Explication des Concasseurs Giratoires

Le processus de réduction du minerai extrait pour le traitement est connu sous le nom de ‘comminution’, qui est défini comme ‘l'action de réduire un matériau, en particulier un minerai minéral, en particules minuscules ou fragments’; cela est normalement réalisé lors des opérations minières par une ou plusieurs étapes de broyage et de mouture.

Les premières activités minières étaient intensives en main-d'œuvre. La décomposition du minerai se faisait à l'aide d'un pic de mineur, d'un marteau-pilon ou d'un foret. Jusqu'au milieu du XIXe siècle, la plupart des opérations initiales de concassage et de dimensionnement du minerai continuaient d'être effectuées localement à la main. Les opérations ultérieures étaient assistées par des marteaux pilons à eau (révolution industrielle précoce à moyenne). Les premiers concasseurs connus étaient des pierres tenues à la main, où le poids de la pierre augmentait la force qu'un mineur pouvait appliquer en martelant contre une enclume en pierre. Les petits volumes de roche et d'agrégat produits étaient ensuite généralement chargés dans des sacs pour être transportés par route.

Les Outils Miniers Originaux

Les explosifs (poudre à canon, etc.) ont été introduits dans l'exploitation minière commerciale pendant la révolution industrielle; l'utilisation d'explosifs pour l'exploitation minière est appelée ‘tir’. Le tir est devenu d'usage courant pour l'extraction en vrac au milieu du XIXe siècle, suivi plus tard par les pelles à vapeur. Pour la première fois, de nouvelles techniques et machines minières ont commencé à produire des morceaux de matériaux libérés de plus en plus grands.

La croissance rapide de la demande au cours du siècle dernier a nécessité une augmentation considérable des tonnages de production, quel que soit le type de minerai extrait. Pour répondre à cette augmentation de la demande, diverses technologies de broyage et de concassage ont été développées pour permettre le transport efficace de matériaux en vrac (via des convoyeurs, etc.) de la mine à l'usine de traitement.

Aujourd'hui, la plupart des opérations de mines et de carrières utilisent des concasseurs dans le cadre des processus de bénéficiation du minerai après que le lit de minerai a été libéré par tir ou d'autres techniques. Les exceptions incluent l'exploitation minière de matériaux très lâches tels que les sables minéraux, où cette étape de concassage n'est souvent pas nécessaire. De même, de nombreuses usines de bénéficiation/lavage de charbon et de lignite utilisent d'autres technologies telles que les Bradford Breakers et les Mineral Sizers. Mais pour l'exploitation minière de roche dure, l'utilisation de concasseurs giratoires, de concasseurs à cône, et/ou de concasseurs à mâchoires, est le point de départ pour le traitement du minerai.

Concasseur Giratoire

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But des Concasseurs

Un concasseur est une machine conçue pour réduire la taille des grosses roches de la mine (ROM) en petites roches, gravier, sable, ou poussière de roche; cela est essentiel pour le transport efficace du minerai via des convoyeurs, etc. Le concassage est la première de nombreuses étapes qui mènent à la séparation du minerai du matériau de déchet (gangue). Le matériau de déchet peut être éliminé ou recyclé, permettant au flux riche en minerai d'être traité davantage à l'usine principale.

Divers types de concasseurs et de sépérateurs minéraux peuvent être utilisés selon le débit, la dureté, et les propriétés du minerai traité. Dans tous les cas, l'étape de concassage est essentiellement réalisée en transférant une force mécaniquement amplifiée (via un avantage mécanique) à un matériau, pour briser les liaisons qui maintiennent le matériau ensemble.

Le concassage est réalisé en faisant passer le minerai entre deux surfaces solides, puis en appliquant une force suffisante pour rapprocher les surfaces de sorte que les molécules du matériau traité soient séparées de (fracture), ou, changent d'alignement par rapport à (déformation), les unes par rapport aux autres.

Les concasseurs sont généralement classés par le degré auquel ils fragmentent le matériau de départ, avec des concasseurs primaires et secondaires traitant des matériaux grossiers, et des concasseurs tertiaires et quaternaires réduisant les particules de minerai à des gradations plus fines. Chaque concasseur est conçu pour fonctionner avec une certaine taille maximale de matière première, et délivre souvent son produit à une machine de criblage (cribleur), qui trie et dirige le produit pour un traitement ultérieur. Dans de nombreux cas, les étapes initiales de concassage sont suivies par d'autres étapes de mouture utilisant par exemple des broyeurs à boulets, etc.

Types de Concasseurs

• Concasseurs Giratoires
• Concasseurs à Mâchoires
• Concasseurs à Cône

Typiquement, l'étape initiale de concassage est réalisée à l'aide de concasseurs giratoires ou de concasseurs à mâchoires. Il est souvent le cas qu'il n'y ait qu'un seul concasseur installé, et celui-ci sera appelé le ‘Concasseur Primaire’. Les concasseurs à cône sont généralement utilisés pour les étapes de concassage 2^e, 3^e & 4^e (bien que pas toujours).

Composants du Concasseur Giratoire

Les concasseurs giratoires ont été inventés par Charles Brown en 1877 et développés par Gates en 1881 (ils étaient communément appelés ‘concasseurs de Gates’ dans les premières années).

Un concasseur primaire est conçu pour recevoir des roches brutes (ROM) directement des mines. Les concasseurs giratoires réduisent généralement la taille de l'agrégat à un maximum d'environ un dixième de sa taille originale. Les concasseurs giratoires sont toujours installés verticalement orientés.

La taille d'un concasseur giratoire est classée par :

• Son écartement et le diamètre de la mantille.
• Le diamètre de l'ouverture de réception.

Composants du Concasseur Giratoire

• Ensemble Araignée & Douille
• Assemblages de Coque Supérieure & Inférieure
• Axe Principal
• Mantille & Concaves
• Entraînement Excentrique & Douille
• Ensemble Pignon & Contre-arbre
• Ensemble Hydroset (Support Hydraulique)

Comment Fonctionnent les Concasseurs Giratoires

Le minerai ROM de la mine est généralement transféré par des camions de transport qui déchargent dans une trémie d'alimentation au niveau supérieur; le minerai concassé est ensuite déchargé de l'ensemble de la coque inférieure. Dans certains cas, un alimentateur à grille peut être utilisé, et le minerai de taille inférieure peut être criblé pour contourner le concasseur (transféré directement au convoyeur de sortie). Il y a généralement aussi un brise-roche hydraulique pour réduire les gros blocs reçus de la mine.

Les Camions de Transport Livrent le Minerai ROM aux Trémies de Concasseur

Ensemble Araignée (Boîtier de Palier Supérieur de l'Arbre)

L'écart entre l'arbre principal et les concaves se réduit du haut vers le bas de l'assemblage du concasseur. Le concave supérieur est doublé de revêtements en acier trempé et l'arbre principal est équipé d'un revêtement de mantille (gaine) en matériau durci similaire.

Les revêtements sont les principaux composants d'usure d'un concasseur. Les revêtements s'usent avec le temps et protègent le boîtier principal et l'arbre des dommages. La stratégie de maintenance d'un concasseur giratoire sera largement influencée par le taux d'usure des revêtements, qui peut être surveillé manuellement (mesures d'épaisseur) ou à l'aide d'outils de surveillance de l'état appropriés, par exemple le balayage laser. Les revêtements et la mantille sont remplacés à intervalles réguliers ou en fonction des taux d'usure enregistrés.

Le système ‘hydroset’ est un mécanisme hydraulique qui permet de lever et d'abaisser la position verticale de l'arbre principal (et de la mantille). Changer la position de la mantille modifie le réglage de l'écart à la sortie du concasseur, et par conséquent la taille de la sortie concassée. La hauteur de la mantille est souvent ajustée automatiquement en fonction du couple produit, et dispose d'un mécanisme de libération qui permet à la mantille de descendre si la charge normale est dépassée; c'est une caractéristique de protection contre les surcharges.

Le palier supérieur de l'arbre est enfermé dans la douille centrale de l'araignée. Cet agencement permet une légère oscillation de l'arbre supérieur et un mouvement vertical limité produit par le système hydroset. Le palier de l'araignée est normalement lubrifié par graisse (manuelle ou automatique).

Opération du Concasseur Giratoire

L'action de concassage est produite par l'oscillation ou le ‘lancer’ (ouverture & fermeture) de l'écart entre le revêtement de mantille mobile, monté sur l'arbre vertical central (broche), et les revêtements concaves fixes montés sur le châssis principal (coque supérieure) du concasseur. La mantille et les concaves forment les surfaces de travail du concasseur, produisant la force nécessaire pour broyer le minerai.

Le mouvement excentrique est réalisé par la douille excentrique inférieure et l'agencement d'entraînement au bas de l'arbre principal. Le contre-arbre d'entraînement du pignon d'entrée est supporté par des paliers de pignon et alimenté par un moteur électrique. Un réducteur externe ou un système d'entraînement par courroie réduit la vitesse du moteur à environ 100-200 RPM au niveau du concasseur. Dans certains cas, un système d'embrayage peut également être utilisé pour absorber les chocs. Le pignon sur le contre-arbre s'engrène avec et tourne l'entraînement de l'engrenage excentrique ou engrenage couronne.

Engrenage Couronne

La surface intérieure de la douille excentrique est usinée hors centre par rapport à l'axe central du concasseur. Au fur et à mesure que la douille excentrique tourne, l'arbre inférieur oscille dans une orbite elliptique autour de l'axe central du concasseur. Cette action provoque l'ouverture et la fermeture de l'écart entre la mantille et les revêtements concaves à chaque rotation de l'arbre. À l'extrémité supérieure de la mantille, ce mouvement est très faible, mais à mesure que le minerai tombe plus bas, le lancer augmente et la force de concassage augmente également en conséquence.

Chemin de Déplacement de la Mantille du Concasseur Giratoire

Le minerai concassé tombe dans l'ensemble de la coque inférieure et est déchargé dans le système de convoyage du minerai concassé pour un traitement ultérieur. Le boîtier inférieur abrite également un système de lubrification forcée et hydraulique, qui est essentiel pour l'agencement d'entraînement et le mécanisme hydroset.

Le traitement ultérieur peut impliquer des étapes de concassage supplémentaires (secondaire, tertiaire, quaternaire, etc.), de mouture, et d'autres étapes de bénéficiation adaptées au minerai traité. Il convient de noter qu'il n'y aura souvent qu'un seul concasseur primaire dans de nombreuses opérations minières. En tant que tel, le concasseur primaire est une machine critique et un goulot d'étranglement majeur pour de nombreux sites miniers, avec peu, voire aucune possibilité de contournement.