concentration des minerais et charbons (suite)

Concassage

Il se fait à sec. Le tout-venant est déversé dans la gueule d’un concasseur primaire d’ouverture correspondant aux plus gros blocs, parfois précédé d’une grille ou d’un crible scalpeur. C’est un très gros appareil dégrossisseur acceptant d’importants à-coups d’alimentation. Le rapport entre les dimensions d’entrée et de sortie est de l’ordre de 5. Si les morceaux sortants sont encore trop gros, on les fragmente dans un concasseur secondaire, parfois suivi d’un concasseur tertiaire pour réduire les morceaux à une dizaine de millimètres. Un crible, dont le refus est recyclé, contrôle la dimension finale.

Les concasseurs pour minerais durs agissent par pression.

• Dans le concasseur à mâchoires, par un mouvement de va-et-vient, un excentrique rapproche et éloigne d’une mâchoire fixe la mâchoire mobile articulée. Les mâchoires en acier au manganèse sont cannelées pour bien mordre les blocs.

• Dans le concasseur giratoire, un cône de petit angle suspendu par sa tête, dont la base est montée folle sur un excentrique horizontal, est placé dans une cuve fixe dont la section circulaire se rétrécit vers le bas. Les blocs de minerai se fendent par la pression exercée sur eux par le cône quand il se rapproche de la cuve dans son déplacement excentrique ; les fragments descendent et sont refendus jusqu’à pouvoir passer entre le bas du cône et la cuve. À ouverture d’entrée égale, le giratoire a un plus grand débit que le concasseur à mâchoires.

• Le concasseur à deux cylindres dentés horizontaux est utilisé dans de grandes mines de fer.

• Pour le charbon, matière fragile, le concasseur à cylindre unique denté casse les blocs contre une plaque fixe et limite la production indésirable de fines.

• Le concasseur à impact est constitué par un rotor horizontal garni de 4 à 6 pales qui, dans sa rotation rapide, projette les blocs contre des plaques fixes sur lesquelles ils se brisent. Il est utilisé pour les minerais qui éclatent facilement au choc.

• Dans le concasseur à marteaux, de lourdes masses d’acier sont articulées sur le rotor, et les produits s’échappent à travers la grille garnissant la partie inférieure du stator.

Les concasseurs secondaires (granulateurs) sont de types analogues, mais adaptés pour livrer une granulométrie plus régulière. Les plus usuels, tels les Symons Cones, sont de principe analogue aux concasseurs giratoires, mais l’angle du cône est obtus et le bas de la cuve lui est presque parallèle.

Débourbage

Dans certaines exploitations, le tout-venant est mêlé d’argile ; après concassage, il est débourbé par brassage avec de l’eau, soit dans un cylindre horizontal en rotation lente dont les palettes fixées à l’intérieur font progresser le minerai vers l’extrémité de sortie, soit dans un cylindre vibrant, ou encore sur des vibrocribles violemment arrosés, ou enfin dans une auge brassée par deux arbres munis de pales (« log washer »).

Triage

Les morceaux de minerai défilent sur une bande où l’on enlève à la main ceux qui sont franchement stériles. Souvent, le coût de la main-d’œuvre dépasse l’avantage du triage et on préfère traiter dans la laverie la totalité du minerai. Le triage mécanique essayé pour certains minerais utilise leurs propriétés magnétiques, luminescentes ou radio-actives.

Broyage

Le minerai concassé à 8 à 12 mm est amené à la fraction de millimètre exigée, contrôlée à la sortie du broyeur par un classificateur qui recycle les fragments encore trop gros ; la charge circulante dans le broyeur est ainsi plusieurs fois celle d’alimentation ; celle-ci doit être très régulière.

• Le broyeur à boulets est un cylindre horizontal, garni de plaques de blindage ondulées, dans lequel on a placé des boulets d’acier ou, dans le broyeur à « pebbles », des galets de silex. Le broyeur tourne à une vitesse telle que la force centrifuge remonte les boulets jusqu’à une certaine hauteur d’où ils retombent, sans atteindre la vitesse critique à laquelle ils ne retomberaient plus. Arrivant à une extrémité du cylindre, le minerai est trituré et broyé par la masse des boulets et progresse vers l’autre bout, où il sort. Un broyeur exige un moteur puissant ; dans une laverie, le broyage est le plus gros consommateur de puissance. L’usure des boulets, nécessitant d’en introduire périodiquement de nouveaux, et celle du blindage sont des éléments notables du prix de revient ; l’emploi de blindages en caoutchouc dur se développe.

• Le broyeur à barres a comme charge broyante des barres cylindriques d’acier de la longueur du broyeur. On l’utilise comme dégrossisseur lorsque les produits du concassage sont un peu trop gros pour alimenter directement le broyeur à boulets.

On pratique généralement le broyage humide : l’eau arrive dans le broyeur avec le minerai et sort sous forme de pulpe, dont on contrôle la finesse par un classificateur à râteaux ou à vis d’Archimède, ou par une grille courbe, ou encore par hydrocyclones. Lorsqu’on fait du broyage à sec, par exemple pour le charbon pulvérisé, on utilise des broyeurs à boulets, ou des broyeurs à meules ou à marteaux ; le contrôle de la finesse est fait par cyclone à air.

Broyage autogène

Le broyeur autogène, ou « cascade », réalise simultanément le concassage et le broyage à sec. Il est analogue à un broyeur à boulets, mais son diamètre est beaucoup plus grand ; on en construit jusqu’à 10 m de diamètre, exigeant un moteur de 7 000 ch. L’alimentation est faite en tout-venant jusqu’à la dimension maximale permise par l’entrée du broyeur. Sous l’effet de la rotation et des reliefs du blindage, les gros morceaux retombant de haut effectuent le broyage avant de se disloquer eux-mêmes. Pour éviter le colmatage par l’humidité, un violent courant d’air chaud traverse le broyeur et entraîne au-dehors les produits broyés. Parfois, le broyage s’achève dans un broyeur à boulets alimenté par la pointe du cyclone traversé par l’air sortant. Dans le monde, 80 p. 100 des grandes installations nouvelles font appel au broyage autogène.