Support de cours Traitement des minérais

Techniques et méthodes d’exploitation des mines à ciel ouvert Traitement des minerais

Institut Algérien des Mines Techniques et méthodes d’exploitation à ciel ouvert

Traitement des Minerais

Support de cours SERRADJ Tayeb

Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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INTRODUCTION Le traitement minéral est l’étape en exploitation minière (parmi une série d’étapes) qui convertit le tout venant de la mine (r.o.m) le minerai (c.à.d. le minerai comme extrait sous sa forme brute) en un produit enrichi, qui est sensiblement proche au minéral/métal final désiré, que le minerai tout venant. Cela s'appelle la préparation minérale parce qu’il prépare le minerai tout venant pour qu’il soit prêt pour les méthodes d’extraction minérale (métallurgie). Naturellement, pas tous les minerais ou minéraux tout venant exigent la préparation ou la métallurgie. Very rich iron ore, sand and gravel and (some) coal are example of minerals that do not necessarily undergo any beneficiation prior to their use. Le minerai très riche de fer, le sable et le gravier et le charbon (certains) sont des exemples des minerais qui ne subissent forcément aucune réduction avant leur utilisation. Exploitation Minière (Tout venant)

Traitement minéral

Métallurgie Produit fini (minéral)

Un accomplissement important pendant l'étape de préparation minérale est la réduction de la quantité de roche qui doit subir la métallurgie. On élimine un pour cent significatif de roche stérile; avec la quantité exacte qui dépend de la géologie du gisement. La réduction en quantité rend non seulement la métallurgie plus effective, elle réduit également une série de coûts comprenant le transport, les alimentations et les équipements. Les diverses conséquences de la préparation minérale sont : i. réduction de volume de minerai ii. séparation des différents types de minerais pour le minerai polymétallique, de sorte que chacun puisse suivre un procédé séparé de préparation, au besoin iii. pertes dans les divers sous-processus tels que la concentration La préparation minérale se compose de la libération et de la séparation/concentration. La libération concerne l’exposition des valeurs minérales de la roche de sorte qu'elles puissent être extraites. Ceci est réalisé par concassage et/ou broyage. Ceci ramène la roche stérile aux particules quelque peu distinctes du minerai valorisable. À la prochaine étape, ces particules sont séparées par des moyens physiques (utilisant des propriétés telles que la densité) ou moyens moyens chimiques en objets de valeur (concentré) et des rejets (produits de queue). Ainsi tandis que la libération est principalement un procédé physique, la séparation/concentration peut être un procédé physique ou un procédé chimique. chimique. Il y a une autre partie de la préparation minérale, une partie partie qui s'occupe de la finition et comporte des procédés comme le séchage, transport et disposition des produits de queue. Un exemple de flowsheet est donné ci-dessous: (+) indique surdimensionné, tandis que (-) indique trop petit. Comme vu ci-dessus, le surdimensionné est remanipulé, alors que les trop petits se dirigent vers la prochaine opération.


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Efficacité dans la libération Libération par communition (c.à.d. concassage et/ou broyage) n'est jamais parfait. La finesse du morcellement s’effectue aléatoirement (n'importe comment), quelques particules auront toujours la gangue fixée en elles. La figure ci-dessous prouve que même si la particule a été écrasée à une plus petite taille, quelques particules résultantes contiennent toujours de la gangue. Des particules qui contiennent la gangue et le minerai s'appellent middlings (issues de blé).

Minéral enfermé à l'intérieur d'une gangue Le degré de libération est défini « comme pourcentage du minerai se produisant en tant que particules libres dans le minerai par rapport à tout le contenu ». Il dépend de la résistance à la frontière du minerai-stérile, les faibles frontières ont des degrés plus élevés de libération. Typiquement, le laboratoire et les études d'échelle pilote sont conduites pour déterminer la libération optimale pour un minerai donné. L'optimum ne signifie pas que le degré de libération est à cent pourcent et qu'il y a pas de middlings; il signifie simplement que le pourcentage des middlings et le degré de libération sont les deux acceptables pour la prochaine opération dans le procédé. Pour le minerai minerai de basse teneur (qualité inférieure), il est parfois plus économique économique de broyer plus grossier qu'optimal, ayant ayant pour résultat de plus grandes issues fractions de middlings (et produits de queue à grain grain grossier). Les middlings sont alors redroyées dans la prochaine étape (voir ci-dessous). En éliminant des produits de queue précocément, les coûts de broyage broyage sont réduits dans la deuxième étape. Ce type type d'organigramme est employé sur les minerais qui sont facilement séparés de la gangue.


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Efficacité dans la concentration L'ampleur de la concentration possible à un type de minerai dépend de la géologie. Par exemple, alors que du minerai contenant le cuivre natif pourrait être hypothétiquement concentré à 100% de cuivre, le minerai de cuivre contenant la chalcopyrite (CuFeS2) peut seulement être concentré à 34.5% de cuivre (vous savez pourquoi 1?). Par conséquent, pour le cuivre natif, la récupération maximum hypothétique est 100% dans le concentré, alors que pour la chalcopyrite, il n’est que de 34.5%. 1 Le cuivre, avec un poids atomique de 63.54, est 34.6% du poids moléculaire de CuFeS 2 (183.52). Exercice rapide 1.1: Dans une installation de préparation, un concentré de chalcopyrite (76% chalcopyrite) est transporté à 100 tonnes par heure sur un convoyeur à bande. Quelle est la teneur du cuivre sur le convoyeur? À $3.50/lb, quelle est la valeur du cuivre sur le convoyeur? Réponse : 100 tph de concentré de chalcopyrite de 76% 76 76 tph de chalcopyrite  76 76 X 34.6% de Cu Cu (en chalcopyrite) = 26.3 tph  Valeur : 26.3 X 2000 2000 X 3.5 par heure heure = $184,192 par heure Récupération est le pourcentage de tout le métal contenu dans le minerai qui est présent dans le concentré. Noter que la

récupération n’est pas de 100% puisqu'un certain métal est toujours perdu aux produits de queue. Typiquement, la récupération est calculée non seulement pour le concentré, mais également pour les middlings et les produits de queue, pour mieux comprendre l'installation de traitement. (RoC) est le rapport d'alimentation sur le concentré (en poids); c.-à-d. un rapport de l'entrée sur la sortie (en poids). À mesure que la teneur en métal du concentré augmente, le rapport de la concentration suit également. Voir l'exemple.

Rapport de concentration

Exercice rapide 1.2: Dans une usine d'or, le minerai pénètre le procéssus à 110 tph à une teneur de 0.4 oz/ton. Il produit un concentré à 70 oz/ton. Les produits de queue sont mesurés pour contenir 0.04 oz/ton d'or. Calculer le rapport de la concentration. Réponse : Soit le taux d'entrée en tph F (=110 tph), le taux de concentré en tph est C et les les produits de queue en tph sont T. Soit : la teneur d'alimentation est f en oz/ton, la teneur de concentré soit c en oz/ton et la teneur de produits de queue est t oz/ton Par conséquent, F = C + T  Eq 1 … c.-à-d. tonnes d'entrée = tonnes sorties In terms of gold quantities: F●f = C●c + T●t  Eq Eq 2 … c.-à-d. or d'entrée = or sortie Des Eqs. 1 et 2: C = F (f-t)/(c-t) Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ 4 Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013


= 110(0.4-0.04)/(70-0.04) = 0.566 tph Rapport de concentration : F/C = 110/0.566 = 194.33 Qu'arrive à F/C quand la teneur de concentré grimpe jusqu'à 75 oz/ton, teneur de sortie de queue demeurant la même ? Quelle est la récupération d'or du concentré? est le rapport de la teneur du concentré sur la teneur de l'alimentation. Dans l'exemple ci-dessus, le rapport d'enrichissement est 70/0.4 = 175

Le rapport d'enrichissement

Généralement, la récupération et la teneur du concentré sont inversement proportionnelles. Bien que la récupération à 100% soit toujours désirée, en raison de son rapport inverse avec la teneur du concentré, il n'est pas possible de la réaliser sans heurter la teneur du concentré. Par conséquent, il y a une teneur ou récupération optimale/économique pour chaque procédé de traitement.

COMPTABILITE MÉTALLURGIQUE La comptabilité métallurgique est simplement la comptabilité des minerais entrant et quittant un processus. C'est un aspect important du traitement minéral puisqu'autrement, sans lui, des paramètres importants tels que la récupération ou le rendement ne seraient pas connus. Les fonctionnements d'usine dépendent également de la comptabilité métallurgique pour s'assurer que les fonctionnements sont efficaces et n’ayant pas trop de pertes. L'échantillonnage et l'analyse sont les deux composants de la comptabilité métallurgique. Il est admis que si les récupérations théoriques et réelles d'un procédé diffèrent de plus de 1%, l’échantillonnage et l’analyse sont à blâmer.

Échantillonnage et pesage Pour déterminer la véritables récupération/pertes d'usine, on doit échantillonner le minerai avant le concassage primaire (typiquement le point d'entrée dans l'usine). Cependant, en raison des raisons ci-dessous, ceci n'est pas fait à moins que des minerais du type différent doivent être représentés séparé: - Les particules du tout venant du minerai sont de tailles et de qualité très différentes - La ségrégation se produit sur la bande du convoyeur basée sur les dimensions des particules. Par conséquent, des particules fines et grosses peuvent être être prévues pour être de teneur différente en qualité et en eau. eau. À moins que de très grands échantillons soient prélevés, il peut ne pas être possible d'obtenir une valeur véritablement représentative Le prélèvement est mieux fait quand il y a de l’homogénéité dans le matériau, particulièrement quant aux dimensions des particules. Par conséquent, il est courant d’échantillonner d’échantillonner après le concassage/broyage. concassage/broyage.

Echantillonnage d'humidité L'humidité extérieure de surface influe sur le poids et la qualité des échantillons. Cependant, à moins qu'elle soit mesurée au prélèvement, il n'y a aucune manière de connaître connaître la teneur en eau puisque la plupart des analyses analyses sont faites sur des échantillons échantillons secs (des échantillons sont séchés avant analyse de laboratoire). Cependant, en raison des procédures souvent compliquées requises pour rassembler des échantillons d'analyse, analysant des échantillons d'analyse de la teneur en eau donne de faux résultats puisqu'il y a perte d'humidité dans le long procédé de prélèvement. Par conséquent, la mesure d'humidité est souvent faite sur des échantillons rassemblés séparé des échantillons d'analyse. Par conséquent: % d'humidité de surface = (poids humide - poids sec) X 100/poids humide

Echantillon d'analyse Puisque les échantillons doivent être représentatifs du matériau entier, ils devraient être pris aux emplacements qui réduisent naturellement au minimum la variabilité. Gy’s formula is used to obtain an idea of the sample size required to obtain a given accuracy:

où M = poids minimum d'échantillon requiris (gms) L = poids du lot entier (gms) C = constante d’échantillonnage pour le matériau = f.g.β.c d or d0.95 = dimension particulaire au 95 ème percentile (en cm) s = erreur de prélèvement relative f = facteur de forme g = facteur dépendant de la distribution des particules β = facteur de libération c = facteur de composition Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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Les facteurs affectant C peuvent être estimés comme suit: Le facteur de forme est sélectionné sur la base de la taille de la majorité des particules. Il est de 0.5 pour la plupart des particules (voir f f ci-dessous).

Le facteur de libération, β, dépend du degré de libération (voir ci-dessous) c.-à-d. le minerai libéré (les particules séparées du minerai et de la gangue) ou incorporé. Noter que si nous prélevons la cendre de charbon, le « minerai » serait la cendre.

β est calculé comme suit:

où L et d sont les longueurs du matériau et de la particule de minérale respectivement. The size distribution factor, g, is typically 0.25, and is based on the ratio of the large to small particles (d0.95/d0.05). It is selected as below: Wide range in size (d0.95/d0.05>4), g = 0.25 Medium range in size (2< d0.95/d0.05<4), g= 0.50 Small range in size (1< d0.95/d0.05<2), g=0.75 No range, all the same (d0.95/d0.05=1), g=1.0 The composition factor is estimated from:

where a is the fractional mineral content, r is the mineral density (g/cc) and t is the density of the material (g/cc) being sampled. Note that the obtained error is the relative sampling error error and is related to the absolute error as follows: where, μmineral is the average quality value of the mineral. Therefore, any sample obtained from such a program would have a quality range of ±2*sA

COMMINUTION Le morcellement est l'étape dans le traitement minéral où la roche extraite est successivement réduite dans la taille jusqu'à ce que la majeure partie de gangue et de minerai se produise en tant que particules séparées. Deux mécanismes primaires : Concassage: - par compression ou choc avec les surfaces dures dans le circuit restreint - typiquement un procédé sec. Petits rapports de réduction (pas plus de 3-6 à chaque étape). Le RR est défini comme rapport de dimension particulaire maximum d'alimentation à la dimension particulaire maximum de produit. Broyage: - abrasion et choc par le mouvement libre des médias non liés (barres, billes, cailloux etc.) Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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- typiquement un procédé humide, de sorte que l'alimentation à la concentration puisse être sous la forme de boue d'émoulage

Principes du morcellement - Les mineraux sont en général cristallins avec les liaisons physiques et chimiques déterminant la disposition des atomes. Ces liaisons sont effectives seulement pour de petites distances et peuvent être brisées si la contrainte de traction est appliquée (par la charge de tension ou compressive). - Les tensions internes ne sont jamais uniformes car la roche contient beaucoup de différents minéraux dans plusieurs tailles différentes. Tandis que les tensions dépendent des propriétés mécaniques de chaque constituant, elles dépendent de la présence des fissures.

o La hausse de la tension à la pointe de la fissure est proportionnelle à la racine carrée de la longueur de la perpendiculaire à la fissure suivant la direction de la tension. Une fois que la longueur de la fissure dépasse une certaine valeur, elle peut briser la liaison atomique à la pointe, augmentant de ce fait la longueur de la fissure, qui augmente la tension. La rupture est donc rapid. - Les cristaux peuvent être élastiques bien que les théories assument la rupture fragile. L'élasticité implique qu'ils peuvent stocker l'énergie sans se briser ; et relâcher l'énergie stockée quand la tension est enlevée. L'énergie de traction est relâchée quand une fissure est formée. Quand la fragmentation fragmentation se produit (La théorie de Griffith), une partie de l'énergie stockée va devenir « l'énergie extérieure libre” ou “ énergie potentielle ” des atomes sur la surface de création récente. La hausse de l'énergie potentielle donne aux nouvelles surfaces créées plus d’activité chimique.

Noter que la propagation des fissures peut être influée par la présence d'autres fissures ou frontières du cristal. - L’eau, particulièrement en contenant des additifs, réduit l'énergie requise pour le morcellement. Ceci probablement parce que l'eau/additif réduit la force de liaison à la pointe des fissures. - La fragmentation des particules se produit par concassage (rupture de compressive), impact (rupture de traction) et usure ou attrition (rupture de cisaillement).

Rupture par concassage o Quand la compression se produit, les particules de deux types de tailles se produisent. Les fines de la rupture de compression se produisent près des points de charge, tandis que les particules grossières se produisent suite à la rupture de traction induite. En employant les surfaces striées , la superficie du point de charge peut être réduite, ainsi, réduisant les forces de compression et par conséquent les fines. o Dans la fragmentation par choc, la particule est exposée brusquement (rapidement) aux contraintes très élevées. Les particules se brisent par traction en produits de taille similaire. o L'usure se produit typiquement en raison de l'interaction de particule-particule. Elle produit beaucoup de fines et est par conséquent indésirable. L'usure se produit si des roches sont introduites trop rapidement dans le broyeur augmentant, de ce fait, les efforts de compression entre les roches.

Théories du morcellement Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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Le problème majeur avec le morcellement est qu'une grande partie de l'énergie absorbée va à l'outil pour le morcellement c.-à-d. la machine elle-même. Par exemple, pour des broyeurs à boulets, seulement 1% de l'énergie va au morcellement. Par conséquent, il est difficile d'isoler l'énergie absorbée dans le morcellement.en plus, différent de la plupart des théories de morcellement qui supposent que tout les matériaux sont fragiles, le matériau plastique peut absorber l'énergie pour se déformer, sans produire de nouvelles surfaces supplémentaires. Les trois théories principales sont: Théorie de Von Rittinger (1867): L'énergie absorbée est proportionnelle à l’air de la nouvelle surface produite.

où E est l'absorption d'énergie et les D1 et les D2 sont les tailles d'alimentation et de produit respectivement et C VR est une constante. Cette théorie s'applique au broyage fin (10-1000 microns) Théorie de Kick (1885): l'énergie absorbée est proportionnelle au rapport du volume de particules d'alimentation au volume de particules de produit.

où E est l'absorption d'énergie et les D1 et les D2 sont les tailles d'alimentation et de produit respectivement et C K est une constante Il ne tient pas compte des tailles absolues de l'alimentation et le produit et, en conséquence, par exemple, implique que l'énergie absorbée pour ramener une particule de 5 microns à la moitié de sa taille est identique à celle requise pour réduire une particule de 1000 millimètres. Il est montré que cette loi est assez précise pour concasser au-dessus de la taille de 1 cm. Theorie de Bond: La puissance en watts (kw-h par tonne courte) absorbée en réduisant une alimentation de 80% passant la taille F (microns) à un produit de 80% passant la taille P (microns) est donnée par:

où Wi est l'indice de travail de Bond pour le matériau.

L'indice de Bond est un indicateur de la résistance du matériau au concassage et au broyage. Il est égal au kwh/st exigé pour réduire le matériau d'une dimension théoriquement infinie d'alimentation à 80% passant le tamis de 100 microns. Cette loi s'est avérée admissible pour le broyage à bille et à barre.

Broyabilité Le quantificateur le plus courant de la broyabilité est l'indice de travail de Bond introduit précédemment. Noter que la broyabilté dépend des dimensions des particules et par conséquent, la dimension particulaire appropriée devrait toujours être spécifiée avec l'indice de travail listé. L'indice de travail est obtenu en laboratoire en utilisant l'essai standard de Bond. Du matériau trop petit est continuellement enlevé pour répliquer le fonctionnement à circuit fermé. Noter que l'indice de travail, qui mesure le KwH, KwH, dépend du type de machine de boyage boyage utilisé. Quelques machines sont plus efficaces que d'autres et, donc, montrera l'indice de travail inférieur que d'autres. Par exemple, les concasseurs à mâchoire et giratoire absorbent beaucoup d'énergie et ont, en conséquence, les indices de travail les plus élevés. Les broyeurs à barre ont les indices de travail les plus petits tandis que les concasseurs à percussion et les broyeurs à vibration ont des indices de travail modérés.

Concasseurs Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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Les concasseurs sont la première étape mécanique m écanique dans le procédé de morcellement, suivant les indications de l'organigramme (flowsheet). Le concassage est généralement effectué dans deux ou trois étapes de processus. La première étape, généralement, concasse de moins de 1,5 m à 10 - 20 cm. La deuxième étape, généralement, concasse à moins 0,5 à 2 cm. Le concassage est fait dans le circuit ouvert ou fermé. Les deux ont leurs applications. Une fois fait dans le circuit ouvert, le produit va à la prochaine étape du morcellement morcellement (typiquement un broyeur à barre). Puisque le produit n'est pas criblé, la prochaine étape doit pouvoir s’adapter à des fluctuations fluctuations de taille. Le concassage est fait dans le circuit fermé, quand la flexibilité de broyeur est désirée. Ici, le produit est criblé, le passant (petite taille) est acheminé vers la prochaine étape, mais le refus (surdimensionné) est renvoyé au concasseur. La présence d'un crible permet au concasseur d'être utilisé à n'importe quel réglage de taille à un moment donné, avec le crible (simple ou multiple) on fait le choix du produits finis. Dans le circuit ouvert, le concasseur peut seulement opérer à la taille que la prochaine étape peut s’adapter. Quand le matériau est collant, le concasseur peut être ouvert pour éviter d'obstruer, sans gêner les procédés en aval.

Flowsheet d’installation de concassage de base

Circuit ouvert

Circuit fermé

Concasseurs primaires Ramène le tout venant de minerai de la mine à une taille qui convient au transport. Grandes, machines Lourdes. Deux types de concasseurs primaires sont disponibles: Concasseurs à mâchoire et concasseurs giratoire. Les concasseurs giratoire peuvent produire de 600 à 6000 tph, selon la taille. Cependant, Cependant, les concasseurs à mâchoire mâchoire peuvent assurer environ 750 tph.

Concasseurs à mâchoire Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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i) Concasseur Blake: Dimension fixe d'alimentation , taille variable de produit. Mécanisme d’Arrêté du concassage ii) Dodge : Taille fixe de produit, alimentation variable. La plupart du temps utilisé dans les laboratoires i) Universel: Combiné

Concasseur à mâchoire En règle générale, la plus grande partie du tout venant de minerai de la mine devrait être 80% de la largeur de l’ouverture du concasseur.

où (F) est la plus grande dimension prévue d'alimentation. W – Ouverture du concasseur

Concasseur à mâchoire à simple effet (Single Toggle Jaw Crushers , STJC): Le mouvement d'oscillation d'oscillation de la mâchoire est elliptique, ce qui aide le matériau à être poussé à l'extérieur. Par conséquent, ceux-ci sont de capacité plus élevée que les concasseurs à doubles effet (DTJC). Cependant, le même mouvement cause plus d'usure et de déchirure sur la mâchoire et sur l'arbre d'entraînement auquel le cabillot est branché. Les DTJC sont employés sur des matériaux durs, et abrasifs. Construction des concasseurs à mâchoir

Des doublures dures sont employées sur les mâchoires en acier de moulage pour réduire au minimum l'usure sur les mâchoires elles-mêmes. Les doublures réduisent également la consommation d'énergie. Construction raboteuse en général. Parfois, les surfaces de doublure ont des modèles pour améliorer le concassage (par exemple, les arêtes réduisent des fines), bien que cela réduise habituellement le rendement de sortie. Les mâchoires peuvent également être légèrement courbées pour réduire au minimum l'obstruction et l'usure. Dans une telle conception, la moitié inférieure de la mâchoire fixe est convexe, tandis que le côté correspondant de la mâchoire mobile est concave. La dimension de l’ouverture dépend du matériau à concasser, large pour la matière plastique et étroite quand le matériau est fragile. L’ouverture large réduit également l’obstruction, produit plus de fines et hausse l'usure.

Concasseurs giratoire • Se compose du long axe avec une tête qui est suspendu à partir du sommet et se repose sur une base excentrique • Mouvement rotatoire d'excentrique. L'axe peut tourner sur son axe. • En fait, un nombre infini de concasseurs à mâchoire • Concasse le cycle entier, à la différence du concasseur à mâchoire. Par conséquent, une capacité plus élevée. Le choix entre les concasseurs giratoires et à mâchoire est dicté par:  La plus grande dimension d'alimentation Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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Techniques et méthodes d’exploitation des mines à ciel ouvert Traitement des minerais  

Production demandée L’économie de l’exploitation

Caractéristiques du giratoire: 1. Capacité élevée selon l'investissement. 2. Manipule les matériaux minces comme les brames mieux que le concasseur à mâchoire. 3. Alimentation est plus simple. 4. Les coûts de fondation sont inférieurs que pour le concasseur à mâchoire. 5. Une installation plus facile que le concasseur à mâchoire puisqu'une conception plus compacte et l'écrasement charge plus même.

Caractéristiques du concasseur à mâchoire : 1. Grande ouverture de réception selon l'investissement. 2. La forme de l'ouverture favorise l'alimentation formée de grand bloc mieux que le giratoire. 3. Manipule mieux l’alimentation colmatente, sans habillage. 4. L'entretien est plus facile. 5. Peut être facilement coupé en sections, qui le rend facile pour le transporter en souterrain.

Concassage secondaire La dimension d'alimentation sera normalement moins de 15 cm. Le concassage secondaire est habituellement conduit avec des concasseurs à cône. Des concasseurs à percussion (ou à marteau) et les concasseurs à rouleau sont parfois encore utilisés. Concasseurs à cône Les concasseurs à cône sont juste une variation duconcasseur giratoire, avec quelques différences: - Une différence importante entre les deux est la forme de la tête principale du concasseur et de la coquille extérieure. - Supporté à la base. - Différence résultant du concassage de plus petites particules. Ceux-ci comprennent un maneton plus élevé et la vitesse. Par conséquent, le concassage est plus comme un marteau. - Doublures sur la tête et la coquille parallèles à la décharge finale pour un meilleur contrôle de taille. - La coquille peut « se soulever » quand le matériau dur entre dans le concasseur. Ceci permet au matériau dur de passer sans endommager le broyeur.

Giratoire

Concasseur à cône Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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Les concasseurs Gyradisc sont une variante des concasseurs à cône. Pour cela, les doublures principales ont une cornière très peu profonde (moins que l’angle de repos du matériau à concasser). La tête est également considérablement plus courte. L'écrasement se fait par interaction de particule à particule. La taille de produit est très fine (<1 cm). Utilisé la plupart du temps dans l'industrie des granulats.

Concasseur à rouleau Les concasseurs à rouleau utilisent deux grands tambours montés sur des axes, en rotation l'un vers l'autre (inverse) pour écraser le matériau. Leur grand désavantage est qu'afin d'obtenir un rapport de réduction raisonnable, des tambours très grands doivent être utilisés. Par exemple, des rouleaux de diamètre 1,4 m doivent être employés pour la taille des particules seulement de 2,6 cm, si un rapport de réduction de 6:1 est désiré. La Figure ci dessous indique la dimension particulaire, particulaire, qui peut passer à travers un concasseur concasseur à rouleaux. L'espacement entre les rouleaux doit être assez grand pour permettre à la friction entre les rouleaux et la roche de tirer la roche à travers pendant qu'il est écrasé. C’est pourquoi les rouleaux du concasseur sont limités par le ratio de réduction disponible.

: Angle de point de contact Principes du broyeur à barre L’angle de contact ne devrait pas dépasser 25 degrés . Autrement, l'alimentation conduira juste sur le sommet et obstruera les rouleaux.

Concasseurs à percussion (à marteaux) Les concasseurs à percussion concassent l’alimentation par choc plutôt que par pression. Un cylindre rotatif avec de grands marteaux est emballé dans un grand tambour rayé. Le matériau concassé tombe par des perforations à la base du concasseur. Les particules qui ne sont pas assez petites pour passser continueront à faire un cycle par le concasseur jusqu'à ce qu'elles soient assez petites. Les grands concasseurs à percussion ramèneront la première taille de 1,5 m à 20 cm à environ 1500 tph.

Concasseur à percussion (marteau)  Les facteurs affectant le choix du concasseur secondaire comprennent :

- Capacité - Dimension d'alimentation o Pour un concasseur à cône, l'ouverture ne devrait pas dépasser 3 fois la dimension d'alimentation. Ainsi, si la dimension d'alimentation dans le concasseur secondaire à cône est de 10 pouces, l'ouverture du concasseur ne devrait pas dépasser 30 pouces. - Taille de produit o Quel est votre rapport de réduction désiré? Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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Optimisation des concasseurs La technologie a permis une meilleure instrumentation et à la régulation de processus pour améliorer les rendements des concasseurs. Maintenant les instruments détectent non seulement l’état de santé de l’équipement, mais contrôler également les conditions de fonctionnement telles que l'obstruction, taux d'entrée en alimentation et la distributions granulométrique d'alimentation. 

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Broyage

Le broyage est l'étape finale du morcellement. Des particules sont réduites de 5 à 250 millimètres à une taille finale de 10 à 300 micromètres. Le contrôle soigneux du circuit de broyage est important pour broyer suffisamment le minerai pour la récupération minérale, mais pas trop fin au risque de ne plus être économique ou causer des pertes (sliming) pendant la flottatison. 

Plus le minerai est broyé finement, plus la libération ciblée du minerai est meilleure. Cependant, plus le minerai est broyé finement, plus d’énergie est prise. Chaque réduction de moitié d'une particule de minerai absorbe absorbe quatre fois l'énergie de sa réduction de moitié précédente. précédente. Pour cette raison, du minerai est broyé jusqu’au point où la reprise supplémentaire ne paye paye plus pour l'absorption d'énergie supplémentaire supplémentaire dans le procédé de broyage et de reprise. reprise. Le broyage, de loin, absorbe la plupart de l'énergie du morcellement et du procédé de reprise.

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Mécanismes du broyage: (a) Choc (compression) (b) Ébrèchement (c) Abrasion

Le broyage est habituellement exécuté humide, bien que le broyage à sec soit parfois utilisé. 

Mouvement des matériaux La figure ci-dessous montre le mouvement du matériau à l'intérieur du broyeur. La gestion de la vitesse du broyeur est importante. La vitesse détermine le circuit de la charge. À vitesse réduite, la plupart de la charge cascade, tandis qu'aux vitesses élevées, la plupart de la charge cataracte. à vitesse réduite et par conséquent la charge cascadant a comme résultat la production production de fines et l'usure accrue de la doublure de protection. protection. La charge Cataractant à comme conséquence un broyage grossier et une usure réduite. Cependant, une vitesse trop élevée entrainera l’usure de la doublure. Comme le matériau tourne de plus en plus rapidement dans le broyeur, il atteindra un point où l'accélération centripète sur la charge de broyage provoquée par la paroi du concasseur égalera l'accélération de la gravité. La vitesse critique se produit quand la charge du concasseur demeure contre la paroi latérale du concasseur de manière continue (l'accélération centripète et l'accélération de la gravité sont égales au sommet)


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La force centripète est donnée par :

la force de la gravité (la NORMALE constitutive à la paroi du concasseur, tirent une flèche de la paroi au centre du concasseur) est donnée par : Ainsi la vitesse critique se produit quand:

Si D est le diamètre du concasseur et d le diamètre de la tige, ainsi ( D-d )/2 )/2 est le rayon du circuit extérieur.

et, finalement, la vitesse critique est :

Dans la pratique les concasseurs sont mis en marche de 50% à 90% de leur vitesse critique.  La vitesse accrue augmente la capacité.  Cependant, au-dessus de 40%-50% Nc, il y a peu de hausse de rendement.  Les vitesses élevées sont utilisées pour le broyage grossier. 

 Construction:

Coquille: acier doux laminé, bout soudé, doit supporter le choc lourd. Têtes de tourillon (extrémités du concasseur): fer de moulage ou acier de moulage pour un diamètre de plus de 1 m.  Tourillon: fer ou acier de moulage. Surface polie. Anneau intérieur du roulement de tourillon.  Doublures: boulonnées à l'intérieur de la coquille; remplaçable; habituellement fait à partir de l'acier de manganèse ou de chrome-molybdène. Les doublures sont un composant important du coût. Certains types se composent de caoutchouc et magnétique.  

 o Caoutchouc: L'avantage du caoutchouc comprennent les niveaux à faible bruit, installation facile, et faibles forces de

choc. Cependant, taux extrêmement élevé d'usure dans le broyage primaire augmente la fréquence des remontées entraînant trop d'interruptions du concasseur. Épaisseur accrue requise pour les doublures en caoutchouc réduit la capacité. Des doublures combinées sont employées là où le caoutchouc entre la doublure et la coquille permet l'amortissement, tandis que la doublure elle-même est en acier.  o Magnetic: Dans les doublures magnétiques, aucun boulon n'est utilisé. Au lieu de cela, les aimants s'assurent que la

doublure est fixée à la coquille. Une couche protectrice est formée au-dessus des doublures par les minerais magnétiques. Par conséquent, l'usure de doublure est réduite au minimum. En outre, les doublures sont plus minces ayant pour résultat un broyage plus élevée

From JKMRC “Comminution and Classification Lecture” Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013

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Les Broyeurs croulants sont de trois types  A barre  A boulet  Autogène 

Broyeur à barre: les broyeurs à barre sont considérés comme concasseurs fins ou broyeurs grossiers. Ils sont préférés aux machines de concassage fin quand le minerai est argileux ou humide. Une fois utilisés, ils sont normalement la première phase dans le broyage après le concassage. concassage. Les broyeurs à barre utilisent des tiges presque de la même longueur que le broyeur pour écraser entre elles le minerai. Les tiges doivent être presque de même longueur que le broyeur tout en restant parallèles aux parois du broyeur. Autrement elles pourraient se bloquer en tournant. tournant. Broyage normalement humide. Le broyage à sec devrait être évité. Alimentation 50 millimètres. Produit 300 micromètres  15-20:1 rapport de réduction.  La longueur de coquille est 1.5-2.5 fois son diamètre. Longueur est limitée à 6.4 m car les tiges plus longues fléchiraient.  

From JKMRC “Comminution and Classification Lecture” Diamètres de barre : 25mm à 150 millimètres Marche à 50 - 65% Nc pour les tiges cascade. Peut aller à 80% de Nc.   Le mécanisme de fragmentation assure la taille de produit presque uniforme (le broyage se focalise sur les grosses particules). Par conséquent, ce broyeur broyeur est utilisé dans le circuit ouvert.  Décharge périphérique centrale: Le circuit court et escarpé du matériau avant décharge a comme conséquence le morcellement grossier. Rapport de réduction limité. Utilisé dans l'industrie du sable P articules modérément grosses.  Décharge périphérique de fin: Particules  Décharge tourillon: Plus commun. Principalement utilisé pour préparer le produit de broyage pour l'alimentation du broyeur à boulets.  

Décharge tourillon

Décharge périphérique de fin

Décharge périphérique central



Broyeurs à boulets: Les broyeurs à boulets sont le choix pour le finissage finissage fin. Ils ont un rapport longueur sur diamètre de 1,5 à moins de 1. Certains broyeurs ont ce rapport variant de 3 à 5. Mais sont considérés considérés comme des « broyeurs tube ».


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Fonctionnant à 70%-80% de Nc. 4MW-15MW  Calibré par la puissance, plutôt que la capacité.  Utilisé pour le boyage fin (alimentation ~80% passant 6 mm). Utilisé dans le circuit fermé. 

Grinding efficiency controlled by: o Contact between ball and ore particle. Random event. Ensuring sufficient grind may increase chances of overgrind. Therefore, operated in closed circuit whereby there is no need to increase residence time of ore. o Pulp density. Should be high so that the balls have a layer of ore (to reduce ball wear). % solids by weight should range between 65-80%. For very fine grinding, viscosity should not be too high high as to hurt flow; lower pulp densities preferred. o Surface area of medium (balls). Smaller the better. However, medium should be a good mix of large (for larger particles) and small balls. Correct ball mix is usually arrived at after experimentation in the plant.  Ball charge is about 40-50% of mill by vol. 40-50% of this is voids. Most efficient (power consumption wise) at 50% ball charge. Higher ball charge results in higher required optimum speed (cataracting reduces with increased ball charge as mill gets heavier).  Media can be different in shape from spherical. Cylpebs are cylindral media, with D/H = 1. Produced slightly coarser product than balls. 

 Broyeurs autogènes :

Peut réaliser des réductions de la taille de 25 cm à 75 microns en une seule étape.  Bas coût d’investissement  Manipule bien les matériaux mouillés et collants  Utilise une combinaison du minerai lui-même et une charge réduite de billes en acier. Quand des billes sont utilisées, ils s'appellent les broyeurs Semi-Autogène (SAG). La charge de boulet est habituellement 4-15% du volume du broyeur. Plus effectif quand la charge de boulet en acier occupe 6-10% du volume du broyeur. Les  L’allongement (Diamètre : Longueur) va de bas 1:3 (Afrique du Sud, Scandinavie) à haut de 3:1 (USA, Australie). Les broyeurs de forme basse demandent plus de puissance puissance à la tonne.  Le mécanisme de fragmentation est principalement l’abrasion et le choc. La fragmentation se produit autour des graines/frontières des cristaux.  L'AG donne des particules plus douces. Puisqu‘elles ne sont pas contaminées avec du fer des billes en acier, elles flottent mieux (plus rapide et plus sélective) qu'avec le non-AG.  AG/SAG sont plus sensibles à la dureté d'alimentation et la taille que les broyeurs boulet/barre. L’attraction de puissance est par conséquent plus variable avec le broyeur broyeur AG/SAG qu'avec les broyeurs boulet/barre. AG travail mieux avec avec l'alimentation grossière puisque les grandes roches aident la fragmentation. Les broyeurs SAG fonctionnent mieux avec les fines (que AG) puisque la fragmentation se fait la plus part part du temps par les boulets. La taille croissante n'aide n'aide pas beaucoup.  Difficile d'estimer le broyage AG/SAG par des essais en laboratoire. 


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

Broyage fin/ultra fin (100 microns et moins) Les broyeurs SAG/Boulet ne sont pas très bons pour le broyage fin et ultra fin. Pourtant, beaucoup de fois, le broyage broyage est nécessaire à ce niveau de broyage (exemple : minerai disséminé granuleux ultra-fine). Quelques solutions de rechange pour ces derniers sont: Tour/Vertimill: Charge (minerai + petites billes/cailloux) est remuée remuée par un agitateur à vis. Les fines s’évacuent par le haut. Vitesse de pointe d'agitateur < 3 m/s pour prévenir le débordement de charge. Ceci limite également la taille de charge. Exemple de capacité: 100 t/h Produit 1-100 microns Tower/Vertimill: Charge (ore + small balls/pebbles) is stirred by a screw type stirrer. Fines leave from the top. Stirrer tip speed < 3m/s to prevent media overflow. This also limits media size. Example capacity: 100 t/h. Product 1-100 microns

Svedala VertiMill

Vertimill from metsominerals

Stirrer types. Weller and Gao

Les broyeurs remués horizontalement sont également disponibles. Ils absorbent beaucoup plus le puissance (300-1000 kW/m3 vs. 20-40 kW/m3). La charge et le produit sont séparés par des cribles. Par conséquent, la vitesse de pointe d'agitateur peut être plus élevée ayant pour résultat un morcellement morcellement plus fin. Cependant, il est difficile de concevoir concevoir cela pour des volumes plus élevés.  Circuit de broyage

Broyage à sec L'eau change la structure chimique. Par conséquent, le broyage humide non favorable à certains types minerai. Moins Institut Algérien des Mines – Tayeb SERRADJ 17 Boumerdes du 5 au 7 Janvier 2013


d'usure. Plus de fines. Broyage humide Consommation de puissance faible. Rendement plus élevé. Favorable pour mouiller le procédé descendant (incl. addition des possibilités humides de criblage/cyclone). Enlève les problèmes de poussière. Un transport et une manipulation plus faciles (utilisation de pompes, carters de vidange etc.).  Fonctionnement de circuit ouvert de broyeurs

Le produit de broyage effectue à la prochaine étape comme il est. Le seul contrôle sur la taille de produit est le broyage soigneux. Par conséquent, susceptible de surbroyage. Bas rendement (lorsque le broyage est fait de manière très attentive et précise). Habituellement quand l’alimentation au stade suivant n’est pas sensible à la taille, comme un autre broyeur. 

Fonctionnement des broyeurs (cc) à circuit fermé Le produit de broyage est classifié (cribles pour les parties grossières et cyclones pour les fractions fines). Le temps de séjour est moindre et par conséquent aucun surbroyage. Le refus (appelé charge de circulation, ou circulating load, CL) retourne au broyeur. En même temps l'alimentation augmente, augmente, avec CL. Cependant, l’augmentation en CL réduit la dimension particulaire générale dans le broyeur, ce qui est bon, puisqu'il améliore le broyage (car plus de particules tombent sous les nombreux chocs). En outre, de plus petites billes peuvent peuvent être utilisées pour la finesse accrue. accrue. Habituellement le CL est 100-350% de l'alimentation neuve. 

La classification, suivant le broyage, broyage, peut être mécanique (cribles) ou hydraulique (cyclone). (cyclone). La classification mécanique est limitée par la taille et le rendement (puisque passer dépend seulement de la densité), particulièrement pour le matériau plus fin. Les cyclones manipulent mieux les plus petites particules. plus compact. La classification rapide réduit le temps d'oxydation pour la CL. Cependant, les cyclones dépendent de la densité comme de la taille. Par conséquent, les fines pour les minerais lourds peuvent être rapportées rapportées aux refus (le courant de fond). Dans ce cas, le refus refus du cyclone est tamisé (en dépit des inefficacités) avant d'être renvoyé de nouveau au broyeur.

Les problèmes surgissent également avec le minerai tel que le minerai d'or. L'or est dense et malléable. Quand il est libéré, il apparaît comme refus dû à sa densité. Le broyage répété n'aide pas puisque s’est simplement sa forme/taille qui change en raison de la malléabilité plutôt que d'obtenir la prise de masse. Il peut, donc, sans fin se remettre en circulation. Les concentrateurs de densité peuvent aider dans une telle situation.




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 Fonctionnement

Le broyage peut être en parallèle ou en séries. En parallèle, il y a de la flexibilité. Certaines unités peuvent être arrêtées pour le dépannage. Le produit dur au contrôle puisque tous les les ensembles doivent être réglés. réglés. En série, le broyage peut être fait par étapes. Une alternative est de broyer par étape unique. Cependant, chaque fois que ceci est fait, il augmente la taille de bille et par conséquent réduit le rendement du broyage broyage des fines. 

Broyeurs AG/SAG Deux étages AG/SAG + circuit de broyage à boulets sont maintenant le principal soutien. AG/SAG peut être actionné dans le circuit fermé ou ouvert. Noter que en circuit ouvert OC, un crible trommel (un tambour perforé tournant) est employé pour remettre en circulation la roche grossière refusé. Noter que le circuit fermé CC a un mauvais effet secondaire. Le CC réduit la taille de la roche dans le broyeur, conduisant à la hausse de la roche de la taille critique (25-50 mm size). Ces tailles de roches sont trop petites pour conduire à un bon milieu de broyage mais sont trop grandes pour être fragmentées. Par conséquent, les grilles de broyeur broyeur AG/SAG peuvent avoir de plus grands trous pour laisser des roches roches <100 millimètre passer (les billes partent aussi aussi bien, posant des problèmes). Ce problème n'est n'est pas résolu même en utilisant un cyclone et ne réutilise pas le broyeur. Puisque le broyeur de réutilisation enlève toutes les particules dans cette classe de grandeur (cette classe de grandeur est de bons médias de broyage pour des particules plus fines), le broyage d'un matériau plus fin est laissé dans le broyeur AG/SAG, ayant pour résultat leur accumulation. Contrôle du broyeur  Objectif de contrôle typique: i) Rendement maximum avec une taille continue de produit, ii) taux d'entrée continue dans une classe de grandeur étroite de produit et iii) rendement efficace sans affecter des procédés en aval. Typiquement, le taux d'entrée et l'addition d'eau nouvelle sont réellement les seuls paramètres contrôlant indépendants. Dimension et et taux d'alimentation influent sur la taille du produit. Alimentation grossière ou taux d'entrée entrée plus élevé  un produit plus grossier  CL accru  un écoulement volumétrique plus élevé  affecte la performance de cyclone  affecte le CL et des produits finis. L'eau affecte la densité de boue d'émoulage (dans le broyeur et cyclone). Dans le broyeur une viscosité plus élevée aide à protéger les boulets. boulets. Dans un cyclone, les changements changements de densité affectent la performance.. Le bruit s'est s'est également avéré utile pour déterminer la viscosité à l'intérieur d'un broyeur.


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Mill Control Typical control objective(s): i) Max throughput with a constant product size, ii) constant feed rate in a narrow product size range and iii) efficient throughput without hurting downstream processes. Typically, new feed rate and addition of water are really the only independent controlling parameters. Feed size and rate impacts product size. Coarse feed or higher feed rate  coarser product  increased CL  higher volumetric flow  hurts cyclone performance  affects both CL and final product. Water impacts slurry density (in mill and cyclone). In the mill higher viscosity helps protect the balls. In a cyclone, density changes affect performance. MW readings indicate mill loading, as does the noise (in dry grinding) and viscosity. Noise has also been found to be useful in determining viscosity inside a mill. Control involves monitoring the mill (MW, noise, pulp density, charge volume), flow (recycle tons) and classifier. If you need to change the PSD fast, then control with the classifier water. However, PSD is also controlled by the feed rate, but not as quickly as the classifier water. In a closed loop system, control can be complex since sometimes a factor that reduces product size will tend to also increase product size (due to its impact on other parameters). See a plot (data @1 min intervals) from Ft Knox mine plant. The SAG mill product oversize is returned as “recycle”. Note how the recycle and new feed seem related.


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Support de cours Traitement des minérais

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