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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2. Fragmentation grossière
La fragmentation grossière inclut les opérations de préconcassage et de concassage proprement dites pour les matériaux rocheux. On lui rattache également les opérations de démottage, de tranchage et de déchiquetage.
Les technologies des appareils de fragmentation grossière reposent sur la mise en œuvre de forces externes qui peuvent se rattacher à des actions de compression, de cisaillement et d’impact. La classification des appareils tient compte du mode d’action principal. Il est souvent difficile de faire la part exacte de chaque type de force externe agissante, car on n’observe que le résultat global.
2.1 Concasseurs à mâchoires
La chambre de concassage est constituée par deux mâchoires disposées en V dont l’une est fixe et l’autre mobile. Cette dernière est articulée autour d’un axe horizontal qui peut être placé à la partie supérieure ou à la partie inférieure de l’appareil. Les mâchoires agissent entre deux plaques latérales. Les matériaux sont concassés par compression et sont évacués par gravité.
Les nombreux appareils, conçus depuis l’apparition du premier concasseur vers 1 860, appartiennent à deux types principaux, selon le mode de transformation d’un mouvement vertical, créé par un système excentrique ou bielle, en un mouvement de battement périodique communiqué à la mâchoire mobile :
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les concasseurs à simple effet ou simple bielle sont représentés sur la figure 1 a. Les battements sont obtenus par action d’un arbre à excentrique actionnant une mâchoire mobile dont la partie inférieure est rendue solidaire d’un volet. L’angle de prise du matériau varie de 22 à 27˚ ;
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les concasseurs à double bielle présentent un système de bielle excentrique (figure 1 b). Deux volets ou plaques d’articulation communiquent le mouvement à la partie inférieure de la mâchoire suspendue. L’angle de prise est de 20 à 27˚.
Dans les deux types de concasseurs, la cohésion volets-mâchoires est assurée par une barre de liaison munie d’un ressort placé à l’extérieur du bâti. L’énergie est conservée grâce à un volant rotatif solidaire de l’arbre horizontal.
L’évolution...
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BIBLIOGRAPHIE
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(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).
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(2) - ATKINSON (T.) - Crushing innovations - . E/MJ, pp. 55-56 (sept. 1996).
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(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).
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(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).
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(6) - BLANC (E.C.) - Technologie...
ANNEXES
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