Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
L’opération de fragmentation répond à chaque fois à une utilisation industrielle spécifique, d’où la multiplicité des technologies, en fonction des critères attendus de production, de rendement et de qualité. De l’appareil qui casse la matière rocheuse en bloc, à celui qui déchiquette des métaux ou broie une poudre, il existe au final peu de points techniques en commun. Cet article expose un ensemble assez large de technologies classiques, de la fragmentation grossière, à la fine, en passant par l’ultrafine à sec, et l’ultrafine en milieu humide.
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Lire l’articleABSTRACT
Auteur(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
Les appareils de fragmentation sont adaptés à des besoins industriels spécifiques ; leurs technologies diffèrent selon le domaine d’utilisation. Ainsi, on ne peut imaginer un même appareil capable à la fois de diviser la matière en gros blocs et de la réduire en grains fins. De même, un appareil, conçu pour concasser ou broyer des matériaux rocheux caractérisés par une rupture fragile, ne conviendra pas pour déchiqueter des métaux ou pour défibrer et broyer des végétaux. Cependant, pour toutes les industries, la préoccupation commune à laquelle devra répondre l’appareil de fragmentation et son intégration dans un ensemble de production, sera la valeur d’usage du matériau fragmenté. À cette préoccupation s’ajouteront d’autres préoccupations plus spécifiques à l’industrie considérée.
Dans l’industrie minière, en plus de la nécessité de libérer suffisamment les minéraux à concentrer, il faut assurer un débit de matière important, obtenir une efficacité des opérations de fragmentation compte tenu des investissements toujours très lourds et des coûts opératoires élevés, résultant de la dépense énergétique, de l’usure, etc. Par exemple, pour ces raisons on a assisté depuis plus de 50 ans à un grignotage constant de l’emploi des broyeurs à boulets par celui des broyeurs autogènes et des broyeurs à impact.
Pour le broyage des déchets métalliques, on a dû imaginer des déchiqueteurs très résistants au choc et à l’usure, assurant des débits élevés, pouvant traiter un matériau de composition extrêmement variable.
Le broyage en cimenterie fait appel à des technologies permettant d’éviter une très grande usure et une dépense énergétique élevée, tout en réalisant des débits de matières importants.
Aux précédents emplois pour lesquels domine la préoccupation de mettre en œuvre des appareils capables de traiter des grandes masses de matières, on peut opposer les applications pour lesquelles on recherche des appareils capables en priorité de fournir un matériau broyé de qualité, à haute valeur ajoutée. Dans les industries des charges minérales, de la céramique, il s’ajoute, aux impératifs de finesse, des impératifs de distributions granulaires très étroites, de morphologie particulière pour les grains, de caractéristiques superficielles bien contrôlées.
Dans les industries alimentaires et pharmaceutiques, la technologie des appareils sera tout à fait particulière : la finesse demeure un critère très important, mais l’appareil de broyage devra être facilement démontable et nettoyable et fournir un produit très homogène. En revanche, le débit ne sera pas un paramètre primordial, dans la plupart des cas.
Le présent dossier, qui expose un ensemble assez large de technologies classiques, est complété par un dossier des applications aux minerais métalliques Fragmentation appliquée aux minerais métalliques et un autre dossier traitant des applications aux minéraux industriels et à des substances diverses Fragmentation- Applications aux substances industrielles.
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3. Fragmentation fine
Si le domaine de la fragmentation fine est largement étendu sur le plan des granularités, les technologies ont été pratiquement restreintes à un seul mode d’action mettant en œuvre des forces d’impact. Un regain de faveur est apparu pour des procédés utilisant la compression ; les exemples se limitent préférentiellement à des matériaux tendres. On est à présent amené à distinguer un domaine fin d’un domaine ultrafin. La limite entre les deux domaines correspond à un d80 de l’ordre de 20 à 30 µm.
La consommation énergétique de la fragmentation fine est de 5 à 6 kWh/t pour le broyage grossier et peut atteindre 20 à 30 kWh/t pour le broyage fin.
Rappelons que le poste de broyage fin est le plus coûteux sur le plan de l’investissement et sur le plan des coûts opératoires, non seulement au niveau de la fragmentation, mais encore lorsqu’il s’agit de matériaux rocheux, au niveau de l’ensemble des opérations de préparation-concentration [20].
3.1 Broyeurs à corps broyants libres
Ce sont des appareils cylindriques ou cylindroconiques tournant autour de leur axe horizontal et contenant des corps broyants qui peuvent être des boulets, des barres ou des galets (pebbles). Le volume occupé par les corps broyants et la matière à broyer peut atteindre la moitié du volume interblindage du broyeur.
Les corps broyants sont en fonte, en acier, en silex ou en céramique. Ils doivent être plus denses et plus grossiers que les particules à broyer.
Le blindage des broyeurs doit être suffisamment épais pour supporter l’usure et rugueux pour éviter les glissements excessifs de la charge constituée par les corps broyants et la matière à broyer. Il est constitué de matériaux métalliques (fontes et aciers alliés), de caoutchouc ou de céramique. Ce dernier type de blindage est employé lorsqu’une pollution par le fer de la matière à broyer est indésirable.
Selon la vitesse de rotation des broyeurs, on définit deux modes de marche (figure 14) :
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marche en cascade, obtenue pour une vitesse lente : la charge prend un mouvement général de rotation autour d’une petite zone centrale presque immobile. Les corps broyants s’élèvent en suivant des trajectoires pseudocirculaires et concentriques et redescendent en roulant les uns sur les autres. Ils agissent alors par...
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Fragmentation fine
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ABOUZEID (A.Z.M.), FUERSTENAU (D.W.) - Mixture grinding in the high-pressure roll mill - . Proc. of the XXIth IMPC, Rome, A4, pp. 60-68 (23-27 July 2000).
-
(2) - ATKINSON (T.) - Crushing innovations - . E/MJ, pp. 55-56 (sept. 1996).
-
(3) - BARRATT (D.), SHERMAN (M.) - Selection and sizing of autogenous and semi autogenous mills - . In Mineral Processing Plant Design, Practice and Control. Ed. SME, vol. 1, pp. 755-782 (2002).
-
(4) - BEERKIRCHER (G.), O’BRYAN (K.), KING LIM - Selection and sizing of secondary and tertiary cone crushers - . In Mineral Processing Plant Design, Practice and Control, Ed. SME, vol. 1, pp. 621-627 (2002).
-
(5) - BECKER (P.) - Phosphates and phosphoric acid - . Edts. Marcel Dekker Inc., Fertilizer science and technology series, vol. 3, pp. 260-275 (1983).
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(6) - BLANC (E.C.) - Technologie...
ANNEXES
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