrudeuses à double vis

Corotation vs. Contre-rotation

Deux vis qui tournent ensemble

• Les vis tournent de la même manière.
• Assure un mélange très puissant, une action autonettoyante et un débit élevé.
• Idéal pour les formulations complexes comportant plusieurs composants, comme les engrais organiques riches en minéraux et les biofertilisants contenant des micro-organismes bénéfiques.
• Consomment généralement plus d'énergie en raison du mélange intense, mais le produit est plus uniforme.

Vis jumelles tournant en sens inverse

• Les vis tournent dans des directions opposées.
• Créer une forte pression dans la zone de jonction des deux pièces et moins de cisaillement.
• Fonctionne bien avec des matériaux très épais et humides, ainsi qu'avec de simples granulés de fumier qui ne nécessitent pas un mélange très fin.
• On utilise souvent moins d'énergie pour les tâches de granulation simples.

Vis parallèles vs. vis coniques

Deux vis, parallèles l'une à l'autre.

• Leur diamètre reste constant sur toute leur longueur.
• Fournir une intensité de traitement constante et des configurations de vis facilement modifiables.
• Vous permet de contrôler précisément le temps de séjour et les conditions de traitement, ce qui est utile dans la recherche et le développement ainsi que dans les usines multiproduits.

Vis jumelées coniques

• Les vis jumelées coniques sont conçues avec une extrémité d'alimentation dont le diamètre est plus grand que celui de l'extrémité de refoulement.
• Une meilleure capacité d'alimentation et une compression naturelle, particulièrement utiles pour les matières volumineuses ou humides comme le fumier frais ou la paille.
• Moins modulaires que les conceptions parallèles, elles fonctionnent néanmoins très bien lorsque l'alimentation est le principal problème.

Avantages de la production d'engrais organiques

Mélange et homogénéisation améliorés

L'un des principaux avantages des engrais organiques réside dans la répartition homogène des nutriments. Les extrudeuses à double vis y parviennent grâce à deux procédés majeurs : la désagrégation des agglomérats dans les zones de fort cisaillement et la division et la recombinaison des matières entre les vis. Ce flux en forme de huit favorise une stratification rapide, contribuant ainsi à la stabilité des nutriments.

De ce fait, chaque granulé contient des quantités constantes de nutriments et de micro-organismes. Cela favorise une meilleure croissance des cultures et renforce la confiance des consommateurs dans l'efficacité du produit.

Production rationalisée

Les extrudeuses à double vis fonctionnent en continu, éliminant ainsi les temps d'arrêt liés au chargement et au déchargement par lots. Le débit varie considérablement : les petites unités de laboratoire traitent entre 50 et 100 kg/h, tandis que les systèmes industriels peuvent dépasser 3 000 à 6 000 kg/h.
L'alimentation automatisée, le mélange et la granulation intégrés, ainsi que la surveillance en ligne optionnelle de la température, de la pression et de la taille des granulés, réduisent considérablement le besoin d'intervention humaine et garantissent une qualité constante. Dans les usines classiques, une ou deux personnes suffisent pour faire fonctionner une ligne complète.

Propriétés améliorées des granulés

Les granulés fabriqués selon des procédés à double vis bien conçus sont :

• Dense : La densité apparente des granulés est généralement de 1.0 à 1.4 g/cm³, ce qui réduit les coûts de stockage et de transport et empêche la pénétration d'humidité.
• Solide : Sa haute résistance à l'écrasement minimise la poussière et les risques de casse lors de la manipulation et de l'utilisation.
• Uniforme : Une distribution granulométrique étroite permet une répartition mécanique précise et une distribution uniforme des nutriments.
• Durables : Les granulés possèdent un indice de durabilité élevé, ce qui signifie qu'ils peuvent résister à de longues périodes de stockage et de transport.

Ces améliorations augmentent la valeur marchande et réduisent les pertes tout au long de la chaîne d'approvisionnement.

Coût et efficacité énergétique

L'extrusion combine le broyage (partiellement), le mélange, la désinfection, le séchage partiel et la granulation en une seule machine. De ce fait, la consommation énergétique totale par tonne d'engrais fini est bien inférieure à celle des lignes de production traditionnelles à plusieurs étapes. La chaleur générée par friction à l'intérieur du cylindre permet de se passer de chauffage externe, et le fonctionnement continu de la machine réduit considérablement les temps d'arrêt. Le coût total d'exploitation par tonne est généralement bien plus faible grâce à la réduction des besoins en main-d'œuvre et des pertes de produit. L'investissement dans l'équipement s'en trouve ainsi facilité.

Large compatibilité avec les matières premières

Les extrudeuses à double vis peuvent fonctionner avec :

• Fumier de poulets, de vaches et de porcs avec différents taux d'humidité.
• Les déchets de récolte comme la paille de maïs, de riz et de blé (après la coupe).
• Champignons restants et autres sous-produits agricoles.
• Déchets alimentaires et autres déchets organiques de la ville, après séchage et dépollution.

Une seule ligne peut traiter différentes matières premières et recettes en modifiant la configuration de la vis, l'humidité et la température.

Spécifications techniques et sélection des équipements

Spécifications essentielles

Plusieurs spécifications critiques méritent d'être prises en compte :

• Diamètre de la vis : Les dimensions fréquemment rencontrées comprennent 50 mm (adaptées aux laboratoires et aux installations pilotes), 65 mm (appropriées aux petites entreprises), 95 mm (pour les entreprises de taille moyenne), 135 mm (pour les opérations à grande échelle) et 180 mm ou plus pour les applications à l'échelle industrielle.
• Rapport L/D (longueur/diamètre) : Il se situe généralement entre 28:1 et 56:1. Des rapports plus élevés vous permettent de rester plus longtemps au même endroit, offrent plus de zones de traitement et plus d'options pour la création de formulations complexes.
• Capacité et puissance : Par exemple, une machine de 65 mm peut déplacer environ 100 à 300 kg/h, une machine de 95 mm peut déplacer 500 à 1 000 kg/h et une machine de 135 mm peut déplacer 1 500 à 3 000 kg/h. La puissance des moteurs varie de quelques dizaines à plusieurs centaines de kilowatts.

Étapes du choix

1. Définir les objectifs de production : fixer le tonnage annuel cible, le nombre de jours et d’heures de fonctionnement et la capacité horaire souhaitée (en prévoyant une marge pour les temps d’arrêt).
   Vérifiez les matières premières : la nécessité d’effectuer une déshydratation, un broyage et de fabriquer des pièces résistantes à l’usure dépend de la teneur en humidité, de la taille des particules, du niveau de fibres, de l’abrasivité et de la présence de contaminants.
   3. Énoncez clairement les spécifications du produit : la taille, la résistance, la teneur en humidité et les niveaux de nutriments que les granulés doivent avoir, et si les microbes bénéfiques doivent survivre au processus.
   4. Vérifiez les conditions du site : la surface au sol disponible, la capacité de charge des fondations, l'alimentation électrique, la ventilation et l'agencement pour le transport des matériaux.
   5. Respectez votre budget et vos plans de croissance : trouvez un modèle qui réponde à vos besoins actuels tout en laissant de la marge pour de futures augmentations de capacité.

Installation, fonctionnement et maintenance

Conditions préalables à l'installation

Pour assurer la stabilité de l'extrudeuse, une fondation massive en béton ancrée à la terre est indispensable afin d'éviter toute transmission de contraintes ou de vibrations excessives à la machine ; cette fondation doit être parfaitement nivelée. Un espace suffisant autour de l'extrudeuse garantit un fonctionnement optimal, une maintenance aisée et une alimentation efficace. Il est également recommandé d'utiliser une alimentation électrique triphasée de puissance industrielle pour des raisons de sécurité et de propreté, avec une ventilation et un système de purification de l'air adaptés.

Comment opérer

Préparation à la mise en service : vérifier la machine, la lubrification et les utilités, les réglages de contrôle de la température et les spécifications des matières premières.

Mise en marche : Préchauffer l'élément chauffant et tourner les vis à faible vitesse ; augmenter lentement la vitesse et le débit d'alimentation tout en surveillant la charge du moteur et la qualité des granulés.

Fonctionnement normal : Surveillez en permanence le courant du moteur, les températures, le système d’alimentation, la pression de refoulement et l’aspect du matériau. Modifiez les variables du procédé si nécessaire.

Arrêt : Arrêtez d’abord l’alimentation, laissez les vis tourner pour éliminer le matériau, introduisez éventuellement un matériau de purge neutre, abaissez la température et arrêtez l’entraînement avant le nettoyage et le refroidissement.

Entretien

L'entretien courant comprend généralement :

Nettoyer quotidiennement les vis, l'entrée du canon et la filière pour éviter l'accumulation de dépôts.

Vérifiez chaque semaine les niveaux de lubrification, les courroies et les accouplements.

Veuillez tester régulièrement le fonctionnement du chauffage, du capteur et du dispositif de sécurité.

Remplacez les éléments de la vis de chargement et les chemises du canon à intervalles réguliers en fonction des heures de fonctionnement.

Mettez en place un programme de maintenance pour améliorer la durée de vie des équipements, maintenir une qualité de produit constante et minimiser les temps d'arrêt imprévus.

En quoi les extrudeuses à double vis sont-elles utiles et respectueuses de l'environnement ?

Les extrudeuses à double vis sont utilisées dans :

Par exemple, la gestion des excréments du bétail : le traitement des excréments de poulets, de vaches et de porcs en boulettes de granulés stérilisés et faciles à utiliser qui réduisent les mauvaises odeurs et les risques d'épidémies de maladies à la ferme.

L'utilisation des résidus de récolte pourrait réduire les quantités disponibles en complétant la paille par des matières premières riches en azote pour produire des engrais organiques à base de carbone, améliorant ainsi la capacité de rétention d'eau et la fertilité des sols.

Ce type de traitement des ressources municipales transforme les déchets alimentaires, les déchets verts et autres articles similaires en produits fécaux, au lieu de les éliminer comme des déchets.

Abri/granulés de biofertilisants : ceux qui contiennent séparément des micro-organismes vivants et certains nutriments minéraux. Le contrôle de la température est crucial pour éviter la mort des micro-organismes vivants.

Les méthodes agricoles durables qui transforment les déchets en produits à valeur ajoutée sont largement considérées comme essentielles au développement de systèmes durables. Elles promettent une réduction des émissions de gaz à effet de serre, une diminution des pertes de nutriments dans l'eau et une meilleure intégration des matières organiques issues des résidus de récolte dans les pratiques agricoles.