Brevet FR2567773A1 — publié le 19860124

La présente invention concerne un appareil de broyage à sec travaillant en continu. On sait que les appareils de broyage à sec connus sont constitués de cylindres d'axe horizontal chargés d'élé- ments de broyage (en forme de billes) travaillant de façon discontinue. En effet, ces appareils sont obligatoirement arrêtes pour les charger en produit à broyer et les décharger du produit broyé. Ces appareils présentent de plus un faible rendement. Quoique l'apparition d'appareils auxiliaires, les cyclones, permettant le recyclage, ait apporté une légère amélioration, l'outil de production demeure de faible rendement. I1 en résulte la nécessité, compte tenu de l'importance des tonnages de produits à traiter, d'engins énormes pouvant aller de 20.000 à 50.000 litres et plus, travaillant en batteries pour pallier la solution de con inuit6. La conséquence en est la multiplication des appareils et des coûts d'investissement. De plus, dans ces appareils connus, chaque particule du produit en cours de broyage, quelle que soit sa-granulométrie actuelle, reste au sein de particules ayant une granulométrie diff8rente. En conséquence, il est impossible d'appliquer aux appareils de broyage à sec connus les lois de progressivité de broyage, qui sont à l'origine d'augmentation de performances importante pour le broyage en phase humide dans lequel le produit circule à travers le broyeur.Ces lois de progressivité résultent des observations, aéja mentionnées dans le brevet FR-A 2 347 981 et rappelées ci-apres : a) l'effet de broyage intervient quand une particule à broyer est coincée entre deux billes qui se heurtent; b) le broyage est un processus continu et évolutif, c' est-à-dire qu'au cours du broyage le nombre de particules à broyer, pour un volume donné, augmente alors que leur dimension diminue; c) le nombre de surfaces de contact entre deux billes, donc le nombre de billes, doit être proportionnel au nombre de particules à broyer et, par conséquent, proportionnel à l'augmentation du nombre de particules au fur et à mesure de l'avancement du processus de broyage; d) la durée de broyage dans la phase initiale du processus est plus courte que dans les phases suivantes et à plus forte raison, que dans les phases terminales; e) un appareil idéal de broyage en phase humide devrait donc, tout au long du processus de broyage, être adapté à tout moment à ces conditions évolutives; f) chaque zone de broyage doit contenir un maximum de billes, donc de probabilité de chocs; g) en corollaire de (f), le nombre de billes devant être aussi grand que possible, il y a intérêt à avoir des diamètres de billes décroissant au fur et à mesure de l'avancement du processus de broyage. L'objet de l'invention est un appareil de broyage en phase sèche, travaillant en continu, dans lequel le produit parcourt un cycle de broyage du plus gros au plus fin, permettant de ce fait l'augmentation du rendement de broyage. Grâce à cet appareil on peut maintenant assimiler le processus du broyage à sec à celui en phase humide, le système d'alimentation du produit sec en continu ( par exemple par tapis roulant)- jouant le rôle de la pompe & BR L'application des lois de progressivité permet de diminuer dans des proportions considérables la durée du travail et donc la dimension des appareils eux-memes qui, pour des productions doubles, voire triples, représentent au plus le dixième du volume des anciens appareils fonctionnant en discontinu. De surcrott, le broyage, dans le traitement à sec de nombreux produits, tels que les minerais, est l'une des opérations les plus conteuses, par suite de l'énorme quantité d'énergie consommée par les anciens appareils de broyage (20% du prix de revient final dans le cas des minerais métalliques, par exemple). On mesure toute l'avancée technologique, et par voie de conséquence, économique qu'apporte la présente invention. Selon l'invention, l'appareil de broyage à sec comportant un récipient rotatif contenant des éléments de broyage est remarquable en ce que l'axe de rotation dudit récipient est incliné par rapport à l'horizontale, en ce que l'intérieur dudit récipient est subdivisé en chambres de broyage successives séparées par des parois passant au moins approximativement par un plan vertical au cours d'une révolution dudit récipient autour de son axe incliné, en ce que chaque chambre de broyage comporte des é1é- ments de broyage, en ce que chaque paroi de séparation disposée entre deux chambres successives comporte des ouvertures permettant de laisser passer vers la chambre disposée au dessous des particules du produit à broyer mais retenant les éléments de broyage contenus dans la chambre disposée au dessus, en ce que des moyens de char gement en produit à broyer sont prévus à la partie supérieure dudit récipient et en ce que des moyens de déchargement en produit broyé sont prévues a la partie inférieure dudit récipient. Ainsi, on peut alimenter en continu l'appareil de broyage selon l'invention en produit à broyer à sa partie supérieure et recueillir en continu le produit broyé à sa partie inférieure. De préférence, pour tenir compte du fait que chaque particule du produit à broyer donne naissance à au moins deux particules lorsqu'elle est heurtée par les éléments de broyage, le nombre des éléments de broyage contenus dans les chambres de broyage croit depuis la chambre de broyage supérieure en direction de la chambre de broyage inférieure. De préférence, d'une chambre de broyage à une chambre de broyage disposée immédiatement au dessous l'accroissement du nombre d'éléments de broyage s'effectue selon une progression géométrique dont la raison est au moins égale à 2. Par ailleurs, afin de conserver aux chambres de broyage des volumes raisonnables, il est avantageux que les dimensions desdits éléments de broyage décroissent avec les dimensions des particules du produit à broyer, depuis la chambre de broyage supérieure jusqu'd la chambre de broyage inférieure. Cette décroissance peut s'effectuer selon une progression géométrique de raison au moins égale à 1 2 Dans un mode de réalisation avantageux, toutes les parois de séparation des chambres de broyage sont parallèles entre elles. De plus, chaque paroi de séparation peut être constituée au moins en partie par une ou plusieurs grilles délimitant lesdites ouvertures. I1 est alors intéressant de prévoir des moyens1 par exemple pneumatiques, pour décolmater de temps à autre lesdites grilles. Les figures du dessins annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement en coupe axiale, deux variantes de réalisation de l'appareil selon l'invention. L' reil selon l'invention, montré schématiquement sur la figure 1, comporte un récipient constitué d'une simple enveloppe cylindrique (1), d'axe s-Z incliné et ouverte à son extrémité supérieure (2) et à son extrémité inférieure (3). L'enveloppe (1) est montée rotative autour de son axe Z-Z par l'intermédiaire de paliers et/ou d'entratnements annulaires périphériques (4) et (5) illustrés de façon schématique. Les moyens d'entraînement (moteur électrique par exemple) ne sont pas représentés sur la figure. L'intérieur de l'enveloppe (1) est subdivisé en chambres de broyages successives (61, , 62, ... 6n) par des parois de séparation (71, 72 ... 7n +1). Dans l'exemple repré- senté, les parois de séparation(71) sont parallèles entre elles et passent par un plan vertical au cours de chaque révolution de l'enveloppe (1). Chaque chambre de broyage 6i contient des éléments de broyage (non repr8- sentés à des fins de clarté de dessin) et chaque paroi (7i) comporte une ou plusieurs grilles (8i), par exemple disposées en périphérie.Les dimensions des éléments de broyage contenus dans une chambre (6i) sont telles que ceux-ci ne peuvent traverser les grilles (8i) de la paroi de séparation supérieure (7i) et les grilles (81+1) de la paroi de séparation inférieure correspondantes. Un transporteur (9) amène en continu le produit(l0) à broyer qui est introduit dans l'enveloppe (1), par l'intermédiaire d'une trémie (11) agencée à la partie supérieure (2) de ladite enveloppe (1). Les particules du produit (10) passent à travers les grilles (81) de la paroi (71) et pénètrent dans la première chambre de broyage ou chambre de broyage supérieure (61). Là, les particules du produit (10) sont broyées par les éléments de broyage contenus dans la chambre (61), du fait qu'au cours de la rotation de l'enveloppe (1), ces éléments de broyage heurtent lesdites particules (10).Eventuellement, pour favoriser la mise en mouvement desdits éléments de broyage, les parois des chambres (6i) peuvent comporter des éléments saillants (ailettes par exemple) capables de retenir momentanément lesdits éléments de broyage et de les élever au cours de la révolution de ladite enveloppe et de les laisser tomber lorsqu'ils ont atteint une position élevée. Ainsi, les particules du produit à broyer (10) donnent naissance, dans la chambre (61) à des particules plus nombreuses, mais plus petites. Ces nouvelles particules peuvent pénétrer dans la chambre de broyage (62)consécu- tive, par simple action de la gravité, en traversant les grilles (82). On conçoit ainsi que, de chambre de broyage en chambre de broyage, on obtienne dans la chambre (6n) des particules beaucoup plus nombreuses et beaucoup plus petites qui constituent le produit broyé (12) qui est évacué par un transporteur (13), alimenté par une trémie (14), se trouvant sous l'ouverture inférieure (3) de l'enveloppe (1). Comme indiqué ci-dessus, le nombre des éléments de broyage contenus dans la chambre de broyage (6i) est au moins le double du nombre desdits éléments de broyage contenus dans la chambre de broyage (6i-1). En revanche, le volume de chacun des éléments de broyage de la chambre chambre (6i) est au moins moitié du volume de chacun des éléments de broyage de la chambre (6i-1). Dans la variante de réalisation de la figure 2, les extr6- mités supérieure (2) et inférieure (3) de l'enveloppe (1) sont obturées par des flasques (15) et (16) respectivement, solidaires d'arbres (17) et (18) pour le montage et l'entraînement de l'enveloppe (1). Les dispositifs (4) et (5) sont alors supprimés. Les flasques (15) et (16) comportent des ouvertures (19) et (20), respectivement, pour l'alimentation en produit a broyer (10) et l'évacuation du produit broyé (12). Dans ce cas, on prévoit des moyens de synchronisation entre la rotation de l'enveloppe (1) et l'avance du transporteur g9) pour que le produit (10) ne soit avancé que lorsque lgou- verture (19) se trouve à l'aplomb de l'extrémité du transporteur (9) Une paroi galbée (21) peut entre prévue pour empecher tout rejet vers l'extérieur de particules de produits à broyer (10) déjà passées à l'intérieur de l'enveloppe (1), à travers l'ouverture (l9). Des moyens de décolmatage pneumatique (non représentés) peuvent être prévus pour décolmater les grilles (8i) de temps à autre. REVENDICATIONS 1 - Appareil de broyage à sec comportant un récipient rotatif (1) contenant des éléments de broyage, caractérisé en ce que l'axe de rotation (Z-Z) dudit récipient (1) est incliné par rapport à l'horizontale, en ce que l'intérieur dudit récipient est subdivisé en chambres de broyage successives (61 à 6n) séparées par des parois (71 à 7n+1) passant au moins approximativement par un plan vertical au cours d'une révolution dudit récipient autour de son axe incliné, en ce que chaque chambre de broyage comporte des éléments de broyage, en ce que chaque paroi de séparation disposée entre deux chambres successives comporte des ouvertures (81 à 8n+l) permettant de laisser passer vers la chambre disposée au dessous des particules du produit à broyer mais retenant les éléments de broyage contenus dans la chambre disposée au dessus, en ce que des moyens de chargement (9) en produit à broyer (10) sont prévus à la partie supérieure dudit récipient et en ce que des moyens de déchargement (13) en produit broyé (12) sont prévus à la partie inférieure dudit récipient. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre des éléments de broyage contenus dans les chambres de broyage croit depuis la chambre de broyage supérieure (61) en direction de la chambre de broyage inférieure (6n). 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que d'une chambre de broyage à une cham- bre de broyage disposée immédiatement au dessous, l'accrois- sement du nombre d'éléments de broyage s'effectue selon une progression géométrique dont la raison est au moins égale à 2. 4 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les dimensions des éléments de broyage contenus dans les chambres de broyage décroissent depuis la chambre de broyage supérieure (61) en direction de la chambre de broyage inférieure (6n). 5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la décroissance des dimensions des éléments de broyage s'effectue selon une progression géométrique de raison au moins égale à 1. 2 6 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que toutes les parois de séparation des chambres de broyage sont parallèles entre elles. 7 - Appareil selon l'une des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que chaque paroi de séparation est constituée au moins en partie par une ou plusieurs grilles (8i) délimitant lesdites ouvertures.