Novelty Steel fabrique des concasseurs primaires tels que des Concasseurs à Mâchoires, des Concasseurs Giratoires, des Concasseurs à Percussion et des Concasseurs Gyratoires.
Le choix du concasseur primaire est la clé du succès de l’opération minière, de carrière ou de minéraux industriels impliquant la réduction de la taille de la roche, du minerai ou des minéraux.
L’usine de concassage peut être fournie avec presque tout type de concasseur de roche primaire.
Index
4.1 Sélection du Concasseur Basée sur le Type de Matériau
4.2 Sélection du Concasseur Basée sur la Teneur en Argile
4.3 Sélection du Concasseur pour les Unités de Concassage Mobiles
1. Introduction
Le concassage est la fonction essentielle dans le traitement de toutes les roches et minéraux, quelle que soit leur utilisation finale. Les méthodes de concassage d'aujourd'hui ont parcouru un long chemin depuis le début des années 1800, lorsque le concassage était effectué par des centaines d'hommes et de femmes équipés de masses.
En 1960, l'alimentateur-concasseur (feeder-breaker) a été développé pour l'exploitation minière souterraine du charbon afin de suivre les haveuses continues. Au début des années 1980, les sizers à basse vitesse ont été introduits. Cela représentait l'un des seuls développements fondamentaux des concasseurs primaires au cours du dernier siècle.
Les concasseurs à cylindres conventionnels conviennent au concassage de matériaux de faible à moyenne résistance et peuvent offrir un taux de réduction supérieur à 10:1. Les concasseurs à cylindres sont généralement conçus avec des vitesses périphériques élevées, et l'usure inégale peut être un problème majeur. La principale caractéristique du sizer à basse vitesse est qu'il utilise le fait que le rapport entre la résistance à la compression et la résistance au cisaillement dans la majorité des roches est d'environ 10:1. Le sizer à basse vitesse brise la roche en tension par son action de hachage plutôt qu'en compression comme le font les concasseurs conventionnels.
2. Méthodes de Concassage
Il existe quatre méthodes pour réduire un matériau :
- Compression
- Impact
- Attrition
- Cisaillement
La plupart des concasseurs effectuent une combinaison de toutes ces méthodes de concassage.
2.1 Compression
Le concassage par compression est effectué entre deux surfaces. Cette méthode de compression est parfaite pour broyer de la roche extrêmement dure et abrasive avec des concasseurs gyratoires et des concasseurs à mâchoires à double articulation. Cependant, les concasseurs à mâchoires utilisent l'attrition ainsi que la compression et sont moins adaptés aux roches abrasives car l'action de frottement provoque l'usure des surfaces de concassage.
La compression est idéale :
- Lorsque le matériau est dur et résistant
- Lorsque le matériau est abrasif
- Lorsque le matériau n'est pas collant
- Lorsqu'un produit uniforme avec un minimum de fines est souhaité
- Lorsque le produit fini doit être relativement grossier
- Lorsque le matériau se cassera de manière cubique
2.2. Impact
Le concassage par percussion est l'impact net et rapide d'un objet en mouvement sur un autre. Les deux objets peuvent être en mouvement, ou un objet peut être stationnaire, comme une roche frappée par des coups de marteau.
Il existe deux types d'impact : l'impact par gravité et l'impact dynamique.
L'impact par gravité se produit lorsqu'un objet est immobile et que l'autre objet le frappe, comme un matériau tombant sur une surface dure telle qu'une plaque d'acier. Le matériau tombant devant un marteau en mouvement est un exemple d'impact dynamique. Lorsque la roche est concassée par impact dynamique, avec la force de l'impact, les parties de la roche accélèrent vers des blocs de rupture et/ou d'autres marteaux.
Le concassage par percussion est idéal :
- Lorsqu'une particule cubique est nécessaire.
- Lorsque le produit fini doit être bien gradué et doit satisfaire aux spécifications de calibrage.
- Lorsque les minerais doivent être brisés selon une certaine ligne pour séparer le minéral des déchets.
- Lorsque les matériaux sont trop durs et abrasifs, mais que les concasseurs à mâchoires ne peuvent pas être utilisés.
2.3 Attrition
L'attrition est la réduction des matériaux en les frottant entre deux surfaces dures. Les broyeurs à marteaux sont un exemple de concassage par attrition, où les dégagements étroits entre les marteaux et les barres de grille permettent le frottement de la roche. Étant donné que l'attrition consomme relativement plus d'énergie et provoque une usure plus élevée, il est pratique de l'utiliser pour des matériaux moins abrasifs tels que le charbon ou le calcaire.
Le concassage par attrition est idéal :
- Lorsque le matériau est non abrasif
- Lorsqu'un système en circuit fermé n'est pas souhaitable pour contrôler la taille maximale.
- Lorsqu'un maximum de fines est requis
2.4 Cisaillement
La différence entre le concassage par cisaillement et l'attrition est que le cisaillement implique le rognage ou le clivage plutôt que le frottement. Le cisaillement utilise le fait que le rapport de la résistance à la compression à la résistance à la traction et au cisaillement dans la majorité des roches est d'environ 10:1. Les sizers à basse vitesse brisent les roches en tension et en cisaillement par leur action de hachage.
Le concassage par cisaillement est idéal :
- Lorsque le matériau a une teneur en silice relativement faible.
- Lorsque le matériau est de dureté faible à moyenne.
- Lorsque le concassage primaire avec un taux de réduction de 6 contre 1 est requis.
- Lorsqu'un minimum de fines est souhaité.
- Lorsqu'un produit relativement grossier est souhaité.
3. Types de Concasseurs
3.1 Concasseur Gyratoire
Un concasseur gyratoire est utilisé pour le concassage primaire de divers matériaux par compression, fractionnement et flexion. Un élément de forme conique est supporté dans une coque ou un châssis évasé créant une chambre large en haut et étroite en bas. La roche introduite par le haut est brisée lorsqu'elle passe à travers la chambre de concassage. L'élément central est amené à effectuer un mouvement de giration autour de son point d'appui, le faisant avancer et reculer par rapport à la coque.
Les capacités typiques des concasseurs gyratoires sont de 350 à 10,000 TPH. Le concasseur gyratoire primaire est préféré pour sa grande capacité et son entretien relativement faible.
Les principaux avantages des concasseurs gyratoires sont :
- Conçu pour le déchargement direct de camions jusqu'à $300$ tonnes.
- Capacités nominales élevées.
- Le moins d'entretien par tonne traitée de tout concasseur.
- Peut gérer la dureté du minerai jusqu'à 600 Mpa (90,000 PSI) de résistance à la compression.
- Manipulation facile des matériaux résiduels grâce au système de décharge hydraulique.
Le coût d'investissement initial relativement élevé des concasseurs gyratoires est un principal désavan
Photo 1 : Concasseur Gyratoire
tage par rapport aux autres concasseurs.
3.2 Concasseurs à Mâchoires
La caractéristique distinctive du concasseur à mâchoires est qu'il possède deux mâchoires placées avec un angle aigu entre elles et qui s'ouvrent et se ferment comme des mâchoires d'animal. Les mâchoires sont telles que l'une est fixe tandis que l'autre est articulée, oscillant par rapport à la mâchoire immobile.
Photo 2 : Concasseur à Mâchoires
Les concasseurs à mâchoires sont classés en fonction de la manière dont la mâchoire oscillante est pivotée.
Dans le concasseur à mâchoires Blake, la mâchoire oscillante est pivotée en haut et a donc une zone de réception du minerai qui est fixe et une ouverture de sortie ou de décharge qui est variable.
Pour le concasseur à mâchoires articulées Dodge (Dodge Toggle Jaw), en revanche, le pivotement se fait en bas, ce qui lui confère une zone de réception qui varie et une ouverture de décharge qui est fixe.
Les concasseurs à mâchoires sont évalués en fonction des zones de réception, qui sont le produit de la largeur des mâchoires et de l'ouverture (gape). L'ouverture est la distance à l'entrée d'alimentation entre les mâchoires. Par exemple, une spécification de concasseur à mâchoires de 2130×1680 mm signifie que le concasseur à mâchoires a une largeur de 2130 mm et une ouverture de 1680 mm.
Un morceau de roche qui tombe dans la bouche du concasseur est pincé par les mâchoires se déplaçant l'une par rapport à l'autre à un taux de 100 à 350 tours/min déterminé par la taille du concasseur. La pièce est relâchée, autorisée à tomber et arrêtée à nouveau selon un modèle répétitif.
3.3 Concasseur à Cône
La conception et le développement des concasseurs à cône remontent aux années 1920. Les concasseurs à cône sont similaires aux concasseurs gyratoires, sauf qu'au lieu que la broche soit suspendue, elle est supportée au bas du cône giratoire.
Le rapport tête/profondeur est plus grand que pour les concasseurs gyratoires et les angles du cône sont plus plats.
Le concasseur à cône a une chambre de concassage plus petite. Par conséquent, il brise les roches en les serrant entre les broches tournantes. De plus, ces broches sont complètement recouvertes d'un manteau robuste et un revêtement de bol en manganèse recouvre la trémie. Lorsque les roches entrent entre le revêtement du bol et le manteau, les roches sont serrées.
Les morceaux de roche brisés tombent à la position suivante où ils se brisent à nouveau. Ensuite, le même processus se répète jusqu'à ce que les morceaux brisés deviennent suffisamment petits pour passer à travers l'ouverture étroite au fond du concasseur conique.
3.4 Concasseur à Percussion
Les concasseurs à percussion réduisent la taille des matériaux minéraux tels que le béton, l'asphalte et la roche naturelle pour produire un produit commercialisable de valeur. Un rotor à rotation rapide projette le matériau contre une paroi d'impact solide et stationnaire. La frappe et l'impact provoquent l'éclatement du matériau en morceaux plus petits. Le résultat est un produit très homogène et cubique sortant de la chambre de concassage.
Les concasseurs à percussion sont utilisés dans des applications douces et non abrasives ou lorsque la disponibilité et l'entretien du concassage peuvent être économiquement compensés par le coût d'investissement.
Les principaux avantages des concasseurs à percussion sont :
- Un concasseur à percussion peut gérer une grande réduction de taille – d'un mètre à $75$ mm.
- Taux de réduction élevé pour le montant de l'investissement.
- Les concasseurs à percussion fournissent un degré élevé de fines.
- Peut gérer jusqu'à 2500 TPH (Tonnes Par Heure)
Les inconvénients des concasseurs à percussion sont :
- Un minerai à forte teneur en silice provoque une usure accrue.
- La consommation d'énergie est plus élevée car plus de fines sont produites.
- Ne peut pas manipuler les matériaux résiduels.
- Nécessite un alimentateur
4. Sélection du Concasseur
Lors de la sélection du type de concasseur, les critères suivants doivent être pris en compte :
- Produira-t-il la taille de produit souhaitée à la capacité requise ?
- Acceptera-t-il la taille d'alimentation maximale prévue ?
- Quelle est sa capacité à gérer les charges de pointe ?
- Va-t-il s'étouffer ou se boucher ?
- Le concasseur est-il adapté au type de conception de l'usine de concassage ?
- Le concasseur est-il adapté à une utilisation souterraine ou en fosse ?
- Peut-il laisser passer des débris non concassables sans endommager le concasseur ?
- Quel niveau de supervision de l'unité est nécessaire ?
- Quelle est la demande en énergie du concasseur par tonne par heure de produit fini ?
- Comment le concasseur résiste-t-il à l'usure abrasive ?
- Le concasseur fonctionne-t-il économiquement avec un entretien minimal ?
- Le concasseur offre-t-il une durée de vie fiable et prolongée ?
- Le concasseur a-t-il des coûts de remplacement des pièces acceptables ?
- Le concasseur offre-t-il un accès facile aux pièces internes ?
- Comment le coût initial de la machine se compare-t-il à ses coûts d'exploitation à long terme ?
Lors de la détermination de l'emploi d'un concasseur à mâchoires ou d'un concasseur gyratoire, la considération principale tourne autour de la taille maximale du minerai que le concasseur doit manipuler et du débit souhaité. Généralement, les concasseurs gyratoires sont préférés lorsqu'il y a un besoin de grande capacité, tandis que les concasseurs à mâchoires sont généralement choisis lorsque la taille de l'écartement du concasseur est plus critique que la capacité. Par exemple, si la tâche implique le concassage de matériau d'un diamètre maximal spécifique, un concasseur gyratoire avec l'écartement approprié aurait environ trois fois la capacité d'un concasseur à mâchoires avec un écartement correspondant. Optez pour un concasseur gyratoire lorsque la grande capacité est essentielle. D'autre part, si un grand écartement est nécessaire mais pas une grande capacité, un concasseur à mâchoires pourrait être plus rentable car c'est une machine plus petite, et le concasseur gyratoire resterait largement inactif.
Des facteurs supplémentaires entrent en jeu, y compris les coûts d'investissement et de maintenance, où les concasseurs à mâchoires ont tendance à être légèrement moins chers que les concasseurs gyratoires. Cependant, les coûts d'installation peuvent compenser cet avantage, car ils sont inférieurs pour les concasseurs gyratoires puisqu'ils occupent environ les deux tiers du volume et ont environ les deux tiers du poids d'un concasseur à mâchoires de même capacité. La chambre de concassage circulaire des concasseurs gyratoires permet une conception plus compacte, avec une plus grande partie du volume total dédiée à la chambre de concassage. De plus, les fondations des concasseurs à mâchoires doivent être plus robustes en raison des contraintes de travail alternées.
Dans certaines situations, la capacité d'auto-alimentation des concasseurs gyratoires par rapport aux concasseurs à mâchoires peut entraîner des économies de coûts, car elle peut éliminer le besoin de dispositifs d'alimentation coûteux tels que des alimentateurs à chaîne lourds. D'un autre côté, la facilité d'expédition en sections vers des emplacements éloignés et les installations souterraines peuvent rendre les concasseurs à mâchoires plus favorables dans certains cas.
Le choix du concasseur peut également être influencé par le type de matériau concassé. Les concasseurs à mâchoires ont tendance à mieux performer sur les matériaux argileux ou plastiques en raison de leur plus grande course, tandis que les concasseurs gyratoires sont bien adaptés aux matériaux durs et abrasifs et donnent souvent un produit plus cubique lorsque l'alimentation est laminaire ou « en dalles ».
4.1 Sélection du Concasseur Basée sur le Type de Matériau
a) Concasseurs Gyratoires et Concasseurs à Mâchoires à Double Articulation : Matériaux tenaces, abrasifs (à haute teneur en silicate), non collants, ayant des résistances à la compression allant jusqu'à 600 Mpa (90,000 PSI). Des exemples de ces matériaux incluent la Taconite, la roche volcanique (trap rock), le granite, le calcaire dur, le porphyre de cuivre et les minerais d'or à haute teneur en silice.
b) Mâchoires à simple articulation et sizers à basse vitesse : Matériaux de dureté moyenne, non abrasifs et collants, ayant une résistance à la compression allant jusqu'à 200 Mpa (27,500 PSI). Les exemples incluent le calcaire de dureté moyenne, la bauxite, la kimberlite et les minerais d'or à faible teneur en silice.
c) Concasseur à Percussion, Concasseur à Cylindres, Alimentateurs-Concasseurs et Broyeurs à Marteaux : Matériaux tendres, friables, non abrasifs (à faible teneur en silicate) ayant des résistances à la compression inférieures à 115 Mpa (16,500 PSI).
Les exemples incluent le calcaire, la roche phosphatée et le gypse.
4.2 Sélection du Concasseur Basée sur la Teneur en Argile
L'argile ou les matériaux de type argile collante représentent une difficulté pour presque tous les types de concasseurs primaires. Étant donné que l'action de concassage dans le concasseur gyratoire et à mâchoires se fait par compression, le matériau se compactera s'il contient une quantité importante d'argile. De plus, le flux de matériau dans les concasseurs gyratoires et à mâchoires se fait par gravité, le matériau compacté peut limiter voire arrêter le processus de concassage.
Les concasseurs à percussion et les broyeurs à marteaux ne peuvent pas être utilisés pour les matériaux à teneur en argile car la chambre sera remplie d'argile et empêchera le concassage par percussion de se produire. La chambre de concassage se compactera rapidement.
Les Alimentateurs-Concasseurs sont une bonne alternative. Les barres de poussée sur l'alimentateur déplaceront le matériau le long du tablier vers le tambour de concassage. Le tambour rotatif brise le matériau lorsqu'il est poussé par les barres de poussée. Il n'y a pas de chambre dans laquelle l'argile se compactera. L'argile, cependant, peut causer des problèmes de maintenance avec les barres de poussée et il existe une possibilité que l'argile se compacte entre les pics du tambour rotatif.
Le sizer à basse vitesse est le seul concasseur primaire qui peut manipuler l'argile très facilement. Les deux arbres du sizer à basse vitesse tournent vers l'intérieur à basse vitesse. Il n'y a pas d'impact qui provoquerait le compactage du matériau dans la chambre. Le sizer à basse vitesse peut être équipé de barres racleuses qui sont situées entre les rangées de dents de calibrage pour maintenir les arbres dentés propres en permanence.
4.3 Sélection du Concasseur pour les Unités de Concassage Mobiles
Tous les types de concasseurs primaires peuvent être utilisés sur des concasseurs mobiles. Les concasseurs à percussion et les broyeurs à marteaux sont compacts et génèrent un taux de réduction élevé. La vitesse élevée des machines nécessite une attention particulière aux forces dynamiques.
Les concasseurs à mâchoires sont très bons pour les usines de petit tonnage et le concasseur à mâchoires à simple articulation a l'avantage d'être plus léger que le concasseur à mâchoires à double articulation. Les concasseurs à mâchoires de grande capacité entraînent de grandes unités de concassage.
Le choix du concasseur gyratoire pour cette application dépend de la capacité de l'unité mobile. Pour la plupart des applications de concassage mobiles, semi-mobiles et déplaçables en fosse (in-pit) dans l'exploitation minière de roches dures, les capacités dépassent 3500 TPH. Ce critère limite le choix de la machine de concassage au concasseur gyratoire ou au sizer à basse vitesse. Le concasseur gyratoire peut concasser du matériau jusqu'à 600 Mpa (90,000 PSI). Le sizer à basse vitesse est limité à 200 Mpa (27,500 PSI). Le concasseur gyratoire, par sa nature même, génère une force de déséquilibre significative, tandis que les arbres du sizer tournent l'un vers l'autre et qu'il y a très peu de déséquilibre généré. Alors que le concasseur gyratoire est le plus haut de tous les concasseurs primaires, le sizer à basse vitesse est le plus court de tous les concasseurs primaires.
Novelty Structures fournit diverses tailles et types de concasseurs avec différentes capacités.
Veuillez contacter notre équipe pour plus d'informations : info@noveltystructures.com
