BE1013926A3 - Broyeur d'essai. - Google Patents

Abstract

Le broyeur d'essai est un modèle, à l'échelle réduite, d'un broyeur industriel dans l'industrie minière et comprend une virole rotative (10) pouvant tourner autour de son axe longitudinal et horizontal. Cette virole est capable de contenir une certaine quantité de charge broyante et de recevoir une certaine quantité de matière à broyer afin de pouvoir opérer dans des conditions comparables à celles d'un broyeur industriel. La virole est divisée, dans le sens longitudinal, par une cloison transversale perforée (24), en une chambre de broyage (20) et une chambre de mesure (22), les perforations de la cloison étant dimensionnées pour retenir la charge broyante et laisser passer la matière broyée tandis que la virole (10) comporte une série d'injecteurs (28) permettant d'injecter des produits fluides dans la chambre de broyage (20). Dans la chambre de mesure, il est possible de faire des analyses insitu et en continu de la pulpe.

Description

BROYEUR D’ESSAI

La présente invention concerne un broyeur d’essai formant un modèle, à échelle réduite, d’un broyeur industriel utilisé dans l’industrie minière et comprenant une virole rotative supportée par un châssis et pouvant tourner, à vitesse variable, autour de son axe longitudinal et horizontal, ladite virole étant capable de contenir une certaine quantité de charge broyante et de recevoir une certaine quantité de matière à broyer afin de pouvoir opérer dans des conditions comparables à celles d’un broyeur industriel.

L'invention vise plus particulièrement le domaine des broyeurs en voie humide, notamment ceux utilisés dans l’industrie minière pour le concassage et le broyage des minerais comme par exemple le minerai de fer ou le minerai de cuivre. Ces broyeurs contiennent une charge broyante constituée d'engins broyants tels que des boulets, cylpebs, boulpebs, barres, etc. et le broyage se produit lors de la rotation du broyeur sous l’effet de chocs et frottements avec la charge broyante. La matière à broyer est transformée en une pulpe humide qui est constituée du minerai proprement dit, de matière stérile appelée «gangue» et de l’eau.

L’opération qui suit le broyage consiste à extraire le minerai de la pulpe, c’est à dire, à séparer le minerai de la gangue. Cette opération est réalisée dans une cellule de flottation. Il s’agit d’une cuve dans laquelle se trouve un agitateur pour brasser la pulpe et qui fait intervenir des phénomènes de tension superficielle. On injecte dans le milieu liquide des gaz et des réactifs chimiques afin de rendre hydrophobes les espaces minérales. Les minéraux présentant des surfaces hydrophobes se fixent à l’interface gaz-liquide des bulles de gaz et d’air. Ces bulles récoltent ainsi le minerai en remontant à la surface, où elles se rassemblent en une écume minéralisée que l’on évacue par débordement.

Le rendement d’une cellule de flottation, notamment le taux de récupération du minerai valorisable est influencé directement par l’état chimique de la pulpe qui, à son tour, dépend des conditions de fonctionnement du broyeur, ainsi que de la nature des engins broyants. En outre, la composition chimique de la pulpe peut avoir un effet bénéfique ou néfaste sur la consommation en réactifs qui sont injectés dans la cellule de flottation.

On comprendra dès lors qu’il est essentiel de pouvoir faire des analyses régulières et rapprochées de la pulpe pour suivre la marche du broyeur et faire un diagnostic fiable de ses conditions de fonctionnement. Malheureusement, à l’état actuel, ce type de mesure et d’analyse n’est pas réalisable sur site et un contrôle en laboratoire présente de grosses difficultés tant au niveau de la fiabilité du résultat que du décalage de temps entre la mesure et l’obtention de ce résultat.

En effet, la seule méthode utilisée à ce jour et décrite dans un article publié par des chercheurs de L’ENSG et du CNRS, dans International Journal of Minerai Processing, No. 28 (1990) pages 313-337 propose de recréer en laboratoire une pulpe et un environnement chimique équivalents à ceux d’un broyeur industriel à étudier et à surveiller.

Cette méthode utilise un broyeur en circuit fermé avec une enceinte de contrôle indépendante. La pulpe est recréée dans l’enceinte de contrôle puis injectée dans le broyeur pour réaliser le broyage. Après l’opération de broyage, la pulpe est transférée vers une cellule de flottation.

Il est clair qu’en cours de broyage, la composition de la pulpe ainsi que l’atmosphère dans le broyeur se modifient. Or, l’atmosphère a une grande importance, notamment la teneur en oxygène. En conséquence, à la fin du broyage, l’état chimique de la pulpe (par état chimique, on entend non seulement la composition de la pulpe mais aussi le milieu chimique dans lequel elle évolue) s’est modifié et on n’est plus dans les conditions industrielles visées pour faire le test de flottation.

Le but de la présente invention est de prévoir un broyeur d’essai qui permet de recréer les conditions de fonctionnement d’un broyeur industriel et de faire une analyse et un ajustement in situ et en continu de l’état chimique de la pulpe au cours de l'opération de broyage sans qu’il soit nécessaire de préparer la pulpe à l’avance dans une enceinte indépendante.

Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un broyeur d’essai du genre décrit dans le préambule qui est caractérisé en ce que la virole est divisée, dans le sens longitudinal, par une cloison transversale perforée, en une chambre de broyage et une chambre de mesure, en ce que les perforations de la cloison sont dimensionnées pour retenir la charge broyante et laisser passer la matière broyée et en ce que la virole comporte une série d’injecteurs permettant d’injecter des produits fluides dans la chambre de broyage.

La virole est, de préférence, supportée par un châssis mobile auquel les deux bases sont reliées par l’intermédiaire d’un palier fixe et d’un joint tournant.

La chambre de mesure contient une série d’instruments de mesure supportés par une console fixée au palier fixe.

Les injecteurs sont, de préférence, disposés suivant plusieurs rangées longitudinales alimentées respectivement par des conduites d’alimentation à partir d’une chambre tampon prévue sur la base opposée à la chambre de mesure et alimentée axialement à travers son palier de support en fluides d'injection.

La pulpe qui est formée lors de l’opération de broyage dans la chambre de broyage et qui peut s’étendre librement à travers la cloison transversale dans la chambre de mesure peut être analysée à volonté par les instruments de mesure pendant l’opération de broyage et sans interruption de celle-ci. En outre, les injecteurs de gaz dans la chambre de broyage permettent de modifier l’état chimique de la pulpe.

La mobilité du broyeur lui permet d’être déplacé sur un site industriel où il peut fonctionner parallèlement au broyeur industriel.

D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée d’un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d’illustration, en référence à la figure unique qui montre une courbe longitudinale à travers un broyeur d’essai selon la présente invention.

Le broyeur d’essai montré sur la figure est constitué d’une virole cylindrique 10 qui peut tourner autour de son axe longitudinal et horizontal et qui est entraîné en rotation, à vitesse variable, par des moyens non représentés. Le revêtement intérieur de la virole peut être, de préférence, en caoutchouc sans releveur mais pourrait être réalisé en métal ou tout autre matériau. La virole 10 est fermée par deux bases 12 et 14 et est portée par un châssis, non montré, de préférence sur roues. La virole est reliée au châssis par l’intermédiaire de plusieurs paliers 16 et de joints tournants 18, seuls ceux associés à la base 14 étant représentés.

Les dimensions du broyeur peuvent être de l'ordre de 300 x 300 mm, ce qui permet de traiter une quantité de minerai suffisante pour produire trois à quatre litres de pulpe nécessaires pour effectuer des tests de flottation.

Conformément à la présente invention, la virole est divisée par une cloison transversale perforée 24 en une chambre de broyage 20 et une chambre de mesure 22. Les perforations de la cloison 24 sont suffisamment petites pour retenir les engins de broyage dans la chambre 20 mais suffisamment grandes pour laisser passer la pulpe de la chambre de broyage 20 vers la chambre de mesure 22.

Dans la chambre de mesure 22 se trouve une console 26 fixée au palier 16. Cette console porte des instruments de mesure 27 pouvant plonger dans la pulpe. Ces instruments peuvent être du type décrit dans l’article du document précité permettant de déterminer des propriétés essentielles de la pulpe telles que son pH, son potentiel Eh, sa température et la quantité d’oxygène dissout.

Selon une particularité du broyeur proposé par la présente invention, la virole comporte au niveau de la chambre de broyage 20 des injecteurs 28 qui permettent d’injecter des gaz, tels que de l’oxygène, de l’argon et de l'azote dans la chambre de broyage 20. Ces injecteurs 28 sont, de préférence, disposés suivant quatre rangées horizontales aux quatre coins cardinaux de la virole 10. Ainsi, compte tenu du volume occupé par la masse lors de l’opération de broyage, deux rangées d’injecteurs injectent le gaz dans l’atmosphère au-dessus de la pulpe et les deux autres rangées injectent les gaz directement dans la pulpe. Les différentes rangées d’injecteurs 28 sont liées par des conduites flexibles 30 à une chambre tampon 32 à l’extérieur de la base 12 qui est alimentée axialement avec le gaz choisi.

D’autres éléments nécessaires au fonctionnement du broyeur, tels que système de remplissage ou de vidange, ou même les boulets de broyage d’un diamètre maximal de 38 mm n’ont pas été représentés sur la figure.

En vue du fonctionnement, le broyeur d’essai selon la présente invention reçoit une charge identique à celle du broyeur industriel dont il est le modèle. Pendant le broyage dans le broyeur d’essai on contrôle, en permanence, dans la chambre de mesure 22 l’état chimique de la pulpe et, si nécessaire, on modifie cet état par des injections de gaz dans la chambre de broyage afin de créer une pulpe de propriétés chimiques identiques à celles produites dans le broyeur industriel. On connaît dès lors les paramètres de fonctionnement qui permettent d’envoyer dans la cellule de flottation une pulpe d’une chimie donnée, identique à celle de la pulpe du broyeur industriel.

Partant de ces données, il devient, dès lors, possible de modifier différents paramètres de fonctionnement du broyeur d’essai pour modifier la composition de la pulpe et de constater son effet sur la qualité de la flottation en termes de taux de récupération de minerai et de consommation de réactifs.

Il est, par exemple, possible d’essayer différents engins de broyage de nature et de composition chimique différentes. C’est ainsi que l’on constatera que certaines nuances (analyses) des engins de broyage produisent une meilleure pulpe (c’est à dire apte à une bonne flottation) que d’autres.

Il est également possible de modifier la chimie de la pulpe en modifiant les injections de gaz dans la chambre de broyage, toujours dans le but de trouver, par des tests de flottation, l’état chimique optimal de la pulpe et de connaître ainsi les paramètres de broyage qui permettent la réalisation de cette pulpe. Ces connaissances et résultats d’essai pourront alors être utilisés dans le broyeur industriel afin de produire une pulpe dont les propriétés chimiques permettent d’optimaliser les résultats de la flottation.

Claims (4)

1. Broyeur d’essai formant un modèle, à échelle réduite, d’un broyeur industriel utilisé dans l’industrie minière et comprenant une virole rotative (10) supportée par un châssis et pouvant tourner, à vitesse variable, autour de son axe longitudinal et horizontal, ladite virole (10) étant capable de contenir une certaine quantité de charge broyante et de recevoir une certaine quantité de matière à broyer afin de pouvoir opérer dans des conditions comparables à celles d’un broyeur industriel, caractérisé en ce que la virole (10) est divisée, dans le sens longitudinal, par une cloison transversale perforée (24), en une chambre de broyage (20) et une chambre de mesure (22), en ce que les perforations de la cloison sont dimensionnées pour retenir la charge broyante et laisser passer la matière broyée et en ce que la virole (10) comporte une série d’injecteurs (28) permettant d’injecter des produits fluides dans la chambre de broyage (20).

2. Broyeur d’essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que la virole (10) est supportée par un châssis mobile auquel les deux bases (12) et (14) de la virole (10) sont reliées par l’intermédiaire d’un palier fixe (16) et d’un joint tournant (18).

3. Broyeur d’essai selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de mesure (22) contient une série d’instruments de mesure supportée par une console (26) fixée au palier fixe (16).

4. Broyeur d’essai selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les injecteurs (28) sont disposés suivant des rangées longitudinales alimentées respectivement par des conduites d’alimentation à partir d’une chambre tampon (32) prévue sur la base (12) opposée à la chambre de mesure (22) et alimentée axialement à travers son palier de support en fluides d’injection.