Mini-concasseur mobile
Introduction : Le mini-concasseur à mâchoires mobile est un concasseur extrêmement compact, monté sur chenilles…
Les revêtements présentant une surface de travail plane ou comportant des motifs moulés sont tous deux appelés « revêtements plats ». Celles comportant des motifs moulés sont également appelées « revêtements plats à motifs ». Les revêtements plats offrent une faible résistance au frottement aux corps de broyage, ce qui permet à ces derniers de glisser davantage sur leur surface, améliorant ainsi l’action d’attrition (broyage) sur le matériau. Ils sont généralement utilisés en combinaison avec des revêtements ondulés dans le compartiment de broyage fin.
Les revêtements ondulés présentent une surface de travail en forme de vague. Une garniture comportant une seule crête d'onde est appelée garniture ondulée à simple onde ou à grande onde ; celle qui en comporte deux est appelée garniture ondulée à double onde ou à onde moyenne ; et celle qui en comporte plusieurs est appelée garniture ondulée à petite onde ou simplement garniture ondulée. La hauteur de levage des billes des revêtements à simple onde et à double onde est inférieure à celle des revêtements à barres de levage. Lorsque la crête de l'onde se trouve du côté ascendant, elle soulève les billes vers le haut ; lorsqu'elle se trouve du côté descendant, elle les projette vers le bas, ce qui les rend adaptés au compartiment à tiges des broyeurs à tiges. Les revêtements ondulés à petites vagues présentent des crêtes et des pas réduits, ainsi qu’une faible hauteur de levage, ce qui les rend adaptés aux compartiments de broyage fin et aux broyeurs à charbon.
Les revêtements nervurés sont des revêtements plats sur lesquels est moulée une nervure semi-circulaire ou trapézoïdale sur la surface de travail. Les nervures soulèvent les corps de broyage, leur conférant ainsi une action d'impact plus puissante. Elles sont utilisées dans le premier compartiment, mais ne conviennent pas aux broyeurs à tiges ni au compartiment à tiges des broyeurs à tiges et à billes. Les nervures s'usant facilement, le rendement du broyeur devient instable ; c'est pourquoi les revêtements nervurés sont progressivement remplacés par des revêtements à gradins.
Les revêtements à barres de levage se composent d’un revêtement plat et de barres de levage. Les barres sont pourvues de trous de boulonnage ; des boulons passent à travers ces trous pour fixer les barres et le revêtement (qui ne comporte pas de trous) sur la paroi intérieure du bol. Les barres dépassent de la surface du revêtement, ce qui augmente l’effet de levage sur les corps de broyage et confère à ces derniers une force d’impact et de broyage accrue. Elles conviennent au premier compartiment, en particulier lorsque le matériau d'alimentation est grossier et dur. Dans les compartiments équipés de revêtements à barres de levage, l'usure des billes et des revêtements est plus importante ; leur utilisation n'est donc pas recommandée pour les broyeurs à vitesse de rotation élevée.
Les revêtements à gradins, également appelés « revêtements de gouvernail », présentent une surface de travail inclinée. Une fois installés, ils forment de nombreux gradins et conviennent au compartiment de tête des broyeurs tubulaires. Ces revêtements augmentent la poussée exercée sur les corps de broyage. Elles assurent une hauteur de levée uniforme pour les billes d’une même couche ; elles exercent un fort effet de retenue sur les billes, empêchant ainsi le glissement et l’usure entre les différentes couches de corps de broyage, et réduisant le glissement et l’usure entre les corps de broyage les plus externes et les revêtements. De plus, la surface du revêtement s’use de manière uniforme et la déformation due à l’usure n’est pas notable. L’extrémité la plus fine d’un revêtement à gradins est orientée dans le sens de rotation lorsque le broyeur est en marche.
Les revêtements hémisphériques présentent des saillies en forme de demi-sphère sur leur surface de travail, disposées selon un motif en quinconce (triangulaire). Ils empêchent les billes de glisser le long de la cuve et évitent la formation de rainures annulaires dues à l'usure, réduisant ainsi l'usure tant des corps de broyage que des revêtements. Ils conviennent aux compartiments de concassage.
Les revêtements de classification coniques, également appelés revêtements de classification effilés, forment, une fois installés, une chambre de broyage conique segmentée le long du compartiment. La tangente de l’angle d’inclinaison de ces revêtements est supérieure ou égale au coefficient de frottement de roulement équivalent des billes. Sous l’effet de l’inclinaison, les billes roulent vers la tête du broyeur le long de la surface conique ; plus le diamètre de la bille est grand, plus son roulement vers l’avant est important, ce qui permet d’obtenir une classification positive des billes d’acier. Parmi les types courants, on trouve la garniture de classification conique Karman, la garniture de classification conique Schlegelton et la garniture de classification conique de type FLS. Le premier présente une surface de travail conique plane, le deuxième combine une surface conique plane et une surface conique en arc, et le dernier est composé de deux revêtements plats et d’un revêtement de classification conique de type Karman.
Ce type de revêtement peut être utilisé aussi bien dans les broyeurs à circuit ouvert que dans ceux à circuit fermé ; pour les broyeurs de matières premières comme pour les broyeurs à ciment ; pour les procédés à sec comme pour les procédés humides ; et pour la classification des billes d’acier ainsi que des mélanges de billes et de cylpebs. Ces revêtements ne sont généralement utilisés que dans le compartiment de broyage fin des broyeurs de longueur moyenne à longue. Dans un broyeur de longueur moyenne à longue présentant un faible rapport L/D, lorsqu’un processus de pré-broyage est adopté et que la granulométrie d’alimentation d₈₀ est réduite à environ 3 mm, l’ensemble du broyeur devient alors un compartiment de broyage fin. Dans ce cas, la cloison intermédiaire peut être retirée et des revêtements de classification coniques installés sur l’ensemble du broyeur afin d’augmenter le volume effectif et de réduire la résistance à la ventilation, ce qui permet d’accroître encore davantage le débit. Selon des rapports publiés, après l’installation de revêtements de classification coniques dans des broyeurs tubulaires, le débit augmente de 5% à 15% tandis que la finesse du produit reste pratiquement inchangée, et la consommation d’énergie unitaire diminue de 10% à 18%. Inconvénients des revêtements de classification coniques : le volume effectif du broyeur est réduit ; la précision de l’angle d’inclinaison du cône doit être élevée (les erreurs d’angle affectent les performances de classification), ce qui rend la fabrication difficile ; et l’installation est assez fastidieuse.
Les revêtements hélicoïdaux angulaires, également appelés revêtements CZ, sont principalement utilisés dans le deuxième compartiment. Une fois installés, ils forment une surface carrée effilée aux quatre coins arrondis à l'intérieur du compartiment, d'où leur appellation de « revêtements carrés à coins arrondis ». Les coins carrés arrondis des anneaux adjacents sont décalés d’un certain angle les uns par rapport aux autres et forment un angle d’hélice axial donné (généralement compris entre 12° et 22,5° pour les broyeurs à ciment, et d’environ 36° pour la production de ciment de haute qualité). Le sens de rotation des revêtements est opposé à celui de l’enveloppe du broyeur. Ainsi, sur toute la longueur du broyeur, la chambre de broyage forme une hélice continue à quatre filets. Les surfaces en spirale au niveau des angles arrondis exercent un fort effet de préhension sur les petites billes, les poussant vers l’extrémité de décharge ; dans le même temps, la poussée générée par l’angle d’hélice propulse les grosses billes vers l’extrémité d’alimentation. Par conséquent, ce revêtement permet d’obtenir une bonne classification positive des billes, même supérieure à celle des revêtements de classification coniques.
Les effets suivants sont observés après l'installation de ce revêtement :
① Le rayon de rotation de chaque couche de billes varie instantanément, ce qui entraîne des variations de la hauteur de chute, du point d'impact et de l'énergie cinétique d'impact des billes au sein d'une même couche, améliorant ainsi le mélange et la pénétration entre les médias et le matériau.
② Les différences de vitesse de rotation et de chute entre les billes et le matériau génèrent un frottement intense entre les surfaces du “ rideau de billes et de matériau ” des revêtements adjacents.
③ La poussée exercée par les surfaces hélicoïdales intérieures génère des courants de Foucault axiaux locaux au niveau des billes situées dans la même zone de diamètre, ce qui renforce l'action de meulage.
④ Il assure une bonne classification positive des billes. Le sur-broyage est considérablement réduit (ce qui est particulièrement perceptible dans les broyeurs à circuit ouvert) ; le fonctionnement du broyeur est plus stable ; et la durée de vie de la transmission est prolongée.
Une fois ce revêtement installé, le volume utile du compartiment est réduit de 10% à 15% par rapport aux revêtements classiques. Il donne généralement de bons résultats sur les grands broyeurs (supérieurs à φ3 m). La mise en place et le retrait de ce revêtement sont difficiles. Lors de l'utilisation de ce revêtement, il convient de réduire de manière appropriée la charge de billes et d'augmenter le diamètre moyen des billes dans le premier compartiment ; la teneur en humidité de la matière première doit également être strictement contrôlée.
Les revêtements de classification hyperboloïdaux combinent les avantages des revêtements de classification classiques et des revêtements à gradins. Dans le sens axial, elles ressemblent à des revêtements de classification, ce qui permet une classification rationnelle des billes d’acier le long de l’axe. Lorsque les billes roulent et glissent le long de la surface courbe du revêtement, en raison des différences d’énergie entre les grosses et les petites billes, ces dernières sont poussées axialement vers la queue du broyeur, ce qui permet une classification automatique des billes. La surface courbe forme une ligne en spirale intermittente à l’intérieur du broyeur, exerçant une poussée sur le matériau vers la queue du broyeur, ce qui accélère le flux de matière et réduit efficacement le surbroyage. Sur le plan circonférentiel, la chemise présente une configuration en gradins avec une certaine inclinaison de levage, garantissant que les billes en chute ne heurtent pas les parties nues de la chemise, réduisant ainsi les dommages et l’usure de celle-ci. Par rapport aux revêtements classiques, ce revêtement permet d’économiser environ 10% d’énergie.
Les revêtements à rainures hélicoïdales présentent des surfaces de travail rainurées avec un angle d'inclinaison (inférieur à 12°). Une fois installées, la surface de la chambre de broyage prend la forme d’une hélice continue à plusieurs filets (dont le sens de la spirale est identique à celui de la rotation du broyeur). Utilisées dans les compartiments de broyage fin, ces chemises combinent la fonction des chemises rainurées avec la capacité d’assurer une classification axiale rationnelle des billes d’acier.
Au sein d’un même compartiment, plusieurs types de revêtements présentant des coefficients de portance et de frottement différents sur leurs surfaces de travail sont combinés de manière à ce que le coefficient moyen de portance et de frottement de chaque anneau diminue progressivement dans le sens d’écoulement du matériau. Cela permet de réduire la capacité de retenue et de levage de la garniture vers l’extrémité de décharge, de pousser les billes les plus grosses vers la zone à haute énergie et d’assurer une classification automatique des corps de broyage. En Allemagne (anciennement RFA), des revêtements à barres de levage de différentes hauteurs ont été combinés pour former des revêtements de classification, ce qui a permis d’augmenter le débit du broyeur de 5% à 10%. Cette méthode consistait à disposer les barres de levage dans le compartiment de broyage grossier sur cinq rangées : première rangée – hauteur des barres de 55 mm (16 barres), deuxième rangée – 45 mm (16 barres), troisième rangée : 45 mm (8 barres), quatrième rangée : 30 mm (8 barres), cinquième rangée : 30 mm (4 barres), et la sixième rangée constituée de revêtements plats sans barres. La cimenterie Huaxin a disposé les revêtements étagés et les revêtements plats en alternance, de sorte que l’énergie transférée des revêtements aux billes diminue dans le sens du flux de matière, éliminant ainsi la reclassification des billes, ce qui a permis d’augmenter la production de 4% à 7% et de réduire la consommation tant des revêtements que des billes.
Les revêtements de classification en double hélice sont des revêtements polygonaux à angles arrondis dotés de nervures inclinées disposées selon différentes densités. Tant les profils polygonaux à angles arrondis que les nervures inclinées sont agencés selon un motif en double hélice dans le sens axial, la densité des nervures diminuant dans le sens de l'écoulement du matériau. Ces revêtements transmettent différents niveaux d’énergie à travers leur surface et génèrent également une poussée axiale due à l’angle d’hélice des revêtements et des nervures. Cela permet une classification efficace des cylpebs d’acier dans le compartiment dédié aux cylpebs, une classification efficace des billes dans le compartiment dédié aux billes, ainsi qu’une classification efficace des milieux mixtes dans un compartiment combiné billes-cylpebs. Des essais sur des broyeurs tubulaires de φ2,2 m et moins ont montré des augmentations de débit de 5% à 15% et des réductions de la consommation d’énergie de 8% à 15%. De plus, comme ces revêtements sont disposés en alternance sur toute la longueur du broyeur, la charge est déchargée en alternance, ce qui renforce l’action de cisaillement entre les cylpebs en acier et la matière, et améliore considérablement la finesse du produit tout en maintenant le débit inchangé.
Les chemises rainurées présentent plusieurs rainures sur la surface de travail de chaque chemise. Une fois installées, elles forment des rainures circonférentielles, d’où leur appellation de « chemises à rainures annulaires ».
Les rainures des chemises rainurées sont conçues pour permettre aux billes d'acier de s'agencer selon une disposition hexagonale à la surface de la chemise. Grâce à cette disposition, les billes présentent un indice de coordination plus élevé et une densité plus importante, ce qui se traduit par une probabilité accrue de collisions efficaces entre les billes. De plus, le contact entre les billes et les revêtements passe d’un contact ponctuel (comme avec les revêtements plats ou à relief) à un contact linéaire à 120°, ce qui augmente considérablement la surface de broyage. Dans ces conditions de contact, la matière située entre les billes et les revêtements ne projette pas aussi facilement que dans le cas de revêtements plats ou en relief, mais forme au contraire une couche de matière qui ne se détache pas facilement, ce qui permet un broyage complet à l’intérieur des rainures et garantit ainsi une efficacité de broyage élevée.
Les revêtements rainurés se présentent sous trois formes : rainures annulaires, rainures hélicoïdales et revêtements activés. En fonction des conditions de fonctionnement du broyeur, ils permettent d'obtenir une classification rationnelle des billes et d'améliorer les performances de broyage.
L'utilisation de revêtements rainurés présente notamment les avantages suivants :
① L'angle de séparation des corps broyants est de 55° sur les revêtements ondulés, contre 60° sur les revêtements rainurés. Comme l'angle de séparation augmente, le couple du broyeur diminue ; si l'on ajoute à cela le fait que les revêtements rainurés sont environ 10% plus légers que les revêtements ordinaires, la puissance requise pour le broyeur diminue d'environ 20%.
② Il y a toujours une couche de matériau entre les billes et les chemises, de sorte que les billes n’entrent pas en contact direct avec ces dernières. Non seulement l'usure des billes et des revêtements est considérablement réduite, mais le bruit de broyage est également nettement atténué, et la chaleur générée pendant le broyage est inférieure de 6% à 7% à celle produite avec des revêtements ordinaires.
③ Étant donné que l’angle de séparation des billes sur les revêtements rainurés est plus important et que ces derniers n’accélèrent pas la projection des billes, celles-ci atterrissent dans la zone d’impact sans heurter directement les revêtements lisses. Ainsi, les revêtements de la cuve et les boulons sont moins sujets à la rupture, les interventions de maintenance sont réduites, et le bruit de fonctionnement ainsi que les températures de broyage sont plus faibles.
④ Les rainures s'usent de manière uniforme sur l'ensemble de la surface, de sorte que leur forme reste inchangée tout au long de leur durée de vie, de leur installation jusqu'à leur remplacement. Par conséquent, l'efficacité du broyage et du concassage ne se détériore pas en raison de l'usure du revêtement.
⑤ La hauteur de soulèvement des corps de broyage est plus faible et plus uniforme sur les revêtements rainurés que sur les revêtements à gradins ou à nervures. De ce fait, le centre de gravité de la charge se déplace vers le centre, ce qui réduit la puissance d'entraînement, les vibrations du broyeur et les dommages subis par les engrenages de transmission.
⑥ Sur les petits broyeurs, lorsque les revêtements rainurés s'usent, le diamètre interne effectif augmente considérablement. À ce stade, une augmentation appropriée de la charge en corps de broyage peut permettre d'accroître le rendement du broyeur.
⑦ Moins de types de revêtements, un poids réduit et une installation aisée : ils peuvent être fixés à l'aide de boulons ou par calage. Grâce à ces facteurs, l’installation de revêtements rainurés permet d’augmenter le rendement de 7% à 20%, de réduire la consommation d’énergie de 8% à 20%, de diminuer la consommation de billes de 15%–40%, de prolonger la durée de vie des revêtements de près de trois fois et de réduire le niveau sonore de 4 à 6 dB.
Conditions d'utilisation des gaines rainurées :
① Des billes doivent être utilisées comme corps de broyage dans le compartiment. Dans les broyeurs à circuit fermé, chaque compartiment peut être équipé de revêtements rainurés ; dans les broyeurs à circuit ouvert à deux compartiments, les revêtements rainurés ne sont généralement installés que dans le premier compartiment.
② Les revêtements rainurés sont généralement constitués de fonte à haute teneur en chrome, d’acier allié à teneur moyenne en carbone, de fonte à faible teneur en chrome ou d’autres matériaux résistants à l’usure et présentant une dureté élevée, en fonction du diamètre du broyeur et du type de compartiment. Pour les broyeurs de plus grande taille, les revêtements du compartiment de broyage grossier doivent présenter une ténacité plus élevée.
③ Les chemises rainurées offrent des performances encore meilleures à des vitesses de broyage plus élevées.
④ La teneur totale en humidité de la matière première introduite dans le broyeur doit être inférieure à 2% afin d'éviter que le matériau ne colle dans les rainures.
⑤ La granulométrie d₈₀ de la matière première doit être inférieure ou égale à 20 mm.
⑥ Les dimensions des rainures sont conçues en fonction du diamètre des billes les plus grosses. Pour mettre en valeur l’effet des rainures, il est conseillé d’utiliser des billes plus grosses et d’éviter les gradations de billes à plusieurs niveaux. La cimenterie de l’usine d’aluminium de Zhengzhou est passée d’une gradation de billes en quatre étapes à une configuration en deux étapes avec des grosses billes de 50% chacune ; la cimenterie de Changlv a adopté une gradation en deux étapes avec de petites billes comblant les espaces entre les plus grosses billes – les deux ont obtenu de bons résultats. Lorsque des billes de petite taille sont utilisées pour combler les espaces entre les grosses billes, le diamètre d₁ des petites billes est égal à 0,414d (où d est le diamètre des grosses billes, en mm). La charge de petites billes doit représenter entre 4% et 5% de la charge totale de billes dans ce compartiment.
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