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RÉSUMÉ
La fragmentation des minéraux industriels et de matériaux non minéraux, ou de matériaux composites en vue du recyclage consiste à réduite la matière première en une poudre, possédant des caractéristiques spécifiques lié à son emploi dans l’industrie. Pour obtenir une matière très divisée, le broyage doit être poussé et combiné avec la classification. Ainsi, la principale exigence qui concerne les appareils de fragmentation est la robustesse, alors que leur précision prévaut chez les utilisateurs de poudre ou des produits élaborés.
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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 LEM, INPL-CNRS UMR 7569
INTRODUCTION
Le fascicule [J 3 052] du dossier « Fragmentation » a pour but d’exposer les opérations de concassage et de broyage dans le cadre du traitement des minerais métalliques. Dans ce domaine, les opérations 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.
Le présent dossier [J 3 053] concerne la fragmentation des minéraux industriels et de matériaux non minéraux, ou de matériaux composites (recyclage).
Dans le cas des minéraux industriels, la matière minérale est réduite en une poudre, qui doit présenter des caractéristiques spécifiques en vue d’un emploi particulier exigé par l’industrie (ciment et chaux, charbon pulvérisé, phosphates pour les engrais, céramique, peintures, papier, plastiques, élastomères…). Pour obtenir une matière très divisée, le broyage doit être poussé et combiné avec la classification, car la consommation énergétique est très élevée et les augmentations du prix de l’énergie varient de façon très brutale. De plus, si les opérations de broyage doivent être effectuées à sec, il faudra procéder à un séchage préalable efficace. Pour certains usages industriels du produit broyé, ses caractéristiques physico-chimiques et morphologiques sont les critères principaux.
Parmi les autres secteurs de fabrication, on considère les industries alimentaires, pharmaceutiques et chimiques, les cosmétiques, le verre et les fibres optiques, le bois et la cellulose, les explosifs, les poudres métalliques. Les caractéristiques d’usage du produit broyé, dans son application, déterminent principalement le mode de broyage à appliquer.
Enfin, la fragmentation est utilisée dans l’industrie du recyclage de matériaux fragiles ou ductiles et de matériaux composites très résistants, souvent massifs.
En conséquence, la principale exigence qui concerne les appareils de fragmentation est la robustesse, alors que leur précision prévaut chez les utilisateurs de poudre ou des produits élaborés.
Le lecteur est invité à lire aussi les fascicules J 3 050 « Fragmentation. Aspects théoriques » et J 3 051 « Fragmentation. Technologie ».
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4. Préparation mécanique des phosphates bruts
Le traitement des phosphates bruts associe toujours le broyage au criblage et à la classification. Dans tous les schémas de traitement de phosphates sédimentaires, il est impératif d’éviter la formation de particules phosphatées inférieures à 100 µm, qui seraient irrémédiablement orientées vers les stériles argileux, et donc perdues. En général, un broyage fin est nécessaire pour libérer les nodules de phosphate de leur exogangue, mais l’endogangue n’est que peu ou pas libérée.
L’énergie nécessaire au broyage humide varie selon les phosphates. Les valeurs de l’indice de Bond (Wi ), déterminées pour un circuit fermé de broyage-classification (tableau 1), sont de 10 à 20 kWh/t pour des phosphates sédimentaires et dépassent 30 kWh/t pour des phosphates d’origine ignées (exemple : carbonatites d’Afrique du Sud).
Pour un broyage à sec, les indices énergétiques doivent être multipliés par un coefficient moyen de 1,3 .
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Broyage à sec
Il est surtout utilisé depuis plus de 70 ans dans des usines produisant à la fois de l’acide phosphorique et des superphosphates. Un seul type de broyage convient à la fois aux deux fabrications et diminue les frais de séchage des produits broyés. Les broyeurs pendulaires à rouleaux ou les broyeurs à galets présentent, par leur simplicité, un avantage sur les broyeurs à boulets, quand la roche doit être séchée ou calcinée avant d’être transportée. Toutefois, un séchage est indispensable pour amener le taux d’humidité à environ 2 %.
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Broyage humide
Le broyage humide a été développé depuis 35 ans environ, car le coût du séchage du phosphate brut est devenu prohibitif depuis 1973 (premier choc pétrolier). L’élimination du séchage, de son contrôle, du traitement des poussières et des gaz, a rendu le broyage humide par broyeur à boulets très avantageux ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BECKER (P.) - Phosphates and phosphoric acid - . Ed. Marcel Dekker, New York, p. 213 (1983).
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(2) - CHURCHMAN (C.), MARTINES (J.) - Economic Energy Savings in new phosphoric acid plants - . Joint Peninsular and Central Florida Sections, AICHE Meeting, Clearwater Beach, Flo., 1981. In « Phosphates and phosphoric acid », Pierre Becker, Ed. Marcel Dekker, New York, p. 204-219 (1983).
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(3) - CRESPON (J.) - Les charges minérales calcaires dans la vie courante - . Les Techniques de l’Industrie Minérale, no 22, p. 26-28 (2004).
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(4) - DASGUPTA (P.K.) - Ceramic choices - . Industrial Minerals, p. 91 (oct. 2003).
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(5) - DELON (J.F.), YVON (J.), MICHOT (L.), VILLIERAS (F.), CASES (J.M.) - Vapor phase adsorption of alkylamines on talc and chlorite - . Actes Eurofillers’95 Mulhouse 11-14 sept. MOFFIS and FILPLAS eds., p. 17-20 (1995).
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