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(11) | EP 0 937 503 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Broyeur travaillant en voie humide muni de moyens de décharge |
| (57) La présente invention concerne un broyeur travaillant en voie humide, de type autogène,
de type semi-autogène ou encore broyeur à boulets fonctionnant par décharge à grille,
comprenant une cloison de sortie entre la chambre de broyage (6) et le tourillon de
sortie (4) ou une cloison intermédiaire entre deux chambres de broyage successives,
caractérisé en ce que ladite cloison (12) est constitué d'un châssis comprenant sur
la face amont à la périphérie des grilles (14) munies d'ouvertures et sur la face
aval une cloison pleine (13), éventuellement constituée par le blindage du broyeur,
la partie centrale de la cloison étant pourvue de moyens (19) permettant un fonctionnement
de broyeur soir par décharge contrôlée, soir par débordement. La présente invention concerne également la cloison pour un broyeur tel que décrit ci-dessus. |
Objet de l'invention
[0001] La présente invention se rapporte aux broyeurs travaillant en voie humide, soit de type autogène, appelés également broyeurs FAG (Full Autogenous Grinding), soit de type semi-autogènes, appelés également broyeurs SAG (Semi Autogenous Grinding), mais également aux broyeurs à boulets fonctionnant à décharge par grille.
[0002] La présente invention se rapporte plus particulièrement à une cloison de sortie disposée dans de tels broyeurs ou à une cloison intermédiaire disposée entre deux chambres de broyage successives dans de tels broyeurs.
Arrière-plan technologique
[0003] Les différents types de broyeur sont munis d'une cloison de sortie qui permet de décharger le matériau broyé vers un tourillon de sortie. Eventuellement, dans certains cas, les broyeurs sont équipés de cloisons intermédiaires séparant deux chambres de broyage successives.
[0004] On peut distinguer deux sortes de broyeurs, d'une part les broyeurs à décharge par débordement et d'autre part les broyeurs à décharge par grille.
[0005] Dans les deux cas, une cloison comporte habituellement un châssis dont la face amont est couverte par des grilles percées d'une pluralité d'ouvertures et qui laissent ainsi passer le matériau suffisamment broyé tout en retenant le matériau insuffisamment broyé, et le cas échéant les corps broyants, et dont la face amont est écartée de la face aval, qui est de préférence pleine à l'exception d'une ouverture centrale de décharge.
[0006] Au sein de la cloison est ainsi délimitée un petit compartiment dans lequel pénètre le matériau qui passe par les lumières. Ce matériau est à même de circuler diamétralement au sein du compartiment. Des éléments de levage sont prévus dans cette cloison afin de lever par la rotation du broyeur la matière au-dessus de l'axe du broyeur, d'où elle retombe, éventuellement sur un organe déflecteur, pour se diriger vers l'ouverture centrale de décharge.
[0007] Dans le cas des broyeurs fonctionnant à décharge par débordement (100% overflow), les broyeurs ont plutôt tendance à maintenir le matériau au sein des chambres de broyage trop longtemps, ce qui produit des surfines indésirables, le temps de rétention étant trop long et le broyeur trop rempli, ce qui provoque un certain glissement de la charge et réduit le débit du broyeur.
[0008] Pour ce type de broyeurs, aucun organe déflecteur n'est présent, et les matériaux broyés sont évacués directement par l'ouverture centrale de décharge vers le tourillon de sortie.
[0009] Pour les broyeurs fonctionnant à 100% à décharge par grille, on observe la présence d'un tel organe déflecteur qui oblige le matériau à suivre un trajet privilégié vers le tourillon de sortie.
[0010] Pour ce type de broyeurs, on observe que ceux-ci sont souvent insuffisamment remplis car ils déchargent le matériau plus rapidement et ont de ce fait un débit plus élevé. Cependant, étant donné que trop peu de matériau est maintenu au sein de la chambre de broyage, le broyeur ne fonctionne pas de manière optimale. En outre, dans le cas particulier des broyeurs à boulets, on observe une usure importante des corps broyants du fait d'une augmentation du choc direct (sans interposition de matière) métal / métal, soit des corps broyants entre eux, soit des corps broyants avec le blindage. Il faut également prendre en compte la perte d'énergie sans effet broyant provoquée par ces chocs et surtout par le manque de matière à broyer.
[0011] Pour contrôler le niveau du matériau au sein de la chambre de broyage, et donc le temps de rétention, plusieurs procédés de réglage du passage du matériau à travers la pluralité d'ouvertures de la paroi amont de la cloison ont été proposés.
[0012] Le document US-A-1787897 décrit une cloison destinée à être disposée entre deux compartiments de broyage successifs et dont le châssis est constitué de plusieurs segments assemblés entre eux, chaque segment comprenant deux bras et une partie correspondant à une portion de circonférence destinée à épouser le blindage de la virole, les deux bras étant reliés à l'extrémité opposée de la portion de circonférence par une portion essentiellement conique de manière à créer, lorsque les différents segments du châssis sont solidarisés, un élément déflecteur conique. La face amont de la paroi couvrant le châssis de la cloison comporte de manière classique des ouvertures (ou lumières) de manière à permettre l'entrée du matériau suffisamment broyé dans la cloison, tandis que la face arrière ne comprend aucune ouverture à l'exception d'un passage annulaire de décharge placé à la périphérie de l'élément conique de manière à évacuer les matériaux broyés hors de la cloison.
[0013] La publication FR-A-2126051 décrit un procédé et un dispositif qui permettent de régler la quantité de matière mélangée aux corps broyants dans un compartiment de broyage d'un tube broyeur à boulets par exemple, et dans lequel le broyage peut s'effectuer aussi bien en voie sèche qu'en voie humide. Dans ce document, il est décrit une cloison destinée à séparer deux chambres successives de broyage ou à être utilisée comme cloison de sortie, qui comprend des moyens de réglage du niveau de matière au sein de la chambre de broyage, constituée d'aubes pivotant autour d'un axe longitudinal de manière à pouvoir régler le volume utile ou comprenant une partie télescopique permettant de régler également ce volume utile.
[0014] Le document DE-477135 décrit un organe déflecteur de la forme d'un cône mobile solidaire du broyeur, qui permet de retourner partiellement ou totalement le matériau provenant des éléments de relevage (ou releveurs), en l'occurrence des pales, vers le compartiment en amont de la cloison, en vue de rebroyer les particules insuffisamment broyées entrées dans la cloison. Par ce système, le matériau passe à nouveau par une grille, ce qui en théorie pourrait permettre un contrôle du temps de rétention au sein du broyeur. Néanmoins, comme ce cône est partie intégrante du broyeur, une partie importante du mécanisme de régulation fonctionne à l'intérieur du broyeur. Ce dispositif est en réalité particulièrement vulnérable du fait de l'usure et du grippage par les grains et les déchets d'acier.
[0015] On a également proposé différents dispositifs permettant de renvoyer une partie du matériau broyé dans la chambre de broyage. Le document FR-2261812 décrit un système très
[0016] simple pour renvoyer à la chambre de broyage les matières insuffisamment broyées (appelées également en anglais "pebbles") associées à des corps broyants déjà usés, qui comprend essentiellement dans la zone centrale de la paroi terminale un tube d'évacuation qui est associé à une soupape à deux voies, de manière à conduire les matériaux insuffisamment broyés à nouveau vers la chambre de broyage tandis que la matière suffisamment broyée sort de cette chambre de broyage.
[0017] Le document GB-A-2064364 décrit un broyeur à tambour destiné à un procédé en voie humide de type autogène ou semi-autogène, et qui possède une cloison adjacente à la cloison de sortie munie elle-même d'un tourillon de décharge du matériau séparé de la cloison de sortie par un espace, ladite paroi amont comprenant d'une part un premier groupe d'ouvertures relativement petites au travers desquelles le matériau finement broyé qui quitte le broyeur peut pénétrer et se diriger vers le tourillon de sortie et d'un second groupe d'ouvertures relativement plus importantes au travers desquelles un matériau comprenant à la fois des particules fines et des particules grossières peut quitter le broyeur. Ce second groupe d'ouvertures communique avec une sortie du matériau par des moyens de déviation qui empêchent ce mélange de quitter le broyeur. Dans ce cas, les éléments de déviation agissent uniquement sur une partie du matériau, c'est-à-dire la partie qui provient des ouvertures relativement importantes, et non pas sur tout le matériau provenant de toutes les ouvertures. Ceci signifie qu'il sera impossible de contrôler correctement le temps de rétention du matériau au sein du broyeur.
[0018] Le document US-3078050 décrit un broyeur de type autogène dans lequel le matériau est retiré de la chambre de broyage par une "chute" entrant dans le compartiment de broyage, ladite "chute" possédant des moyens de positionnement appropriés pour retirer le matériau du broyeur d'une manière contrôlable. Ceci signifie que le broyeur décrit dans ce document ne possède ni grille, ni chambre de décharge. En outre, le maintien des conditions de chute dans une chambre de broyage pour un broyeur autogène est relativement problématique. Ceci devient impossible dans le cas d'un broyeur semi-autogène ou dans le cas d'un broyeur à boulets.
[0019] Il convient de noter que la plupart des procédés permettant de réguler visent à proposer soit des moyens permettant de réinjecter dans la chambre de broyage, si nécessaire, le matériau insuffisamment broyé, ou proposent des dispositifs d'obturation partielle de la zone de décharge afin d'augmenter le temps de rétention et/ou le niveau de matériau au sein de la chambre de broyage.
[0020] Néanmoins, les derniers dispositifs proposés sont des dispositifs réglables et mobiles, qui ne sont envisageables que pour des broyeurs de faible dimension. La présente invention s'intéresse particulièrement aux broyeurs de grande et très grande dimension, dont le diamètre peut atteindre 12 mètres et au-delà.
Buts de l'invention
[0021] La présente invention se rapporte à un broyeur travaillant en voie humide, soit de type autogène, soit de type semi-autogène, ou encore fonctionnant essentiellement par décharge à grille mais qui combine à la fois les avantages d'un broyeur à décharge par grille et par débordement.
[0022] Plus précisément, la présente invention vise à proposer de nouveaux moyens présents dans la cloison qui permettent d'agir sur le niveau de matériau au sein de la chambre de broyage en empêchant une sortie trop rapide ou trop importante de ce matériau. La présente invention vise à proposer une
[0023] solution qui soit particulièrement simple d'un point de vue mécanique, et qui ne doive pas nécessiter le placement d'un élément mobile, ce qui serait inacceptable pour certaines applications et en particulier pour des broyeurs de grande ou très grande dimension.
[0024] En outre, la présente invention vise à proposer une solution qui permette également d'éviter le blocage de la chambre de décharge par le matériau insuffisamment broyé ("pebbles") et par les corps broyants déjà usés.
Principaux éléments caractéristiques de la présente invention
[0025] La présente invention se rapporte à un broyeur travaillant en voie humide, de type autogène, semi-autogène ou encore à boulets, fonctionnant par décharge à grille, comprenant une cloison de sortie entre la chambre de broyage et le tourillon de sortie ou une cloison intermédiaire entre deux chambres de broyage successives. Ladite cloison comprend deux parois, le volume entre la paroi amont et la paroi aval formant un compartiment dans lequel le matériau pénètre. Ce matériau peut circuler diamétralement dans ledit compartiment.
[0026] La paroi amont est une paroi essentiellement couverte de grilles percées comprenant une pluralité d'ouvertures qui permettent de laisser passer le matériau suffisamment broyé dans la cloison.
[0027] La paroi aval, qui est écartée de la paroi amont, est de préférence pleine à l'exception d'une ouverture centrale de décharge.
[0028] La présente invention est caractérisée par le fait que ladite cloison comprend également des moyens permettant d'assurer un passage partiel de la matière entre la paroi amont et la paroi aval dans la zone centrale de la cloison. Ceci permet de ce fait un fonctionnement partiel du broyeur par décharge par débordement.
[0029] Selon une première forme d'exécution préférée de la présente invention, les moyens permettant d'ouvrir partiellement l'ouverture centrale de la cloison sont constitués par des déflecteurs dont seulement une certaine partie est présente. De cette manière, on peut obtenir un fonctionnement modulé de l'évacuation du matériau hors de la cloison entre 0 et 100% par débordement (overflow).
[0030] Selon une seconde forme d'exécution, les moyens permettant d'ouvrir partiellement l'ouverture centrale de la cloison sont constitués par le placement d'un cône tronqué et ne recouvrant pas la totalité de l'épaisseur de la paroi. Dans ce cas, il est prévu un passage annulaire du côté amont du cône, ce qui permet un retour partiel du matériau dans le compartiment de décharge.
[0031] Il est également prévu, pour permettre l'évacuation du matériau hors de la cloison, que la paroi aval présente une ouverture annulaire disposée autour de la zone d'attache des déflecteurs ou du cône.
Brève description des figures
[0032]
- La figure 1
- représente une vue en coupe longitudinale d'un broyeur à boulets présentant une seule chambre de broyage et équipé d'une cloison de sortie habituellement utilisée.
- La figure 2
- représente une vue en coupe longitudinale reprise dans la figure 1, et correspondant à une première forme d'exécution d'une cloison équipée de moyens de régulation du niveau du matériau au sein de la chambre de broyage.
- Les figures 3
- représentent plusieurs vues en coupe transversale selon l'axe X-X' de la cloison représentée à la figure 2 vue à partir du tourillon selon diverses situations de charge du broyeur.
- Les figures 4
- représentent plusieurs vues en coupe longitudinale selon la section A-A selon une seconde forme d'exécution d'une cloison équipée de moyens de régulation du niveau de matériau au sein de la chambre de broyage selon diverses conditions de charge du broyeur.
- La figure 5
- représente une vue en coupe transversale selon l'axe X-X' de la cloison de la figure 4d vue à partir du tourillon selon diverses situations de charge du broyeur.
- La figure 6
- représente une vue de détail d'une grille utilisée dans une cloison telle que décrite à la figure 5.
- Les figures 7
- représentent les possibilités des moyens de réglage utilisés dans la seconde forme d'exécution.
Description de plusieurs formes d'exécution préférées de l'invention
[0033] Dans les figures, des repères identiques se rapportent à des éléments identiques ou analogues.
[0034] Le broyeur de la figure 1 est un broyeur qui fonctionne en voie humide et qui est formé d'une virole 1 portée par deux fonds coniques 2 et 3. Le fond conique de sortie 3 est solidaire d'une cloison de sortie 15 avec laquelle un tourillon de sortie 4 fait corps. Du côté de l'entrée, un tourillon 5 fait également corps avec le fond 2. Les tourillons sont portés par des paliers (non représentés) à la figure 1. Le broyeur est entraîné par une couronne et un pignon (non représentés) Pour protéger le broyeur de l'usure, la virole 1 et les fonds d'entrée et de sortie 2 et 3 sont garnis d'un blindage 8 et 9. En outre, la virole 1 est pourvue d'un trou d'homme 7 dont le couvercle est formé d'un élément du blindage fixé par des étriers 10 et des boulons 11.
[0035] Le broyeur représenté à la figure 1 ne comprend qu'une seule chambre de broyage 6, qui est partiellement remplie de corps broyants 17, qui sont dans le présent cas des boulets métalliques, et de matières à broyer.
[0036] Des exemples particuliers de cloison sont représentés plus en détails aux figures 2, 3, 4, 5 et 7.
[0037] Habituellement, les cloisons sont essentiellement constituées d'un châssis, comprenant lui-même un certain nombre de secteurs. Dans les différents exemples d'exécution représentés aux figures, douze secteurs en acier sont solidarisés afin de créer une cloison. Dans le cas d'une cloison de sortie, ces secteurs épousent directement le fond 3 du broyeur et y sont boulonnés par des boulons (non représentés sur les figures).
[0038] Les cloisons représentées dans les différents exemples d'exécution possèdent une face amont et une face aval qui délimitent un volume appelé chambre de décharge. Habituellement, la face amont des différents secteurs assemblés est couverte par des grilles également en acier 13 et 14 qui viennent s'appuyer sur les secteurs correspondants.
[0039] Ces diverses grilles, dont un exemple est représenté plus en détails à la figure 6, sont percées d'une pluralité d'ouvertures 20 qui permettent le passage de la matière suffisamment broyée. Des ouvertures plus larges 21, appelées "pebbles ports" et situées au pied de ces grilles, permettent d'éviter l'accumulation de matières imbroyables et engins broyants utilisés dans la chambre de broyage, ce qui diminuerait l'efficacité de celle-ci. Les ouvertures ont de préférence une forme allongée.
[0040] Les ouvertures 20 de la grille vont en s'évasant de leur entrée à la face amont de la grille vers leur sortie à la face aval de la grille, afin que les particules qui y pénètrent s'en dégagent facilement. Eventuellement, du côté de la face amont, les grilles 9 peuvent être pourvues de nervures (non représentées sur les figures).
[0041] Le centre de la paroi amont de la chambre de décharge 12 se présente sous la forme d'une ouverture fermée par une tôle recouverte de caoutchouc sur ses deux faces et fixée au châssis de manière à obliger la matière broyée à passer par les grilles.
[0042] La paroi aval du châssis présente une ouverture centrale selon l'exemple d'exécution représenté aux diverses figures, qui communique directement avec le tourillon de sortie.
[0043] Eventuellement, dans le cas d'une cloison de sortie, la paroi aval est directement constituée par le blindage 13 du fond de sortie 3 tel que représenté à la figure 1. Dans ce cas, le blindage s'arrête au droit du tourillon de sortie 4.
[0044] Habituellement, la partie centrale de la cloison est équipée d'un déflecteur se présentant généralement sous la forme d'une partie centrale tronconique afin de diriger le matériau présent dans le compartiment de la cloison vers le tourillon de sortie. Pour ce faire, la base de cette partie tronconique est dirigée vers l'amont tandis que son sommet est dirigé vers la paroi aval.
[0045] En outre, cette cloison est équipée d'éléments appelés "grilles déflectrices" 18 qui visent à séparer des parties grossières ou insuffisamment broyées ainsi que les boulets usés de la fine. Ces grilles déflectrices 18 permettent en outre de diriger de manière sélective les matériaux insuffisamment broyés vers le tourillon de sortie.
[0046] La présente invention vise à prévoir des moyens qui permettent de réguler le niveau de matière dans la chambre de décharge 12 et par voie de conséquence dans la chambre de broyage 6 qui communique avec la chambre de décharge par l'intermédiaire des grilles 9, grâce à la déviation d'une quantité de matière plus ou moins importante vers le tourillon de sortie, alors que la matière non déviée retombe dans la chambre de décharge.
[0047] Selon la forme d'exécution représentée aux figures 2 et 3, il suffit de prévoir sur un certain nombre de secteurs de la cloison, un déflecteur sans ouverture de passage 19 qui force toute la matière contenue dans ce secteur à se diriger vers le tourillon de sortie.
[0048] Cette forme d'exécution est représentée en détails aux figures 3a, 3b, 3c et 3d. Dans le cas de la figure 3a, tous les déflecteurs 19 sont placés, ce qui oblige toute la matière à se diriger vers le tourillon de sortie et empêche de ce fait un fonctionnement par débordement du broyeur. La figure 3d représente quant à elle une disposition dans laquelle aucun des déflecteurs 19 n'est prévu, ce qui permet au broyeur de fonctionner à 100% par débordement (100% overflow). Les figures 3b et 3c représentent des situations intermédiaires entre le 100% grille (0% overflow) et 100% débordement (100% overflow), à savoir 50% et 75% overflow.
[0049] Selon la forme d'exécution représentée aux figures 4, la partie tronconique est réalisée à l'aide d'un cône.
[0050] Selon la présente invention, le cône est un cône tronqué à la base, c'est-à-dire qu'il permet d'ouvrir un passage à la base du cône du côté amont. Ceci permet un passage partiel du matériau vers le tourillon de sortie, l'autre partie retombant dans la chambre de décharge.
[0051] Plus particulièrement, la figure 4a représente un cône ne permettant pas le fonctionnement par débordement (0% overflow) et couvrant la totalité de la surface centrale. La figure 4d représente les conditions dans lesquelles aucun cône n'est disposé, permettant un fonctionnement par débordement (100% overflow). Les figures 4b et 4c représentent des situations intermédiaires.
[0052] La figure 7a représente une cloison dans laquelle on a utilisé la seconde forme d'exécution. Ainsi que déjà mentionné, on observe que la face amont est couverte à la périphérie de grilles présentant des ouvertures, tandis que la partie centrale est recouverte par un disque 16 en tôle. La face aval est constituée à la périphérie par le blindage ou par une paroi pleine dans le cas d'une chambre intermédiaire, tandis que la partie centrale est libre.
[0053] Les deux parois délimitent un caisson dont la partie centrale est pourvue d'éléments radiaux qui sont disposés de manière à maintenir en place soit les cônes, soit les déflecteurs.
1. Broyeur travaillant en voie humide, de type autogène, de type semi-autogène ou encore
broyeur à boulets fonctionnant par décharge à grille, comprenant une cloison de sortie
entre la chambre de broyage et le tourillon de sortie ou une cloison intermédiaire
entre deux chambres de broyage successives, caractérisé en ce que ladite cloison constituée
de plusieurs secteurs comprenant lui-même un châssis comprenant sur la face amont
à la périphérie des grilles munies d'ouvertures et sur la face aval une cloison pleine,
éventuellement constituée par le blindage du broyeur, la partie centrale de la cloison
étant pourvue de moyens permettant un fonctionnement du broyeur soit par décharge
contrôlée, soit par débordement.
2. Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des grilles déflectrices sont
placées dans chaque secteur de la chambre de décharge pour permettre l'évacuation
vers le tourillon de sortie de la matière imbroyéé ou des engins broyants usés ou
cassés.
3. Broyeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on place des déflecteurs
sans ouvertures dans un certain nombre de secteurs de la cloison de façon à dévier
plus ou moins de matière broyée vers le tourillon de sortie, le reste retombant dans
la chambre de décharge de façon à maintenir un niveau quasi constant dans le broyeur.
4. Broyeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens consistent
à placer un cône dont la position dans la chambre de décharge détermine la quantité
de matière qui est dirigée vers le tourillon de sortie et la quantité de matière qui
retombe dans la chambre de décharge.
5. Cloison pour broyeur travaillant en voie humide, de type autogène, de type semi-autogène
ou encore broyeur à boulets fonctionnant par décharge à grille, comprenant une cloison
de sortie entre la chambre de broyage et le tourillon de sortie ou une cloison intermédiaire
entre deux chambres de broyage successives, caractérisé en ce que ladite cloison est
constitué d'un châssis comprenant sur la face amont à la périphérie des grilles munies
d'ouvertures et sur la face aval une cloison pleine, éventuellement constituée par
le blindage du broyeur, la partie centrale de la cloison étant pourvue de moyens permettant
un fonctionnement partiel du broyeur par décharge par débordement.
6. Cloison selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens permettent une
ouverture partielle de l'espace central de la cloison entre la périphérie et le centre
et permettent ainsi un passage du matériau par retour dans la chambre de décharge.
7. Cloison selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens consistent
à proposer le placement partiel de déflecteurs ne recouvrant ainsi pas la totalité
de l'espace central de la cloison.
8. Cloison selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens consistent
à proposer le placement d'un cône ne recouvrant pas la totalité de l'espace de la
partie centrale et permettant ainsi le passage d'une partie du matériau vers la chambre
de décharge.