EP2563515B1 - Installation de broyage de matières minérales avec presse à rouleaux - Google Patents

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EP2563515B1
EP2563515B1 EP20110731441 EP11731441A EP2563515B1 EP 2563515 B1 EP2563515 B1 EP 2563515B1 EP 20110731441 EP20110731441 EP 20110731441 EP 11731441 A EP11731441 A EP 11731441A EP 2563515 B1 EP2563515 B1 EP 2563515B1
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EP
European Patent Office
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separator
granulometry
matter
exit
particles
Prior art date
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EP20110731441
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English (en)
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EP2563515A1 (fr
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Marcel Bourgeois
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Vicat SA
Original Assignee
Vicat SA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B02C23/14—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating with more than one separator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
    • B02C23/24—Passing gas through crushing or disintegrating zone
    • B02C23/30—Passing gas through crushing or disintegrating zone the applied gas acting to effect material separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
    • B02C23/24—Passing gas through crushing or disintegrating zone
    • B02C23/32—Passing gas through crushing or disintegrating zone with return of oversize material to crushing or disintegrating zone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers

Definitions

  • the present invention relates to a grinding plant for mineral materials, in particular intended to be installed in a cement plant.
  • Cement manufacturing involves several stages, each of which consumes a significant amount of energy. Among these steps, there are in particular two grinding steps that occur at the beginning for one and at the end of the manufacturing for the other. These are energy hungry stages.
  • the first grinding stage is the grinding of the raw material which represents 20 to 30% of the total consumption of electrical energy during the manufacture of the cement. It also performs the mixing and drying of this material, called raw flour, this before the firing step at a temperature of the order of 1450 ° C.
  • the second step of grinding intervenes on the product of cooking: the clinker. It represents 30 to 50% of the total consumption of electrical energy during the manufacture of cement and is an essential step in the production of cement.
  • the present invention is more particularly aimed at this second grinding stage, that of the clinker, but may also relate to the first grinding stage concerning the production of raw flour.
  • current milling plants of type comprising a roller press, generally comprise a static separator, usually of the cascade type, the purpose of which is to dust off, and to dry the raw material and to break, dusting the agglomerated material (or patties ) resulting from grinding by the press, a roller press which allows to lower the particle size of the material and a dynamic separator to select the particles having the desired particle size.
  • the closure of the cascade-type static separator with the roller press makes it possible, in this type of installation, to recycle the material, the particle size of which remains too high despite a first passage in the roller press.
  • Such an installation is for example described in the document EP 0 650 763 A1 .
  • This type of installation if it is perfectly adapted to ensure adequate particle size of the final product, still consumes a very large amount of energy, due in particular to the recycling, in the roller press, of material of small particle size which should go to the finished product.
  • the present invention aims to remedy this disadvantage.
  • the technical problem underlying the invention therefore consists in providing a grinding plant for mineral materials with a roller press which, while having the grinding and drying qualities of current installations, requires, for a dedicated tonnage of mineral matter to be treated, a reduced amount of energy.
  • the invention relates to a grinding plant for mineral materials with a roller press, of the type comprising a first static separator, the inlet of which is fed with raw material, comprising two outlets, the first outlet for the low-level particles. particle size and the second output, for the material of greater particle size, the latter being connected to a roller press, the first output of the first static separator being connected to the input of a dynamic separator having two outputs, a first output for particles of desired particle size and a second outlet for the material of greater particle size, connected to the inlet of the roller press, a ventilation circuit being provided through the first static separator and the dynamic separator, to participate in the separation, drying and transport particles of small particle size, the installation comprising a second static separator whose input is connected only to the output of the roller press and at least one of the outputs of particles of small particle size, is connected to the dynamic separator, the first static separator being fed only by the raw material and the second static separator being traversed by the ventilation circuit.
  • the installation comprises a load shedding circuit.
  • Such a circuit makes it possible, during start-up and adjustment of the roller press, to unload the material passed through the press and which, for constraints related to the technology of grinding by a roller press, is only very slightly crushed. . This limits the load imposed on the press in the primordial moments of startup and settings, thereby increasing the life of the press and the dynamic separator.
  • the load shedding circuit comprises a hopper whose input can be temporarily connected to the output of the roller press and whose output is connected to the first static separator.
  • the material roughly crushed by the press can be stored in the hopper and be reintroduced gradually with the raw material thus limiting the load imposed on the press during startup.
  • the unloading circuit comprises a hopper whose input can be temporarily connected to the second output of the second static separator, that of the material of large particle size.
  • At least one of the static separators is of cascade type.
  • Such separators are, by their design, robust, able to handle coarse materials and having a high power of disintegration and drying. This type of separator is ideal both to treat the raw material and make a first sort of the material after grinding.
  • the raw material feed of the first static separator comprises a plurality of hoppers, a weight metering means associated with each hopper and means for conveying said material to the first static separator.
  • Such a supply of the first static separator, and therefore of the grinding plant makes it possible to define, from the grinding stage, by the use of different hoppers containing different components and the use of dosing means, the desired mixture which constitutes the finished product, ie cement or raw flour (for a suitable installation for the first grinding stage of cement manufacture).
  • the installation comprises means for detecting metallic materials and these detection means control the rejection of said materials through a rejection circuit.
  • the first output of the dynamic separator is connected to a filtration device which will allow particles of small particle size to be separated from the air of the ventilation circuit, and the filtration device is connected to a product transport system.
  • the inlet of the roller press is equipped with a feed hopper.
  • This hopper ensures both a continuous supply and a control of the amount of material feeding the press.
  • the second static separator comprises two outlets, one of the outlets for the particles of small particle size and one for the material of large particle size, and the output of the high particle size material is connected to the dynamic separator.
  • Such a coupling makes it possible to supply the dynamic separator with the crushed material previously passed through the second static separator and thus having been suitably disintegrated.
  • Such an order of passage makes it possible to ensure a good separation between the particles of small particle size and the material of large particle size and thus to replenish the press with a reduced quantity of material having a large particle size (less particles of small particle size in the material reintroduced in the press) and thus lighten the load reintroduced into the press, thereby increasing the load of raw material.
  • This induces a significant increase in the efficiency of the entire plant for an equivalent amount of energy.
  • the efficiency to be applied for the separation of the pressed material is that of the dynamic separator (85 to 90%) and no longer that of the first static separator (40 to 50%).
  • the second static separator comprises two outlets, one of the outlets for the particles of small particle size and one for the material of large particle size, and the output of the material of large particle size is connected to the entry of the first static separator.
  • Such a coupling of the second output of the second static separator with the inlet of the first separator allows the milled material to pass through two separators and therefore, by an optimization of the disintegration of the wafers from grinding, optimum recovery of particles of small particle size after each grinding.
  • the second static separator comprises two outlets, one of the outlets for the particles of small particle size and one for the material of large particle size, and the output of the material of large particle size is connected directly to the roller press.
  • At least one inlet and / or one outlet of at least one separator is equipped with a sealing valve.
  • Such a valve makes it possible to limit the phenomena of "false air” that can occur at the level of the separators.
  • the figure 1 presents a grinding plant of mineral raw material with roller press according to the state of the art.
  • Such an installation comprises supply means 1 of raw material, metal material detection means 2 coupled to a reject circuit 3, a static separator 4, a roller press 5, a dynamic separator 6, a ventilation circuit 7 and a circulation circuit 8 for the finished product.
  • the mineral materials for example clinker, gypsum and adducts such as blast furnace slag or ash, are injected into the circuit of the installation.
  • Each hopper is associated with a weight dispenser 10 so as to achieve during the introduction of the various components in the circuit of the installation a mixture to the given composition, for example, for CEMI cement, 95% clinker and 5% gypsum.
  • This raw material is then transported by a conveying means 11 such as a belt conveyor, a bucket elevator or a chain conveyor.
  • a conveying means 11 such as a belt conveyor, a bucket elevator or a chain conveyor.
  • These means are, in the schematic illustration of the figure 1
  • the raw material passes through a metal particle detection system 2 which, when the raw material contains such particles, redirects the material to a rejection circuit 3.
  • the rejection circuit 3 after a filtration procedure for selectively recovering the metal particles in a reject hopper 12, redirects the sorted raw material to the conveying means 11 which bring them, along with the rest of the raw material, to the inlet 13 a static separator 4.
  • This static separator 4 usually of cascade type, is connected to the ventilation circuit 7.
  • This adjustment is obtained by combining air heating means such as a hot gas generator or the heat related to the equipment of the cement plant such as the exhaust gas from an oven or a cooler, and cooling means such as external air injection.
  • air heating means such as a hot gas generator or the heat related to the equipment of the cement plant such as the exhaust gas from an oven or a cooler
  • cooling means such as external air injection.
  • the particles of small particle size are directed by the air flow to a first outlet 14 of the cascade separator 4, while the rest of the material is directed to the second outlet 15 connected to a feed hopper 16 of the press. rollers 5.
  • the passage of the material of large particle size through this hopper 16 will allow to regulate the supply of the roller press 5.
  • the material of large particle size is then ground through the roller press 5 and spring in a mixture of fine particles and wafers of agglomerated material. The material thus ground is then, at the outlet 17 of the press 5, reintroduced via conveying means 18, generally bucket elevator type into the static separator 4.
  • the slabs, mixed with the raw material are disintegrated, partially releasing the particles of small particle size which are carried by the air flow to the first outlet 14 of the static separator 4.
  • This first outlet 14 is connected to the input 19 of a second separator 6 of dynamic type.
  • This separator 6 which is preferably a vertical axis squirrel cage third generation separator, makes it possible to select the particles of the required size which are carried by the air flow towards a first outlet 20.
  • the rest of the material is returned via a second outlet 21 and a conveying means 22 generally conveyor belt type to the feed hopper 16 of the press 5 to reduce their particle size.
  • the particles selected and thus passing through the first output of the dynamic separator are transported by the ventilation circuit 7 to a filtration device 23 which will collect the finished product with the required composition and particle size.
  • This product is then transported by a transport system 24 of powdery products, such as a hovercraft 24, to be stored in storage silos before being packaged for sale or sent to the oven after homogenization (for a suitable installation for obtaining raw flour).
  • the figure 2 illustrates a first embodiment of a grinding plant according to the invention.
  • a grinding installation differs from the installation according to the prior art in that the output of the press can be connected by a conveyor system 25 either to a shedding circuit 26 or to a second static separator 27, also of type cascade, whose two outputs 28,29 are connected to the dynamic separator 6.
  • the feed hoppers 9 feed the installation with mineral materials.
  • this raw material is fed by a conveyor system 11 to the first cascade separator 4 which performs a first sorting of the raw material, the material of large particle size is taken to the press 5 through the inlet hopper 16 of the press 5.
  • the raw material when it passes through the roller press 5, is only very slightly ground.
  • a load shedding circuit 26 comprising a load shedding hopper 30 and a weighing means 31 connected to the first cascade separator 4.
  • the material is then stored in the unloading hopper 30 until the roller press 5 reaches its nominal value of specific grinding energy, for example a value of the order of 2 kWh / t.
  • the lightly ground material, stored in the unloading hopper 30, is gradually mixed with the raw material, this through the first static separator 4. It thus returns to the roller press 5 to be properly ground.
  • This second separator 27 will allow, for this suitably ground material, to The material thus obtained, a mixture of coarse materials and fine particles, is returned, through the two outlets 28, 29 of the second separator, to the slabs formed during the grinding by the roller press.
  • the dynamic separator 6. The particles of small particle size being disjoint from the rest of the material, the separator 6 will, because of its high selectivity, selective sorting out, by a first outlet 20, the fine particles to the particle size desired and by a second output 21, the material of greater particle size.
  • the latter material is sent back to the press 5 for a new grinding, disintegrating and sorting cycle, until the desired particle size is obtained.
  • the particles having the desired particle size ie particles smaller than a few micrometers in size, are transported by the ventilation circuit 7 of the first outlet 20 of the dynamic separator 6 to a filtration device 23.
  • This filtration device makes it possible to collect the finished product with the required composition and particle size.
  • This product is then transported by a transport system 24 of powdery products, such as a hovercraft 24, to be stored in storage silos before being packaged for sale or sent to the oven after homogenization (for a suitable installation for obtaining raw flour).
  • a grinding plant of mineral materials according to this embodiment allows, by increasing the amount of small particle size material recovered after each grinding and thus increasing the efficiency of the entire plant, a lowering of the consumption per ton of ground mineral by more than 16% and reduce by two the capacity of the feed hopper 16 as well as that of the transport system 25.
  • the figure 3 illustrates a second embodiment of a grinding plant according to the invention.
  • Such a grinding installation differs from the first embodiment in that an outlet 29 of the second static separator 27, the outlet of material of large particle size, is connected to a conveying means 32 to the feed hopper 16 of the roller press 5.
  • the feed circuit 9, 10, 11, 13 of the press and the unloading circuit 25, 26 function identically to the first embodiment.
  • the change related to this second embodiment occurs only after passage of the material in the second static separator 27. During this passage, the material of large particle size, exiting through the second outlet 29 of the second static separator 27 is no longer returned to the dynamic separator 6 but directly into the feed hopper 16 of the press 5 this by means of Conveying 32. Thus, the material rich in coarse materials is ground again to lower the particle size while only particles of small particle size from the first outlets 24, 28 of the two static separators 4, 27, pass through the dynamic separator 6.
  • These fine particles, identical to the first embodiment are transported by the ventilation circuit 7 to a filtration device 23 which will collect the finished product with the required composition and particle size. This product is then transported by a transport system 24 of powdery products, such as a hovercraft 24, to be stored in storage silos before being packaged for sale or sent to the oven after homogenization (for a suitable installation for obtaining raw flour).
  • a third embodiment not illustrated here, consists, for an installation similar to the first embodiment, in connecting the second outlet 29 of the second cascade separator 27, that corresponding to the material of large particle size, to the conveying means. 11 supply of the installation. This allows the milled material to pass through two static separators 6,27 and thus, by optimizing the disintegration of the slabs from grinding, optimum recovery of particles of small particle size at each grinding.
  • the shedding circuit 26 is, during the load shedding phase, connected to the output of the 17.
  • a possible alternative is to supply, during this offloading phase, the load shedding circuit 26 from the second outlet 29 of the second static separator 27, this outlet 29 corresponding to the material of large particle size.
  • the output 17 of the roller press 5 is directly connected, as in cruising mode, to the input of the second static separator 27. This alternative makes it possible, during this load shedding phase, to recover, despite the low efficiency of the press 5, the particles of small particle size resulting from this partial grinding.
  • sealing valves 33 may be placed at the inputs 13, 34, 29 of materials and at the outlets 15, 29, 21 of particles of large particle size of the different separators 4, 27, 6.
  • the second separator has a flapper 33 on its inlet 34.
  • These valves 33 are installed in order to limit the phenomena of "false air” may occur at these separators (4, 27, 6).
  • the invention is not limited to the embodiments of this grinding plant of mineral materials described above as examples, it encompasses all the variants. It may especially be adapted to be used for grinding the raw material before cooking.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • La présente invention concerne une installation de broyage de matières minérales notamment destinée à être installée dans une cimenterie.
  • La fabrication de ciment comporte plusieurs étapes, chacune d'elles consomme une quantité importante d'énergie. Parmi ces étapes, on compte en particulier deux étapes de broyage qui interviennent au début pour l'une et à la fin de la fabrication pour l'autre. Ce sont des étapes gourmandes en énergie. La première étape de broyage est le broyage de la matière première qui représente de 20 à 30% de la consommation totale en énergie électrique lors de la fabrication du ciment. Elle réalise également le mélange et le séchage de cette matière, appelée farine crue, ceci avant l'étape de cuisson à une température de l'ordre de 1450°C. La deuxième étape de broyage, intervient sur le produit de la cuisson : le clinker. Elle représente de 30 à 50% de la consommation totale en énergie électrique lors de la fabrication du ciment et est une étape primordiale dans la production de ciment. En effet c'est elle qui va définir, par l'addition de gypse et de produits d'addition, la composition et la granulométrie du produit final et donc les caractéristiques techniques du ciment. La présente invention vise plus particulièrement cette deuxième étape de broyage, celle du clinker, mais peut également concerner la première étape de broyage concernant l'obtention de la farine crue.
  • Dans un souci constant de réduire les coûts d'exploitation et l'impact environnemental lié à la fabrication de ciment, les installations servant aux étapes de broyage, notamment celle du clinker, ont évolué depuis une vingtaine d'années. Ainsi, jusque dans les années 1980, ce type d'installation utilisait des broyeurs à boulets selon un procédé de broyage qui consiste à faire passer la matière à broyer au travers d'un tube horizontal en rotation contenant des boulets métalliques. Ce principe de broyage de la matière, possède un très faible rendement énergétique. Ultérieurement, les installations de broyage ont progressivement évolué vers le principe de pressage de la matière qui offre un rendement énergétique plus favorable. Ceci s'est concrétisé, dans un premier temps, par l'adoption de broyeurs à galets qu'ils soient verticaux ou horizontaux. Le fort gain en rendement énergétique qui a accompagné ces technologies est contrebalancé par une complexification accrue de l'installation et, pour les broyeurs à galets verticaux, la nécessité de mouiller la matière à broyer, ce qui rajoute une étape supplémentaire de séchage coûteuse en énergie thermique.
  • Simultanément, des améliorations à la fois métallurgiques et des procédés de séparation granulométrique de la matière, ont permis le développement du broyage avec presse à rouleaux. Ce type de broyeur, qui utilise aussi le principe du pressage de la matière, offre à la fois, de par l'utilisation de la gravité pour l'admission de la matière, une consommation d'énergie réduite et une simplification de l'installation de broyage.
  • Ainsi les installations de broyage actuelles, de type comportant une presse à rouleaux, comprennent généralement un séparateur statique, usuellement de type cascade, dont le but est de dépoussiérer, et de sécher la matière brute et de casser, dépoussiérer la matière agglomérée (ou galettes) issue du broyage par la presse, une presse à rouleaux qui permet d'abaisser la granulométrie de la matière et un séparateur dynamique pour sélectionner les particules ayant la granulométrie souhaitée. Le bouclage du séparateur statique de type cascade avec la presse à rouleaux permet, sur ce type d'installation, un recyclage de la matière dont la granulométrie reste trop élevée malgré un premier passage dans la presse à rouleaux. Une telle installation est par exemple décrite dans le document EP 0 650 763 A1 . Ce type d'installation, si elle est parfaitement adaptée pour assurer une granulométrie adéquate du produit final, consomme encore une quantité d'énergie très importante, dû notamment, au recyclage, dans la presse à rouleaux, de matière de faible granulométrie qui devrait aller au produit fini.
  • La présente invention vise à remédier à cet inconvénient.
  • Le problème technique à la base de l'invention consiste donc à fournir une installation de broyage de matières minérales avec presse à rouleaux qui, tout en possédant les qualités de broyage et de séchage des installations actuelles, requiert, pour un tonnage dédié de matières minérales à traiter, une quantité d'énergie réduite.
  • A cet effet, l'invention concerne une installation de broyage de matières minérales avec presse à rouleaux, du type comportant un premier séparateur statique, dont l'entrée est alimentée en matière brute, comprenant deux sorties, la première sortie pour les particules de faible granulométrie et la seconde sortie, pour la matière de plus forte granulométrie, cette dernière étant reliée à une presse à rouleaux, la première sortie du premier séparateur statique étant reliée à l'entrée d'un séparateur dynamique comportant deux sorties, une première sortie pour les particules de granulométrie souhaitée et une deuxième sortie pour la matière de plus forte granulométrie, reliée à l'entrée de la presse à rouleaux, un circuit de ventilation étant prévu à travers le premier séparateur statique et le séparateur dynamique, pour participer à la séparation, au séchage et au transport des particules de faible granulométrie, l'installation comportant un second séparateur statique dont l'entrée est reliée uniquement à la sortie de la presse à rouleaux et dont au moins une des sorties, de particules de faible granulométrie, est reliée au séparateur dynamique, le premier séparateur statique étant alimenté uniquement par la matière brute et le second séparateur statique étant traversé par le circuit de ventilation.
  • L'utilisation d'un second séparateur statique dédié à la sortie de la presse à rouleaux permet d'avoir une meilleure répartition de la charge entre les deux séparateurs statiques, le premier séparateur statique étant alors dédié uniquement à la réception de la matière brute. Il en résulte, en plus d'un meilleur séchage à la fois de la matière brute et de la matière après broyage, une meilleure désagrégation et séparation des particules composant les galettes issues du broyage à travers la presse à rouleaux et donc un meilleur rendement de cette installation (diminution de la quantité de particules de faible granulométrie revenant dans la presse). Cette amélioration du rendement de la presse et l'abaissement de la charge de chaque séparateur qui induit un abaissement de la pression différentielle nécessaire dans le circuit de ventilation, permettent une réduction de la consommation énergétique par tonnage de matières minérales traitées.
  • Avantageusement, l'installation comprend un circuit de délestage.
  • Un tel circuit permet, lors du démarrage et du réglage de la presse à rouleaux, de délester la matière étant passée par la presse et qui, pour des contraintes liées à la technologie du broyage par presse à rouleaux, n'est que très peu broyée. On limite ainsi la charge imposée à la presse dans les instants primordiaux du démarrage et des réglages permettant, ainsi, d'augmenter la durée de vie de la presse et du séparateur dynamique.
  • Préférentiellement, le circuit de délestage comprend une trémie dont l'entrée peut être temporairement reliée à la sortie de la presse à rouleaux et dont la sortie est reliée au premier séparateur statique.
  • Ainsi, lors du démarrage de la presse, la matière grossièrement broyée par la presse peut être stockée dans la trémie et être réintroduite graduellement avec la matière brute limitant ainsi la charge imposée à la presse lors du démarrage.
  • Selon un mode d'exécution alternatif, le circuit de délestage comprend une trémie dont l'entrée peut être temporairement reliée à la seconde sortie du second séparateur statique, celle de la matière de forte granulométrie.
  • Une telle alternative, permet, pendant la phase de délestage de récupérer les particules de faible granulométrie issues de ce broyage partiel, tout en assurant que la matière de forte granulométrie ne soit pas réintroduite dans le séparateur dynamique mais stockée dans la trémie de délestage. Une fois le fonctionnement normal de la presse atteint, la matière grossièrement broyée est réintroduite graduellement avec la matière brute.
  • De manière avantageuse, au moins un des séparateurs statiques est de type cascade.
  • De tels séparateurs sont, de par leur conception, robustes, pouvant traiter des matériaux grossiers et possédant un haut pouvoir de désagrégation et de séchage. Ce type de séparateur est donc idéal à la fois pour traiter la matière brute et faire un premier tri de la matière après broyage.
  • L'alimentation en matière brute du premier séparateur statique comprend une pluralité de trémies, un moyen de dosage pondéral associé à chaque trémie et un moyen de convoyage de ladite matière vers le premier séparateur statique.
  • Une telle alimentation du premier séparateur statique, et donc de l'installation de broyage, permet de définir, dés l'étape de broyage, par la mise en oeuvre de différentes trémies contenant des composants différents et l'utilisation de moyens de dosages, le mélange souhaité qui constitue le produit fini, c'est-à-dire le ciment ou la farine crue (pour une installation adaptée pour la première étape de broyage de la fabrication du ciment).
  • Préférentiellement, l'installation comprend des moyens de détection de matériaux métalliques et ces moyens de détection commandent le rejet desdits matériaux au travers d'un circuit de rejet.
  • L'existence de moyens de détection des matériaux métalliques couplés à un circuit de rejet de ces dits matériaux permet de supprimer les risques de dommages à l'installation de broyage que pourrait causer la présence de ce type de matériaux et aussi d'offrir une meilleur garantie sur la composition du produit fini.
  • De manière avantageuse, la première sortie du séparateur dynamique est reliée à un dispositif de filtration qui va permettre de séparer les particules de faible granulométrie de l'air du circuit de ventilation, et le dispositif de filtration est relié à un système de transport de produit pulvérulent
  • L'utilisation d'un tel dispositif de filtration couplé à un système de transport permet une récupération des particules ayant la granulométrie souhaitée et le transport de ces particules vers une zone de stockage ou directement vers l'étape de conditionnement du produit fini.
  • Préférentiellement, l'entrée de la presse à rouleaux est équipée d'une trémie d'alimentation.
  • Cette trémie permet d'assurer à la fois une alimentation continue et un contrôle de la quantité de matière alimentant la presse.
  • Avantageusement, le second séparateur statique comprend deux sorties, l'une des sorties pour les particules de faible granulométrie et une pour la matière de forte granulométrie, et la sortie de la matière de forte granulométrie est reliée au séparateur dynamique.
  • Un tel couplage permet d'alimenter le séparateur dynamique avec la matière broyée passée préalablement dans le second séparateur statique et donc ayant été convenablement désagrégée. Un tel ordre de passage permet d'assurer une bonne séparation entre les particules de faible granulométrie et la matière de forte granulométrie et donc de réalimenter la presse avec une quantité réduite de matière possédant une forte granulométrie (moins de particules de faible granulométrie dans la matière réintroduite dans la presse) et donc d'alléger la charge réintroduite dans la presse permettant alors d'augmenter la charge en matière brute. Ceci induit une importante augmentation du rendement de l'installation entière pour une quantité d'énergie équivalente. En effet, le rendement à appliquer pour la séparation de la matière pressée est celui du séparateur dynamique (85 à 90%) et non plus celui du premier séparateur statique (40 à 50%).
  • Selon un mode d'exécution alternatif, le second séparateur statique comprend deux sorties, l'une des sorties pour les particules de faible granulométrie et une pour la matière de forte granulométrie, et la sortie de la matière de forte granulométrie est reliée à l'entrée du premier séparateur statique.
  • Un tel couplage de la seconde sortie du second séparateur statique avec l'entrée du premier séparateur permet à la matière broyée de passer par deux séparateurs et donc, de par une optimisation de la désagrégation des galettes issues du broyage, une récupération optimale des particules de faible granulométrie ceci après chaque broyage.
  • Selon un autre mode d'exécution, le deuxième séparateur statique comprend deux sorties, l'une des sorties pour les particules de faible granulométrie et une pour la matière de forte granulométrie, et la sortie de la matière de forte granulométrie est reliée directement à la presse à rouleaux.
  • Avantageusement, au moins une entrée et/ou une sortie d'au moins un séparateur est équipée d'un clapet d'étanchéité.
  • Un tel clapet permet de limiter les phénomènes « d'air faux » pouvant intervenir au niveau des séparateurs.
  • L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemples non limitatifs trois formes d'exécutions de cette installation de broyage de matières minérales.
    • Figure 1 est une vue schématique d'une installation de broyage de type connu ;
    • Figure 2 est une vue schématique d'une première forme d'exécution d'une installation de broyage selon l'invention ;
    • Figure 3 est une vue schématique d'une seconde forme d'exécution d'une installation de broyage selon l'invention.
  • La figure 1 présente une installation de broyage de matière première minérale avec presse à rouleaux selon l'état de la technique.
  • Une telle installation comprend des moyens d'alimentation 1 en matière première, des moyens de détection de matériaux métalliques 2 couplés à un circuit de rejet 3, un séparateur statique 4, une presse à rouleaux 5, un séparateur dynamique 6, un circuit de ventilation 7 et un circuit de circulation 8 pour le produit fini.
  • En fonctionnement les matières minérales, par exemple du clinker, du gypse et des produits d'addition tels que du laitier de hauts fourneaux ou encore de la cendre, sont injectées dans le circuit de l'installation. Ceci est réalisé aux moyens de plusieurs trémies 9 contenant chacune un des composants nécessaires pour la fabrication du ciment. Chaque trémie est associée à un doseur pondéral 10 de manière à atteindre lors de l'introduction des différents composants dans le circuit de l'installation un mélange à la composition donnée, par exemple, pour un ciment CEMI, 95 % de clinker et 5% de gypse.
  • Cette matière brute est ensuite transportée par un moyen de convoyage 11 tel qu'un convoyeur à bande, un élévateur à godets ou encore un convoyeur à chaine. Ces moyens sont, sur l'illustration schématique de la figure 1, un convoyeur à bande 11. Lors de ce transport, la matière brute passe par un système de détection de particules métalliques 2 qui, lorsque la matière brute contient de telles particules, redirige la matière vers un circuit de rejet 3. Le circuit de rejet 3, après une procédure de filtration pour récupérer sélectivement les particules métalliques dans une trémie de rejet 12, permet de rediriger la matière brute triée sur les moyens de convoyage 11 qui les amènent, avec le reste de la matière brute, à l'entrée 13 d'un séparateur statique 4.
  • Ce séparateur statique 4 usuellement de type cascade, est relié au circuit de ventilation 7. Ce circuit 7, en circuit ouvert ou recyclé, permet un réglage de la température de l'air transitant dans ce circuit. Ce réglage est obtenu en combinant des moyens de chauffage de l'air tels qu'un générateur de gaz chauds ou la chaleur liée aux équipements de la cimenterie tels que les gaz d'exhaure d'un four ou d'un refroidisseur, et des moyens de refroidissement tels que l'injection d'air extérieur. Ainsi, selon le principe du séparateur à cascade, à savoir la chute de la matière à la manière d'une cascade sur une pluralité de parois inclinées autour desquelles transite le flux d'air du circuit de ventilation 7, la matière est désagrégée, ceci en raison des chocs sur les parois inclinées, et les particules de faible granulométrie qui s'en détachent sont emportées par le flux d'air. Les particules de faible granulométrie sont dirigées par le flux d'air vers une première sortie 14 du séparateur à cascade 4, tandis que le reste de la matière est dirigé vers la seconde sortie 15 reliée à une trémie d'alimentation 16 de la presse à rouleaux 5. Le passage de la matière de forte granulométrie à travers cette trémie 16 va permettre de réguler l'alimentation de la presse à rouleaux 5. La matière de forte granulométrie est ensuite broyée au travers de la presse à rouleaux 5 et ressort en un mélange de fines particules et de galettes de matière agglomérée. La matière ainsi broyée est alors, à la sortie 17 de la presse 5, réintroduite par l'intermédiaire de moyens de convoyage 18, généralement de type élévateur à godets dans le séparateur statique 4.
  • Lors de ce second passage, les galettes, mélangées à la matière brute, sont désagrégées, permettant de libérer partiellement les particules de faible granulométrie qui sont emportées par le flux d'air vers la première sortie 14 du séparateur statique 4. Cette première sortie 14 est reliée à l'entrée 19 d'un second séparateur 6 de type dynamique. Ce séparateur 6, qui est préférentiellement un séparateur de troisième génération à cage d'écureuil à axe vertical permet de sélectionner les particules ayant la taille requise qui sont emportées par le flux d'air vers une première sortie 20. Le reste de la matière est renvoyée par l'intermédiaire d'une seconde sortie 21 et d'un moyen de convoyage 22 généralement de type convoyeur à bande vers la trémie d'alimentation 16 de la presse 5 pour réduire leur granulométrie. Les particules sélectionnées et passant donc par la première sortie du séparateur dynamique sont transportées par le circuit de ventilation 7 vers un dispositif de filtration 23 qui va permettre de recueillir le produit fini avec la composition et la granulométrie requises. Ce produit est ensuite transporté par un système de transport 24 de produits pulvérulents, tel qu'une aéroglissière 24, pour être stocké dans des silos de stockage avant d'être conditionné pour la vente ou envoyé au four après homogénéisation (pour une installation adaptée pour l'obtention de farine crue).
  • La figure 2 illustre un premier mode d'exécution d'une installation de broyage selon l'invention. Une telle installation de broyage diffère de l'installation selon l'art antérieur en ce que la sortie de la presse peut être reliée par un système de convoyage 25 soit à un circuit de délestage 26, soit à un second séparateur statique 27, également de type cascade, dont les deux sorties 28,29 sont reliées au séparateur dynamique 6.
  • Ainsi lors du démarrage de l'installation, les trémies d'alimentations 9 alimentent l'installation en matières minérales. De même que pour l'installation selon la figure 1, cette matière brute est amenée par un système de convoyage 11 au premier séparateur cascade 4 qui réalise un premier tri de la matière brute, la matière de forte granulométrie est emmenée vers la presse 5 au travers de la trémie d'entrée 16 de la presse 5. Au démarrage et pendant le temps de réglage de la presse 5, la matière brute, lors de son passage dans la presse à rouleaux 5, n'est que très faiblement broyée. Ainsi, pour ne pas surcharger la presse 5, en plus de la matière brute, avec cette matière très faiblement broyée, elle est convoyée, au travers de moyen de convoyage 25, vers un circuit de délestage 26 comprenant une trémie de délestage 30 et un moyen de dosage pondéral 31 relié au premier séparateur cascade 4. La matière est alors stockée dans la trémie de délestage 30 le temps que la presse à rouleaux 5 atteigne sa valeur nominale d'énergie spécifique de broyage, par exemple une valeur de l'ordre de 2 kWh/t. Lorsque ce régime est atteint, la matière faiblement broyée, stockée dans la trémie de délestage 30, est graduellement mélangée à la matière brute, ceci au travers du premier séparateur statique 4. Elle repasse ainsi dans la presse à rouleaux 5 pour être convenablement broyée.
  • Le mélange de matière brute et de matière partiellement broyée, après ce passage par la presse à rouleaux 5, en régime de croisière, est ensuite envoyé dans le second séparateur statique 27. Ce second séparateur 27 va permettre, pour cette matière convenablement broyée, à la fois de désagréger et sécher les galettes formées lors du broyage par la presse à rouleaux 5. La matière ainsi obtenue, un mélange de matériaux grossiers et de fine particules, est renvoyée, au travers des deux sorties 28,29 du second séparateur, vers le séparateur dynamique 6. Les particules de faible granulométrie étant disjointes du reste de la matière, le séparateur 6, va réaliser, en raison de sa forte sélectivité, un tri sélectif pour sortir, par une première sortie 20, les fines particules à la granulométrie souhaitée et par une seconde sortie 21, la matière de plus forte granulométrie. Cette dernière matière est renvoyée vers la presse 5 pour un nouveau cycle de broyage, désagrégation et triage, ceci jusqu'à l'obtention de la granulométrie souhaitée. Les particules ayant la granulométrie souhaitée, à savoir des particules d'une taille inférieure à quelques micromètres, sont transportées par le circuit de ventilation 7 de la première sortie 20 du séparateur dynamique 6 vers un dispositif de filtration 23. Ce dispositif de filtration permet de recueillir le produit fini avec la composition et la granulométrie requises. Ce produit est ensuite transporté par un système de transport 24 de produits pulvérulents, tel qu'une aéroglissière 24, pour être stocké dans des silos de stockage avant d'être conditionné pour la vente ou envoyé au four après homogénéisation (pour une installation adaptée pour l'obtention de farine crue).
  • Une installation de broyage de matières minérales selon ce mode d'exécution permet, par l'augmentation de la quantité de matière de faible granulométrie récupérée après chaque broyage et donc l'augmentation du rendement de l'ensemble de l'installation, un abaissement de la consommation par tonne de minéral broyé de plus de 16% et de réduire par deux la capacité de la trémie d'alimentation 16 ainsi que celle du système de transport 25.
  • La figure 3 illustre un second mode d'exécution d'une installation de broyage selon l'invention. Une telle installation de broyage diffère du premier mode d'exécution en ce qu'une sortie 29 du second séparateur statique 27, la sortie de matière de forte granulométrie, est reliée à un moyen de convoyage 32 jusqu'à la trémie d'alimentation 16 de la presse à rouleaux 5.
  • En fonctionnement, le circuit d'alimentation 9, 10, 11, 13 de la presse et le circuit de délestage 25, 26 fonctionnent de manière identique au premier mode d'exécution. Le changement lié à ce second mode d'exécution n'intervient qu'après passage de la matière dans le second séparateur 27 statique. Lors de ce passage, la matière de forte granulométrie, sortant par la seconde sortie 29 du second séparateur statique 27 n'est plus renvoyée vers le séparateur dynamique 6 mais directement dans la trémie d'alimentation 16 de la presse 5 ceci par un moyen de convoyage 32. Ainsi, la matière riche en matériaux grossiers est de nouveau broyée pour en abaisser la granulométrie tandis que seules les particules de faible granulométrie provenant des premières sorties 24, 28 des deux séparateurs statique 4, 27, passent par le séparateur dynamique 6. Ces fines particules, de manière identique au premier mode d'exécution, sont transportées par le circuit de ventilation 7 vers un dispositif de filtration 23 qui va permettre de recueillir le produit fini avec la composition et la granulométrie requises. Ce produit est ensuite transporté par un système de transport 24 de produits pulvérulents, tel qu'une aéroglissière 24, pour être stocké dans des silos de stockage avant d'être conditionné pour la vente ou envoyé au four après homogénéisation (pour une installation adaptée pour l'obtention de farine crue).
  • Une troisième forme d'exécution, non illustrée ici, consiste, pour une installation similaire à la première forme d'exécution, à relier la seconde sortie 29 du second séparateur cascade 27, celle correspondant à la matière de forte granulométrie, au moyen de convoyage 11 d'alimentation de l'installation. Ceci permet à la matière broyée de passer par deux séparateurs statique 6,27 et donc, par une optimisation de la désagrégation des galettes issue du broyage, une récupération optimale des particules de faible granulométrie à chaque broyage.
  • Dans les trois formes d'exécutions présentées, le circuit de délestage 26 est, pendant la phase de délestage, connecté à la sortie de la presse 17. Une alternative possible est d'alimenter, pendant cette phase de délestage, le circuit de délestage 26 à partir de la seconde sortie 29 du second séparateur statique 27, cette sortie 29 correspondant à la matière de forte granulométrie. Dans cette configuration, la sortie 17 de la presse à rouleaux 5 est directement reliée, comme en régime de croisière, à l'entrée du second séparateur statique 27. Cette alternative permet, pendant cette phase de délestage de récupérer, malgré le faible rendement de la presse 5, les particules de faible granulométrie issues de ce broyage partiel.
  • Quel que soit le mode d'exécution de l'invention, comme l'illustrent les figures 2 et 3, des clapets d'étanchéité 33 peuvent être placés aux entrées 13, 34, 29 de matières et aux sorties 15, 29, 21 de particules de forte granulométrie des différents séparateurs 4, 27, 6. Par exemple, le second séparateur présente un clapet 33 sur son entrée 34. Ces clapets 33 sont installés dans le but de limiter les phénomènes « d'air faux » pouvant intervenir au niveau de ces séparateurs (4, 27, 6).
  • Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécutions de cette installation de broyage de matières minérales décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. Elle pourra notamment être adaptée pour être utilisée pour le broyage de la matière première avant cuisson.

Claims (12)

  1. Installation de broyage de matières minérales avec presse à rouleaux, du type comportant un premier séparateur statique (4), dont l'entrée (13) est alimentée en matière brute, comprenant deux sorties (14,15), la première sortie (14) pour les particules de faible granulométrie et la seconde sortie (15), pour la matière de plus forte granulométrie, cette dernière étant reliée à une presse à rouleaux (5), la première sortie (14) du premier séparateur statique (4) étant reliée à l'entrée (19) d'un séparateur dynamique (6) comportant deux sorties (20,21), une première sortie (20) pour les particules de granulométrie souhaitée et une deuxième sortie (21) pour la matière de plus forte granulométrie, reliée à l'entrée de la presse à rouleaux (5), un circuit de ventilation (7) étant prévu à travers le premier séparateur statique (4) et le séparateur dynamique (6), pour participer à la séparation, au séchage et au transport des particules de faible granulométrie, caractérisée en ce que l'installation comporte un second séparateur statique (27) dont l'entrée est reliée uniquement à la sortie (17) de la presse (5) à rouleaux et dont au moins une des sorties (28), de particules de faible granulométrie, est reliée au séparateur dynamique (6), le premier séparateur statique (4) étant alimenté uniquement par la matière brute et en ce que le second séparateur statique (27) est traversé par le circuit de ventilation (7).
  2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation comprend un circuit de délestage (26).
  3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que, le circuit de délestage (26) comprend une trémie (30) dont l'entrée peut être temporairement reliée à la sortie (17) de la presse à rouleaux (5) et dont la sortie est reliée au premier séparateur statique (4).
  4. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le circuit de délestage (26) comprend une trémie (30) dont l'entrée peut être temporairement relié à la seconde sortie (29) du second séparateur statique (27), celle de la matière de forte granulométrie.
  5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'au moins un des séparateurs statiques (4, 27) est de type cascade.
  6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'alimentation en matière brute du premier séparateur statique (4) comprend une pluralité de trémies (9), un moyen de dosage pondéral (10) associé à chaque trémie (9) et un moyen de convoyage (11) de ladite matière vers le premier séparateur statique (4).
  7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'installation comprend des moyens de détection de matériaux métalliques (2) et en ce que ces moyens de détection (2) commandent le rejet desdits matériaux au travers d'un circuit de rejet (3).
  8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la première sortie (20) du séparateur dynamique (6) est reliée à un dispositif de filtration (23) qui va permettre de séparer les particules de faible granulométrie de l'air du circuit de ventilation (7), et en ce que le dispositif de filtration (23) est relié à un système de transport (24) de produit pulvérulent.
  9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que l'entrée de la presse à rouleaux (5) est équipée d'une trémie d'alimentation (16).
  10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en que le second séparateur statique (27) comprend deux sorties (28, 29), l'une (28) des sorties (28, 29) pour les particules de faible granulométrie et une (29) pour la matière de forte granulométrie, et en ce que la sortie de la matière de forte granulométrie (29) est reliée au séparateur dynamique (6).
  11. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en que le second séparateur statique (27) comprend deux sorties (28, 29), l'une (28) des sorties (28, 29) pour les particules de faible granulométrie et une (29) pour la matière de forte granulométrie, et en ce que la sortie (29) de la matière de forte granulométrie est reliée à l'entrée du premier séparateur statique (4).
  12. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le second séparateur statique (27) comprend deux sorties (28, 29), l'une (28) des sorties (28, 29) pour les particules de faible granulométrie et une (29) pour la matière de forte granulométrie, et en ce que la sortie (29) de la matière de forte granulométrie est reliée directement à la presse à rouleaux (5) ou à cette dernière au travers d'une trémie d'alimentation (16).
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