Procédés de traitement et de valorisation

Le principe de fragmentation de cette famille de broyeurs est basée sur l'application d'une contrainte de compression sur un lit de matière. Les caractéristiques de ces broyeurs sont regroupées dans le tableau ci-dessous.

Ces broyeurs sont utilisés dans le domaine des charges minérales, du ciment et du charbon, et sont intéressants car il y a peu d'usure et de pollution lors du broyage. Par rapport à d'autres systèmes conventionnels ils ont un rendement énergétique amélioré.

• Les presses à rouleaux :

Cette famille de broyeurs est apparu dans les années 80 au départ pour des application en cimenterie, mais à présent on rencontre des applications dans le domaine du minerai. Comme pour les broyeurs à cylindres, la matière à broyer est écrasée entre 2 cylindres à rotation inversée. Ces appareils sont polyvalents, ils sont adaptés à du broyage grossier mais aussi à du broyage ultra-fin. Un point important à prendre en compte est l'agglomération des produits sous forme de plaquettes en sortie du broyeur, qui nécessite souvent la mise en place d'un désagglomérateur.

• Les broyeurs à meules et pendulaires :

Les broyeurs à meules correspondent à des évolutions des moulins à farines classiques. Pour les broyeurs à meules, le broyage se fait entre la meule et la piste de broyage qui est le plus souvent en mouvement avec l'application d'une pression mécanique sur les meules. Le plus souvent ces installations sont couplées avec un sélecteur dynamique. Pour les broyeurs pendulaires à rouleaux centrifuges, les meules sont suspendues et s'appliquent par force centrifuge sur la matière à broyer.

Ces broyeurs sont très répandus dans l'industrie des charges minérales et du traitement des minerais. Ils présentent l'avantage de travailler en voie sèche ou humide.

Ces broyeurs sont des tambours cylindriques ou cylindro-coniques tournant et dans lesquels se trouvent le mélange de la matière et de la charge broyante (barres ou boulets). La mise en rotation du tambour met en mouvement la charge broyante qui roule et tombe en chute libre, broyant ainsi la matière à traiter. En fonction de la vitesse de rotation et du mouvement de la charge broyante, on distingue 2 modes de fonctionnement :

• Le mode en cascade : il est observé à vitesse lente. Dans ce cas-là la charge broyante est amenée au-dessus du diamètre horizontal et retombe en roulant. Nous avons là un broyage par attrition et cisaillement.

• Le mode en cataracte : il correspond au mode de fonctionnement « industriel ». La charge broyante est amenée au-delà d'une génératrice limite et retombe en chute libre. Nous avons là un broyage résultant d'efforts de compression, de cisaillement et d'impact.

Caractéristiques géométriques de ces broyeurs :

La forme de ces broyeurs peut être cylindrique ou cylindro-conique et de manière générale le rapport L/D de ces broyeurs est compris entre 1,5 et 2,5. Dans le cas de broyage de type continu (le plus fréquent), on rencontre différentes configurations en sortie du broyeur : décharge par débordement, par grille, périphériques....

Dans le cas de broyeur tube, le rapport L/D est plus élevé et varie entre 3 et 6. Ces broyeurs peuvent également présenter différents compartiments.

Pour en savoir plus : un document sur les paramètres opératoires^[1].

Comme pour les broyeurs à charge broyante c'est la rotation du broyeur cylindrique qui entraîne le broyage. Mais ici le broyage est dû aux chocs entre les blocs de la matière à broyage (broyage autogène). Dans le cas du broyage semi-autogène, on rajoute quelques boules. L'autre grande différence réside dans la forme du broyeur (ici le rapport D/L est très grand).

Ce type de broyeur est plutôt utilisé dans le domaine du traitement des minerais, notamment en présence d'assemblage de constituants minéraux qui présentent des broyabilités différentes et qui sont poreux ou fissurés.

Le domaine du broyage ultrafin s'est développé dans les années 80 en raison notamment de nouvelles applications des charges minérales de granulométrie très fines. Il a été nécessaire de mettre au point des nouveaux procédés permettant d'obtenir des produits aux finesses souhaitées tout en optimisant les rendements énergétiques.

Dans cette catégorie nous allons retrouver 2 sous familles de broyeurs : les broyeurs à jets d'air et les broyeurs par agitation.

Broyeurs à jets d'air :

Le principe de broyage est basé sur une auto-percussion entre particules suite à une accélération par jets d'air. Ces broyeurs peuvent traiter tous types de matériau minéraux. La limite de broyage est liée aux capacités des techniques de séparation air solide.

On peut distinguer : les broyeurs à jets d'air opposés, les broyeurs à jets d'air opposé et à lit fluidisé et les broyeurs à jets d'air en spirale.

Broyeurs à agitation :

Ici le broyage est dû au phénomène d'attrition engendré par la charge broyante qui est accélérée. Ces broyeurs fonctionnent par voie sèche et voie humide. La granulométrie de la charge broyante est le plus souvent inférieure à 2 mm. On trouve donc les broyeurs par agitation qui travaillent en voie sèche ou humide et les broyeurs à circulation forcée qui sont adaptés pour le broyage par voie humide.