Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La fragmentation des minerais métalliques regroupe les opérations de concassage et de broyage. Elles ont pour objectif de libérer les espèces minérales constitutives du matériau polycristallin, afin d’effectuer des séparations visant à obtenir un concentré marchand, un métal ou un composé métallique. La fragmentation est une opération si coûteuse en investissement, en énergie et en maintenance, que ces postes peuvent conditionner le choix et l’assemblage des appareils et/ou mettre en cause la pertinence même de la mise en œuvre.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur honoraire - Ancien Directeur de l’École Nationale Supérieure de Géologie (ENSG)
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El-Aïd JDID : Docteur ès Sciences - Ingénieur de Recherche au Laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM) - INPL-CNRS UMR 7569
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Jacques YVON : Docteur ès Sciences - Professeur à l’ENSG, Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL) - Directeur du Laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM), - INPL-CNRS UMR 7569
INTRODUCTION
La fragmentation est une opération si coûteuse en investissement, en énergie et en maintenance, que ces postes peuvent conditionner le choix et l’assemblage des appareils et/ou mettre en cause la pertinence même de la mise en œuvre.
En fragmentation, la réduction de la consommation énergétique n’est pas le seul but à rechercher ; d’autres objectifs sont aussi importants :
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la répartition granulaire, largement influencée par le type mais aussi par la précision de coupure du séparateur (ou système de classification) associé à l’appareil de fragmentation ; le séparateur consomme aussi de l’énergie et cette consommation est inversement proportionnelle au carré de la dimension de coupure ; cependant, certains types d’appareils conduisent à des produits dont les distributions granulaires sont assez étroites ;
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la maille de libération ; lorsqu’il s’agit de minerais, on cherche à libérer au moins une espèce minérale dans des conditions compatibles avec les opérations de concentration ; la sélectivité pouvant être imparfaite, on peut préparer un préconcentré qui, lui-même, sera rebroyé et soumis à une autre opération séparative ; cette séquence présente l’avantage de n’effectuer le broyage fin que sur une quantité réduite de matière, ce qui limite la dépense énergétique et la proportion des particules ultrafines, dont la gestion est toujours délicate ;
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la morphologie des grains, fonction du mode de fragmentation ; cet aspect conditionne, d’une façon générale, la rhéologie des poudres et des pulpes ;
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la réactivité de surface ; on évoque le plus souvent la tendance à l’amorphisation qui est associée à l’augmentation de la solubilité ; on doit aussi mentionner une variation de l’affinité de l’unité d’aire pour certains adsorbants : augmentation ou diminution, selon les cas.
Pour plus de renseignements sur les aspects théoriques et technologiques de la fragmentation, le lecteur consultera les dossiers et .
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Dimensionnement des appareils
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2. Choix des appareils
Chaque appareil de fragmentation recouvre un domaine d’utilisation particulier, si l’on ne considère que la réduction de la taille des matériaux (figure 1). Mais d’autres critères sont à considérer :
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la finesse, la dureté et l’humidité du produit ;
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la production horaire ;
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la pollution du produit ;
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l’usure et la maintenance de l’équipement ;
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les fonctions requises (fragmentation seule, fragmentation et classification, fragmentation et séchage, etc.) ;
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les contrôles ;
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les coûts d’investissement, etc.
Il n’en demeure pas moins que les contraintes dimensionnelles sur les produits entrants et sortants restent le critère principal dans le choix des appareils de fragmentation.
2.1 Concassage
En règle générale, la roche ou le minerai détermine le type de concasseur, tandis que la capacité de l’usine détermine la taille de l’appareil.
Le concassage comprend un enchaînement d’opérations qui délivrent des particules de dimensions inférieures au centimètre. Pour chaque opération, l’appareil correspondant peut être défini à partir de cinq paramètres principaux (cf. [J 3 051], référence [2] en bibliographie) :
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la capacité d’admission qui fixe les dimensions des plus gros blocs admissibles, caractérisées par la longueur, la largeur et l’épaisseur du parallélépipède exinscrit au bloc considéré ;
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le rapport optimal de réduction, établi à partir du rapport des dimensions de la maille carrée des cribles à travers lesquels passent 85 ou 80 % des produits à l’entrée de l’appareil et 85 ou 80 % des produits de sortie de l’appareil ;
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la distribution granulaire des produits à la sortie ;
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le coefficient de forme moyen des fragments obtenus, c’est-à-dire le pourcentage de fragments en forme d’écailles ou d’esquilles, par rapport aux fragments se rapprochant de la forme cuboïde ;
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le coût...
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Choix des appareils
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BLAZY (P.), YVON (J.), JDID (E.A.) - Fragmentation. - Aspects théoriques Fragmentation- Aspects théoriques. Bases documentaires « Opérations unitaires – Génie de la réaction chimique » (2006).
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(2) - BLAZY (P.), JDID (E.A.), YVON (J.) - Fragmentation. - Technologie Fragmentation- Technologie. Bases documentaires « Opérations unitaires – Génie de la réaction chimique » (2006).
-
(3) - BLAZY (P.), JOUSSEMET (R.) - Concentration par gravité. - Différentes technologiesConcentration par gravité- Différentes technologies. Bases documentaires « Opérations unitaires – Génie de la réaction chimique » (2005).
-
(4) - BLANC (E.C.) - Technologie des appareils de fragmentation et de classement dimensionnel. - Tome 1 : Concasseurs et granulateurs, Éditions Eyrolles (1974).
-
(5) - BARRATT (D.J.), SHERMAN (M.) - Selection and sizing of autogenous and semi-autogenous mills. - In « Mineral Processing Plant Design. Practice...
ANNEXES
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Coûts d’investissement
Les tableaux à donnent le coût d’investissement moyen des différents types de concasseurs et de broyeurs.
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Coûts de fonctionnement
Le tableau donne la consommation énergétique moyenne des concasseurs à mâchoires et à cônes.
Le tableau est un exemple de la part de la fragmentation dans l’ensemble des frais de fonctionnement des installations de concentration dans l’industrie minière.
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