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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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1. Industrie des ciments
1.1 Concassage de la matière brute
La préparation des matières premières pour la cimenterie a pour but :
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d’amener le produit de carrière à une dimension requise pour la préhomogénéisation ;
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de fragmenter les produits jusqu’à une maille compatible avec le broyage de cru.
Les appareils de concassage fournissent des morceaux de dimension maximale voisine de 30 mm, pour être ensuite préhomogénéisés. Les concasseurs à impact à double rotor offrent un rapport de réduction très élevé. On peut avoir le schéma type suivant : un concasseur primaire à mâchoire suivi d’un concasseur à impact, ou un concasseur primaire à mâchoires suivi d’un concasseur secondaire giratoire. Pour obtenir un concassage fin, une presse à rouleaux peut alimenter avantageusement le broyeur à boulets en produit prébroyé. On multiplie ainsi la capacité du broyeur d’un facteur 1,5.
Les crus très collants peuvent être traités en voie sèche par des broyeurs semi-autogènes (SAG) utilisant pour le séchage du brut de grands volumes de gaz à bas potentiel thermique, issus des cyclones et des refroidisseurs des gaz équipant le four de clinkérisation. Ensuite, les refus grossiers du séparateur à air du SAG sont rebroyés dans un broyeur à boulets. On peut aussi éliminer les silex grossiers par criblage à la sortie du SAG.
HAUT DE PAGE1.2 Broyage de cru de cimenterie
Le ciment est fabriqué à partir de calcaire et d’argile, et d’ajouts tels que les oxydes de fer, la bauxite et aussi la silice fine lorsque le cru est trop riche en carbonates. Le mélange est ensuite décarbonaté et cuit vers 1 450 à 1 550 ˚C pour donner le clinker.
Pour permettre les combinaisons entre solides et entre les phases solide, liquide et gaz, les particules doivent être suffisamment fines : seulement 1 % en masse des grains dépassent 200 µm et 10 % dépassent 100 µm. Le circuit de broyage, correspondant à cette exigence, est assuré par divers types de broyeurs pouvant être associés ...
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BIBLIOGRAPHIE
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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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