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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5. Fragmentation ultrafine en milieu humide
Les broyeurs réalisant une fragmentation ultrafine en pulpe sont pourvus de milieux broyants constitués de billes, de microbilles ou de perles, de dimensions millimétriques, très dures, en céramique ou en zircone. Agitées intensément dans une pulpe, les billes attritionnent les solides à fragmenter. Tous les appareils ont en commun le principe de circulation forcée.
5.1 Appareils à cuve cylindrique
Dans le broyeur Vertimill (Allis Mineral System [17]) un agitateur rotatif constitué par une vis à double pas provoque la centrifugation des billes constituant le médium de broyage (figure 38). L’appareil combine la force de compression, due à la masse de la charge, aux forces de frottement entre les billes. Depuis 1990, ce type d’appareil est utilisé pour le rebroyage de concentrés [24] et a fait l’objet de modélisation pour optimiser la dépense énergétique [14], qui dépasse 80 kWh par tonne de concentré.
Afin de broyer de plus en plus fin, on a développé le broyeur MaxxMill (figure 39). Il est constitué par un agitateur excentré pourvu de bras ou de plaques, tournant dans le même sens ou, dans certains cas, en sens inverse de la chambre de broyage pour créer des forces intenses de cisaillement [11]. Un déflecteur en position excentrée augmente l’efficacité du broyage. Le produit à broyer est dirigé de bas en haut par l’action du déflecteur. Le médium de broyage est constitué par des billes de 3 à 10 mm de diamètre et remplit à 80 % le volume de la chambre de broyage [22]. L’appareil peut être aussi utilisé pour un broyage relativement grossier admettant une alimentation en particules de plusieurs millimètres de diamètre, et pour un broyage à sec.
Pour le broyeur agité vertical SAM (Sala Agitated Mill) de la figure 40, l’arbre du rotor est pourvu de doigts d’agitation. La charge broyante est constituée par des éléments de 2 à 12 mm en acier ou en alumine. La pulpe à l’intérieur du broyeur circule de bas en haut (il existe une version de broyage à sec où la matière circule de haut en bas, [21]). La puissance de ce type de broyeur peut atteindre 1 000 kW [24]. Des modifications ont été apportées pour isoler la zone de broyage de la zone de séparation entre produits et médium de broyage, en tenant...
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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).
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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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(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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