Brevet FR2329350A1 — publié le 19770527

La présente invention concerne un broyeur à projection pour des matériaux pulvérisables : différents minerais, mineraux non métallifbres, combustibles solides, mélanges métallurgiques, produits inorganiques de cuisson et de frittage, engrais et autres produits chimiques, grains, os et autres matières d'origine végétale et animale. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans I'énerg8tique, dans l'industrie minière, dans la métallurgie, dans le batiment, dans l'industrie chimique et alimentaire. Le broyeur proposé permet de broyer une matière pratiquement jusqu1à tout degré de finesse : depuis quelques décimetres jusqu'au micron. On connait largement un broyeur à projection comportant des injecteurs de broyage dirigés l'un vers 1'autre et dans lesquels une matière à broyer- - est entraînée par un flux moteur gazeux et est accélérée pour atteindre une vitess voisinant celle du flux moteur, les injecteurs susmentionnés étant montés coaxialement dans une chambre de broyage. Cette derniere assure une libre collision et fragmentation de la matière broyée. Le broyeur à projection précité est équipé aussi drun séparateur relie à la chambre et séparant un produit broyé de la matière qui n'est pas encore réduite jusqu'aux dimensions visées, ledit séparateur possédant des enceintes de séparation des fractions grossières et fines de demi-produit reliées par des conduites destinées à l'amener à la finition aux tubulures d'entrée des injecteurs. (Voir, par exemple, l'ouvrage de VssI Akunov "Broyeurs-à projection", Machguiz M. 1967 pages-139-142). Dans les broyeurs à projection connus, les particules de la matière à broyer sont amenées sous la pression atmosphérique dans les injecteurs dirigés l'un vers l'autre et y sont accélérées par le flux moteur (par le gaz moteur amené sous pression) pour se heurter à une grande vitesse dans la chambre de broyage. I1 en résulte un broyage (fragmentation) en particules de la matière, lesquelles sont ensuite évacuées de la chambre de broyage à travers la conduite centrale dans le séparateur. Les particules de la matière insuffisamment broyées (demi-produit) sont séparées dans le séparateur du produit fini et retournées par l'intermédiaire des conduites descendantes dans les injecteurs de broyage pour la finition. La matière suffisamment broyée (produit fini) est évacuée du séparateur par le flux moteur sous forme de suspension. Ce broyeur à projection connu ne permet pas de broyer de grosses particules dont les dimensions s'expriment en centimètres puisque les possiblités de leur transport pneumatique, de la chambre de broyage vers le haut dans le séparateur, sont limitées par leur poids. A la base du flux moteur, près de la buse, le gaz a une grande densité, c'est pourquoi l'introduction dans le flux des particules de la matière à broyer arrivant dans l'injecteur par gravité est difficile (le taux d'entraînement de la matière est faible). De ce fait le taux de consommation spécifique du flux moteur pour le broyage d'une unité de poids de la matière est relativement élevé. Pour assurer, dans le separateur, une séparation efficace du produit fini et des fractions fines et grossières du demi-produit, toutes les particules de la matière doivent être dispersées dans un grand volume de gaz et être bien soufflées par ce dernier. Cependant, le débit du flux moteur qui est nécessaire pour un broyage efficace, est insuffisant pour une telle dispersion.A cet effet, en général, dans les broyeurs à projection on a recours à la prise d'air extérieur pour les injecteurs ou pour la conduite centrale, cela étant moins onéreux vis- -vis du flux moteur mais exigeant, pour son déplacement sur tout le trajet dans le broyeur et souvent pour son chauffage jusqu'à la température du milieu ambiant, une consommation supplémentaire de flux moteur et une augmentation de la puissance du ventilateur évacuant le flux moteur usé du broyeur à projection. Les inconvénients cités ci-dessus limitent l'utilisation des broyeurs a projection (efficaces en ce qui concerne certains avantages procurés par ces derniers) destinés à broyer des matériaux de départ en morceaux, dont le broyage nécessite des frais considérables. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients susmentionnés. L'invention a pour objet de mettre au point un broyeur à projection dans lequel il est prévu un dispositif de concassage préalable des gros morceaux de la matière jusqu'aux dimensions moyennes, ce qui permettra de broyer la matière en gros morceaux avec une faible consommation du flux moteur et d'obtenir un produit ayant un haut degré de dispersion par rapport à la matière de départ. On arrive à résoudre ce problème du fait que dans le broyeur à projectien, selon l'invention se trouvent disposées, des côtés opposées par rapport à une chambre de broyage, au moins deux chambres de concassage qui couportent, montés & l'intérieur, deux injecteurs de concassage dirigés l'un vers l'autre; les chaires de concassage sont reliées à celle de broyage de manière à mettre en cai-nication des -tubulures de sortie des chambres de concassage avec des tubulures d'entrée des injecteurs de broyage, tandis que les injecteurs de concassage sont reliés à un séparateur travers ses tubulures de l1évacuation du demiproduit. En cas de nécessité d'un très haut degré de broyage de la matière de départ, il est utile de relier les injecteurs de concassage à l'enceinte de séparation des fractions grossières du demi-produit dlseparateur et les injecteurs de broyage avec l'enceinte de séparation des fractions fines du demi-produit de ce même séparateur. L'essence de l'invention proposée consiste en ce qui suit. Vu que dans le broyeur à projection se trouvent disposés des côtes opposés par rapport a la chambre de broyage au molys deux (une paire) chambres de concassage, qui comportent, montés à ntétieur, deux injecteurs de concassage dirigés l-un vers l'autre, on a la possibilité, dans ce même broyeur, de réaliser un concassage préalable des gros morceaux de la matière avant de procéder au broyage fin. Lesdites chambres de concassage constituent le moyen de concassage préalable des gros morceaux de la matière, ce qui rend la composition granulométrique de la matière plus homogène, avant le broyage fin dans la chambre de broyage, et permet de broyer la matière en gros morceaux en obtenant un produit à haut degré de dispersion avec une con-sommation de flux moteur relativement faible. La parité du nombre de chambres de concassage est condi tionnée par le fait que chaque chambre dessert un injecteur de broyage dont le nombre, nécessaire pour créer des contre-oourants de matiere à broyer dans la chambre de broyage, doit être toujours pair. L'utilisation dans le broyeur & projection d'une seule chambre de concassage, avec distribution ultérieure du produit de concassage entre les injecteurs de broyage, est impossible, car cela aboutirait a l'augmentation de la hauteur de la conduite, mettant-en communicationlachambrede broyage et le séparateur, en excluant ainsi la possiblité de transport pneumatique des fractions grossieres par l'intermédiaire de cette conduite. L'utilisation dans le broyeur projection de plusieurs paires d'injecteurs de broyage (par exemple au cas où leur disposition forme une croix ou étoile dans le plan) augmente respectivement le nombre de paires de chambres de concassage. La camiunication de la chambre de broyage avec les chambres de concassage est réalisée du fait que la tubulure de sortie de chaque chambre de concassage est reliée la tubulure d'entrée de l'injecteur de broyage qu'elle dessert. Les injecteurs de concassage sont reliés à leur tour au separateur où arrive le produit broyé dans la chambre de broyage à travers une conduite qui est, en règle générale, disposée verticalement. Cet assemblage avec le séparateur est réalisé par l'intermédiaire de ses tubulures d'évacuation du demi-produit. Un tel montage des organes indiqués du broyeur assure le broyage de toute la matière jusqu'au degré de dispersion visé, lors de son passage successif et, en general, repété travers les chambres de concassage et de broyage suivi, au fur et à mesure que le broyage progresse, de l'accumulation du produit fini dans un séparateur commun pour les chambres de deux types. LeSraccordement des tubulures de sortie des chambres de concassage, avec les tubulures d'entrée des injecteurs de broyage, assure l'utilisation du flux moteur provenant des injecteurs de concassage et cela, en vue d'intensifier l'entraînement de la matière à broyer dans les injecteurs de broyage et d'augmenter la vitesse du courant entre les chambres de concassage et le séparateur, ainsi que pour élever le rendement du séparateur. Le flux moteur provenant des injecteurs -de concassage circule dans les tubulures susmentionnés de la chambre de concassage et de l'injecteur de broyage et accélère les particules de la matière, en assurant leur introduction dans le jet du flux moteur dense, sortant de la buse de I'injecteur de broyage, en une quantité plus grande, qu'en cas où la matière est versée librement sur le flux moteur, ce qui est utilisé dans les broyeurs à projection connus. Lorsque les tubulures de sortie des chambres de concassage sont reliées aux tubulures d'entrée des injecteurs de broyage, la vitesse du mélange du flux moteur et de la matière dans la chambre de broyage et dans la conduite reliant la chambre de broyage au séparateur, augmente au moins de. deux fois. Cet effet s'obtient grace à ce que le flux moteur ayant parcouru les chambres de concassage s'ajoute au flux moteur arrivant dans les injecteurs de broyage. L'accroissement de la vitesse du courant de mélange prévient l'engorgement de la chambre de broyage par de grosses fractions et améliore leur transport pneumatique à travers la conduite verticale. L'augmentation du volume de gaz dans le séparateur améliore la séparation des particules de la matière, réduit l'entraînement du produit fini par les particules du demi-produit évacué pour la finition, en élevant ainsi le rendement du séparateur et en libérant une partie de la section du trajet de broyage pour faire passer une quantité supplémentaire de la matière de départ; cela diminue la multiplicité de circulations, c'est-à-dire le nombre moyen de passages de la matière à travers les ensembles du broyeur avant d'obtenir le degré de broyage visé. La réduction de la multiplicité de circulations permets à son tour, de diminuer les dimensions du séparateur et la section des conduites de retour du demi-produit pour la -finition. Tous les avantages indiqués, provenant de l'utilisation dans le broyeur à projection des chambres de concassage avec des injecteurs de concassage, et de l'assemblage des tubulures de sortie de ces chambres de concassage avec les tubulures d'entrée des injecteurs de broyage, aboutissent au faible débit du flux moteur et à la fable consommation de l'énergie électrique pour un broyage fin de la matière en grosses fractions (à gros grains), c'est-à-dire à l'abaissement du coût de ce broyage et à la réduction du nombre du personnel occupé.Ainsi, lorsque, pour le broyage de la matière dure en morceaux dans le broyeur à projection connu avec concassage préalable dans le concasseur b commande électrique, on dépense pour la fabrication de 1 t de poudre de pierre fine 0,6 6 t de vapeur et 1 à 3 kW d'énergie électrique, avec l'utilisation du broyeur à projection proposé on dépense pour la production de 1 t de la meme poudre de pierre fine 0,5 t de vapeur sans dépense supplémentaire d'énergie électrique. En plus, on n'a pas besoin de la deuxième machine (concasseur) à commande électrique ayant des organes de concassage caractérisés par une usure rapide, des paliers, un accouplement à friction, un réducteur, un système d'alimentation en courant, tout cela exigeant le personnel complémentaire. L'utilisation du flux moteur gazeux, pour la plupart des cas à haute température, le traitement de la matière en suspension, la pureté et la haute activité chimique de la surface nouvellement formée de la matière broyée permettent de réaliser conjointement dans le broyeur à projection proposé deux opérations technologiques et plus. Par exemple, outre le broyage, on peut réaliser simultanément les séchage et chauffage efficaces de la matière, ce qui est favorisé par un plus long séjour de la matière à broyer dans le flux moteur en comparaison avec les broyeurs à projection connus. Cela est possible grâce à l'utilisation dans le broyeur proposé, de pair avec des injecteurs et la chambre de broyage, des injecteurs et chambres de concassage dont les tubulures de sortie sont reliées aux tubulures d'entrée des injecteurs de broyage.Un tel broyeur permet, simultanément avec le broyage, d'effectuer aussi des mélange et homogénéisation efficaces des matériaux divers, un triage du produit suivant les dimensions des fractions, un traitement par les réactifs, etc. L'utilisation du broyeur à projection proposé offre la possiblité d'abaisser de 15 à 30 % le court de broyage de la matière, en comparaison avec des broyeurs connus; lorsque l'on réalise ensemble deux ou plusieurs opérations technologiques, on réussit à réduire leur cofit total de 2 à 3 fois. Pour mieux comprendre l'essence de l'invention, la description qui va suivre est accompagnée d'un dessin qui illustre, à titre d'exemple non limitatif, une variante concrète de réalisation du broyeur à projection destiné à broyer et, en même temps, à mélanger et à sécher partiellement un clinker de ciment, un plâtre à humidité naturelle et des additifs amaigrissants dosés en proportions requises (par exemple, une scorie métallurgique granulée). La dimension des particules constituant ce mélange (leur diamètre) atteint 100 mm. En tant que flux moteur on utilise la vapeur surchauffée Sur le dessin - la figure 1 représente une vue latérale (avec coupes locales partielles) des organes du broyeur à projection; et - la figure 2, une vue analogue d'une variante de réalisation. Les broyeurs à projection représentés sur le dessin comprennent une chambre de broyage 1 (figuresl, 2)deux injecteurs de broyage 2 montés dans cette chambre et dirigés l'un vers l'autre avec buses 3 destinées à l'introduction du flux moteur dans les injecteurs, un séparateur 4 relié par l'intermédiaire d'une concuite verticale 5 à la chambre de broyage 1, deux chambres de concassage 6 dont chacune contient des injecteurs de concassage 7, dirigés l'un vers l'autre et équipes de buses 8 pour amener le flux moteur dans lesdits injecteurs de concassage. Les chambres de concassage 6 sont montées des deux côtés de la chambre de broyage 1 et sont liées avec cette dernière de la façon suivante Une tubulure de sortie 9 de chaque chambre de concassage 6 communique avec une tubulure d'entrée 10 de chaque injecteur de broyage 2, tandis que les injecteurs de concassage 7 de chaque chambre de concassage 6 sont mis en communication entre eux par des conduites ll et avec le séparateur 4, par des conduites 12 reliées avec des tubulures 13 et 14 prévues pour évacuer un demi-produit du séparateur (de ses enceintes 15 et 16 de séparation des fractions grossières et fines, respectivement) et l'envoyer pour la finition. Selon l'autre réalisation du broyeur à projection, l'enceinte 16 de séparation des fractions fines de demi-produit du séparateur 4 est reliée par des conduites 17 (figure 2) avec les tubulures d'entrée 10 des injecteurs de broyage 2. Dans ce cas, les injecteurs de concassage 7 sont en cnmmunication seulement avec l'enceinte 15 recevant des fractions grossières de demi-produit du séparateur 4. Laditeco-iinication est assurée par des conduites 12' à travers les tubulures 14. Un mélange du clinker de ciment de plâtre et de scorie granulée arrive dans les injecteurs de concassage 7, à travers des orifices d'alimentation 18 (figures 1, 2) par les conduites 11. La vapeur surchauffée sortant des buses 8 sous une pression de 0,05 50 atmosphères techniques de surpression entrain des fractions de la matière en les accélérant dans les injecteurs de concassage et les projette grande vitesse dans les chambres de concassage 6. Dans chaque chambre de concassage 6 les fractions de matière projetées par les injecteurs 7 diriges l'un vers l'autre se concassent en se heurtant. Le mélange formé lamatière concassée et la vapeur surchauffée, usée dans les injectevrs, est évacué des chambres de concassage 6 à travers les tubulures 9 et arrive dans les injecteurs 2 a travers leurs tubulures 10. La vitesse considérable d'introduction du mélange des matériaux concassés dans les injecteurs de broyage est due primo au courant de vapeur surchauffée, sortant à grande vitesse dea chambres de concassage et emportant des particules en suspension, secundo, à l'effet de la gravité; cette vitesse d'introduction du mélange augmente le coefficient d'entraînement de la matière à broyer par les jets de vapeur arrivant travers les buses 3, en diminuant ainsi son débit spécifique. Les particules de mélange des matériaux concassés, emportées par la vapeur, sont de nouveau accélérées et projetées à grande vitesse par chaque injecteur 2 dans la chambre de broyage 1 où elles sont broyées davantage en se heurtant avec les particules projetées par l'infec- teur opposé, sont plus uniformément mélangées et sont évacuées par la vapeur usée dans la conduite 5. Une fois dans l'enceinte 15 du séparateur 4, le mélange perd de la vitesse; il en résulte que les fractions grossières du mélange homogénéisé des matériaux de départ, sous forme de particules à dimensions mesurées en millimetres, précipitent du courant commun, sortent à travers la tubulure inférieure 14 d'évacuation du demi-produit et retournent par les conduites 12 et Il dans les injecteurs de concassage 7 pour la finition. Après avoir passé par un tourbillonneur ou cyclone 19 dans l'enceinte 16 du séparateur 4, le mélange grâce au mouvement de rotation intense se libère des fractions fines du demi-produit dont les particules sont mesurées en portions de millimètre. Ces fractions s'accumulent sur les parois de l'enceinte et sont évacuées du séparateur à travers la tubulure supérieure 13 d'évacuation du demi-produit. Ensuite, les fractions fines sont mélangées dans les conduites 12 et 11 avec les fractions grossières et retournent dans les injecteurs de concassage 7. Le produit fini, ciment homogénéisé et finement broyé, libéré dans les enceintes 15 et 16 du séparateur 4, des particules insuf fisamment broyées, est sorti du broyeur à travers la tubulure 20 d'évacuation du produit fini et est envoyé en suspension dans le courant de vapeur d'échappement vers l'endroit de stockage ou d'utilisation. En cas d'un clinker visqueux difficilement broyé, il est utile d'avoir recours à un broyeur à projection réalisé selon la variante de la figure 2. Dans-ce cas, les fractions grossières du demi-produit retournent de l'enceinte 15 du séparateur 4 dans les injecteurs de concas sage 7 à travers les conduites 12' et 11 pour la finition. Les fractions fines du demi-produit retournent de l'enceinte 16 du séparateur 4 directement dans les injecteurs de broyage 2, par les conduites 17 sans passer à travers les injecteurs 7 et les chambres 6 de concassage. Selon cette variante, de grosses particules difficiles à concasser passent successivement, lors de chaque cycle de broyage avant de parvenir dans la conduite verticale 5 et le séparateur 4, deux stades de concassage dans les chambres 6 et 1, tandis que les particules fines qui n'exigent que le broyage après le triage primaire dans le séparateur 4, ne chargent plus les chambres de concassage 6 en rendant ainsi plus facile le concassage de grosses fractions de clinker visqueux. R E V E N D I C A TI O N S 1. Broyeur à projection destiné au broyage des matériaux pulvérulents dans leur contre-courant, à l'aide d'injecteurs de broyage, dirigés l'un vers l'autre et montés dans une chambre de broyage, et d'un séparateur relié à ladite chambre de broyage, ce séparateur possédant des-enceintes de séparation des fractions grossières et fines du demi-produit et des tubulures appropriées pour son évacuation pour la finition, ce broyeur étant caractérisé en ce que, sur les catés opposés de la chambre de broyage, est disposée au moins une paire de chambres de concassage ayant des injecteurs de concassage dirigés l'un vers l'autre et reliés à la chambre de broyage de sorte que les tubulures de sortie des chambres de concassage sont mises en communication avec les tubulures d'entrée des'injecteurs de broyage, tandis que les injecteurs de concassage sont reliés au séparateur à travers ses tubulures assurant l'évacuation du demi-produit. 2. Broyeur à projection selon la revendication 1, caractérisé -en ce que les injecteurs de concassage sont mis en communication avec l'enceinte de séparation des fractions grossières du demi-produit du séparateur, tandis que les injecteurs de broyage sont reliés à l'enceinte de séparation des fractions fines du demi-produit de ce séparateur.