(1) Améliorer la ventilation à l'intérieur du broyeur à boulets

La ventilation interne a une influence significative tant sur le rendement que sur la qualité. Une bonne ventilation permet non seulement d’évacuer à temps la poudre fine du broyeur afin d’éviter un broyage excessif, mais aussi d’évacuer la chaleur générée par le broyage, d’abaisser la température interne, de réduire la déshydratation du gypse et d’empêcher l’encrassement des billes et le colmatage de la grille dans le dernier compartiment. En général, la vitesse de l'air dans les broyeurs à circuit fermé est comprise entre 0,8 et 1,0 m/s, tandis que dans les broyeurs à circuit ouvert, en raison de températures internes plus élevées, la vitesse de l'air doit être légèrement supérieure à celle des broyeurs à circuit fermé. Certaines usines utilisent des broyeurs à boulets conçus avant les années 1990, dont la conception présente souvent des défauts au niveau des voies d’écoulement de l’air. Des améliorations peuvent être apportées en ouvrant des orifices de ventilation au niveau de l’entrée d’alimentation, en modifiant la vis d’alimentation, en aménageant la goulotte d’alimentation en gradins, en agrandissant les orifices centraux du diaphragme intermédiaire et de la grille de décharge, et en renforçant le sas à l’extrémité de décharge. Ces mesures permettent non seulement de résoudre les problèmes d’obstruction par les matériaux, mais aussi d’augmenter la surface de ventilation.

(2) Amélioration du diaphragme intermédiaire et de la grille de décharge

Les modèles antérieurs de diaphragmes intermédiaires et de grilles de décharge servaient simplement à diviser les compartiments en fonction de leur rôle, à séparer les grands et les petits corps de broyage, et à empêcher ces derniers d’être évacués. Aujourd’hui, en revanche, on attend d’elles qu’elles régulent le débit de matière, équilibrent la capacité de broyage entre les compartiments de tête et de queue, augmentent le rapport matière/billes et empêchent la classification inverse – améliorant ainsi l’utilisation efficace de l’énergie cinétique des corps de broyage et augmentant le rendement. Pour les broyeurs à boulets plus anciens, il est possible de choisir des plaques de diaphragme dotées d’une fonction de criblage et des grilles de décharge en fonction des caractéristiques du matériau. A diaphragme de filtrage Il s'agit d'un nouveau type de dispositif qui classe les matériaux qui le traversent en fractions grossières et fines. Sa fonction principale est de tamiser les matériaux entrant dans le compartiment de broyage fin et d'empêcher les particules grossières d'y pénétrer, créant ainsi les conditions nécessaires à l'utilisation, dans ce compartiment, de corps de broyage de taille microscopique présentant une surface spécifique élevée et une grande efficacité de broyage. En d’autres termes, ce nouveau diaphragme permet non seulement de contrôler le débit de matière et d’équilibrer la capacité de broyage entre les compartiments, mais aussi de réaliser la classification des particules grossières et fines ainsi que le soulèvement forcé de la matière, ce qui permet aux matières plus fines d’entrer plus tôt dans le compartiment de broyage fin pour y subir un broyage plus poussé.

(3) Ajout de dispositifs d'activation

Afin d’exploiter pleinement le potentiel de broyage du broyeur, des dispositifs d’activation peuvent être installés à l’intérieur de celui-ci. Ceux-ci créent des conditions de mouvement tridimensionnel pour les micro-médias, améliorent la capacité de broyage et permettent une meilleure utilisation de l’énergie cinétique des médias de broyage, améliorant ainsi considérablement l’efficacité du broyage. La structure principale d’un dispositif d’activation est constituée d’éléments trapézoïdaux montés sur les revêtements du broyeur selon un certain angle par rapport à l’axe de celui-ci. Leur hauteur est comprise entre 20% et 30% du diamètre de l’enveloppe, leur épaisseur est d’environ 40 mm et leur largeur est égale à celle du revêtement. En fonction des exigences du produit, 2 à 5 ensembles sont installés le long de l’axe du broyeur, à raison d’un ensemble installé longitudinalement tous les deux revêtements. Grâce au dispositif d’activation, les corps de broyage se déplacent non seulement selon une trajectoire circulaire le long des revêtements, mais également dans le sens axial. Parallèlement, la zone de stagnation où les corps de broyage les plus éloignés des revêtements présentent un mouvement réduit, car les revêtements ne peuvent pas les entraîner efficacement, est éliminée par l’action du dispositif d’activation.

(4) Mise en place des revêtements de classification

Outre leur fonction de protection, les revêtements servent principalement à ajuster la répartition dynamique et la trajectoire de mouvement des corps de broyage. Leur forme doit être adaptée à la vitesse du broyeur et aux caractéristiques du matériau. L'utilisation de divers revêtements de nouvelle génération a considérablement amélioré le réglage du mouvement des corps de broyage et l'adaptabilité aux matériaux. Le choix de doublures hyperboloïdales Dans le dernier compartiment – dont les surfaces sont inclinées et courbes tant dans le sens axial que circonférentiel – cela permet non seulement d'améliorer le tri transversal des billes d'acier, mais aussi d'optimiser l'efficacité de broyage des cylindres et des billes d'acier.

Les revêtements de classification permettent de trier les corps de broyage à l'intérieur du broyeur, afin d'obtenir la configuration idéale où les grosses billes broient les grosses particules et les petites billes broient les petites particules.

(5) Augmentation de la charge en corps de broyage

Optimiser les conditions de fonctionnement d’un broyeur à boulets revient à trouver un équilibre entre la capacité de concassage et la capacité de broyage du matériau à l’intérieur du broyeur. La clé réside dans le taux de remplissage et la granulométrie des corps de broyage. Les paramètres traditionnels du broyeur à boulets étaient déterminés en fonction des conditions mécaniques et électriques ainsi que des théories de broyage de l’époque. De nos jours, grâce à l’utilisation de modificateurs de phase, de variateurs de fréquence et de roulements à rouleaux de grande taille remplaçant les paliers lisses, les pratiques de production ont depuis longtemps dépassé les normes traditionnelles : le taux de remplissage est passé de 29%–31% à 36%à 40%, la vitesse du broyeur a été augmentée de 5% à 10% (certaines approchant même la vitesse critique), et la charge des corps de broyage a augmenté en conséquence, ce qui se traduit par une qualité élevée, des économies d’énergie et un rendement élevé.

(6) Augmenter de manière appropriée le broyeur à boulets vitesse

Une augmentation modérée de la vitesse s'avère particulièrement efficace pour les broyeurs de petit diamètre, car ceux-ci génèrent une force d'impact moindre due à la taille réduite des billes d'acier ; l'augmentation de la vitesse améliore ainsi la capacité de broyage.

① Augmenter la vitesse revient à augmenter le nombre de chocs par corps de broyage à l'intérieur du broyeur.
② Cela accentue également les frottements et l'usure entre les corps de broyage, ainsi qu'entre ces derniers et les revêtements.

(7) Pulvérisation d'eau à l'intérieur de l'usine

Dans les broyeurs à ciment, les chocs et les frottements importants entre les corps de broyage, ainsi qu’entre ces derniers et les revêtements, génèrent une chaleur considérable, ce qui fait augmenter la température du ciment. Cela peut facilement entraîner la déshydratation du gypse, provoquant un faux durcissement du ciment, ce qui affecte le stockage et le conditionnement, rend les sacs en papier cassants, augmente les taux de casse et détériore les conditions de travail. Une température élevée du ciment a également tendance à provoquer l'agglomération de celui-ci en raison de l'attraction électrostatique, ce qui entraîne l'encrassement des billes et des cylindres, réduisant ainsi l'efficacité de la broyage et le rendement du broyeur.

La pulvérisation d’eau atomisée dans le broyeur à ciment permet de réduire considérablement la température interne et constitue un moyen efficace de refroidissement. L’eau atomisée se vaporise rapidement dès son injection, sans provoquer l’hydratation du ciment ni réduire sa résistance. Après avoir absorbé la chaleur à l'intérieur du broyeur, la vapeur d'eau est évacuée par le système de ventilation. En particulier lorsque le broyeur atteint une température élevée, la pulvérisation d'eau atomisée dans la zone à haute température du dernier compartiment produit un effet immédiat, garantissant que la température du ciment à la sortie reste inférieure à 95 °C et augmentant considérablement le débit du broyeur.

Pendant le broyage, en raison de la rotation du broyeur et du mouvement des corps de broyage, une grande partie de la matière reste en suspension – en particulier dans les broyeurs à poudre de scories. Ces particules en suspension sont difficiles à atteindre pour les corps de broyage et, sous l’effet de la ventilation interne, elles sont facilement évacuées hors du broyeur, ce qui entraîne un débit de matière trop rapide et un broyage insuffisant, de sorte que le produit n’atteint pas la surface spécifique requise. À ce stade, la pulvérisation d’eau atomisée dans le broyeur peut provoquer la sédimentation d’une partie de la matière en suspension, ce qui améliore efficacement l’efficacité de broyage, empêche un débit de matière trop rapide, permet un broyage suffisant et augmente considérablement la surface spécifique ainsi que le rendement du broyeur. Pour les broyeurs de poudre de scories, l’adoption d’un système de pulvérisation d’eau interne augmente généralement le rendement de 10% à 50%. En ajustant le volume de pulvérisation et la ventilation du broyeur, la surface spécifique de la poudre de scories déchargée peut être facilement contrôlée, pouvant atteindre jusqu’à 650 m²/kg, voire plus.