A.
MALDONADO
C h e f d e la S e c t i o n " Etudes des Carrières " Laboratoire Régional d'Angers
deux années de constatations en carrière compte-rendu de synthèse
P R E S E N T A T I O N G. ARQUIE Ingénieur en Chef des Ponts et Chaussées Organisme Technique Régional d e Rouen
A la demande du Syndicat National des producteurs de matériaux d'origine éruptive, cristallophylienne et assimilés, M. Coquand, alors Directeur des Routes, m'avait chargé de constituer un groupe d'études intitulé « colloque » au cours duquel ingénieurs de l'Administration et Fournisseurs de celle-ci se rencontreraient. Quelques temps après, le Syndicat National des producteurs de calcaires, meulières, dolomies et assimilés obtenait de M. Coquand la création d'un deuxième colloque parallèle au premier et que j'ai aussi été chargé d'animer. Le but de ces colloques n'était nullement de se substituer aux groupes de travail créés dans le but d'étudier les relations juridiques entre maîtres d?œuvre et fournisseurs. Il n'était en particulier pas question de remettre en cause les clauses du fascicule 23 du Cahier des Prescriptions Communes (C.P.C.) qui venaient d'être approuvées. Les carriers, qui avaient pris l'initiative de ces rencontres, souhaitaient simplement exposer certains de leurs problèmes, notamment de leurs problèmes techniques, à des techniciens de l'Administration de manière à préparer des évolutions ultérieures et peut-être une amélioration du climat psychologique entre fournisseurs et clients. Il n'est pas douteux que les ingénieurs présents ont tiré de ces réunions, un enrichissement important. Grâce à ces colloques, dont les contacts ont été renforcés par de multiples visites de carrière, nous sommes quelques-uns à mieux savoir comment fonctionne une carrière, à mieux comprendre ce que l'on peut et l'on doit demander à une installation et à mieux sentir tous les problèmes d'une profession dont j'ai personnellement l'impression qu'elle ne s'est pas encore complètement définie et décantée.
Bull.
Liaison
Labo.
Routiers
P. e t C h . n o 35
-
Dec.
1968
-
Réf.
563
Mais cette connaissance n'aurait été que fragmentaire et, il faut le dire, bien superficielle si M. Durrieu, à qui il convient de rendre hommage, n'avait insisté pour que soit créée une « première équipe de constatations en carrière ». C'est le résultat du travail de cette équipe que présente aujourd'hui M. Maldonado. Il est le fruit d'études, de mesures, de constatations dans de grandes carrières françaises telles que Voutré, La Noubleau, La Meilleraye où les agents de notre équipe ont reçu partout le meilleur accueil ; que les responsables de ces carrières en soient ici remerciés. Je suis persuadé que les lecteurs du Bulletin de Liaison se rendront compte de tout l'acquit que représente ce travail et sauront en tirer profit pour eux-mêmes. Ce profit sera surtout important pour les techniciens de l'Administration, qu'ils soient dans les laboratoires ou dans les services maîtres d'œuvre du Ministère de l'Equipement. Le profit ne sera pas nul pour les carriers. Certes, certains d'entre eux auront peut-être l'impression que l'Administration découvre un certain nombre de vérités qu'ils connaissaient déjà. Je crois cependant que la lecture de l'article de M. Maldonado leur sera profitable, car il a le mérite de mettre en évidence de manière quantitative certains points restés trop qualitatifs ou même du niveau de la connaissance intuitive. Les fruits de l'équipe de constatations auront donc été importants et réels. Il ne faudrait pas que certains carriers leur trouvent un arrière-goût d'amertume et ne craignent qu'en connaissant mieux leurs problèmes, VAdministration n'acquière sur le marché de leurs exploitations un moyen d'action « dangereux ». Je suis pour ma part convaincu au contraire qu'une meilleure information du client ne peut déboucher que sur une collaboration plus efficace et plus loyale. C'est, et je rejoins là au moins en partie l'article que vient de publier M. Jeuffroy dans la Revue Générale des Routes, une des conditions de l'industrialisation. En somme, bien avant que ces termes ne soient à la mode, Administration et Carriers ont, à la demande de ces derniers, engagé le dialogue et amorcé la participation. Le moment est venu de pratiquer celle-ci. Il me reste à remplir un très agréable devoir : celui de féliciter M. Maldonado du travail accompli. Que ce travail soit considérable et important, les lecteurs en seront certainement convaincus. Je souhaite que, par leurs réactions et les questions qu'ils poseront à l'auteur, ils nous aident à faire encore avancer nos connaissances.
90
„1.
A l'issue de cette troisième phase et d'une période de mise sous contrôle, l'équipe intervenant sur une carrière est pratiquement en mesure de définir quelles sont les possibilités d'une carrière.
Introduction A la suite des travaux du « Colloque des matériaux éruptifs », présidé par M. l'Ingénieur en Chef G. Arquié, fut créée, fin 1965, une section d'études de carrières au Laboratoire Régional d'Angers. Les idées qui ont conduit à la création équipe étaient les suivantes :
de
cette
• Pour définir les exigences raisonnables dans les C.P.S., il faut également connaître ce que le matériel bien utilisé sur carrière est capable de fournir. • Pour éviter aux ingénieurs qui reçoivent des matériaux ayant fait l'objet d'un transport pouvant dépasser plusieurs centaines de kilomètres, d'avoir à refuser et à renvoyer ces matériaux lorsqu'ils ne répondent pas aux spécifications demandées, il est préférable de contrôler les matériaux en carrière et, pour alléger ce contrôle, de connaître les possibilités de la carrière. Avant de faire du contrôle, il fallait donc faire des constatations : étudier comment fonctionne une carrière. Pour y parvenir, l'équipe de constatations d'Angers est intervenue sur les carrières de Voutré, La Noubleau et La Meilleraie. Ces trois grandes carrières exploitent des gisements de nature géologique différente et sont équipées de façons diverses.
L'article suivant fait, après la description générale d'une installation, la synthèse d'observations effectuées sur carrières. Sont ainsi successivement abordés les problèmes : — de l'affinage en dureté et en propreté des matériaux, — du broyage, — du criblage.
Fonctionnement d'une carrière (fig- *)
Scalpage c o
Débitage Criblage primaire
co
*
Elimination
Q.
•eu
Stockage
Le travail, dans chacune des carrières, s'est généralement déroulé en trois phases successives. 1° Installation de l'équipe sur la carrière et étude du schéma et des circuits des installations en regardant vivre la carrière. Pendant cette période, qui ne dépassait pas un mois, l'équipe se familiarisait avec les réglages qui étaient effectués et exécutait un petit nombre d'analyses. 2° Etude plus approfondie lèvements aux différents par exemple à la sortie tertiaires, des broyeurs à
de l'installation avec préniveaux de la fabrication, des cribles primaires et barres, des concasseurs...
Cette étude analytique doit permettre de mettre en évidence l'influence de telles ou telles opérations sur les caractéristiques des matériaux produits. 3° Etude particulière de différents problèmes confiés à l'équipe suivant les possibilités d'expérimentation offertes par la carrière.
Stockage - Recomposition - Chargement
L'équipe a par exemple été chargée de voir s'il existait un raffinage des matériaux en dureté au cours des concassages successifs.
Fig. 1 - Schéma d'une installation de carrière à trois étages de concassage avec poste de broyage.
91
En simplifiant, on peut dire qu'il existe trois phases dans la fabrication des matériaux : •
La préparation.
•
L'élaboration.
•
Le stockage, la recomposition et
l'expédition.
Chacune de ces phases comporte plusieurs étapes. Nous décrirons ci-après les opérations successives de chaque étape de fabrication, le matériel utilisé, et ferons la synthèse des constatations effectuées. Bien entendu, la description des installations est très schématique et de nombreuses variantes se rencontrent dans la pratique.
V
LA PREPARATION DES MATERIAUX L'ABATTAGE L'abattage
à l'explosif
comporte trois opérations
— le forage des trous (fig.
:
2),
— le chargement de mines à l'aide d'explosif, — le tir. Les trous de mines sont, la plupart du temps, réalisés à l'aide de marteaux perforateurs qui sont des outils à percussion, dont le fleuret est animé d'un mouvement de rotation autour de son axe. Le mouvement de rotation facilite la perforation et permet de réaliser des trous circulaires. Signalons le marteau au « fond de t r o u » qui est lui-même descendu dans le forage et dont l'avancement se fait en même temps que celui du taillant. Un tel dispositif supprime les inconvénients qui peuvent résulter du flambage des tiges de forage.
•7
~7~
Fig. 3 - Plan de tir.
Le plan de tir (fig. 3) comporte (1), dans le cas d'abattage de masse sur grande hauteur, une ou plusieurs lignes de trous en quinconce parallèles au front de taille. La première ligne est située à une distance v du front de taille, avec un espacement e entre les trous de diamètre d. Si h est la hauteur du front de taille, la profondeur des trous sera souvent conduite à h + 1/3 v pour bien arracher le pied, cette action étant dans certains cas complétée par celle de mines de relevage. Les éléments v, e et d dépendent d e la structure et de la nature de la roche et de la nature de l'explosif, ce dernier étant choisi de manière à produire le maximum de blocs à la dimension désirée. Seule une étude sur place peut permettre de déterminer les valeurs optimales des paramètres v, e et d. Dans les trous de mines, les cartouches sont descendues une à une. Elles s'entassent d'elles-mêmes en arrivant au fond. La charge d'explosif peut être continue ou alternée avec bourrage, et dans tous les cas certaines précautions sont à prendre pour la mise en place. L'APPROVISIONNEMENT
AU
CONCASSAGE
PRIMAIRE Dans la plupart des cas, les matériaux abattus aux points de taille sont amenés au débiteur primaire à l'aide de tombereaux dont la charge utile peut aller jusqu'à 30 t.
Fig. 2 - Forage de trous de mines de relevage.
92
(1) Evidemment, le plan de t i r indiqué ne constitue qu'un exemple schématique. D'autres formules sont employées dans le détail desquelles nous ne souhaitons pas entrer.
&4
Fig. 4 - Schéma d'un alimentateur à chariot.
•1 •
W
' •
tatti fi
Fig. 5 - Schéma d'un alimentateur à tablier métallique. L'alimentation en tout-venant du concasseur primaire — ou débiteur — s'opère : par déversement direct des produits d'abattage dans le gueulard ou par un ensemble de matériels pouvant comporter une trémie munie d'un dispositif régulateur qui fait office de distributeur, et un système de précriblage vibrant ou non. Les distributeurs sont, soit du type à tiroir (fig. 4) et sont animés d'un mouvement alternatif, soit du type à tablier métallique (fig. 5) et sont animés d'un mouvement de rotation. Les appareils de précriblage ou scalpage ont deux fonctions possibles : — éviter de surcharger inutilement le débiteur en séparant du reste les matériaux de dimension inférieure au réglage du concasseur, ces matériaux étant réintroduits ensuite dans le circuit, — éliminer les matériaux les plus fins qui sont généralement les plus pollués, briser et éliminer les matériaux les plus friables. Ces appareils sont constitués par un crible très renforcé, équipé de barreaux parallèles (fig. 6) ou dont l'écartement va en croissant vers le débiteur.
Fig. 6 - Schéma d'une grille fixe de précribiage a D a n eaux parallèles.
93
LE C O N C A S S A G E PRIMAIRE ET LE CRIBLAGE PRIMAIRE Le plus souvent, pour le concassage primaire, on utilise un matériel de fragmentation par écrasement lent, qui provoque l'éclatement de la roche en la comprimant entre une paroi fixe et un organe animé d'un mouvement alternatif. Il existe deux grands types de débiteurs : les débiteurs à mâchoires et les débiteurs giratoires. Les débiteurs à mâchoires se classent également en deux catégories (fig. 7 et 8).
Fig. 7 - Concasseur à mâchoires à simple effet.
Fig. 9 - Concasseur à mâchoires à double effet. On remarque la bielle fixée sur l'arbre excentrique supportant les deux poulies-volants.
Fig. 8 - Concasseur à mâchoires à double effet.
VflMMMfL
94
Fig. 10 - Exemple de concasseur giratoire. 95
1. Le concasseur
à mâchoires
à simple
effet.
Dans ce cas, la pièce porte-mâchoire mobile est articulée directement sur l'arbre excentrique qui est placé au-dessus de l'entrée du concasseur. 2. Le concasseur
à mâchoires
à double effet
(fig. p)
Dans ce cas, une bielle articulée sur un arbre excentrique transmet le mouvement à la mâchoire mobile par l'intermédiaire de deux volets articulés formant genouillère. Ces concasseurs permettent d'obtenir des matériaux inférieurs à 400 mm à partir de blocs pouvant atteindre le mètre cube. Leur ouverture peut aller jusqu'à 1,50 m x 2,10 m. Les concasseurs giratoires (fig. io) opèrent le concassage par écrasement du matériau entre une paroi circulaire conique à sommet vers le bas et un cône giratoire (ou cloche) à angle au cône aigu à sommet vers le haut, solidaire d'un arbre vertical suspendu à un étrier transversal jouant le rôle de rotule, et situé à la partie supérieure de l'entrée du concasseur.
» * 1
Fig. 11 - Batterie de concasseurs giratoires.
Œ
Fig. 12 - Exemple de gravillonneur.
96
Fig. 13 - Coupe d'un « gyradisc 36
Le choix de l'un ou l'autre concasseur dépend de plusieurs considérations : les bases de comparaison, pour les concasseurs primaires, sont le prix d'achat, l'encombrement, l'ouverture, la puissance absorbée et le coût de l'entretien rapportés à la tonne traitée. Le criblage primaire se situe dans la chaîne de fabrication après le concasseur primaire. Il est effectué par un crible renforcé à plusieurs étages, équipé, le plus souvent, de tôles perforées à trous ronds ou carrés. Ce crible permet d'obtenir, par exemple, les fractions suivantes : 0/20, 20/40 et 40/400. Un dispositif permet souvent l'élimination de la fraction la plus fine qui est généralement polluée. Ce point est un de ceux qui ont fait l'objet de constatations et il sera commenté ultérieurement. Indiquons immédiatement que l'on fait généralement varier la dimension de cette fraction fine suivant les
saisons, les fins étant plus collants en hiver, et que pour certaines carrières la fraction éliminée peut être importante, en général de l'ordre de 15 % mais pouvant aller jusqu'à 25 % .
L'ELABORATION
DES MATERIAUX
Après le criblage primaire se succèdent les concassages et les criblages secondaires, tertiaires et quelquefois même quaternaires. (Il s'agit le plus souvent dans ce cas du concassage des refus de l'usine de criblage des gravillons fins). Le broyage des matériaux à l'aide des broyeurs à barres ou autres se situe, suivant les cas, au niveau du concassage tertiaire ou à celui du concassage quaternaire.
97
LES
CONCASSAGES
SUCCESSIFS
Ces cribles peuvent être de différents
Le concassage secondaire est une étape intermédiaire qui, pour les coupures dont nous avons parlé précédemment, à titre d'exemple pratique, consiste à amener le 40/400 primaire à une dimension inférieure à 80 mm. Les concassages tertiaires (fig. n) et quaternaires, qui consistent à réduire les matériaux secondaires, sont axés sur la production des matériaux fins (0/20) à usage noble (couche de liaison et couche de roulement). Les concasseurs adoptés, dits encore « gravillonneurs » ou « broyeurs » sont du type giratoire. Ils se caractérisent par une faible hauteur de la chambre de travail en cône évasé, une faible amplitude du battement pendulaire et une vitesse d'attaque assez grande (fig. 12). Ils travaillent normalement à pleine charge, ce qui a pour effet d'augmenter l'autobroyage et, de ce fait, d'améliorer la forme des gravillons et de mieux réduire les parties les plus friables. D'assez nombreuses carrières s'équipent actuellement de gravillonneurs « Gyradisc » qui ont la réputation de faire beaucoup d'autoconcassage et de produire des gravillons cubiques et un O/D riche en sable (fig. 13). LE
CRIBLAGE
I! est possible de trouver encore des trommels dans des petites installations ; toutefois, dans les carrières bien équipées, on utilise essentiellement des cribles vibrants (fig. 14). Ces appareils sont constitués par des caissons flottants équipés de plusieurs panneaux en grillage, en général métallique. La vibration de l'ensemble rents procédés.
98
est produite
par
diffé-
— vibrant
incliné à excentrique,
— vibrant
incliné à balourd,
types :
— vibrant à résonance. Les installations se composent généralement de plusieurs groupes parallèles de cribles mis en série (fig. 15). Une telle disposition permet à l'installation de fonctionner même lorsqu'un crible d'un des groupes cesse de fonctionner (grippage de roulement, changement de toiles...). Il existe deux types d'installation de criblage : — un type qui consiste à cribler lons d'abord,
les gros
gravil-
— un type qui consiste à cribler les petits gravillons d'abord (principe du trommel). La première installation permet surtout de diminuer l'usure des toiles. Ce sont les toiles les plus résistantes qui reçoivent d'abord le flot de matériaux sortant des concasseurs. La seconde installation permet l'élimination rapide des sables, ou encore d'obtenir, à l'aide d'un crible à deux étages, cinq coupures granulométriques. Il suffit pour cela d'équiper, par exemple, dans le sens de la descente des matériaux, l'étage supérieur avec des toiles donnant des coupures à 4 et 10 mm et l'étage inférieur avec des toiles donnant des coupures à 2 et 6,3 mm. Une ouverture située après la toile donnant la coupure à 2 mm devra être pratiquée pour éliminer le 2/4. A titre d'exemple, nous avons représenté sur la figure 16 une installation permettant de cribler les gravillons dans le sens décroissant de leur dimension, sur la figure 17 une installation permettant l'obtention d'abord d'une coupure intermédiaire, sur la figure 18 une installation munie d'un crible qui permet l'élimination du sable du O/D donné par les concasseurs et le criblage des gravillons dans le sens décroissant de leurs grosseurs.
LE BROYAGE Le broyage a pour but la production de sables enrichis en filler. Pour cela, on peut utiliser les broyeurs à barres, à rotation ou à vibration percussion (fig- 19)Les broyeurs à barres rotatifs sont essentiellement constitués par un tambour cylindrique, horizontal, garni intérieurement d'un revêtement d'usure. Le mouvement d'entraînement est assuré par une couronne dentée ou par un train de pneus agissant par frottement sur un chemin de roulement. Le cylindre est chargé de barres cylindriques de diamètre variable. Sous l'action de la rotation du tambour, les barres entraînées par la paroi retombent et roulent les unes sur les autres en restant sensiblement parallèles à elles-mêmes.
Les barres agissent donc comme une multitude de broyeurs à cylindres travaillant en parallèle. Les broyeurs à vibration percussion sont constitués par deux corps cylindriques jumelés, disposés horizontalement de part et d'autre d'un tube central qui renferme le mécanisme d'excitation. L'ensemble, relié par des étriers à lunettes, repose par ses quatre angles sur un système élastique. Les corps cylindriques sont garnis jusqu'aux trois quarts environ de barres cylindriques libres en acier dur. La matière à broyer introduite à une extrémité des tubes est réduite par frottement et par percussion entre les barres qui s'entrechoquent et roulent les unes contre les autres sous l'action de puissantes vibrations imprimées à l'ensemble.
Fig. 17 - Exemple d'installation donnant d'abord une coupure intermédiaire (les cribles sont repérés en dimension réelle de maille).
>20
H/20
0/2
Fig. 15 - Installation de criblage avec
dépoussiéreurs.
Fig.
18 - Exemple
d'installation de dessableur.
criblage
avec
crible
99
Sorti»
Sorti
Broygur a sortie en pour
Alimentation
Broy eur a sorti e centrale
System» d ««nation tube
charge
en
barrts
«t
matériaux
Sortie des produits broyés Broyeur a vibration - percussion
Fig. 19 - Schémas des différents types de broyeurs à barres.
STOCKAGE, RECOMPOSITION, EXPEDITION LE S T O C K A G E Le stockage des gravillons et des sables peut se faire dans des silos ou sur des aires non couvertes (fig. 20). La capacité des trémies de stockage peut aller jusqu'à 200 t.
LA
RECONSTITUTION
Fig. 20 - Stockage de matériaux sur aire non couverte.
Signalons que certaines bascules opèrent électroniquement et enregistrent sur bande perforée. L'EXPEDITION Il convient surtout de noter à quelle vitesse se font les chargements. Le débit des matériaux remplissant les wagons ou les camions peut être compris entre 700 t/h et 1 000 t/h. Un train complet de 1 100 t peut, dans ces conditions, être rempli en 2 h, un wagon de 30 t en 2 mn. Le chargement se fait, s o i t par déversement direct, soit après le remplissage alternatif de deux trémiestampons montées en parallèle (un tel dispositif permet à la fois l'alimentation continue des trémies et la pesée des matériaux avant leur déversement). !
Pour satisfaire aux conditions des Cahiers des Charges, les carrières sont quelquefois obligées de procéder à une reconstitution granulométrique, bien que la tendance actuelle de l'Administration soit de faire livrer les matéraux en fractions séparées. Cette reconstitution s'opère par la méthode volumétrique ou pondérale, avec reprise des différentes fractions sous tas ou sous trémie. Un doseur volumétrique (fig. 21) est constitué par un tapis à vitesse de déroulement variable jouant le rôle d'extracteur. L'alimentation de ce tapis se fait par l'intermédiaire d'une trappe à hauteur variable. Dans le cas de la recomposition pondérale, les pesées élémentaires des différentes fractions granulométriques se font à l'aide de bascules opérant en continu sur bande transporteuse. 100
Schéma de principe des doseurs
volumétriques.
Constatations effectuées MOYENS ANALYSE
DE MESURE
UTILISES
GRANULOMETRIQUE
La détermination en poids de la distribution des granuláis suivant leurs dimensions a été faite, suivant les besoins de l'étude, à l'aide de tamis ou de passoires. Rappelons d'ailleurs à ce sujet que les Laboratoires de l'Administration des Ponts et Chaussées n'utilisent plus que des mailles carrées pour les tamisages de contrôle. Le poids des prélèvements était d'environ 20 à 25 kg. Le poids des éprouvettes sur lesquelles était effectuée l'analyse était de 1 kg pour les sables et dépendait, pour les gravillons, de la grosseur du plus gros élément, tout en se tenant dans les limites définies par la formule suivante : 200 D <
P < 500 D
P étant !e poids de l'échantillon exprimé en grammes et D la dimension maximale exprimée en millimètres du plus gros élément. Les prélèvements pour l'étude des différents appareils de classification ou de fragmentation étaient effectués :
Fig. 22 - Prélèvement de matériaux sur une bande transporteuse. Une carrière a adopté un système (fig. 23) dont le principe et le cycle de travail sont les suivants : a)
Principe
— soit sur bande transporteuse après arrêt de cette dernière ; il était alors prélevé une tranche de matériaux à bords parallèles (fig. 22) ;
Un tapis (T), monté sur un chariot mobile, effectue un prélèvement d'environ 300 kg à la chute d'une bande transporteuse qui permet les chargements sur wagons et camions.
— soit à la chute des bandes transporteuses, quand le débit des matériaux ne dépassait pas 50 t/h. Le récipient préleveur traversait alors le flot de matériaux à vitesse constante ;
On fait ensuite débiter ce tapis, et une caisse à bords parallèles qui coupe le flot de matériaux transversalement à vitesse constante, permet d'obtenir un prélèvement d'environ 50 kg.
— soit sous trémie. Dans ce cas étaient effectués plusieurs prélèvements de façon à avoir une estimation acceptable de la courbe granulométrique moyenne de la population analysée.
Ce prélèvement est ensuite analysé.
Par contre, lors du contrôle de réception de fourniture en carrière, l'utilisation d'appareils de prélèvements automatiques d'échantillons est actuellement indispensable, ceci à cause des cadences de chargement (arrêter quand cela est possible la bande transporteuse collectrice augmente de moitié, dans certains cas, le temps de chargement) et parce que faire des prélèvements en aval des doseurs, avant chargement au lieu de les faire sur wagon, permet de diminuer leur nombre pour avoir une estimation identique de la granularité moyenne de la fourniture (il est reconnu que le chargement sur wagon augmente la dispersion des mesures). En contrepartie, on ignore ainsi la dispersion réelle créée par le chargement. Certaines carrières ont compris le problème et se sont équipées d'appareils de prélèvements automatiques.
b) Décomposition
du cycle de
travail
1. Le tapis se met en rotation. Il est en position B. 2. Le chariot mobile descend sur des galets 0,60 m et atteint la position A.
de
3. Le tapis reçoit alors le flot de matériaux débité par le transporteur de chargement. 4 . Le tapis continue à tourner de façon à éliminer la « tête » de son chargement, dirigée vers les éléments de recyclage grâce au volet en position 1. 5 . Le tapis tourner.
monte
en
position
B et
s'arrête
de
6 . Le volet se met en position 2. 7. Le tapis se remet en rotation à vitesse réduite et déverse son chargement dans le dispositif de prélèvement.
101
8. Le dispositif de prélèvement traverse le flot de matériaux transversalement à vitesse constante. 9. Le tapis s'arrête de tourner quand le dispositif de prélèvement a traversé le flot de matériaux. 10. Le volet se remet en position 1. 11. Le tapis se vide complètement, sa rotation s'arrête, le cycle est terminé. Nous n'avons pas encore l'efficacité de ce système.
eu l'occasion
d'étudier
Une autre carrière a adopté un système qui consiste à faire passer, sous les différents doseurs, une boîte métallique. Cette boîte est transportée par le tapis collecteur à vitesse constante. Un système permet sa récupération en aval des doseurs (fig. 24).
Volet o r i e n t a b l e
~
:
Dispositif de prélèvement
v
P o s i t i o n d e p r é l è v e m e n t et l i n d e c y c l e \
Position de r e m p l i s s a g e d u transporteur Tranporteur
Largeur:environ Déplacement
45cm
Un tel système semble avoir donné satisfaction à un laboratoire régional qui faisait le contrôle d'une fourniture. D'autres procédés ont été imaginés ou sont en cours de fabrication. Nous estimons ce point fondamental. L'étude correcte de la dispersion passe par
un procédé correct de prélèvement en marche. ESSAI DE FORME
L'essai de forme utilisé est l'essai de forme dit «grille-tamis». Cet essai consiste à cribler le matériau à analyser sur une série de tamis et à passer ensuite chacune des fractions retenues sur une série de grilles d'écartement décroissant suivant la série Renard (voir exemple fig. 25).
ANALYSE 6 R A N U L 0 M E T R I Q U E SUIVANT L'EPAISSEUR
transversal
\
déchargement Position d# g a r n i s s a g e d u
Transporteur des recyclages vers l u s i n e de c r i b l a g e
Fig. 23 - Un appareil de prélèvement en carrière.
S y s t è m e d e r é c u p é r a t i o n de l a b o î t e
Fig. 25 - Essai de forme.
Boite a p r é l è v e m e n t ^ POSITION DE DEPART
Le poids de l'éprouvette d'essai est égal à celui sur lequel est habituellement effectuée l'analyse granulométrique. Ce classement, suivant la grosseur et l'épaisseur, permet de déterminer des classes de matériaux.
e—®
Pour chacune d e ces classes de matériaux, on détermine un coefficient de forme f égal à : f =
100
—
e POSITION D E R E C U P E R A T I O N
Fig. 24 - Un autre appareil de prélèvement en carrière.
102
3
(v : volume moyen d'un gravillon de cette classe, déterminé par pesée et comptage, e : épaisseur moyenne de ce gravillon).
Le « double tamisage » permet également de déterminer le pourcentage en poids de gravillons contenus dans chacune des classes de matériaux. On peut moyen :
alors
calculer
ep,
un coefficient
de
forme
log ( l O O - ^ - )
Nous avons déterminé le meilleur ajustement linéaire obtenu par la méthode de la droite des moindres carrés entre le couple des valeurs « coefficient d'usure Los Angeles - coefficient de forme ». Nous avons alors obtenu les équations indiquées dans le tableau 2, où le coefficient d'usure Los Angeles est y et x le coefficient global de forme.
G = £
ESSAI
Pi TABLEAU 2
L O S ANGELES
Nous rappelons que l'essai Los Angeles permet de déterminer une résistance à l'abrasion. L'essai consiste à introduire des gravillons ayant une certaine granularité dans un tambour contenant une certaine charge en boulets d'acier. Le tambour tourne pendant 500 tours. A la fin de l'essai, le matériau est enlevé de la machine et on recueille la fraction retenue au tamis de 1,6 mm. Le coefficient d'usure est exprimé par la perte de poids relative de l'échantillon, après élimination de la fraction 0/1,6 mm. RELATION ENTRE LE COEFFICIENT
D'USURE
LOS ANGELES ET LA FORME DES GRAVILLONS Afin de pouvoir comparer le coefficient d'usure Los Angeles de matériaux primaires contenant un fort pourcentage de «plaquettes » et de matériaux plus élaborés, nous avons établi pour différents matériaux une relation entre le coefficient d'usure Los Angeles et la forme des gravillons soumis à l'essai. De façon à avoir des granulats ayant un coefficient de forme G différent et pouvant varier de 1,87 à 3,82, nous les avons recomposés à partir des fractions obtenues par double tamisage. Nous indiquons dans le tableau 1 la nature géologique des matériaux sur lesquels ont porté les essais et le nombre d'essais effectués pour chacune des séries Los Angeles.
Microdiorite Brèche volcanique Calcaire
Microdiorite Los Angeles, série B
y
=
8,54
—
6,42
Brèche volcanique Los Angeles, série B
y
=
9,04 x —
6,00
Calcaire Los Angeles, série B
y
= 10,21 x + 10,50
Microdiorite Los Angeles, série C
y
=
5,89 x +
0,14
Brèche volcanique Los Angeles, série C
y
=
4,75 x +
3,98
Calcaire Los Angeles, série C
y
=
4,99 x + 21,81
X
Le calcul nous a montré que, dans tous les cas, nous étions obligés de rejeter l'hypothèse d'un coefficient de régression nul, donc que le résultat de l'essai Los Angeles dépendait de la forme globale du matériau. Les équations part que :
obtenues
semblent
montrer
d'autre
* Les pentes des droites obtenues dépendent de la granularité du matériau soumis à l'essai Los Angeles mais dépendent peu de la nature des matériaux soumis à l'essai. • Le coefficient d'usure donné par l'essai Los A n geles, série B, serait plus sensible à la forme du granulat soumis à cet essai que le coefficient d'usure donné par l'essai Los Angeles, série C.
TABLEAU 1
Nature géologique des matériaux
Equations
Nature des matériaux
Nombre Nombre Los Angeles de Los Angeles Série B Série C effectués effectués (fraction (fraction 10/20 mm • ) 5/10 mm • )
de
9 20 14
20 16 12
Les figures 26 à 20 représentent la forme de quelques nuages de points obtenus.
L'ELIMINATION APRES LE DEBITEUR PRIMAIRE PROBLEME POSE La question posée était la suivante : L'élimination de la fraction O/d d'un matériau O / D (D > d) issu du débiteur primaire améliore-t-elle la propreté et réduit-elle la friabilité des différents matériaux fabriqués par l'installation, et dans quelle proportion ?
103
10
10
Fig. 28 104
3
3 Forme
Fig. 29
Forme
CONSTATATIONS FAITES
^
Concasseur primaire
Constatations visuelles L'élimination après le débiteur primaire ne se fait pas systématiquement. Elle dépend des fronts de taille exploités, de leur hétérogénéité et de leur propreté. Le carrier fait varier la dimension d du O/d éliminé suivant la saison et plus particulièrement suivant l'humidité du produit d'alimentation primaire, cela parce que non seulement la gangue argileuse humide enrobe des matériaux plus gros, mais aussi parce que la sélectivité des étages du « crible d'élimination primaire » est plus faible dans ce cas. Nous avons constaté par exemple que si une carrière se limite à éliminer du 0/20 l'été, elle peut aller jusqu'à 0/40 l'hiver. Nous relatons ci-dessous une expérience en vraie grandeur, réalisée pour nous faire une opinion sur le caractère bénéfique de l'élimination ainsi effectuée. Expérimentation en vraie grandeur A . — Principe
de
l'étude
L'installation primaire de la carrière sur laquelle nous avons réalisé une expérimentation en vraie grandeur était conçue de la manière suivante : Les matériaux qui sortaient du concasseur primaire étaient séparés en deux fractions (0/100 et 100/300 mm) à l'aide d'une grille fixe. Le matériau 0/100 mm passait sur un crible Chauvin Roi O N 3 et donnait les quatre fractions suivantes : 60/100 40/60 - 20/40 - 0/20 (fig. 30).
Trémie 0 / 2 0
Pour réaliser ces expérimentations, deux types de roches de qualités géotechniques très différentes et facilement identifiables à l'œil ont été utilisées. La première roche était une brèche volcanique couleur bleue (bon matériau).
La seconde était une roche de découverte très friable (cinérite) de couleur blanche, mise à la décharge (mauvais matériau). Les caractéristiques géotechniques de ces matériaux étaient celles indiquées dans le tableau 3.
Les éléments supérieurs à 100 mm étaient introduits directement dans un concasseur giratoire Symons 5'1/2 qui le transformait en 0/80 secondaire.
TABLEAU 3
La fraction 40/100 était introduite dans un concasseur giratoire Symons de 4' et donnait un 0/60 secondaire. La fraction 20/40 pouvait être éliminée ou déversée sur un convoyeur au-delà des concasseurs secondaires. La fraction 0/20 était systématiquement éliminée. Nous avons déterminé par un triage manuel, à deux reprises, le concasseur primaire étant alimenté par le mélange de matériaux de bonne et de mauvaise qualité, le pourcentage de ces matériaux obtenus dans les fractions supérieures à 5 mm du : —
0/80 issu du concasseur 5'1/2,
—
0/60 issu du concasseur 4',
— 20/40 donné par le crible d'écrétage, —
0/20 éliminé.
de
Brèche
Cinérite
Coefficient d'usure Los Angeles
12
40
Deval
25
5
Matériaux
sec
20
Deval humide
B. —
Travail
non déterminé
effectué
Lors de la première expérimentation, les opérations suivantes ont été effectuées : — Chargements simultanés sur un camion d'un poids p1 de bons matériaux et d'un poids p2 de mauvais matériaux. 105
— Déversement de ce camion dans l'alimentateur du concasseur primaire préalablement vidé et nettoyé. — Concassage interruption.
de l'ensemble
des
matériaux
sans
TABLEAU 4
1
Indices
Alimentation
— Récupération du 0/80 (3 940 kg) secondaire issu du 100/300 primaire. Nous avons, à l'aide de la carrière, recueilli la totalité du 0/80. — Prélèvement du 0/20 (100 kg) éliminé. Rappelons que cette fraction était emmenée jusqu'à une trémie à l'aide d'un tapis facilement accessible. Nous avons fait quatre prélèvements, au cours de l'opération, pour déterminer la charge moyenne au mètre linéaire du tapis et mesurer le temps durant lequel il a été chargé pour déterminer la quantité de 0/20 produit. Les échantillons prélevés pour mesurer la charge du tapis au mètre linéaire ont été conservés et jugés représentatifs du 0/20. — Prélèvement du 20/40 (740 kg). Nous avons effectué les mêmes opérations que lors du prélèvement du 0/20 éliminé. — Récupération du 0/60 (380 kg) secondaire donné par le concassage du 40/100 primaire. Nous avons effectué les mêmes opérations que lors du prélèvement du 0/80 secondaire. Notons qu'en marche normale des installations, le 0/80 et le 0/60 secondaires sont mélangés sur un tapis. Pour les besoins de l'expérience, nous avons fait fonctionner les concasseurs secondaires 5'1/2 et 4' l'un après l'autre : — Echantillonnage du 0/20 éliminé. — Echantillonnage du 20/40 primaire. — Quartage de la totalité du 0/80 secondaire.
2
4
5
20/40 primaire
0/20 primaire
3
0/60 0/80 secon- secondaire daire
PREMIE RE EXF'ERIMEI*vITATIOr \l Pourcentage de bon matériau de la fraction supérieure à 5 mm
57,1
74,5
64
42,5
38,5
Pourcentage de mauvais matériau de la fraction supérieure à 5 mm
42,9
25,5
36
57,5
61,5
45
31
Equivalent de sable du 0/5 Teneur en eau
(%)
0,9
Pourcentage en poids des fractions rapporté à l'alimentation
66
Pourcentage de sable de chacune des fractions, rapporté au poids de matériaux mis dans le concasseur (% total produit : 32,6)
10,5
1,1
6
20 2,5
12
12,5
4,5
16
0,8
8,8
— Quartage du 0/60 secondaire. — Tamisage du 0/80 - 0/60 - 20/40 - 0/20. — Détermination, par triage à vue, du pourcentage de bon et de mauvais matériaux contenus dans les éléments > 5 mm de chaque fraction obtenue, après tamisage de contrôle des coupures sus-nommées.
DEUXIEME EXPERIMENTATION Pourcentage de bon matériau
non évaluée
56,5
53,0
20,0
18,6
80,0
81,4
— Détermination de la valeur de l'essai d'équivalent sur le 0/5 du 0/80, du 0/60 et du 0/20.
Pourcentage de mauvais matériau
d°
43,5
47,0
— Détermination de la teneur en eau des fractions sus-nommées.
Equivalent de sable du 0/5
d°
39
39
Lors de la seconde expérimentation, les opérations effectuées ont été identiques à celles qui ont été faites lors de la première expérimentation. Toutefois, nous n'avons pas déterminé le pourcentage de bons et de mauvais matériaux contenus dans le mélange introduit. Seul le pourcentage de bon et de mauvais matériaux contenus dans le 5/80, le 5/60, le 20/40 et le 5/20, et la valeur des essais d'équivalent de sable, nous intéressaient à titre de comparaison avec la première expérimentation. Cinq caisses de chacune des différentes fractions (0/80, 0/60, 20/40, 0/20) ont été prélevées. Le poids des prises, qui était égal à environ 250 kg, fut ramené à 30 kg par quartage ou échantillonnage. Ces 30 kg, jugés représentatifs de la fraction considérée, ont été ensuite analysés.
106
Teneur en eau
C. — Résultats
(%)
1,2
1,3
22 1,4
des mesures
Les résultats généraux tableau 4 où figurent :
sont
indiqués
dans
le
— le pourcentage global de bon et mauvais matériaux contenus dans le mélange Introduit et les éléments supérieurs à 5 mm des fractions 0/20, 0/60 et 0/80, — les équivalents de sable des sables de ces fractions, — les teneurs en eau,
— le pourcentage en poids de l'alimentation de chacune des fractions dans le cas de la première expérimentation.
Les figures 31 à 34 montrent, par exemple, comment se distribue le pourcentage des bons matériaux dans chacune des fractions obtenues lors du tamisage de contrôle du 0/20 éliminé, du 20/40 de la première expérimentation, du 0/60 et du 0/80 de la seconde expérimentation. 7.
D. —
Constatations
En affectant les indices 2, 3, 4 et 5, respectivement aux matériaux 0/80, 0/60, 20/40 et 0/20, en appelant p le pourcentage de bon matériau, S le résultat de l'essai d'équivalent de sable, W la teneur en eau, nous constatons les inégalités suivantes lors des deux expérimentations : P > P > > P ^ S > S 2
3
S 2
w
3
2
< w
5
5
3
< w
4
7.
20
16
125
Dimensions
10
8
63
40
5
31,5
2 5
20
16
12,5 10 8 6,3 5
D i m e n s i o n s d e s t a m i s en m m
des t a m i s en m m .
Fig. 31 - Courbe granulométrique du 0/20 (V expérimentation).
Fig. 32 - Courbe granulométrique du 20/40 (1 expérimentation). r e
e
•l.
Dimensions
des tamis en
mm.
Fig. 33 - Courbe granulométrique du 0/60 (2 expérimentation). e
Dimensions des tamis
en
mm
Fig. 34 - Courbe granulométrique du 0/80 (2 expérimentation). e
107
Les figures 33 et 34 montrent d'autre part que le concassage secondaire à l'aide de giratoires peut avoir une influence dans le raffinage des matériaux. En effet, on constate que les fractions granulométriques les plus fines du 0/60 et du 0/80 secondaires contiennent un pourcentage plus élevé de mauvais matériaux que les fractions constituées par les plus gros gravillons. CONCLUSION
Les résultats obtenus ci-dessus permettent d'affirmer que lorsqu'on introduit des matériaux sales, et présentant une certaine hétérogénéité, dans un concasseur primaire, le fait d'éliminer à la sortie les éléments les plus fins (0/20 et même parfois 0/40) améliore la qualité des produits restants quant à la propreté et au pourcentage des grains friables. Dans l'expérience faite, les matériaux choisis étaient extrêmes en qualité. L'élimination des matériaux tendres n'a pas été totale, loin de là. Le calcul montre que dans la première opération l'élimination du 0/20 conduit à réduire de 42,9 à 33 % le pourcentage des mauvais matériaux dans la partie restante. Ce pourcentage se réduit à 30 % si on élimine aussi le 20/40 ce qui serait encore inacceptable.
concassage primaire et celles des matériaux obtenus après un troisième concassage ? EXPERIMENTATION EFFECTUEE SUR LA DURETE A. —
Rappel
Nous avons indiqué, dans un paragraphe précédent, la relation trouvée entre le coefficient d'usure Los Angeles et la forme des gravillons. Nous avons comparé, à l'aide de cette relation, le coefficient d'usure Los Angeles des gravillons éliminés après le débiteur et les gravillons tertiaires donnés par une carrière. Rappelons que, sur cette carrière, les relations entre les coefficients de forme et les coefficients d'usure Los Angeles étaient les suivantes : y
B
=
8,54 x — 6,42
y
c
=
5,89 x +
0,14
x étant le coefficient de forme, G y et y respectivement les coefficients d'usure obtenus en faisant un essai Los Angeles série B et série C. B
c
Il n'est pas dit que, dans un cas plus proche de la réalité, les mêmes réductions seraient conservées mais il est logique de penser qu'au moins elles existent et qu'il est donc vivement souhaitable que l'élimination soit pratiquée. L'amélioration de la propreté est aussi très nette et autorise à dire qu'il ne faut jamais accepter dans une fourniture de qualité des sables primaires, sauf dans le cas d'une carrière dont la roche présente des qualités exceptionnelles de régularité et de propreté. La remarque concernant la plus grande proportion de mauvais éléments contenus dans les parties fines des 0/60 et 0/80 secondaires va dans le sens de l'idée que les granulats d/D renferment de moins en moins d'éléments friables au fur et à mesure des concassages et que la qualité des sables issus de ces concassages progresse aussi dans le même sens.
»
L.A
20
Essai
Los
Angeles
••
Il faut cependant ajouter que ce raffinage ne résout pas entièrement le problème de l'élimination des matériaux trop tendres.
108
y
Serie
B
S
Ay
u
0
0
n
L'AMELIORATION PAR LES CONCASSAGES SUCCESSIFS DE LA DURETE ET DE LA PROPRETE DES PRODUITS FABRIQUES
Existe-t-il une différence entre la dureté et la propreté Los Angeles des matériaux éliminés après le
1
0
Zon« s u p t n t u r *
15
PROBLEME POSE
1
0
0
S
/
'VA <'>/
/
Zone
inférieur*
s /
/
0
Matériaux
• limints
•
Matcriiux
1» r t i • i r e s
10 2.5
Fig. 35
3
&
- C o m p a r a i s o n de coefficient d'usure de matériaux primaires éliminés et tertiaires.
B . — Travail
effectué
Nous avons fait les prélèvements : — à la chute des tapis qui alimentent les différents stocks de gravillons tertiaires, — à la sortie des trémies de stockage des matériaux éliminés après le primaire (0/40). Les prélèvements de 50 kg étaient effectués une à deux fois par jour. Nous avons ensuite : — préparé les échantillons à soumettre aux essais Los Angeles, — déterminé le coefficient global de forme modifié G de ces échantillons, — effectué les essais Los Angeles, — déterminé les pourcentages d'usure donnés par ces essais. C. — Présentation
des résultats
Sur la figure 35, nous avons représenté les points ayant pour coordonnées la valeur du coefficient d'usure donné par l'essai Los Angeles et la valeur du coefficient global de forme modifié G des matériaux soumis à cet essai. Le nombre des valeurs des coefficients d'usure donnés par les essais Los Angeles effectués sur les matériaux éliminés et les matériaux tertiaires dans les différentes zones, se répartit comme l'indique le tableau 5. TABLEAU 5
Matériaux
Ecrêtés Tertiaires
coefficient d'usure plus faible que des gravillons de calibre identique provenant des matériaux éliminés (0/40), ceci en tenant compte de la forme qui a, comme nous l'avons indiqué, une influence sur le coefficient d'usure des granulats de calibre et de natures Identiques. Cela montre que les granulats se sont affinés à la suite des concassages secondaire et tertiaire, qui ont conduit à éliminer à deux nouvelles reprises les éléments les plus friables, par autoconcassage dans les appareils du type giratoire, les éléments les plus friables devenant les principaux constituants du sable. La conclusion à en tirer est que la qualité de résis-
tance à l'abrasion d'un granulat, traduite par le coefficient d'usure Los Angeles, est d'autant meilleure que ce granulat est issu de plus nombreux étages de concassage. On peut dire aussi que la qualité des sables, expri-
mée en valeur d'équivalent de sable, s'améliore très sensiblement au fur et à mesure des étapes de l'affinage.
BROYAGE PROBLEME POSE L'accroissement de l'utilisation des enrobés oblige les carrières à fournir de plus en plus de grandes quantités de sable, riche en filler de bonne qualité, le pourcentage de filler devant être régulier. Deux cas peuvent se produire :
Zone supérieure
Zone moyenne
Zone inférieure
18
0
0
0
16
2
Dans la zone moyenne se trouvent 95 % de points expérimentaux qui nous ont permis d'établir la relation « Los Angeles Forme ». MESURE DE PROPRETE DES SABLES Des mesures ont montré que, lorsque l'équivalent de sable des sables primaires pouvait être égal à 30, celui des sables tertiaires pouvait être égal à 60.
CONCLUSIONS Les résultats de ces essais indiquent que les gravillons issus du concassage tertiaire présentent un
1. La carrière traite un matériau dont la nature géologique permet d'obtenir par concassage-criblage un sable 0/2 contenant plus de 20 % de filler. Dans ce cas, rares sont les carrières qui sont équipées à l'aide de broyeurs à barres. Lorsqu'elles sont équipées, le broyeur sert surtout à transformer les gravillons peu marchands comme le 2/4 et le 14/20 et les sables produits sont directement envoyés dans la chaîne de criblage tertiaire. Le broyeur est donc utilisé comme un concasseur ordinaire dans la chaîne de fabrication. 2. La carrière traite un matériau dont la nature géologique ne permet pas l'obtention d'un sable 0/2 ayant 20 ' % de filler. Les carrières peuvent essayer de pallier cet inconvénient en produisant un sable O / D (D < 2 mm) mais ce procédé se heurte à deux limites, la première imposée par le criblage industriel, l'autre imposée par les Spécifications du fascicule 23 du Cahier des Prescriptions Communes (C.P.C.) (passant à 2 mm du 2/4 devant être inférieur à 15 % ) . Dans ce cas, les carrières produiront un sable O / D (D < 2 mm) à l'aide de broyeurs, soit en transformant un gravillon d/D quelconque, soit en enrichissant un sable 0/3 par exemple. 109
Le sable obtenu ne doit pas être stocké dans la même trémie que le sable obtenu par concassagecriblage, leurs caractéristiques étant différentes.
granulométrie de l'alimentation peut avoir beaucoup d'importance sur ce pourcentage de filler.
Nous nous sommes attachés à déterminer quelle pouvait être l'influence de la charge en barres sur la régularité granulométrique des sables broyés, la granulométrie et le débit de l'alimentation d'un broyeur.
Enrichissement en filler d'un sable de concassage
CONSTATATIONS
Nous indiquerons à titre d'exemple dans le tableau 7, la moyenne des résultats des 12 analyses granulométriques effectuées sur l'alimentation et le produit broyé d'un broyeur (1,6 x 3 m) alimenté avec un sable 0/2,5 de concassage (x est la moyenne résultats, S l'écart-type).
EFFECTUEES
des
Sables obtenus par criblage à 2 mm d'un O / D donné TABLEAU 7
par un broyeur à barres Une expérimentation nous a permis de déterminer quelle pouvait être l'influence de certains facteurs sur la granularité d'un sable obtenu à partir du criblage d'un O/D obtenu par broyage (D > 2 mm). Cette expérimentation a consisté à faire varier le débit d'alimentation et la charge en barres d'un broyeur alimenté par un 6,3/14 mm. Nous avons rassemblé dans le tableau 6 les résultats de quelques mesures (moyenne des analyses granulométrlques effectuées sur dix prélèvements).
Granulométrie du produit broyé
Granulométrie de l'alimentation Tamisât à 80 (i
Tamisât à 1 mm
Tamisât à 1 mm
Tamisât à 80 li
S (%)
(%)
n (%)
S (%)
(%)
11,1
3,16
64,4
21,7
3,12
87,5
15 t/h
8,3
1,79
49.2
41,5
4,00
99,9
4 t/h
(%)
n
TABLEAU 6
Granulométrie de l'alimentation
Cas
Débit
1 2 3 4 5 6 7 8
12 t/h 12 t/h 15 t/h 15 t/h 15,5 t/h 15 t/h 18,5 t/h 18,5 t/h
Pourcentage de filler Tamisât Tamisât dans à 24 mm à 6,3 mm le sable (%) (%) 87,9 86,2 75,8 86,6 86,1 76,3 82,2 82,6
7,6 9,5 8,7 8,3 9,3 22,8 11,2 19,3
23,4 23,0 23,4 23,2 21,6 28,4 22,2 24,4
Charge en barres
10 11 10 11 8 6 9 8
t t t t t t t t
Nous constatons en comparant : — les cas 1 et 2, que lorsque la charge broyante croit de 10 % , le pourcentage de filler du sable reste constant, — les cas 1 et 3, et 2 et 4, que lorsque le débit croit de 25 '%, le pourcentage de filler reste pratiquement constant, — les cas 2 et 7, que lorsque le débit croît de 50 % et la charge en barre diminue de 18 % , le pourcentage de filler moyen dans le sable reste constant, — les cas 5 et 6, 7 et 8, qu'une variation de la 110
Débit
On constate que l'on peut faire varier le pourcentage de filler du sable en faisant varier le débit d'alimentation, et que la dispersion du tamisât à 80 ^ est importante (l'écart-type des tamisats peut être supérieur à 3 % ; pour cette valeur, 95 % des résultats seront compris entre plus ou moins 6 % autour de la moyenne). Fabrication
d'un
sable
riche
en filler
à partir
du
concassage d'un gravillon d/D Nous donnons dans le tableau 8 le résultat d'analyses granulométriques (moyenne et écart-type des mesures), effectuées sur l'alimentation et le produit broyé donné par un broyeur (1,60 x 3,00 m) alimenté avec un 6,3/10. Nous constatons que les variations du débit d'alimentation sont de l'ordre de 15 % et que l'écarttype des tamisats à 80 /x est inférieur à 2 % . Rappelons que le poids de la prise était égal à environ 2 kg et celui de l'éprouvette d'essai de 1 kg environ. Au vu des résultats obtenus dans les trois expériences ci-dessus, nous pensons que pour obtenir un sable broyé de granularité constante :
* Il est souhaitable que le broyeur soit alimenté avec un granulat d/D de préférence à un granulat
TABLEAU 8
de
Nombre prélèvements Débit
Sable
broyé
Alimentation
Tamis (en mm • )
10 8 6,3 5 4 3,15 2,5
3,15 2 1 0,63 0,315 0,16 0,080
7
12
10
6 t/h
5,3 t/h
4,9 t/h
moyenne
écart-type
moyenne
écart-type
moyenne
écart-type
95,7 67,9 37,7 9,4 2,8 1,6 1,3
1,5 6,1 6,9 3,2 1,5 0,6 0,5
93,7 63,3 34,9 11,6 2,5 1,0 0,8
1,6 4,4 4,0 2,6 0,7 0,4 0,4
92,0 64,0 39,9 15,0 3,9 1,3 1,1
2,0 3,4 3,2 2,2 0,7 0,3 0,3
98,3 88,4 61,8 47,3 33,3 23,4 17,0
1,0 3,3 4,0 3,5 2,8 2,3 1,8
99,5 92,9 65,9 49,0 33,0 22,6 16,3
0,02 1,0 1,6 1,5 1,2 1,2 1,0
99,9 97,2 75,5 59,0 40,2 27,5 19,3
0,02 0,5 2,5 2,2 2,4 2,3 1,8
O / D . Dans le second cas, on a enregistré en effet de fortes dispersions dans les tamisats à 80 p. du produit broyé, dues d'ailleurs en grande partie sans doute à la dispersion du produit d'alimentation luimême. • Dans l'hypothèse d'une alimentation homogène en matériau d/D, une variation du débit d'alimentation et de la charge en barres de l'ordre de 15 % n'a pas d'influence sensible sur la régularité du filler contenu dans le sable.
L'EFFICACITE DE CRIBLAGE OU SELECTIVITE RAPPEL DE QUELQUES SUR L'EFFICACITE
DEFINITIONS
Il existe un grand nombre de définitions de l'efficacité de criblage. Nous préférons la suivante, directement en relation avec les spécifications imposées par le fascicule 23.
• Il est nécessaire, pour obtenir un produit broyé homogène, que le matériau introduit dans le broyeur présente une granularité constante. Le carrier qui envoie successivement au broyeur des fractions différentes ne doit pas s'attendre à recueillir à la sortie des produits aptes à fournir, après criblage, des sables à filler constant s'il n'a pas pris soin au préalable de définir un débit d'alimentation pour chacune de ces fractions.
Courbe BffàmiSMts CourbeÂ
(refus
cumules) cumules)
Nous pensons que les carrières utilisant des broyeurs devraient être facilement en mesure de fournir des sables dont le coefficient de variation (rapport de l'écart-type sur la moyenne) du tamisât à 80 n soit de l'ordre de 10 % , le poids de la prise et de l'éprouvette d'essai étant respectivement de 2 kg et de 1 kg environ. En prenant de grandes précautions pour assurer la constance de l'alimentation, il est même possible d'arriver à des coefficients de variations de 2,5 % (nous en connaissons des exemples).
à
Dimension des
décroissante
gravillons
Fig. 36 - Détermination de l'efficacité de criblage.
111
Soit un ensemble E constitué par un granulat O/D. A l'aide d'un classificateur quelconque, il est possible de séparer cet ensemble E en deux sousensembles A et B tels que la majorité des gros gravillons se trouve dans l'ensemble A et la majorité des petits se trouve en B. Les deux ensembles A et B ont un ensemble commun C parce qu'il existe toujours un certain nombre de grains déclassés. Traçons, sur un même graphique, la courbe granulométrique en tamisât cumulé des granulats de l'ensemble B et la courbe granulométrique en refus cumulés des granulats de l'ensemble A (fig. 36). Par définition, d'après E.I. Ivers (1930), le point P commun à ces deux courbes définit la dimension de séparation (sur l'échelle des grosseurs) et l'efficacité ou pouvoir séparateur (sur l'échelle des pourcentages). Pratiquement donc, la dimension de séparation d est telle que dans le lot A, le pourcentage de granulats de grosseur inférieure à d est égal au pourcentage de granulats de grosseur supérieure à d dans le lot B.
100 «o
^100
«0 70
La
1.10 ou
50
maille
a) En blage
fonction
de la dimension
de
la maille
de
cri-
sur
nor. la
«0 30 20 1 0 0
0
0,1
a)
Le d i a m è t r e du fil est égal à l ' o u v e r t u r e de la m a i l l e
0,2 0,3
0>
0,5
0,6
0,7 0,8
100
0,9
\
90 60
1
\100
1
70 ,10
so ¿0
En abscissesest d
30
porte
20
L'efficacité n'est pas constante suivant la maille ; plus la maille est fine, plus l'efficacité est faible (influence plus grande du colmatage, de la diminution du pourcentage de vide de la toile). Les figures
/
/
)
y\
/
/
i
/
f
/
/
•\*
/,
/j A
/
0 0
Ql
0,2
0,3
0.4
0, 5
0,6
b) En fonction
/ / /
4
/
/
0,1
de la longueur
0,9
1
du
crible
Si, sur la figure 30, le carré en trait plein représente l'ouverture de la maille d'un tamis de côté L et le cercle, le diamètre d d'une sphère, la probabilité de passage de cette sphère, sans toucher aux parois, est égale au rapport de la surface du carré en pointillé de côté (L — d) à celle du carré en trait plein, soit :
_ / A
0,7
b ) Le d i a m è t r e du f i l est égal au quart d'ouverture de la m a i II e
37 et 38 indiquent le pourcentage de vide en fonction du diamètre des fils.
's
/
I0
Fig. 38 - Probabilité de passage d'une sphère de diamètre d à travers une toile de crible à maille carrée d'ouverture L.
r
/
.\\.
(L-d)
5
/
r f
'(
M a i l l e s en m i l l i m è t r e s
Fig. 37 - Pourcentage de vide des toiles à mailles carrées.
! 12
tombe
100 fois
maternent
60
La sélectivité dépend de nombreux facteurs et peut varier :
sphère
60
On voit donc facilement qu'il faut en moyenne 45 impacts à une bille de 8,5 mm pour passer dans un carré de 10 mm et qu'il faut 100 impacts, soit plus
,1
du double pour faire passer une bille de 9 mm dans la même maille de 10 mm. Il se déduit de la formule précédente que, pour une bille dont le diamètre est très légèrement inférieur à la dimension de la maille de criblage, le nombre d'impacts devient infini, ou ce qui revient à dire que le temps de criblage ou la longueur du crible doivent être infinis pour que le criblage soit parfait.
90
c A : L o n g u e u r du cri ble : 2,50 m
lu 70 —
B:
Longueur
du c r i b l e
C : L o n g u e u r du c r i b l e
60
1, 6 0 m ;
0,90
m
150
100
50
Alimentation
t/h
Fig. 40 - Efficacité en fonction de la longueur du crible.
i oo »o
p
0,64 0,36 0,16 0,04
d
L
mm
mm
2 4 6 8
10 10 10 10
A 55V. d e g r a i n s B:187.
de
grains
difficiles difficiles
100
50
150
Alimentation
R g . 39 - Probabilité de passage d'une ouverture carrée.
sphère dans
une
Nous trouvons dans le « Handbook of minerai dresslng » (Taggart) des courbes d'efficacité en fonction de la longueur du crible (fig. 40). c) Variation en fonction difficiles » contenus dans
du pourcentage l'alimentation
de
« grains
Les Américains attachent une grande importance, pour la qualité du criblage, au pourcentage de « grains difficiles » dans le produit à cribler. A.D. Sinden considère que leur dimension D est comprise entre 0,75 L et 1,5 L pour une ouverture de maille de criblage L.
t/h
Fig. 41 - Efficacité en fonction du pourcentage de « grains difficiles ».
d) Variation traiter
en fonction
de l'humidité
du produit
à
L'influence de l'humidité sur le criblage semble être très importante. Dans le cas du criblage d'un produit humide, les forces de capillarité maintiennent les grains collés entre eux et les retiennent dans les mailles du crible (particulièrement pour les produits fins). L'efficacité de criblage est alors diminuée (3 ou 4 % d'humidité dans les sables sont sûrement un maximum). e ) Variation grains
en
fonction
de
l'angle
d'attaque
des
L'efficacité de criblage est d'autant plus faible que le pourcentage des grains difficiles contenus dans l'alimentation est important.
L'influence sur la probabilité de passage d'un grain, de l'angle sous lequel il tombe sur la toile, a une grande importance dès que celui-ci s'écarte trop de la normale.
Nous relevons dans le « Handbook of minerai dressing » un graphique qui donne des variations de l'efficacité en fonction du pourcentage de grains difficiles contenus dans l'alimentation (fig. 41).
Cela explique l'augmentation de la sélectivité qui peut atteindre 4 à 6 % en valeur absolue lorsqu'on inverse le sens de rotation des balourds d'un crible tout en l'alimentant avec le même débit.
113
f) Variation crible
en fonction
du débit
d'alimentation
du
L'efficacité du criblage peut diminuer aussi bien lorsque le débit d'alimentation devient trop faible ou trop grand. Dans le premier cas, les gravillons à cribler font des bonds très importants sur la toile, ce qui diminue leur nombre d'impacts. Dans le second cas, les gravillons se gênent mutuellement et une surcharge peut entraîner pour certain crible des modifications de l'amplitude de vibration. g)
Constatations
générales
Etant donné le nombre de paramètres pouvant avoir une influence sur la sélectivité, cette dernière ne peut se déterminer qu'expérimentalement.
Notons que plusieurs fabricants de cribles produisent en grande série des toiles de cribles ayant respectivement pour mailles carrées : 2 - 2,25 - 2,5 - 2,75 - 3 - 3,15 - 4 - 4,50 - 5 - 6 7 - 8 - 9 - 9,2 - 10 - 10,4 - 12 - 12,8 - 14 - 15 - 18 et il est possible, avec un délai de 2 à 3 semaines, d'obtenir des dimensions de maille intermédiaires variant de 1/10 en 1/10 de mm. Le constructeur de toile, qui a un canevas fixe, fait pour cela varier le diamètre des fils. Le décalage permis entre la coupure demandée par le Service des Ponts et Chaussées et la dimension de séparation est souvent très faible ; il dépend, bien sûr, comme le montre la figure 42, de l'efficacité de criblage à la coupure considérée. A titre d'exemple, considérons un crible à deux étages traitant du 0/6,3 mm et donnant du 0/2, du 2/4 et du 4,63 mm (voir fig. 42).
PROBLEME POSE Le fascicule 23 impose des dimensions d et D aux gravillons destinés à l'exécution d'enduits superficiels (2 - 4 - 6,3 - 10 - 14 et 16 mm).
100V.
La proportion de poids retenus à D et celle de poids passant à d doivent être inférieures l'une et l'autre à 15 % , et la somme de ces pourcentages inférieure à 25 % .
Cette condition impose, d'après la définition donnée à la sélectivité, une valeur minimale moyenne de 87,5 % pour chacune des coupures effectuées.
C<
Nous pouvons toutefois considérer qu'une efficacité égale à 89 % détermine un seuil de saturation.
S'étant assuré que la sélectivité de son installation aux différentes coupures est supérieure à 87,5 %, le carrier pourra en principe fournir des granulats répondant à la tolérance du fascicule 23. Il ajustera
la dimension de séparation donnée par son crible sur la coupure demandée par les Services des Ponts et Chaussées.
Pour faire cet ajustement, il n'existe aucune règle fixe et le carrier est obligé de procéder par tâtonnements. On constate que, si un crible équipé d'une toile à maille carrée de côté L donne une dimension de séparation d, une variation Al de la largeur de la maille entraîne une variation A d de la dimension de séparation d à peu près égale à Al. Souvent, pour ajuster les dimensions de séparation sur les coupures demandées par les Services des Ponts et Chaussées, le carrier effectue un «mélange» de toiles de différentes dimensions de mailles. Nous ne pensons pas que ce procédé soit recommandable, car cela revient à faire un mélange de plusieurs granulométries et risque d'augmenter l'importance des « queues de courbes ». Un tel procédé risque également de compliquer la tâche du service d'entretien et d'augmenter le risque d'erreur dans le remplacement des toiles. 114
4mm
2,
0
2mm
A d =
» < * « * « » - " < » p • *i - 100
Fig. 42 - Décalage maximal A d admissible entre la coupure Ci donnée par un crible et la dimension demandée par le Service des Ponts et Chaussées (4 mm).
Supposons : — que la coupure C à 2 mm donnée par le crible coïncide avec la coupure demandée par le Service des Ponts et Chaussées et que la sélectivité à cette coupure soit égale à e , 2
2
— que la coupure C à 4 mm donnée par le crible ne coïncide pas avec la coupure demandée par le Service des Ponts et Chaussées et que e soit l'efficacité de criblage à cette coupure. 4
4
Si A d est égale à la différence entre la coupure C et 4 mm et si on assimile la portion de la courbe granulométrique du gravillon comprise entre les points 2, e et C , e à une droite, on obtient l'équation suivante : 4
2
2 +
4
A
d
4
=
2
(e + e 100) p + e — 100 4
2
2
p étant le tamisât à 4 mm du 2/4.
J,
L'équation ci-dessus donne le décalage permis A d entre la coupure C donnée par le crible et la coupure demandée par le Service des Ponts et Chaussées (4 mm) en fonction de l'efficacité e . 4
4
Supposons que p = 87,5 % (pour répondre à la condition % > D + % < d < 25 % , du fascicule 23) et que e = 90 % , l'équation devient : 2
L'inversion du sens de rotation des balourds ne peut se pratiquer sans crainte que sur un crible qui n'est pas surchargé. Les constructeurs indiquent que l'inversion du sens de rotation des balourds correspond à une diminution de la pente du crible de 5 à 6°. Le tableau 12 nous donne l'exemple d'une carrière (usine III) ayant une très bonne sélectivité (93 % ) à la coupure à 6,3 mm mais qui, mal équipée, ne répondait pas aux spécifications imposées par le fascicule 23 (la différence d - s est égale à 1 mm).
et nous pouvons donner le tableau suivant : Efficacité e
87,5
89
91
93
95
97
A d en mm tamis
0
0,04
0,1
0,14
0,2
0,24
t
crible, mais augmente surtout le nombre d'impacts des gravillons sur la toile et favorise ainsi le passage des « grains difficiles ».
Le tableau 13 montre que cette même carrière, un peu plus tard, a pu ajuster à 0,1 mm la dimension de séparation donnée par ses cribles à la dimension demandée (6,3 mm). Les tableaux 14 et 15 montrent que l'adjonction d'un
Cas courants dans les grandes carrières
Cas exceptionnels
Un tel exemple nous montre que les exigences actuelles de l'Administration imposent de choisir les mailles de criblage au dixième de millimètre.
crible permettant l'élimination des sables avant le criblage du O/D donné par les concasseurs a permis à la sélectivité de l'installation à 4 mm de passer
de 86 % à 92 % . Cela est dû à l'augmentation de la surface criblante pour les grains inférieurs à 4 mm.
CONCLUSIONS
CONSTATATIONS Nous avons déterminé l'efficacité de criblage à la dimension de séparation de chaque étape de classification de plusieurs usines de criblage que nous appellerons usines I, II, III et IV.
Nous constatons que les carrières doivent ajuster au mieux la dimension de séparation donnée par les cribles sur la dimension demandée par le Service des Ponts et Chaussées pour répondre aux spécifications imposées par le fascicule 23.
Nous avons indiqué dans les tableaux 9 à 15 le résultat de quelques mesures.
Cet ajustement se fait dans la plupart des cas à 2 ou 3 dixièmes de mm.
Dans ces tableaux sont indiqués : — la dimension demandée (d), — la dimension de la maille de criblage (c), — la dimension de séparation donnée par le crible (s), — l'efficacité de criblage, — le respect des tolérances Ponts et Chaussées, — le pourcentage de refus à d de la fraction inférieure, — le pourcentage supérieure,
de tamisât
à d de la fraction
— la différence (d — s). Les tableaux 9 et 10 nous montrent que, lorsque l'on inverse le sens de rotation des balourds d'un crible équipé pour donner les coupures à 10 mm et 12,5 mm, l'efficacité à 12,5 mm passe de 77 % à 86 % . A u cours de cette expérimentation, le débit d'alimentation du crible n'ayant pas changé, nous attribuons cette augmentation d'efficacité au fait suivant : au lieu de favoriser l'écoulement des matériaux sur la toile, l'inversion du sens de rotation du crible freine les matériaux, augmente la charge du
Cette précision n'est pas toujours suffisante comme le montre le tableau 9 où le décalage entre la dimension de séparation et la coupure demandée (10 mm), égal à 0,2 mm, entraîne un tamisât à d dans la classe supérieure, égal à 17,2 % . Nous avons constaté d'autre part que la durée de vie des toiles est très variable. Elle dépend de nombreux paramètres liés à la grosseur, à la nature des fils, à la position de la toile dans la chaîne de fabrication (les toiles recevant le flot de matériaux sortant des concasseurs ont tendance à s'user plus rapidement que les autres). Très approximativement, pour une installation importante, les toiles de cribles se changent toutes les 250 heures de marche. Chacun des cribles est équipé de trois à six toiles par étage. Autrement dit, si le nombre total de toiles d'une usine de criblage des gravillons fins est égal à 25, le service d'entretien aura à remplacer environ une toile toutes les 10 heures. 11 faut 15 minutes à 1 heure pour changer une toile de crible suivant sa position sur le crible ; cela dépend bien sûr de son accessibilité.
115
Dimension demandée d (mm • )
2,0
4,0
6,3
10,0
12,5
Dimension c
2,25
5,0
6,2
12,2
17,0
1,7
3,8
6,3
9,8
12,1
de
criblage
Dimension de séparation s Efficacité du criblage (dispersion autour de la dimension de séparation)
USINE 1 93
Respect des tolérances Ponts "et Chaussées Refus à d de la fraction
1d
-
s
supé-
92
%
%
89,5
%
%
non
non
0,8
2,7
11,0
7,8
12,1
16,7
10,6
10,9
17,2
28,5
0,3
0,2
0,0
0,2
0,4
2,0
4,0
6,3
10,0
12,5
Dimension de criblage c
2,25
5,0
8,3
12,2
17,0
1,7
3,8
6,4
9,9
12,5
Efficacité du criblage (dispersion autour de la dimension de séparatlon)
92
%
92
%
oui
Refus à d de la fraction inférieure
1,6
6,2
13,3
8,3
13,7
15,9
9,7
9,8
12,0
13,2
0,3
0,2
0,1
0,1
0,0
à d de la fraction
à -
s
supé-
1
6,3
10,0
14,4
Dimension de criblage c
2,35
5.0
8,2
12,2
17,0
Dimension de séparation s
2,1
3,5
6,6
10,4
14,2
94 %
88 %
Efficacité du criblage (dispersion autour de la dimension de séparation) Respect des tolérances Ponts et Chaussées
116
s
1
%
oui
4,0
-
86
oui
2,0
1d
%
oui
Dimension demandée d (mm • )
inférieure
à d de la fraction
89
non
1
Tamisât rieure
89 %
Respect des tolérances Ponts et Chaussées
Tamisât rieure
Refus à d de la fraction
(sens de rotation du crible donnant la coupure à 10 mm et 12,5 mm normal)
Dimension demandée d (mm • )
8
(sens de rotation du crible donnant la coupure à 10 et 12,5 mm inversé)
77
oui
Dimension de séparation
USINE 1
%
oui
1
T A B L E A U 10
87
non inférieure
Tamisât à d de la fraction rieure
TABLEAU 9
supé-
TABLEAU 11 92
%
95 %
93
%
oui
non
oui
oui
non
1,5
0,9
13,9
13,2
11,2
6,2
16,0
4,7
3,9
18,8
0,1
0,5
0,3
0,4
0,2
USINE II
Dimension demandée d (mm • )
2,0
4,0
6,3
Dimension de criblage c
non
Dimension de séparation s
2,35
Efficacité du criblage (dispersion autour de la dimension de séparation)
Tamisât rieure
93 %
inférieure
à d de la fraction
| d -
s
supé-
j
4,10
7,3
93
%
88 %
90 %
non
oui
non
non
oui
17,4
8,3
26,0
22,4
7,4
1,2
5,4
1,7
7,0
11,5
0,35
0,1
1,0
0,4
0,3
2,0
4,0
13 toiles de 2,5 mm 7 toiles de 3,0 mm
Dimension de séparation s
III
2,2
Efficacité du criblage (dispersion autour de la dimension de séparation)
(22 au 26 mai 1967)
14,1
93 %
Dimension de criblage c
USINE
10,4
communiqué
Dimension demandée d (mm • )
TABLEAU 13
14,4
TABLEAU 12
Respect des tolérances Ponts et Chaussées Refus à d de la fraction
10,0
Respect des tolérances Ponts et Chaussées Refus à d de la fraction Tamisât rieure
à d de [ d -
inférieure
la fraction
supé-
s 1
94,5
5,0
93,0
89,0
%
90,0
20,3
0,2
0,0
0,1
0,6
1,3
3,8
6,4
9,8
j
%
22,7
2,2
M - s
92,0
9,3
Dimension de séparation s
supé-
13,5
7,1
18,0
la fraction
9,4
1,9
12,5
à d de
6,2
3,3
7,5
Tamisât rieure
1 toile de 16,0 mm
2,8
4,5
inférieure
2 toiles de 12,0 mm
5,7
3,0
Refus à d de la fraction
8 toiles de 7,0 mm
6,6
Dimension de criblage c
Respect des tolérances Ponts et Chaussées
7 toiles de 1,80 mm
11,3
14,4
%
18 toiles de 11,0 mm
non
10,0
93,5
12 toiles de 8,0 mm
non
6,3
86 %
14,4
oui
4,0
%
10,0
oui
2,0
94
%
6,3
oui
Dimension demandée d (mm • )
Efficacité du criblage (dispersion autour de la dimension de séparation)
(3 au 7 avril 1967)
4,0
%
USINE III
90,5
oui
non
oui
oui
8,0
7,0
6,0
7,5
1,0
16,0
6,0
10,0
0,2
0,2
0,1
0,2
%
TABLEAU 14 %
USINE
IV
(avant l'installation du cribleur « désableur »)
117
Dimension demandée d (mm • )
2,0
4,0
6,3
10,0
14,4
Dimension de criblage c
3,0
4,5
7,5
12,5
18,0
Dimension de séparation s
2,2
4,0
6,5
9,8
92 %
92 %
91,5 %
88,0 %
Efficacité du criblage (dispersion autour de la dimension de séparation) Respect des tolérances Ponts et Chaussées Refus à d de la fraction Tamisât rieure
inférieure
à d de la fraction
l d - s ]
supé-
USINE IV
oui
oui
oui
oui
12,0
8,0
9,0
7,5
1,0
8,0
7,5
13,0
0,2
0,0
0,2
0,2
L'usure d'une toile ne fait pratiquement pas varier la dimension de la maille de criblage car elle s'effec-
tue sur la partie supérieure des fils. Lorsqu'un certain degré d'usure est atteint, les fils se brisent et la toile s'effondre assez rapidement. Toutefois, un déplacement relatif des fils peut apparaître lorsque la toile est usée. Le débit de matériaux O / D alimentant une installation de criblage peut varier pour plusieurs raisons, telles que : — A r r ê t d'un concasseur (diminution).
(après adjonction d'un crible « désableur » à partir du 19 mars)
L'augmentation du débit se fait alors sentir sur toute la chaîne de criblage et peut de ce fait diminuer l'efficacité à chacune des coupures demandées. Les grandes carrières n'étant pas équipées de trommel, et criblant généralement les gravillons dans le sens décroissant de leurs dimensions, sont donc en mesure de fournir des gravillons à granularité constante. Nous donnons pour exemple (tableau 16), la dispersion obtenue sur huit mesures (production d'une semaine) effectuées sur un 6,3/10 (poids de la prise d'essai 10 kg environ) :
— Ouverture de la fente des concasseurs (augmentation). Nous n'avons pas mis en évidence l'influence des variations de débit sur l'efficacité des cribles. Nous pensons toutefois qu'une diminution peu importante du débit ne peut qu'augmenter l'efficacité de criblage aux différentes dimensions de séparation ; l'inconvénient, s'il en existe, ne peut que résulter du déplacement sur l'échelle des grosseurs de la dimension de séparation.
Dans le cas d'une installation criblant les gravillons dans le sens décroissant de leur grosseur, l'accroissement de débit dû à l'augmentation de l'ouverture de la fente du concasseur ne peut avoir d'influence que sur la première toile qui reçoit le flot de matériaux. L'accroissement de débit résulte en effet de la présence dans le flot de matériaux d'un certain pourcentage d'éléments plus gros. Le refus sur la première toile augmente mais, par contre, le tamisât demeure pratiquement égal à ce qu'il était précédemment.
Il en serait bien sûr autrement dans le cas du criblage à l'aide d'un trommel où c'est le refus aux différentes toiles qui est criblé successivement. 118
TABLEAU 16 Passant au tamis Moyenne Ecart-type
12,5 100
8
6,3
5
4
86,8
33,6
4,7
1,9
1,4
3,2
5,1
1,6
0,8
0,5
11,2
10
98,6 0,7
Conclusion générale Nous n'avons pas pu, jusqu'à présent, déterminer l'influence de toutes les opérations effectuées en carrière sur les caractéristiques des fournitures produites et susceptibles d'être soumises à un contrôle. Nous donnons toutefois, dans le tableau 17, l'utilisation qui peut déjà être faite de nos constatations pour apprécier la qualité des fabrications d'une carrière.
T A B L E A U 17
Propreté
Qualité Eléments à contrôler
Conditions imposées par le fascicule 23
Granulometrie Forme
homogénéité
sable
11-1
Art. 7
Art. 8.3
Angeles < 20
3 % de friable
résistance Art. Los
Art.
le C.P.S. (friable si fixe la valeur Deval sec baisse de caractéristique de l'équivalent < 15 de > à 25 % ) de sable Deval humide < 10
8.4
Art.
Passant au tamis <
1 2
L +
De quels moyens dispose le carrier pour répondre au mieux aux conditions
•
Gisement médiocre
Aucun
•
a • b • c • d
•
Gisement ayant un certain degré d'hétérogénéité Gisement pollué
Scalpage Elimination après primaire Concassages successifs à l'aide de giratoires Elimination des sables primaires, secondaires (1)
6.2
g <
Art.
Limite 10
D + < < 25 %
%
>
D <
15
<
d <
15
Essai à la grille
• •
• • •
Installation • de criblage défectueuse Circuit des sables broyés •
Débourbage • lavage Dessablage Dépoussié- • rage •
Position du d/D dans le O / D ' donné par un concasseur < Type de concasseurs (2)
Fractionnement plus poussé Recyclage Choix des concasseurs
sable o/d
4.3
6e >
mm %
Coefficient de destruction Pour quelles raisons le carrier ne peut pas a priori satisfaire aux c o n d i tions indiquées c i dessus
gravillon d/D
gravillon
Régularité granulométrique
d >
Art.
4.2
D <
10
Fixée par le
%
Nature géolo- • gique de la roche •
> 87,5 • % 87,5 Le tamisât mais à 2 mm est en maurelation avec vais le tamisât à réglage 80 M (3) Chan- • gement de toile •
Criblage du 0/2 (coupure intermédiaire) A p p o r t d'un sable de broyage
Criblage défectueux Mauvais entretien Stockage
• •
•
Installation à revoir
•
• •
De quoi dépendent donc surtout les éléments à contrôler Nombre d'essais minimal nécessaire pour suivre la production d'une carrière après une première étude
Front de taille
Front de taille et Installation (intervention possible et rapide du carrier)
La fréquence du contrôle sera 4 équivalents déterminée en fonction de de sable l'hétérogénéité du front de par jour taille
1 X 4 par jour (4)
sable
broyé
C.P.S.
% le C.P.S. peut fixer le tamisât à 80 li %
Insteîllation de c riblage (effi<:acité)
aucun
sable concassé
gravillons
Criblage Installation et défectueux réglage (colmatage) défectueux Influence des concasseurs Stockage (à démontrer) Stockage dans silos importants Elimination des sables primaires et secondaires (éviter le colmatage) Revoir le stockage Installation à modifier
Installation ou réglage à modifier
INSTALLATION Pour une installation donnée, les éléments à contrôler ci-dessus peuvent considérés comme constants
par
1 X 3 quinzaine (5)
1 X 4 par jour (4)
4 par jour
être
Se détermine au cours de la première étude de la carrière
Nous complétons ce tableau en donnant explications se rapportant aux renvois :
quelques
(1) Nous avons indiqué que l'amélioration de la qualité due aux concassages successifs était au maximum égale au pourcentage de sable produit. Cela signifie que, si après chaque concassage 10 % du produit est éliminé et que le produit éliminé est essentiellement constitué par des éléments friables, une carrière ayant trois étages de concassages, qui exploite un gisement contenant plus de 30 % de matériaux de mauvaise qualité, ne pourra pas satisfaire aux conditions imposées par le fascicule 23. (2) Le pourcentage de plaquettes contenu dans un gravillon d/D dépend en effet de la position de ce d/D dans le O / D ' ( D ' ^ D) donné par un concasseur.
Nous rappelons, d'autre part, que si l'article 4.1 du fascicule 23 indique que le C.P.S. peut définir la granularité des matériaux par la valeur des seuils de granularité d/D ainsi que par des conditions complémentaires relatives à des tamis compris entre d et D, le tamisât à ces tamis intermédiaires est pratiquement déterminé par le tamisât à d et à D. (4) 1 x 4 signifie qu'une analyse par jour est suffisante sur chacune des quatre fractions produites (2/4 - 4/6,3 - 6,3/10 - 10/14). (5) 1 x 3 signifie qu'un essai de forme par quinzaine est suffisant sur les trois fractions suivantes : 4/6,3 6,3/10 - 10/14.
BIBLIOGRAPHIE
O n peut dire qu'en général : a) les plus gros fragments sont allongés (autrement ils ne pourraient pas passer par la fente du concasseur), b) les fragments moyens sont plutôt cubiques, c) les petits fragments sont plats ou allongés (ce sont des éclats).
Fourniture
de granulats employés
à la construction et à
Fentretien des chaussées - B u l l e t i n o f f i c i e l d u Ministère de l ' E q u i p e m e n t • F a s c i c u l e 23 d u C a h i e r des P r e s c r i p t i o n s Communes (C.P.C.). R. PELTIER. Manuel du Laboratoire Routier D u n o d , P a r i s . 3 édition, 1959, 281 pages.
-
Editeur
e
Voici, à titre d'exemple pour deux carrières, quel est le pourcentage en poids de gravillons ne répondant pas à la spécification L •+- G <^ 6e contenu dans les différentes fractions produites :
J.
COSTES.
d'extraction
et de préparation des
Ores and industrial minerais - W i l e y
handbook
series .
H a n d b o o k of m i n e r a l dressing - T a g g a r t .
Le classement hydromêcanique des matériaux (Documenta-
O / D à partir duquel sont issues les fractions
4/6,3
1
0/40
16,3 %
12,8 %
5,5 %
Préparation des minerais - R e v u e de l ' I n d u s t r i e minérale N u m é r o Spécial 15 décembre 1958.
2
0/20
11.0 %
9.0 %
14 %
A . P A V I L L O N . Voyage autour des cribles • R e v u e des R o u t e s n ° 214 - N o v e m b r e 1949, p . 47-52.
Carrière
tion
6,3/10
10/14
C.
SECEMI).
CHAUVIN,
Ingénieur constructeur.
Sélectivité dans le cri-
blage industriel.
Techniques
(3) Le tamisât à 80 p. est en relation avec le tamisât à 2 mm. Cela explique pourquoi certaines carrières, dans certains cas, ne peuvent pas fournir exactement une courbe granulométrique moyenne demandée.
120
Matériels
minéraux - E d i t e u r E y r o l l e s , P a r i s , 1968, 237 pages.
Générale
modernes de broyage - E d i t e u r s E y r o l l e s et
Gauthier-Villars Documentations less.
- C o l l e c t i o n de l ' A N R T . 1965 - 142 pages. Dragon, A l l i s Chalmers, N o r b e r g , Babitt-
L'équipement mécanique des chantiers - E d i t e u r C o m p a g n i e française d'édition, 40, r u e d u Colisée, 75-Paris cation p é r i o d i q u e , mensuelle.)
(8 ). ( P u b l i s
