PROCÉDÉS ET MACHINES DE TRAITEMENT DES...
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MINISTĖRE DE L’INSTRUCTION ET DE LA SCIENCE ĖTABLISSEMENT DE L’ENSEIGNEMENT SUPĖRIEUR D’ĖTAT «L’UNIVERSITĖ NATIONALE DES MINES» FACULTĖ DU MANAGEMENT CHAIRE DES LANGUES ĖTRANGĖRES PROCÉDÉS ET MACHINES DE TRAITEMENT DES MINÉRAUX UTILES Le manuel Dnipropetrovsk UNM 2013
Transcript of PROCÉDÉS ET MACHINES DE TRAITEMENT DES...
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MINISTRE DE LINSTRUCTION ET DE LA SCIENCE TABLISSEMENT DE LENSEIGNEMENT SUPRIEUR DTAT
LUNIVERSIT NATIONALE DES MINES
FACULT DU MANAGEMENT CHAIRE DES LANGUES TRANGRES
PROCDS ET MACHINES DE TRAITEMENT DES MINRAUX UTILES
Le manuel
Dnipropetrovsk UNM 2013
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622.2 33.1 32 ( 5 . 26.03.2013).
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Pilov P.I. P 32 Procds et machines de traitement des minraux utiles: le manuel/
P.I. Pilov, O.V. Petrova. D.: Universit Nationale des Mines, 2013. 114 p.
Le manuel a pour objet le dveloppement des comptences langagires et des savoir-faire en franais pour objectifs acadmiques et professionnels ncessaires dans lactivit des ingnieurs.
Chaque unit du manuel est focalise sur les diffrents domaines des connaissances relatifs lexploitation des gisements des matires premires.
Les activits sappuient sur les textes authentiques qui comprennent des situations de la vie relle et correspondent entirement aux disciplines des specialits mentionnes (ci-dessus).
La diversit des illustrations et dautres dispositifs visuels favorisent la bonne comprhension des textes et facilite lapprentissage de la langue.
622.2 33.1
.. , .. , 2013.
, 2013.
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Table des matires
Introduction.......................................................................................................6
Chapitre I. Gnralits.
1. Notions gnrales sur les minraux ..............................................................7
2. Classification des procds et des machines
de traitement des minraux utiles ....................................................................9
2.1. Procds et machines de fragmentation ....................................................9
2.2. Procds et machines denrichissement (sparation) ..............................10
2.3. Procds auxiliaires et machines pour leur
Ralisation ...............................................................................................10
3. Terminologie gnrale et indices de la sparation ......................................10
4. Equation de balance de matire dans les procds d'enrichissement
et son utilisation dans les calculs technologiques ...14
Chapitre II. Criblage.
1.1. Gnralits ..............................................................................................19
1.2. Surfaces tamisantes ................................................................................20
1.3. Appareils de criblage ..............................................................................23
1.3.1. Classification des cribles .....................................................................23
1.3.2. Cribles barreaux fixes .......................................................................25
1.3.3. Cribles larc ......................................................................................27
1.3.4. Cribles disque ...................................................................................28
1.3.5. Cribles tambour ................................................................................29
1.3.6. Cribles plats vibrants ...........................................................................33
1.4. Thorie de criblage .................................................................................43
1.4.1. Probabilit de passage des particules travers
la surface tamisante .............................................................................43
1.4.2. Cintique de criblage ..........................................................................45
1.4.3. Efficacit de criblage et granulomtrie de ces produits ......................47
-
4
1.5. Influence de lhumidit de matriau cribler .....................................50
1.6. Paramtres de rgime mcanique des cribles ......................................51
1.7. Vitesse dalimentation des cribles .......................................................52
1.8. Calcul de la capacit des cribles vibrants ............................................53
Chapitre III. Concassage et broyage.
1. Gnralits ...............................................................................................57
2. Thories de la dstruction des roches aux
procds de concassage et broyage ...........................................................59
3. Concassage ...............................................................................................61
3.1. Classification des concasseurs industriels .............................................61
3.2. Concasseurs mchoires .......................................................................63
3.2.1. Constructions des concasseurs mchoires ........................................63
3.2.2. Paramtres du rgime mcanique des concasseurs mchoires ...65
3.2.3. Capacit des concasseurs mchoires ................................................70
3.2.4. Puissance consomme .........................................................................72
3.3. Concasseurs giratoires ( cne ) ............................................................73
3.3.1. Gnralits ...........................................................................................73
3.3.2. Construction des concasseurs giratoires grossiers ...............................73
3.3.3. Paramtres du rgime mcanique des concasseurs
giratoires grossiers ...............................................................................75
3.3.4. Capacit des concasseurs giratoires grossiers .....................................76
3.3.5. Puissance consomme .........................................................................79
3.3.6. Construction des concasseurs giratoires
intermdiaires et fins ............................................................................80
3.3.7. Paramtres du rgime mcanique des concasseurs
giratoires intermdiaires et fins .............................................................81
3.3.8. Capacit des concasseurs CGI et CGF...................................................85
3.3.9. Puissance consomme par CGI et CGF.................................................85
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5
3.4. Concasseurs cylindres ..........................................................................85
3.4.1. Concasseurs cylindres lisses .............................................................85
3.4.2. Concasseurs cylindres dents ............................................................88
3.5. Concasseurs marteaux ..........................................................................88
3.6. Concasseurs rotor .................................................................................89
4. Broyage ......................................................................................................94
4.1. Classification des broyeurs .....................................................................94
4.2. Principe de fonctionnement et rgimes mcanique
des broyeurs tambour ..................................................................................95
4.3. Construction des broyeurs ......................................................................98
4.4. Circuits ferms de broyage ....................................................................104
4.5. Calcul de la capacit des broyeurs tambour ........................................105
Annexe ..........................................................................................................108
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Le manuel a pour objet le dveloppement des comptences langagires et des savoir-faire en franais pour objectifs acadmiques et professionnels ncessaires dans lactivit des ingnieurs. Chaque unit du manuel est focalise sur les diffrents domaines des connaissances telles que Ingenerie et Lexploitation des gisements des matires premires . Les activits sappuient sur les textes authentiques qui comprennent des situations de la vie relle et correspondent entirement aux disciplines des specialits mentionnes (ci-dessus). La diversit des illustrations et dautres dispositifs visuels favorisent la bonne comprehension des textes et facilite lapprentissage de la langue. Le manuel est destin aux tudiants de Baccalaurat, de Magistre et des chercheurs en thse de Kandidat Nauk .
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CHAPITRE I
GNRALITS
1. Notions gnrales sur les minraux.
Le minral est une substane naturelle se trouvant au sein de la terre qui peut
tre utilise par lhomme dans sa vie dans les buts divers ltat naturel, aprs un
traitement pralable ou aprs enrichissement. Dans la nature les minraux peuvent
tre ltat solide (charbon; minraux des mtaux, pierres prsieuses, sel gemme,
etc.), ltat liquide (ptrole, eau, saumure, etc.) et ltat gazeux (gaz naturel).
Soulignions que lobjet principal de lindustrie minire est celle d'enrichissement
sont les minraux l'tat solide.
On distingue 3 groupes de minraux du point de vue de leur utilisation:
a) mtallique;
b) non mtallique;
c) combustibles.
Les minraux mtalliques sont des formations naturelles minrales qui
contiennent des mtaux divers soit a l'tat natif (trs rarement), soit sous forme de
composs chimiques (hmatite Fe203, magntite Fe3O4, galne.PbS). L'utilisation
directe des minraux est impossible dans la plupart de cas parce que les
composants utiles des minerais doivent tre extraits l'aide des mthodes spciales dans une usine de traitement.
Les minerais mtallifres se divisent en 2 groupes: monomtallique et
polymtallique. Dans le premier cas les minerais ne contiennent qu'un seul mtal
et dans le second, il y en a plusieurs. Les minerais non mtalliques peuvent
tre utiliss habituellement ltat naturel. Ce groupe comprend: les matriaux de
construction (pirres casses, sables), les matires premires chimiques (sel,
potasse, etc.).
Les minraux combustibles sont aussi utiliss l'tat naturel (ptrole,
charbon, schistes bitumineux). Les minraux combustibles ont un rle important
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8
dans l'conomie nationale et sont caractriss par leur manire spcifique de
formation, de traitement et dutilisation.
Pour ne pas mlanger les notions minral et minerai il faut prciser la
notion minerai.
Minerai est une substance naturelle se composant des minraux utiles et
inutiles dissmins dans ce minral. Par exemple le minerai de fer se compose de
mineraux suivants: magntite, hmatite, quartz. Deux premiers sont utiles et le
dernier est inutile du point de vue de la sidrurgie.
Suivant la structure tous les minerais sont classs en deux groupes du
point de vue du traitement: dissmins et non dissmins.
A leur tour les minerais dissmins se divisent en trois groupes: la
dissmination fine ayant la dimension des mouchetures de minral infrieur 40-
50 microns, celle moyenne ayant les mouchetures de 120 200 microns et celle
grande ayant les mouchetures jusqu` la quelques millimtres.
Suivant le poids spcifique, on classe les minerais en: lourds ayant le poids
spcifique suprieur 3,5 t/m3, semi-lourds (2,5-3,5 t/m3) et lgers (infrieur
2,5 t/m3).
Suivait la teneur en composant utile, ont distingue les minerais: riches,
mdiocres et pauvres. La teneur en composant utile dans un minerai est exprime
en % sauf les cas des lments rare: radio-actifs et nobles ou elle est exprime
en g/m ou par une tonne du minerai.
Suivant la composition chimique les minraux mtalliques sont classs en:
a) natifs (or, cuivre);
b) oxyds:
- oxydes (hmatite Fe203, magntite Fe304, cassitrite Sn02, cuprite Cu02),
- carbure (crusite CaC03),
- sulfates (anglesite PbS04);
c) sulfureux (galne PbS, blende ZnS, molibdnite MoS2).
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9
Tous les minraux possdent des proprits spcifiques telles que: duret,
densit, susceptibilit magntique, conductibilit lectrique, mouilabilit,
radioactivit, coefficient de frottement, coefficient de dilatation thermique
volumtrique,etc.
2. Classification des procdes et des machines de traitement des minraux utiles.
L'industrie de la prparation des minerais qui avant tout est destine
l'enrichissement des minraux utiles est un ensemble des procds du traitement
mcanique des minerais, augmentant la teneur en composant utile par la sparation
de minraux utiles et inutiles ou les amliorant.
D'abord, tous les procds et machines de traitement mcanique des minerais
d'aprs leur destination peuvent tre classs en trois groupes;
- procds et machines de fragmentation,
- procds et machines d'enrichissement (sparation),
- procds et machines auxiliaires.
2.1. Procds et machines de fragmentation.
Le but essentiel de ces procds consiste prparer les minerais
l'enrichissement: premirement, au point de vue de la grosseur, car chaque appareil
ou chaque machine d'enrichissement peut traiter des matriaux bien dfinis d'pres la
dimension, deuximement, au point de vue de la libration des grains des minraux
utiles et inutiles constituant le minerai.
Ce sont des procds de concassage, de broyage, de criblage, de classification
hydraulique et de lavage (purge) (voir tabl.I.1).
Pour les minerais dissmins, le rle principal des procdes de prparation
appartient la libration des grains, car sans elle la sparation (l'enrichissement)
serait impossible.
Les procds de traitement, surtout le broyage exigent presque 70% de l'nergie
consomme par tout l'ensemble des procds d'enrichissement. Pour ces procds
l'humanit dpense au moins 20% de lnergie produite.
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2.2. Procds et machines d'enrichissement (sparation).
Dans les procds d'enrichissement (sparation) on se base sur la diffrence
entre les proprits spcifiques des minraux sparer, c'est pourquoi la
dnomination de ces prc, ds et des machines dpend des proprits utilises. La
classification de ces procds et machines est prsente par le tabl.I-1. Ces procds
et machines jouent un rle principal dans l'augmentation de la teneur en composant
utile.
2.3. Procds auxiliaires et machines pour leur ralisation.
L'ensemble des procds auxiliaires comprend tous les procds non essentiels
pour la sparation, mais indispensables pour la ralisation de la technologie de
sparation. Ce sont des procds dgouttage, de filtration, de dpoussirage,
deschage, dagglomration, de contrle et d'chantillonage des procds industriels
et le transport technologique. Chacun de ces procds est excut par la machine
correspondante (voir tabl I-1).
3. Terminologie gnrale et indices de la sparation.
Les procds denrichissement des minraux utiles sont les procds de
sparation d'aprs laquelle on obtient quelques produits dfinis par la teneur en
composant utile. Si cette teneur augmente dans lun des produits, dans l'autre elle
baisse.
D'habitude on obtient deux et plus rarement trois produits. Le matriau de dpart
est appel brut (tout-venant). Les produits que lon obtient aprs la sparation sont
appels concentr riche en composat utile et rejets (schistes, striles) pauvres en ce
composant.
Si l'on spare le tout-venant en trois produits, le troixime sappelle
intermdiaire prsente par des agrgats du minral utile et du strile.
Chaque produit de sparation peut tre caractris par les indices qualitatifs et
quantitatifs.
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L'indice qualitatif cest la teneur en composant utile. Celle-ci est le rapport
de la masse de composant utile du produit toute la masse du produit exprim en
fraction de lunit ou plus souvent en pour-cent.
Les indices quantitatifs sont les rendements des produits obtenus aprs la
sparation et les taux d'extraction du composant utile dans ces produits.
Ainsi, le rendement d'un produit de sparation est le rapport de la masse de
ce produit la masse de tout-venant exprima en fraction de l'unit ou en pour-
cent.
La taux d'extraction du composant utile dans un produit de sparation est
le rapport de la masse du composant utile dans ce produit la masse du
composant utile dans le tout-venant exprim en - fraction de l'unit ou en
pour-cent.
Habituellement, les teneurs en composant utile sont indiques par , mais
pour un schma simplifi de sparation on indique - teneur en composant
utile dans le tout-venant, - teneur en composant utiles dans le concentr et -
teneur en composant utile dans les rejets. Pour le rendement on utilise
d'habitude la lettre grcque avec l'indice d'un produit.Par exemple, le
rendement du concentr est indiqu par c, celui des rejets par r, celui du
produit intermdiair par i.
Le taux d'extraction du composant utile dans un produit est indiqu par
avec l'indice correspondant.
Pour dterminer l'efficacit denrichissement on utilise habtuellement la
diffrence entre les taux d'extraction dans le concentr des minraux utile et
inutile, cest--dire:
= c utile c inutile, (I-1)
ce que, aprs la transformation (par lintermdiair de lquation de batance)
donne la formule finale:
-
12
1
ou
100 (I-2)
si les indices sont exprim en pour cent.
Ici M est la teneur en minral dans le tout-venant. Dhabitude, on utilise les teneurs en mtal dans les produits de
sparation. Pour avoir la teneur en minral, il faut diviser la teneur
donne par la teneur en mtal dans le minral lui-mme. Ainsi, pour calculer la teneur
en minral dans le tout-venant en sachant la teneur en mtal dans ce produit, il
faut diviser par , c'est--dire:
ou
100 en % (I-3)
o - la teneur en mtal dans le minral.
Prenons un exemple pour comprendre mieux ce calcul. Soit la teneur en fer
dans un minerai de magntite gale 36 %. Dterminer la teneur en magntite dans
ce minerai.
La magntite a la formule chimique Fe3O4, ainsi la teneur en fer dans la
magntite sera :
%,72100164563
56310043
3
oFe
Fe PP
o PFe et PO sont les masses atomiques de fer et doxygne.
Et la teneur en magntite dans le minerai sera:
%507210036
.
Si l'on exprime les indices qualitatifs en teneurs en minral et non en
mtal, ce calcul n'est pas obligatoire, car =
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Tableau I-1
Classification des procds et des machines de traitement
Procds Proprits utilises
ou mode de dstruction
Milieu o sffectue le
procd
Machines utilises
1 2 3 4 5
1. I.Fragmentation Criblage
dimensions des particules
air, eau
cribles
2. Concassage crasement, choc, flexion
air concasseur
3. Broyage crasement, trituration
eau, air broyeurs, moulin
4. Classification dimensionnelle
poid des particules eau, air classificateurs hydrauliques et pneumatiques, cyclones
5. Lavage (dbourbage)
capacit dargiles de se dtruire dans leau
eau patouillets, dbourbeurs
1.
II. Sparation Sparations gravimtriques a) sparation par milieu dense b) setzage c) sparation dans une nappe deau
Densit Densit densit et dimensions densit, dimensions, coefficient de frottement
eau, air suspensions, liquides denses eau, air (rarement) eau
Sparateurs sparateurs et cyclones milieu dense machines setzage, bac piston tables secousses, balais, cluses, spirales
2. Flottation (flottage)
mouillabilit eau machines flottation
3. Sparation magntique
suseptibilit magntique
eau, air sparateurs magntiques
4.
Sparation lectrique
conductibilit lectrique
air
sparateurs lectriques
5.
Triage
radioactivit, absorbtion des rayons, couleur, clat
air
sparateurs lectroniques
6.
Sparation en forme et frottement
forme des morceaux sparer, coefficient de frottement
air
cribles, cyclones, classificateurs pneumatiques, parois inclines
7.
Concassage slectif avec criblage
rsistance des minraux
air
concasseurs slectifs, cribles
8.
Dcrpitation avec criblage
coefficent de dilatation thermique volumtrique
air, eau successivement
installations traitement thermique, cribles
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4. Equation de balance de matire dans les procds d'enrichissement et son
utilisation dans les calculs technologiques.
La loi de la conservation de la masse dit que la masse du tout-venant une
opration de sparation est gale la somme des masses de tous les produits de
sparation:
mo = m1+ m2+...+ mn=
n
iim
1 (I-4)
o m0 - est la masse de tout-venant; mi la masse du i-ime produit; n- le nombre de
produit.
Si l'on obtient deux produits (concentr et rejets), lquation (I-4) prend la
forme:
mo = mc + mr (I-1)
1. 2. 3. 4. 5.
1.
III.Procds auxiliaires Egouttage
poids deau
eau
trmies, stocks, cribles gouttage
2.
Epaississement
poids des particules
eau
paississeurs statiques, cyclones hydrauliques, centrifuges
3. Filtration diffrence des pressions eau filtres vide, pression
4.
Schage haute temprature
Air schoirs de divers types
5. Agglomration haute temprature
Air
machine agglomration tablier mtallique
6. Briquetage haute presion Air presses briqueter
7. Pelletisation haute temprature air pelletisateurs tambour, bol
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La mme loi de la conservation de la masse dit aussi que la masse du
composant utile dans le tout-venant est gale la somme des masses du composant
utile dans tous les produits de sparation:
mo'= m1'+ m2'++mi'++m'n =
n
iim
1' (I-6)
et pour la sparation en deux produits
mo' = mc' + mr' (I-7) Aprs avoir divis les deux parties de l'quation (I-4) par la masse de tout-
venant et en tenant compte que le rapport de la masse d'un produit la masse de
tout-venant est le rendement de la mme produit, on obtient:
n
iini
o
n
o
i
oo mm
mm
mm
mm
121
21 1............
Et pour deux produits:
1 rc ou bien 100 rc en %. (1-9)
En divisant les deux parties de l'quation (I-6) par la masse de tout-venant puis
en divisant et en multipliant chaque membre de la partie droite de cette quation
par la masse de produit, on obtient:
.1......1
'''3
2
2'2
1
1'1
'0
n
i i
ii
ono
nn
io
i
ooo mmm
mmmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mm
(1-10)
Puisque mo'/m est la teneur en composant utile dans le tout-venant mi'/mi est la
teneur en composant utile dans le i-ime produit et mi/mo, est le rendement de ce
produit, l'quation (I-10) peut tre reprsente comme suit:
n
iiinnii
12211 ...... (I-11)
Et pour deux produits:
r (I-12)
-
16
En exprimant les indices en pour-cent nous avons:
r 100 (I-13)
En utilisant les quations (I-9) et (I-12) on -obtient la formule calculer le
rendement du concentr:
c ou bien 100
en % (I-14)
et celle pour les rejets:
cr 1 ou bien c100 en % (I-15)
Comme nous l'avons fait remarquer, le taux d'extraction du composant utile dans un
produit de sparation est le rapport de la masse du composant utile dans ce produit
la masse du mme composant dans le tout-venant, c'est pourquoi:
/11
1
1
iii
i
o
o
o
i
o
ii m
mmm
mm
mm
(I-16)
A la sparation en deux produits nous avons:
-pour le concentr /cc
-pour les rejets /rr
Dmontrons que la somme des taux d'extraction du composant utile dans tous
les produits de sparation est gale a lunit ou bien 100%.
n
ii
ni
oni
n
ii mmm
mmm
mm
mm
1
110
10
1
10
1
10
12
1
11
211
1............
Mais 101
1 mmn
ii
et 11
n
ii (ou bien 100%), ce qu'il fallait dmotrer.
Pour deux produits de sparation 1 rc (100%).
Avec le rendement du concentr on peut aussi calculer la consommation en
minerai pour l'obtention d'une tonne de concentr:
c
R1
ou c
R
100 t de minterai par 1t de concetnr (I-17)
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17
Prenons quelques exemples de calcul pour montrer l'utilisation de l'quation
de balance.
Exemple 1. Dterminer les rendements des produits de sparation, les taux
d'extraction du composant utile dans ses produits et l'efficacit de sparation en
cas d'enrichissement de minerai de fer (quartzite ferrugineux magntique) si l'on
sait la teneur en fer dans le tout-venant gale 35%, celle dans le concentr 68%
et dans les rejets 12%.
Solution:
-rendement du conentr:
%07,4110012681235100
c
-celui de rejets: %93,5807,41100100 cr ,
-taux d'extraction de fer dans le concentr:
%79,7935
6807,41
cc
-celui dans les rejets: %21,2079,79100100 cr
-teneur en fer dans la magntite:
%72100164563
56343
3
0
PPP
Fe
Fe
-teneur en magntite dans le tout-venant:
%61,487235100100
-efficacit d'enrichissement:
7535,061,4810007,4179,79
100
cc
-
18
ou bien 75,35%.
Exemple 2. Trouver la teneur en Al2O3 dans un mlange des bauxites
renferment 3000 t avec la teneur en A12O3 40%, 7000 t avec 48% Al203 et 4000t
avec 42% Al2O3.
Solution: d'aprs lquation (I-11) nous avons
%57,44400070003000
424000487000403000100
13
1
3
13
1
3
1
ii
iii
ii o
i
iii
m
m
mm
autrement:
m0 =
3
1imi = m1 + m2 + m3 = 3000+7000+ 4000 = 14000 t,
1 = 100m1/m0 = 1003000/14000 = 21.43%,
2 = 100m2/m0 = 1007000/14000 =50%,
3 = 100m3/m0 = 1004000/14000 = 28.57%,
3
11001
i ii = 100
1 (21,4340 + 5048 + 28,5742) = 44,57%
Exemple 3. Trouver la productivit annuelle en concentr d'une usine
denrichissement de minerai de cuivre si lon sait la teneur en cuivre dans le tout-
venant 2%, dans le concentr 25%, dans les rejets 0.1, la capacit annuelle en
tout-venant 10 min. de t.
Solution:
%63,71001,0251,02100
Qc = Q0c/100 = 101067,63/100 = 763000 t.
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19
CHAPITRE II
CRIBLAGE
1. Gnralits.
Les procds de sparation d 'un matriau compos de mlange mcanique des
morceaux ou particules de diffrentes dimensions en classes de grosseur
s'appellent criblage et classification. La diffrence entre ces deux procds
consiste en ce que le criblage est ralis au moyen d'une surface tamisante et la
classification utilise les poids des particules qui donnent des diffrentes
vitesses de ces particules dans un milieu.
Ainsi, le criblage est une opration de classement dimensionnel de grains
de matirs, de formes et dimensions varies, par prsentation de ces grains sur
des surfaces perfores qui laissent passer les grains de dimensions infrieures
aux dimension de la prforation, tandis que les grains de dimensions
suprieures sont retenus et evacus sparement.
Suivant le but de criblage on distingue les modes suivants:
- criblage indpendant destin l'obtention des produits marchands;
-criblage pralable (pre-criblage) employ pour la sparation d' un
minerai avant le concassage pour ne pas charger les concasseurs par petits
morceaux;
- crlblage prparatoire effectu pour le traitement ultrieur des classes
de grosseur indispensables pour une machine d'enrichissement;
- criblage slectif destin pour la sparation des composants du minerai qui
sont diffrents par les dimensions des morceaux des composants utiles et inutiles;
-criblage d'egouttage employ lvacuation de leau des produits
denrichissement humide;
-criblage de contrle employ lvacuation du produit fini de
concassage et plus rarement de broyage en circuit ferm.
Les mlanges de grains (ou dispersions) cribler peuvent tre soit d'origine
naturelle (sables, graviers), soit obtenus par fragmentation mcanique.
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20
Le tout-venant est le mlange avant criblage. Dans une opration de criblage,
on obtient la surclasse ou refus (le class) et la sous-classe ou passant (le tamisat).
La granulomtrie est la mesure des dimensions et la dtermination des teneurs
en classes granulomtriques et celle de la forme des grains.
Les dimension d'un grain sont celles du paralllpipde rectangle minimal
dans lequel peut tre inscrit le grain. la longueur est la plus grande de ces
dimensions, l'paisseur est la plus petite, la largeur est la dimension intermdiaire.
La forme d'un grain est dtermine par les relations qui existent entre ses
dimensions (longueur/largeur et largeur/paisseur). On diffre ainsi les grains
sphrodes, cubodes, court, semi-longs, longs, plats, lamelles , aiguilles, etc.
1.2. Surfaces tamisantes.
Les surfaces tamisantes doivent satisfaire les exigences suivantes:
a) solidit (indformabilit, rsistance l'usure, rsistance aux ruptures de
fatigue);
b) rgularit des ouvertures;
c) pourcentage lev de surface de passage par rapport la surface
totale (coefficient de section vivante);
d) faible aptitude aux obstructions par goujonnage ou piquage de
grains difficiles;
e) faible aptitude au colmatage (obstructions dues lhumidit).
Les surfaces tamisantes peuvent tre classes, au point de vue de leur
construction, en grilles, tles perfores, grillages ou tissus (fig.II-l) . Elles
sont fabriques en acier, bronze, caoutchouc, plastique. Les tles
perfores sont fabriques d'habitude en acier, les tamis sont en fils
d'acier spcial ou bronze, nylon, soie (tamis de contrle avec les mailles
jusqu' 3 mm). Les surfaces tamisantes de type a-f peuvent tre fabriques
en caoutchouc ou plastique de grande resistance l'usure. On produit les
tles perfores avec les trous de 3 150 mm et les tamis avec les mailles
de 0.04 150 mm.
-
21
Les sections typiques des tles perfores sont prsentes par les
coupes A et B et celles des tamis par la coupe C.
Les grilles (type j) sont fabriques en acier de prof i l s standardiss dont
les sections sont prsentes par les coupes C, D, E, F, G, H, I. Le type H est
fabriqu en rails, le type G en rails coups et le type I en doubles T coups
et revtus.
La largeur des fentes de g r i l l e s ordinaires fixes ou mouvement
mcanique varie entre les limites de 40 300 mm.
Les grilles gouttage sont fabriques en bronze, la largeur de leurs
fentes est de 0 . 3 3 mm. Les grilles fentes transversales ont la mme
construction, mais la largeur de leurs fentes est de 0 .07 3 mm. Les sections
de ce type de grilles sont prsentes par la coupe E. Les dimensions des
trous de tles prfores et des maille de tamis sont standardises. Par
exemple, d'aprs le standard de lURSS GOST 285I-45 le rang principal de
ces dimensions est le suivant (en mm): 0.04, 0.045, 0.05, 0.056, 0.063, 0.071,
0.08, 0.09, 0.1, 0.112, 0.125, 0.14, 0.16, 0.18, 0.2, 0.225, 0.25, 0.28,
0.315, 0.355, 0.4, 0.45, 0.5, 0.63, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.25, 1.4, 1.6, 1.8,
2, 2.2, 2.5, 2.8, 3.2, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16, 18,
20, 22, 25, 28, 32, 35, 40, 45, 50, 55n 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120,
140.Les standards de RDA, de RFA (DlN-4188), de la France
(AFNOR*11-501) et international (SI750-TS24) ont les rangs pareils au
GOST. Les standards des USA (ASTM-E-11-58T) et de Grande Bretagne
(BS410-1949) ont les rangs qui sont presque pareils entre eux, mais ils se
distinguent de ceux des pays ci-dessus. Ces deux derniers standards prevoient
aussi l'indication des dimensions douvertures en mechs (quantit des trous 1
pouce carr).
Le choix d'une surface tamisante dpend des conditions concrtes du criblage.
Au point de vue de la solidit la prfrence sera donne, par l'ordre de
dcroisance, aux grilles, aux tles perfores, aux tamis gros fil.
-
22
Fig.II-1. Surfaces tamsantes: de a f - tles perfores; a - trous carrs; b - trous rectangulaires; c- trous cares en diagonale; d - trous ronds; e trous oblongs; f - trous oblongs en oblique; de g i - tamis; g tamis mailles carres; h - tamis mailles rectangulaires; i tamis fil-zig; j - barreaux parallles; k - fentes gouttage; l fentes transversales; A I - coupes de diverses sections (voir le texte)
I H G F
E D CBA
a) b) c)
d) e) f)
g) h) i)
j) k) l)
-
23
Au point de vue de la rgularit des formes d'ouvertures, le classement
par valeurs dcroissates donne: tles perfores, tamis (toiles tisses),
grilles.
Au point de vue du pourcentage des surfaces libres (coefficient de section
vivante) les surfaces tamisantes peuvent tre classes en: tissus en fin fil de
haute rsistance (65 75%), tissus ordinaires (50 65), tles perfores (30
45%), grilles fentes transversales (4 50%).
La rsistance au colmatage est obtenue, en dehors des artifices mcaniques tenant
la construction des cribles, par l'emploi de grillage fentes (tamis fil zig-zag) ou
par l'emploi de grilles barreaux flottants.
La rsistance au goujonnage ou piquage de morceaux difficiles est maximale avec
les grilles barreaux divergent (coupe E), puis avec des tles perfores trous
coniques (coupe B) et avec des grilles bandes profiles en caoutchouc et vibrantes
( l a constuction de cette grille est semblable au tamis fil zig-zag).
Le rle principal pendant le choix d'une surface tamisante appartient aux
conditions suivantes: la grosseur de tout-venant, la dimension des ouvertures ncessaires
et lepourcentage des suffaces libres qui assure l'fficacit dsirable du criblage.
1 .3 .Appareils de criblage.
1.3.1.Classification des cribles.
Les appareils destins au criblage sont appels cribles. La tche essentielle de ces
appareils est d'obtenir un mouvement relatif de la masse granuleuse par rapport la
surface tamisante. Ce mouvement doit donner chacun des grains criblables le maximum
de chances pour traverser des ouvertures tout en assurant le transport des grains non
criblables vers le point d'vacuation.
Les cribles peuvent tre classs d'aprs:
- la forme de la surface tamisante et la construction de ses lments;
-
24
- la disposition de la surface tamisante rlativement au plan horizontal;
- le caractre du mouvement de la surfaces tamisante et ses lments.
La classification des cribles d'apres ces indices est prsente par le tabl.II-
1.
Considrons les conditions de fonctionnement des cribles.
Les ouvertures doivent tre pratiquement libres (ni colmates, ni goujonnes).
Dans les cribles fixes fortement inclins le mouvement du matriau cribler
s'effectue par gravit seule.
Dans les trommels cylindriques ou coniques (cribles rotatifs avec la surface
tamisante curviligne appels cribles tambour), l'action de brassage par
retournements rpts de la masse s'ajoute l'action de transport par gravit.
Dans les cribles plans, le transport se fait par impulsions mcaniques horizontales
combines la gravit ou par impulsions inclines.
Tableau II-1
Classification des cribles Forme de la surface tamisante
platte curviligne Position de la surface tamsante
Caractre du mouvement de la surface tamisante
horisontale incline verticale fixe R E fixe avec le mouvement de certains lments E rotatif E E oscillatoire E giratoire E
inertie R doubles balourds R rsonance E
Vibrant d vibrateur
lectro-magntique E E
E les constructions existantes actuellement; R les constructions les plus rpardues l'chelle industrielle;
-
25
Dans les cribles vibratoires le transport se fait par impulsions tandis que la
vibration de la masse provoque une stratification amenante les gros morceaux en
surface et les plus fins la base de la couche, ce qui est favorable au criblage.
Pour chaque crible donn sont importantes sa capacit de passage qui est fonction
d'une part de la nature de la surface tamisante, d'autre part du caractre du
mouvement de la surface tamisante et les proprits de matriau cribler
(granulomtrie, humidit, forme des grains).
1.3.2.Cribles barreaux fixes.
Les cribles barreaux fixes reprsentent les grilles fabriques de barreaux avec
les sections C-I (fig.II-1), installs avec une certaine inclinaison par rapport au plan
horizontal(fig.II-2).
Fig.II-2. Cribles barreaux fixes.
La largeur de la fente forme par les barreaux voisins est d'habitude suprieure
40 mm (pour la largeur infrieure 40 mm on applique les barreaux mobiles).
La largeur du crible est dtermine par le front de son chargement qui son tour
dpend des dimensions des dispositifs transportant le tout-venant de crible. Pour
viter le colmatage de la largeur du crible par de gros morceaux de minerai
-
26
on la fait 3 fois suprieure au diamtre maximum des morceaux du minerai
( max3dB ).
L'angle d'inclinaison de la grille est de 45-50 pour les minerais secs et de
30-35 pour le charbon. Avec l'humidit leve on augmente cet angle 5-10.
On choisit la longeur du crible L en fonction de la capacit et l'efficacit
ncessaires. Plus souvent on prend 4...3BL . Pratiquement la longueur se
trouve entre les limites de 4 6m.
L'efficacit de criblage pour ce type de cribles est d'habitude de 55-60%, mais
pour de petites capacits elle peut augmenter jusqu' 70-75%.
La capacit volumtrique de ces cribles est calcule par l'intermdiaire de la
formule:
vFV en m3/h (II-1)
o v est la capacit spcifique volumtrique rapporte 1 m2 de la surface tamisante
en m3/(hm2); F-la superficie de la grille en m2.
La capacit spcifique volumtrique v dpend de la largeur de fente de la grille et
1'efficacit voulue de criblage. Les valeurs, de cet indice reues de
l'exprience sont prsentes par le tabl.II-2.
Les donnes de ce tableau permettent d'obtenir les formules emperiques
suivantes:
- pour E=70-75% v=7.5+0.175a en m3/(h*m2) (II-
2)
- pour E=55-60% v=15+0.35a en mme unit (II-
3)
o a est la largeur de la fente en mm.
Tableau II-2
Capacit spcifique volumtrique des cribles barreaux fixes
Largeur de la fente en mm Capacit spcifique volumtrique v enm3/(hm2)
25 50 75 100 125 150 200 Efficacit E=70-75% 9 16 22 25 28 31 38 Efficacit E=55-60% 18 32 44 50 56 62 76
-
27
1.3.3. Cribles l'arc.
Ces cribles ont la grille manire de l'arc barreaux fixes transversaux par
rapport au courant de la pulpe contenant le matrieu cribler. Le mouvement de la
pulpe est tangent au dbut de la grille (fig.II-3). La grille est fabruque de barreaux
de la section trapzodale de l'acier
inoxydable (chrome-nickel).
Le rayon de la courbure de la grille varie entre les limites de 0,5 1 ,6 5 m,
la largeur de la grille est de 300 1200 mm, sa superficie est de 0,1 3 m2.
La pulpe est introduite dans le crible soit par la gravit avec la vitesse
initiale de 0,5 3 m/s, soit par la pompe avec la vitesse initiale jusqu' 6 m/s.
Fig.II-3.Crible l'arc.
La grosseur de tout-venant varie de 0,074 12 mm, la teneur en phase
solide dans la pulpe est de 7 70%, la grosseur nominale du tamisat est de 0,04
3,25 mm.
La largeur de la fente de grille est de 1,1 3 fois s u p r i e u r la
grosseur nominale dn du tamisat. Le rapport entre la grosseur nominale dn
et la largeur de la fente a est exprim par la formule empirique suivante: 46.15,0 adn (II-4)
o dn et a sont en mm.
-
28
La capacit volumtrique en pulpe de ce type de cribles dpend de la
suprficie de toutes les fentes de grille Ff et de la vitesse d'entre de la pulpe
:
V=160Ff en m3/h (II-5)
o Ff est en m2 et en m/s.
La capacit de masse en phase solide peut tre calcule l'aide de la formule:
sll ppVQ 1100 en t/h (II-6) o l et s sont respectivement les densits de phases liquide et solide en t/m3; p est la
teneure en phase solide en %.
La valeur de Ff est prsente par le produit algbrique de la superficie
totale de grille F par le coefficient de section vivant Kt tenant compte du
pourcentage des surfaces libres:
Ft=FKt (II-7)
On utilise les cribles l 'arc pour le criblage humide des produits fins et pour
l'gouttage. L'efficacit de criblage ne dpasse pas 75 80% pour la classe
infrieure la grosseur nominale.
1.3.4. Cribles disques.
La surface tamisante des cribles disque est forme par l'une ou quelques
ranges des disques fixs sur les arbres tournant dans le sens du mouvement du
matriau cribler. Les arbres reposent sur les paliers fixs sur le chssis et
entragns par la transmission chane ou dente. Les disques d'aprs leur
forme peuvent tre ronds, elliptiques, en triangles sphriques. Les disques
ronds suivant leur position par rapport l'axe de rotation peuvent tre
coaxiaux et excentriques. Les ouvertures pour passage des particules sont
formes par les parois latrales des disques voisins et les arbres et ont les
dimensions de 40 300 mm.
On utilise plus souvent ce type de crible pour le criblage pralable du
cbarbon, du calcaire, de la bauxite au lieu de cribles barreaux fixes.
A titre d'exemple examinons la construction du crible disques Dragon
-
29
(fig II-4).
Fig.II-4. Crible rotatif disques Dragon: 1-disque; 2-plan de la sortie de refus; 3-coteau;
4-plan d'alimentation; 5-roulement; 6-arbre.
Elle est prsente par une range de disques tournants, fixe sur l'arbre
horisontal. Les fines s'coulent par les intervalles mnages entre les disques. Un
systme de coteaux dgage les morceaux qui auraient tendance rester coincs entre
les disques. Ces appareils sont construits avec diamtres de disques pouvant aller de
800 1400 mm, avec des largeurs tages de 800 2000 mm.
Un crible de ce type de dimentions de 1400x1600 mm pse environ 20 t et est
action par un moteure de 15 kW.
Ces appareils sont donc lourds et relativement encombrants. Mais leur simplicit
et leur rusticit les font prfrer pour prcriblages avant de grands concasseurs
primaire. Leur efficacit (60-70%) reste satisfaisante mme dans le cas de produits
humides et collants.
Leur capacit volumtrique peut tre calcule l'aide de la formule:
V=qvaLD en m3/h (II-8)
o qv est la charge volumtrique spcifique sur 1 mm de la largeur de la fente en
m3/(m2hmm); a la largeur de la fente forme par les disques voisins en mm; L
longueur de l'arbre disques; D le diamtre du disque en m.
1.3.5. Cribles tambour.
On sait des cribles tambour de deux espces: horizontaux (ou
faiblement inclins) et verticaux (avec les vibrations de tambour).
-
30
Les cribles tambour horizontaux ont la surface tamisante tournante
de forme cylindrique, plus rarement conique (fig.II-5).
Le matriau cribler se dirige le long du tambour sur sa surface intrieure
sous l'influence de la pesanteur et de la rotation du tambour et se divise en
deux produits: tamisat et refus. Si l'on a besoin d'obtenir quelques
produits, la surface tamisante est construite de quelques sections de
deffrentes ouvertures dont les dimensions augmentent vers le lieu de
dchargement des refus.
Fig.II-5.Schma du crible tambour cylindrique
Pour assurer le dplacement longitudinal du materiau cribler,on
dispose l'axe du tambour sous un certain angle par rapport au plan
horizontal (figII-6).
Les morceaux du matriau sous l'action de la force de frottement sont entrains
en mouvement par la surface intrieure du tambour tournant et se lvent la
hauteur H au-desus de la gnratrice infrieure du tambour. Quand la superficie
AB prend la position correspondant l'angle de frottement interne, les morceaux
commencent rouler de cette surface. Grce la position icline du tambour les
morceaux pendant leur roulement se dplacent par rapport au plan initial de la
section du tambour (ligne AC, fig.II-6), ce qui assure le mouvement longitudinal
des morceaux. Aprs avoir termin leur roulement les morceaux sont entrains de
-
31
nouveau; ainsi le cycle du mouvement se rpte et la trajectoire reprsente la
ligne en zigzag ACA'C'.
On utilise les cribles tambour:
- pour le lavage des minerais argileux (ils portent le nom scrubber);
- pour le lavage et le triage des pierres casses, graviers, sables; le crible
dans ce cas est muni par deux tambours concentrs: intrieur en sections et
exterieur;
- pour le captage de scrap et gros morceaux de minerai dchargs de broyeur
boulets et barres avec la pulpe; dans ce cas on utilise de petits tambours fixs
sur les tourillons des broyeurs;
- pour le triage des boulets uss pendant la rparation de broyeurs.
Fig.II-6. Schma du dplacement du matrieu cribler dans le crible tambour cylindrique.
Pour le choix des paramtres constructifs des cribles tambour on tient compte
du diamtre de plus grands morceaux dans l'alimentation dmax.
La hauteur du segment du matriau se trouvant dans le tambour ne doit pas
dpasser la double dimention des morceaux maximaux:
max2dh (II-9)
L'angle central maximal correspondant au segment de la charge doit tre
90max (II-10)
Le diamtre du tambour doit dpasser le diamtre de morceau maximal 14
fois au moins:
max14dD (II-11)
-
32
La vitesse critique de rotation du tambour est gale :
Dncr 3,42 en tr/min (II-12)
o D est le diamtre intrieur du tambour en m.
La vitesse relative , c'est--dire le rapport de la vitesse en effet la vitesse
critique =n/ncr se trouve entre les limites de 30 45%, ainsi
Dn 13 D20 en tr/min (II-13)
La capacit du crible d'aprs la formule de Levenson gale
fKhRntgQ332600 en t/h, (II-14)
o R est le rayon du tambour en m; la densit du matriau cribler en t/m3; Kf
le coefficent de foisonnement.
Cette formule tient compte de la capasit du crible comme un dispositif
transporteur.
Le crible tambour vertical dont le schma est prsent par la fig.II-7
fonctionne de la manire suivante.
Fig.II-7. Schma du crible tambour vertical
Le matriau de dpart arrive sur le disque-alimentateur 1 et puis l'intrieur
du tamis vartical 2 tournant dont la forme est cylindrique. Sous l'action de la
-
33
force centrifuge le matriau fin est press travers des ouvertures du tamis. Sauf
rotation, le tambour (tamis) reoit la vibration (dans la plan horizontal due l'arbre
excentrique 3 (amplitude est gale 6,5mm, la frquence de 750 1000 os/min).
A la suite de deux forces orizontales: la force centrifuge et la force priodique de
vibration, en certains moments le matriau cribler peut tomber librement sous
l'action de la gravit car le rsultat de ces deux forces peut tre gale zro.
En faisant un petit pas le long de la surface intrieure du tambour le
matrieu est press de nouveau par la force centrifuge contre la surface du tamis.
Les vitesses diffrentes de rotation du tambour et de l'arbre excentrique sont
dues l'application de la transmission dente picyclique.
Ce crible est dstin, pour le traitement des matriaux humides et collants.
1.3.6. Cribles plats vibrants.
On sous-entend les cribles plats ceux-ci ayant la surface tamisante plate. Celle-
l peut tre horizontale ou faiblement incline (5-6) ou incline (15-30).
Chaque crible de ce type se compose de parties essentielles suivantes: bti,
chssis, tamis, commande, lments de suspension. Les cribles diffrent par
le caractre de mouvement de leurs tamis (surface tamisante) ce qui est
assur par la commande et la suspension correspondantes. Actuellement on
utilise les cribles de ce type mouvement de la surface tamisante
oscillatoire, giratoire et vibrant (voir tabl.II-1). Leurs schmas
cinmatiques sont prsents par la fig.II-8.
Les cribles avec oscillations circulaires (fig.II-8a) peuvent fontionner
seulement en position incline de la surface tamisante (de 15 26), car le
dplacement du matriau est effectu essentiellement par composante
normale de la pesanteur. Ici le chssis du crible avec la surface tamisante est
actionn en mouvement par deux arbres excentriques parallles munis de
deux volantes. Les arbres sont lis par une transmission ( corroie,
chine) ce qui assure leur rotation avec la mme vitesse et la mme
-
34
phase et provoque un mouvement circulaire du bti comportant le tamis
de la manire que chaque point dcrit une trajectoire circulaire ayant le rayon
gal l'excentricit des arbres. Le passage du matriaux travers la
surface tamisante s'effectue grce aux forces d'inertie dues aux
acclrations d'oscillation. A cause de la complexit de leurs
constructions ces cribles ne sont pas fabriqus actuellement.
Fig.II-8. Schmas cinmatiques des cribles plats vibrants: a oscillations circulaires; b oscillations linaires; c inertie avec le bti s'appuyant contre le chssis; d inertie avec le bti suspendu
Les cribles oscillations linaires (fig.II-8b) peuvent fonctioner aussi bien
dans une position incline du tamis que celle horizontale. Le matriau
cribler se dplace le long de la surface tamisante sous l'action de la composante
tangentielle des forces d'inertie dues aux oscillations provoques par la
commande l'arbre excentrique. Le passage du matriau travers la surface
tamisante s'effectue grce la composante normale des mmes forces.
Les oscillations linaires sont communiques au bti comportant le tamis
par l'intermdiaire deux bielle lies avec celui-ci par articulations. Le bti
est maintenu l'tat suspendu par quatre montants articuls lis au chssis.
Les cribles vibrants ont le bti comportant le tamis et suspendu sur le
chssis par quatre cbles d'acier munis des ressorts ou reposant sur le
-
35
chssis par quatre lments lastiques (ressorts, ammortisseurs en
caoutchouc, etc). Les vibrations du bti sont provoques par le
vibrateur entrain par le moteur lectrique.D'aprs le vibrateur on diffre
les cribles inertie munis de vibrateur inertial, celui balourds et celui
rsonance.
Les cribles inertie se diffrent essentiellement par la construction et
la forme gomtrique des appuis du bti. Si les appuis possdent la mme
rigidit perpendiculaire au plan de tamis, les oscillations seront purement
circulaires. A ce type se rapportent les cribles appuis en forme de
douilles en caoutchouc, de ressorts en spirale, disposition des ressorts
cylindriques la manire d'toile. Si les rigidits des appuis sont
diffrentes, les oscillations seront lliptiques.
Dans la majorit des cas, on utilise les cribles oscillations
lliptiques.Ici le bti comportant le tamis s'appuie sur les ressorts plats ou
cylindriques (fig.II-8c) qui sont fixs sur le chssis. Le plus souvent on
utilise le bti suspendu sur le chssis par les cbles d'acier munis de
ressorts cylindriques (fig.II-8d).
Les coupes transversales de ce crible sont prsentes par la fig.II-9.
L'arbre du vibrateur d'un crible inertie entrain par le moteur
lectrique tourne dans les roulement fixs sur le bti. Les contrepoids
fixs sur cet arbre provoquent la force d'inertie:
Q = m2R, (II-15)
o m est la masse des contrepoids; la vitesse angulaire de l'arbre; R la distance
entre le centre de la masse de contrepoids et l'axe de rotation.
L'effort Q est la force perturbante sous l'influence de la quelle le bti
fait des oscillations (vibrations) tant maintenu par les appuis lastiques.
On distingue les cribles inertie vibrateur simple et autocentrant
dont les schmas sont prsents par la fig.II-9.
Si l'axe O1O1 de l'arbre du vibrateur passe par le centre de la masse du bti A
et le centre des masses de deux contrepoids (pour le vibrateur simple) se trouve au
-
36
point B, le centre de la masse du systme se trouvera toujours au point immobile C
rposant sur une certaine droite OO (fig.II-9a). Avec la frquence loigne de la
rsonance il existe la proportion:
PGRr , (II-16)
o r est l'amplitude d'oscillations du bti (la distance AC entre le centre de la masse du
bti et celui-ci du systme); R - la distance BC entre le centre des masses des
contrepoids de l'axe de rotation OO; G - la valeur des contrepoids; P le poid total
du bti, du tamis et du matriau cribler.
Fig.II-9.Coupes transversales du crible inertie bti suspendu:
a vibrateur inertie simple; b vibrateur a inertie autocentrant.
Si le bti est surcharg par le matriau cribler ce qui augmente le poids P,
l'amplitude r dimuniera automatiquement. La vivesse de dplacement du materiau le
long de la surface tamisante diminuera aussi; ce qui peut provoquer l'arrt du
crible.
L'inconvenient du crible inertie vibrateur simple consiste en mobilit du
centre O1 de la poulie menante (mme avec la charge normale du cribte): le centre O1 dcrit les trajectoires circulaires de rayon r, ce qui demande l'application d'une
longue transmission courroie et enterdit une courte transmission trapzodale.
Ce dfaut n'existe pas dans les cribles inertie vibrateur autocentant, o
l'arbre OO1AO1O est excentrique (fig.II-9b). Pour ce crible on choisit les valeurs
des contrepoids de telle manire que:
GoR = Pro, (II-17)
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37
o ro est l'excentricit de l'arbre; Go - la valeur des contrepoids correspondants
cette excentricit.
En respectant cette condition, on peut obtenir la position du centre de la
poulie (l'axe OO) qui reste immobile avec la charge normale du crible. Cela donne
la possibilit d'appliquer une courte transmision courroie trapzodale.
Actuellement on fabrique les cribles inertie vibrateur autocentrant de
type lger, intermdiaire et lourd dont les paramtres sont prsents par le
tabl.II-3.Pour le traitement des minerais les cribles de ce type lourd sont plus
rpardus.
Les cribles giratoires (demi-vibrants) (fig.II-10) se distingue fortement de
ceux inertie par leur mcanisme de commande.
Fig.II-10. Schma cinmatique du crible giratoire (coupe transversale)
Le bti comportant le tamis est entrain en oscillations circulaires par l'arbres
excentrique se trouvant dans des roulements fixs sur le chssis immobile. Ce dernier
soit est sur l'assise, soit est suspendu. Sur l'arbre se trouvent les disques munis de
contrepoids quilibrant le bti. Pour empcher la rotation du bti, il s'appuie contre les
amortisseurs fixs sur le chssis (pareil la fig.II-8C). L'arbre excentrique ayant
l'axe gomtrique OO1O1O et l'excentricit r0 en tournant dans les roulements fixs
provoque les oscillations circulaires de la partie centrale du bti avec l'amplitude
dtermine par l'excentricit:
a = r0 = const (II-18)
-
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Au bti sont fixs les roulements intrieurs dans lesquels tourne la partie
centrale O1-O1 de l'arbre.
Le crible giratoire est quilibr dynamiquement s'il existe la proportion:
r0/R = G0/P (II-19)
Puisque trois valeurs: l'excentricit de l'arbre r0, la distance R entre le centre des
centrepoids et l'axe gomtrique fixe 0-0, ainsi que le poids du bti P sont
prises d'aprs les conditions constructives, la quatrime valeur: la masse des
contrepoids G0 faisant partie de la formule (II-19) doit tre assez dtermine:
G0 = Pr0/R (II-20)
Si les contrepoids sont choisis en conformit de la formule (II-20) l'quilibre
statique et dynamique auront lieu et le chssis ne transmettra pas des vibrations sur le
btiment de l'atelier.
Les paramtres principaux des cribles giratoires fabriqus en URSS sont
prsents par le tabl.II-4.
Les cribles de petites dimensions sont munis d'amortisseur en caoutchouc et
ceux de dimensions intermdiaires et grandes, d'amortisseurs ressorts
cylindriques d'acier.
Le crible deux balourds a presque la mme construction que tous les cribles
vi-brants. (fig.II-11) et diffrs de ceux-ci par son vibrateur qui reprsente un
dispositif deux arbres sur lesquels sont fixs deux balourds lis par l'engrenage
dent et tournants dans les sens inverses.
Chaque contrepoids des balourds provoque la force centrifuge RmQ 2 , ou
m est la masse d'un contrepoids, - la vitesse angulaire; R - le rayon du centre de la
masse de cortrepoids Chaque force Q peut tre dcompose en deux composantes
Qx et Qy (voire fig.II-11). En cas de deux balourds les composantes Qy ont les sens
inverses et s'quilibrent les composantes Qx agissent sur le bti ensemble et donnent
la rsultante:
-
39
Fig.II-11.Schma cinmatique du crible deux balourds
sin2sin22 2 RmQQx (II-21)
A la suite le bti reoit du vibrateur l'effort variable seulement le long de
l'axe x inclin sous l'angle par rapport au plan du tamis. Cet angle est presque
toujours gale 45.Sous l'action du vibrateur le bti fait les oscillations linaires
sous l'angle par rapport au plan du tamis, ce qui provoque le dplacement du
matrieu cribler le long de la surface tamisante de la manire suivante: lorsque le
bti se dirige en haut les morceaux cribler sont jets par le tamis et volent en
faisant les trajectoires paraboliques, ensuite ils tombent sur le tamis et reculent
avec lui, etc.
Puisque toutes les masses oscillantes de ce crible sont quilibres, il est nomme
autrement autoquilibrant.
Actuellement cette construction de crible est devenue plus perspective. On
fabrique les cribles de ce type avec la superficie de la surface tamisante allant mme
jusqu' 20 m2. Les paramtres de la caractristique technique des cribles deux
balourds sont prsents par le tabl.II-5.
Les cribles rsonance se rapportent aussi aux cribles vibrants. Les parties
essentielles des cribles de ce type sont: un ou deux btis et le chssis lourd lis
entre eux par les lments lastiques (fig.II-12). Le chssis s'appuie conte la
construction de btiment de l'atelier aussi bien par les lments lastiques ce
qui lui permet faire les vibrations libres.
-
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43
Sur le bti repose le vibrateur dont la frquence est gale celle de propres
oscillations du systme des masses vibrantes (le bti comportant le tamis et le
matriau cribler plus le chssis) lies par les lments lastiques, ce qui
provoque la vibration de tout le systme en rgime de rsonance avec l'amplitude
maximum possible aux conditions donnes.
L'inconvenient essentiel de ce crible est une forte sensibilit au changement des
masses vibrantes d, par exemple, la charge variable du matriau cribler. Dans
ce cas-l, le rgime sort de la rsonance et le crible s'arrte.
Fig.II-12. Schma cinmatique du crible rsonance
1.4. Thorie de criblage.
1.4.1. Probabilit de passage des particules travers la surface tamisante.
La probabilit de passage des particules travers la surface tamisante
joue un rle important dans le procd de criblage, car elle dtermine la
granulomtrie des produits obtenus et l'efficacit de ce preced.
On sous-entend par brobabilit de passage pour les cribles vibratoires et
oscillatoires, le rapport de la suprficie de la surface Fc o se trouvent les
centres des particules passs, la suprficie de toute la surface tamisante Ft
(pour une oscillation):
P = Fc/Ft (II-22)
A la suite de procd de masse pendant le criblage, travers la surface
tamisante ne passent que les particules dont les centres se trouvent la distance
suprieure la moiti du diamtre de particule du bord de maille (fig.II-13).
C'est pour que les particules passantes ne puissent pas s'accrocher ce bord.
-
44
Fig.II-13. Passage des particules travers la surface tamisante Pour le
tamis avec nm de mailles de dimension axb et les particules de diamtre
d:
mc ndbbaF ))(( (II-23)
et
abab
FndbdaFndbdap
t
mtm
))((/))(( (II-24)
Ici le produit algbrique abnm reprsente la superficie de toutes les mailles du tamis
dont le rapport la suprficie de celui-ci Ft caractrise la proprit techologique de ce
tamis, c'est--dire le pourcentage de mailles o le coefficent de la section vivante de
tamis ft. Avec cela on obtient:
)1)(1( bdadfp t , (II-25)
et pour les mailles carres, quand a = b: 2)1( adfp t . (II-26)
Cette formule montre que les plus petites particules possdent la plus
grande probabilit de passage et par contre, les particules de dimensions ad
ont la probabilit de passage gale zro. Les particules ayant les dimensions
suprieures a peuvent fermer les mailles et reduire le pourcentage de trous
prtes laisser passer les particules avec d
-
45
qui baisse la qualit de criblage, car les particules fines peuvent rester dans le
refus.
00,20,40,60,8
1
0 0,5 1
d/a
P
Fig.II-14. Probabilit de passage des particules (ft = 0)
La valeur inverse de la probabilit de passage montre aussi bien le nombre
d'oscillations (vibrations) ncessaires pour le passage d'une particule, car la
probabilit de passage d'apres la formule (II-22) n'est que la probabilit au cours
d'une oscillation (vibration).
Voil quelques exemples dmontrer cela: pour les mailles carres de
dimension a = 20mm, la probabilit de passage des particules de diamtre d=15
mm est gale 0.0625 et le nombre d'oscillations ncessaires pour le passage est
gale 1/0.0625=16; pour les particules de diamtre d=10 mm, ces valeurs sont
gales rspectivement 0,25 et 4.
Bien sr, l'efficacit de criblage doit subir la caractristique granulomtrique
du tout-venant, car chaque classe granulomtrique a sa propre probabilit de
passage dpendant de dimension relative d/a, et des teneurs en classes
granulomtriques.
1.4 .2. Cintique de criblage.
On appelle cintique de procd technologique la fonction des paramtres de
ce precd du temps de procd. Ainsi la cintique du procd de criblage est le
changement des indices le caractrisant pendant le temps du criblage.
L'essentiel du procd de criblage c'est le passage des particules de classe
infrieure la dimension des mailles travers la surface tamisante. Et bien sr,
-
46
la masse de cette classe dans le refus doit diminuer pendant le temps de
procd.
Supposons que pendant le temps dt travers la surface tamisante passe la
masse de i-ime classe granulomtrique dmi et dans le refus la masse de cette
classe se rduit de la mme valeur, c'est--dire , de -dm.
La masse passe est proportionnelle, tout d'abord, la superficie de la
surface tamisante Ft , la vitesse de passage des particules , au temps dt, la
concentration des particules de i-ime classe dans la couche du matriau cribler
Ci et leur probabilit de passage pi :
-dm= pi Ci Ft dt (II-27)
La concentration des particules Ci peut tre prsente par le rapport de
leur masse au volume de toute la couche cribler Vc qui s'exprime par le
produit hc:
Ci=mi / Vc= mi /( Ft hc) (II-28)
En remplaant la concentration par sa valeur on obtient l'quation
diffrentielle suivante:
dmi= - pi mi dt / hc (II-29)
dont la solution est:
dthpmdm
ci
i
i ,
Kth
pmc
ii ln (II-30)
La constante K est dtermine par les conditions initiales: t=0 ; mi=moi.
oimK ln
En remplaant K par sa valeur on a la fonction de la masse de la i-ime classe
granulomtrique dans le refus du temps du procd de criblage t:
)/exp( cioii htpmm (II-31)
Le diagramme de cette fonction est prsent par la fig.II-15,d'o il
convient la masse de la i-ime classe granulomtrique dans le refus mi diminue de
la masse initiale moi (dans le tout-venant) zro, quand le temps du procd tend
-
47
vers l'infini. La vitesse de la reduction de cette masse est dtemine par
l'expression ci hp / . Les valeurs faisant partie dans cette expression sont
difficiles dterminer thoriquement. Voila pourquoi on indique le rapport ch/
par k qui est la constante de ce procd.
1)/( ci hp 2)/( ci hp
Fig.II-15.La fonction m(t)
Bien sr, l'quation initiale (II-27) de cintique de criblage souffre de certains
dfauts, car on a admis l'independance du passage des classes granulomtriques
travers la surface tamisante. En effet la granulomtrie du materieu cribler influe
ce passage. Mais cette influence ne change beaucoup les rsultats de criblage et
dans la majorit des cas l'quation (II-27) satisfait les besoins pratiques des calculs
de criblage.
1.4.3. Efficacit de criblage et granulomtrie de ces produits.
Le problme qui se pose pour la dtermination de l'efficacit de criblage
comme il dcoule du paragraphe 2 du chapitre I, c'est le rendement du tamisat
(passant). Ce problme peut tre resolu par l'utilisation des taux d'exraction de
chaque classe granulomtrique dans le tamisat. C'est possible avec l'quation (II-
31) en sachant le sens du taux d'extraction. Il en rsulte que pour la i-ime
classe granulomtrique ce taux est gal au rapport de la masse de cette classe
extraite dans le tamisat la masse de celle-l dans le tout-venant. En se
souvenant que mi est la masse de la i-ime classe dans le refus vers le temps du
procd t et moi celle dans le tout-venant on peut prsenter le taux d'extraction
de cette classe au tamisat de la manire suivante:
m
m0
t
2
1
-
48
oiioii mmmE /)( (II-32)
En remplaant mi par sa valeur en conformit de l'quation (II-31) on obtient
loi suivart de cette formule:
)exp(1 ktpE ii (II-33)
dont le graphique present par la fig.II-16 montre que chaque particule a son
taux d'extraction suivant la probabilit de passage p, la constante de criblage k et
le temps de procd t.
Ce dernier est toujours limit par la dure du proceccus technologique et les
paramtres du criblage. En gnral on peut constater que ce temps est dtrmin par
la vitesse du dplacement du matriau le long du tamis u et sa longueur L:
t = L/u (II-34)
Fig.II-16.Fonction E(t)
Revenons au sens des taux d'extraction des classes granulomtriques. Ils
montrent une partie de la classe se trouvant dans le tout-venant, extraite au tamisat.
Indiquons par i les teneurs en classes granulomtriques dans le tout-venant.
Rappelons que la teneur montre la quantit relative de classe est peut tre exprime
soit en pour cent, soit en fraction de l'unit. La quantit relative de chaque classe
passe au tamisat sera gale au produit algbrique de la teneur par le taux
d'extraction. La somme de toutes ces quantits relatives donnera la quantit relative
totale du tamisat, c'est--dire le rendement de ce produit:
i
n
iinnii EEEEEt
1
2211 ...... (II-35)
o n est le nombre de classes granulomtriques.
12
E
t
-
49
L'expression tiEi / a le sens de la teneur en i-ime classe dans le tamisat. Bien
sr, pour les particules de dimensions suprieures aux mailles E = 0 et elles n'existent
pas dans le tamisat, c'est--dire leur teneur est gale zro.
Selon la formule (I-1) l'efficacit du procd de sparation est dtermine par la
diffrence entre les taux d'extraction des composants utile et inutile dans le
concentr.Pour le criblage examinons le tamisat. Pour lui, le composant utile est la
classe granulomtrique infrieure la dimension des mailles du tamis et le composant
inutile par contre la classe granulomtrique suprieure la dimension des mailles. Il
en rsulte que l'efficacit de criblage doit tre gale au taux d'extraction dans le
tamisat de toute la classe infrieure, qui son tour, suivant la formule (I-16) est
dtermin par le rendement du tamisat t , la teneur en classe infrieure dans le
tamisat t et celle dans le tout-venant :
/ttc (II-36)
En remplaant t par sa valeur et en tenant compte que 1001 t %, car les
particules de la classe suprieure ne passe pas dans le tamisat, crivons la formule
finale pour l'efficacit de criblage:
/tc in
iinn EEEE
1
22111/)......(
(II-37)
dont l'analyse montre l'influence de la granulomtrie du tout-venant et l'impossibilit
d'obtention de l'efficacit gale 100%.
Nous avons abord la dtermination de l'efficacit thorique de criblage, mais en
pratique pour apprcier celle-ci on utilise la formule (II-37) avec (I-14) et les teneurs
en classe infrieure dans le tout-venant et le refus:
)(
)(
t
tc
)1(
)( ou
)100(10)( 4
, (II-38)
si les indices sont exprims en %.
Ici est la teneur en classe granulomtrique infrieure la dimention des
mailles dans le refus.
Il existe des cas o l'on besoin de calculer l'efficacit de criblage en tenant
compte de la teneur en classe suprieure dans le tamisat (t < 100%). Ce sont des cas
-
50
de particules de formes irrgulires, des tamis de forme des mailles variables cause
de vibration, etc. Pour cela, on utilise directement le premier air de la formule (II-38)
sans transformation.
1.5. Influence de l'humidit de matriau cribler.
L'humidit du matriau cribler joue un rle important dans le procd de
criblage et surtout pour les tamis petites mailles. L'humidit extrieure ( l'eau
couvrant la surface des particules par un mince film) provoque une cohsion des
particules fines et le colmatage des mailles de tamis. Au fur et mesure de
l'augmentation de l'humidit l'efficacit de criblage tombe. La fig.II-17 prsente
le diagramme de l'efficacit de criblage en fonction de l'humidit extrieure W
du matriau cribler. La tronon initial de la courbe (jusqu' Wcr = 8%) se
reprsente par une droite faiblement incline. Aprs le point Wcr correspondant
l'humidit augment, le procd du criblage devient celui par voie humide ( le
tout l'humidit critique, la courbe tombe brusquement cause du colmatage
des mailles.
Entre les limites de l'humidit de 12 40% le criblage pratiquement s'arrte
presque tout le matriau de dpart reste sur le tamis. Lorsque -venant est l'tat de
pulpe) et l'efficacit crot nouveau. Avec la dpense en eau assez grande on
peut obtenir la mme efficacit que pour matriau sec.
Si le criblage humide est indsirable cause de la technologie de
traitement postrieure, on sche le materiau cribler en appliquant, par
exemple, soit les schoires spciaux, soit les cribles avec le chauffage
lectrique des tamis.
-
51
Fig.II-17.Diagramme de lefficacit de criblage en fonction de lhumidit du matriau
cribler.
Les matriaux argileux sont cribls soit par voie sche (avec le schage
pralable), soit par voie humide avec un fort arrosage. Dans certains cas, on
applique le lavage pralable de l'argile.
1.6. Paramtres de rgime mcanique des cribles.
Les paramtres de rgime mcanique des cribles vibrants sont l'amplitude de
vibration et la vitesse de rotation de l'arbre du vibrateur.
Pour les cribles inertie et giratoires l'amplitude r des vibrations est choisie
en fonction des dimensions des mailles de la surface tamisante a. La formule
empirique dterminant la limite infrieure de l'amplitude pour le rgime normal de
crible est la suivante:
115.0 ar en mm . (II-39)
Mais pour le rgime intensifi,on calcule l'amplitude l'aide de la formule
ci-dessous:
13,0 ar en mm (II-40)
La vitesse de rotation de l'arbre du vibrateur n est choisie en fonction de
l'amplitude. Le double produit algbrique de l'amplitude en mm par la vitesse de
rotation en tr/mn est tenu comme rgle pour le rgime normal suprieur 6000:
-
52
6000)2( rn (II-41a)
et pour le rgime intensifi, suprieur 10000 (pour assurer l'amplitude leve):
(2rn)10000 (II-41b)
1.7. Vitesse d'alimentation des cribles.
On comprend par vitesse d'allimentation des cribles la vitesse du
dplacement du matriau cribler le long de la surface tamisante. Pour les cribles
vibrants, elle est dtermine par les formules thoriques de I.Blekhman et
G.Djanlidz qui ont examin les cribles comme les moyens du transport vibrant.
Pour les cribles vibrations circulaires (cribles inertie, giratoires) la vitesse
d'alimentation est exprime par la formule ci- dessous:
sin21f
fPgW
PKrUo
R
en m/s (II-42)
o est la vitesse angulaire de l'arbre du vibrateur en s-1;
P le paramtre qui dpend du coefficient de restitution aprs le choc et
l'acclration relative Wo;
KR le paramtre dpendant du coefficient de restitution R:
RRK R
11 (II-43)
f le coefficient de frottement du matriau cribler contre la surface tamisante;
r - l'amplitude de vibration en m;
- l'angle d'inclinaison de la surface tamisante par rapport au plan horizontal;
g - l'acclration terrestre en m/s2;
)cos/(2 grWo (II-44)
Pour les calculs des cribles on prend environ R0.2 et KR = (1 - 0.2)/(1 + 0.2) =
0.67
Les valeurs du paramtre P sont prsentes par le tableau ci-dessous:
Accleration relative Wo 2 3 4 5 6 7
Paramtre p (R = 0.2; KR = 0.67) 3 4 5.2 6.7 8.1 9.5
-
53
Exemple. Dterminer la vitesse d'alimentation pour le crible inertie ayant les
paramtres: n = 1300 tr/mn; r = 0.0025m; = 200; prendre f = 0,6.
La vitesse angulaire de l'arbre du vibrateur:
;13630/130014.330/ 1 sn
l'acclration relative:
;594.081.9/0025.0136cos/ 22 grWo
Suivant le tableau pour W0 = 5, P = 6.7
sm
ffPg
WPKrU R
/53,020sin6,0
6,02136
81,97,65/67,07,610025,0136
sin21
02
2
0
Pour les cribles vibrations linaires ( cribles deux balourds, par exemple):
,/ 0WctgPgKU R (II-45)
o est l'angle d'inclinaison de la direction des vibrations par rapport au plan du
tamis.
Les autres indices sont les mmes que pour la formule (II-42), mais
l'acclration relative s'exprime autrement:
grWo /sin2 , (II-46)
Exemple.Dterminer la vitesse d'alimentation pour le crible deux balourds
ayant les paramtre suivants: n = 1680 osc./mn; r = 0.02m; = 450.
La vitesse angulaire: ;17630/168014,330/ 1 sn
l'acclration relative: .5.481.9/45sin002.0176 020 W
En extrapportant les donnes du tableau trouvons le paramtre P:
.95.52/)7.62.5( P
Et enfin, la vitesse d'alimentation:
./2.05.4/4567,081,995,5/ 00 smctgWctgPgKU R
1.8. Calcul de la capacit des cribles vibrants.
Dans les cas pratiques pour calculer la capacit des cribles vibrants on utilise la
capacit spcifique volumtrique rapporte la superficie de la surface tamisante.
-
54
En utilisant cet indice, la capacit de masse du crible sera:
fKqFpQ / en t/h (II-47)
o q est la capacit spcifique volumtrique en m3/(hm2); F la suprficie de la
surface tamisante en m2; p la densit du matrieu cribler en t/m3; Kf le
coefficient de foisonnement.
Bien sr, la capacit du crible peut tre assez facilement calcule en sachant q,
mais cet indice dpend de beaucoup de facteurs: granulomtrie du matrieu cribler,
son humidit, efficacit de criblage, amplitude et frequence des vibrations,
dimensions des mailles, etc., c'est--dire la fonction pour la capacit spcifique peut
exprime de la manire suivante:
wRrnaq ,,,,,, (II-48)
Ici R est le facteur de granulomtrie de tout-venant; w son humidit.
Cette fonction est trop complique rsoudre par voie thorique; voil pourquoi
on dtermine la capacit spcifique par experience dans les conditions normalises en
appliquant les coefficients de correction pour les conditions concrtes, c'est--dire:
,1
i
n
io Kqq
(II-49)
o oq est la capacit spcifique dans les conditions normalises; iK - les coefficients
de correction.
Dans la majorit des cas, on nglige l'influence de la granulomtrie car elle ne
charge beaucoup la prcision de calcul.
En pratique, il suffit de prendre cinq coefficients correcreurs tenant compte de
l'efficacit de criblage K , du rgime mcanique rK , de la position du tamis ptK , du
type de minerai cribler mK et de l'humidit wK .
Avec ces coefficients la formule (II-47) prend l'air:
fwmptro KKKKKFpKqQ / . (II-50)
Remarquons, que dans les conditions normalises la capacit spcifique ne
dpend que des dimensions des mailles de tamis. Cette fonction s'exprime par les
formules empiriques suivantes:
-
55
- pour les mailles de 0 13 mm:
30 aq en m3/(m2h); (II-51)
-pour les mailles de 13 80 mm:
aqo 38.018 en m3/(m2h). (II-52)
Ici la dimension des mailles a est en mm.
Le coefficient tenant compte de l'efficacit est dtermin par la formule:
8/100 K , (II-53)
o est l'efficacit de criblage en %.
Le coefficient tenant compte du rgime mcanique est gal
rnK r 1.04.0 (II-54)
o r est l'amplitude de vibration en m; n la vitesse de rotation de l'arbre du vibrateur
en tr/mn.
Le coefficient tenant compte de la position de tamis Kpt pour le tamis suprieur
est gal 1, pour celui-l infrieur (il s'agit du crib
