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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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Estimation des coûts d’investissement et de fonctionnement
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4. Conception des ateliers de concassage et de broyage pour matériaux rocheux
4.1 Concassage grossier
L’installation dans laquelle est effectué le concassage primaire est une des parties vitales de l’usine, du fait qu’elle se trouve en tête du circuit et qu’elle reçoit parfois d’énormes blocs. En conséquence, la taille et la structure de cet atelier doivent tenir compte :
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de la capacité des camions et des engins ; on utilise, notamment, des pelles de 20 à 38 m3, pour le chargement des concasseurs, et des camions de 150 à 320 t ;
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de la nécessité quasi générale d’un grizzly (grille à barreaux ou rails fixes) en tête de concassage ;
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du stockage avant et après le concasseur ;
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des opérations de maintenance nécessitant des surfaces adaptées ;
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du fait que l’opération de concassage se déroule sur un poste de travail.
Le grizzly est surtout nécessaire pour éliminer les fragments de bois de soutènement et les ferrailles. Sa présence diminue la profondeur de la fosse de concassage, qui est généralement comprise entre 6 et 12 m. Afin d’assurer une alimentation continue, il est utile de prévoir un volume mort au‐dessus du concasseur, légèrement supérieur à la capacité volumique des plus gros engins de transport. Au‐dessous de l’appareil, on prévoit un volume mort équivalent.
L’alimentation de reprise du matériau concassé a été effectuée pendant longtemps par un alimentateur blindé puis, par la suite, par un alimentateur à bande.
Le produit concassé est acheminé vers une trémie de stockage intermédiaire où il est mis en tas par un convoyeur à bande. La capacité de stockage représente en général un jour de marche.
La captation des poussières est réalisée au‐dessus du convoyeur de reprise. Au‐dessus du concasseur lui-même, la poussière est abattue par des arrosages en brouillard, à la décharge des camions.
La maintenance est assurée par des installations fixes (ponts roulants, treuils, etc.) mais, pour les gros débiteurs primaires, elle peut être assurée par des grues mobiles.
HAUT DE PAGE4.2 Concassage moyen et fin
Les ateliers de concassage moyen et fin fonctionnent, généralement,...
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Conception des ateliers de concassage et de broyage pour matériaux rocheux
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).
-
(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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