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Blindages et composants de broyeurs : matériaux, profils et dynamique de charge

Les broyeurs — broyeurs semi-autogènes (SAG), broyeurs autogènes (AG) et broyeurs à boulets — sont les plus grands consommateurs d'énergie en traitement des minerais, représentant souvent 40 à 60 % de la charge électrique totale d'un concentrateur. Les systèmes de blindage gouvernent directement l'efficacité du broyage en contrôlant le mouvement de la charge, la trajectoire des boulets et le transfert d'énergie de la virole en rotation au minerai broyé. ATF fabrique des blindages de virole, des blindages de fond, des panneaux de grille, des grilles de décharge, des releveurs de pulpe et des composants côté alimentation pour des broyeurs allant jusqu'à 12,8 m (42 pi) de diamètre, utilisant de l'acier chrome-molybdène, de la fonte blanche au haut chrome et des matériaux composites caoutchouc-acier.

L'acier chrome-molybdène est l'alliage dominant pour les blindages de virole de broyeurs SAG et à boulets. La nuance standard d'ATF contient 0,45–0,55 % C, 2,0–3,0 % Cr et 0,3–0,5 % Mo, trempée et revenue à 325–375 BHN. Cette microstructure — principalement de la martensite revenue avec des carbures d'alliage finement dispersés — offre une combinaison efficace de résistance à l'usure et de ténacité aux chocs (valeurs Charpy V 20–30 J à température ambiante). Pour les broyeurs traitant des minerais d'or ou de cuivre hautement abrasifs, nous proposons une variante à plus haut chrome (5,0 % Cr, 0,5 % Mo) à 375–425 BHN qui réduit la consommation de blindages de 15 à 20 % mais nécessite une installation plus soigneuse pour éviter la fissuration aux trous de boulons.

La conception du profil des blindages gouverne la trajectoire de la charge de broyage. Les releveurs (ou rangées de releveurs) font saillie de la surface de la virole et soulèvent la charge selon une trajectoire de cataracting ou de cascading en fonction de leur angle de face, de leur hauteur et de leur espacement. ATF utilise la simulation par méthode des éléments discrets (DEM) pour concevoir les profils de blindage avant de s'engager dans la fabrication des modèles. Les paramètres clés comprennent l'angle de face des releveurs (typiquement 15 à 30 degrés par rapport au rayon pour une action de cataracting), le ratio hauteur-sur-espacement des releveurs (ratios H/S de 0,3–0,5 pour les broyeurs SAG, 0,2–0,3 pour les broyeurs à boulets), et le séquençage Hi-Lo des releveurs — alternance de rangées de releveurs hauts et bas qui favorise une distribution plus large des points d'impact et une usure plus uniforme des blindages.

Les blindages composites caoutchouc-acier combinent un insert structural en acier avec une enveloppe en caoutchouc vulcanisé. Cette construction réduit le poids des blindages de 40 à 50 % par rapport aux conceptions tout-acier, ce qui se traduit par une installation plus rapide et des exigences de grue moindres — un avantage significatif dans les sites miniers éloignés avec une capacité de levage limitée. ATF fournit des releveurs composites caoutchouc-acier pour les broyeurs SAG et des blindages de virole entièrement en caoutchouc pour les broyeurs à boulets en service secondaire et de rebroyage où l'énergie d'impact est suffisamment faible pour que le caoutchouc offre une durée de vie adéquate. Le caoutchouc atténue les niveaux de bruit de 10 à 15 dB et protège également les viroles de broyeurs contre le contact métal-sur-métal direct qui peut causer une fissuration par fatigue de la virole sur de longues campagnes.

Les panneaux de grille et les releveurs de pulpe gèrent la décharge de la pulpe broyée des broyeurs SAG et AG. La taille des ouvertures des panneaux de grille contrôle la granulométrie de transfert entre le broyeur SAG et les broyeurs à boulets en aval ; les ouvertures typiques vont de 10 mm à 30 mm selon la configuration du circuit. ATF coule les panneaux de grille en acier chrome-molybdène avec des inserts résistants à l'usure autour des périmètres d'ouverture, où le flux de pulpe érosive est concentré. Les releveurs de pulpe sont fabriqués en tôle d'acier résistant à l'usure et revêtus de caoutchouc ou de plaques d'usure chrome-molybdène. Nos conceptions de releveurs de pulpe comprennent des configurations radiales et courbes, la conception courbe offrant une efficacité de transport de pulpe améliorée et un reflux réduit (recyclage des galets) qui peut étrangler la décharge du broyeur.