Notre nouveau nom est ThyssenKrupp Industrial Solutions www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com Les broyeurs autogènes, semi-autogènes et broyeurs à boulets en voie sèche ou humide pour l industrie minérale tk Polysius
2 3 Des installations performantes...... pour chaque application Un des leaders mondiaux en matière d ingénierie d installations industrielles, ThyssenKrupp Polysius dispose de l expérience et du savoir-faire pour fournir aux industries minérales des broyeurs autogènes/semi-autogènes et des broyeurs à boulets en voies sèche et humide, à la fois innovants et de haute qualité. Broyage en voie humide 3 Broyeurs autogènes et semiautogènes 3 Broyeurs à boulets 3 Broyeurs à barres 3 Débourbeurs 3 Extincteurs de chaux Broyage en voie sèche 3 Broyeurs AEROFALL 3 Broyeurs à boulets 3 Broyeurs à barres 3 Séparateurs 3 Sécheurs 3 Presses à rouleaux POLYCOM 3 Broyeur à galets Le développement et l optimisation continus de concepts de machines et d installations, de procédés et d équipements garantissent aux clients une technique ultramoderne et fiable tout en leur assurant une utilisation efficace de l énergie et des ressources pour un coût d exploitation minimal. Fournisseur de solutions,nous développons des procédés et installations innovantes pour nos clients ; sur une base clé en mains et grâce aux spécialistes engagés de nos implantations à travers le monde. Nos développements et les innovations qui en résultent s orientent vers une gestion durable de l environnement. Nous focalisons nos recherches sur les technologies clé d aujourd hui pour maintenir à l avenir notre position de leader pour les produits hauts de gamme. Nos ateliers de broyage répondent aux critères de qualité les plus stricts tout en garantissant une longévité élevée avec un minimum d entretien. Nous proposons des solutions globales allant des études de projet, à la formation client et aux contrats de maintenance en passant par la conception, la fourniture, le montage et la mise en route. Peu importe, s il s agit de lignes de production complètes, de produits individuels ou de reconversions d installations. Pour concevoir des solutions économiques personnalisées de grande qualité, nous nous appuyons sur notre savoir-faire global, les équipements d essai de notre centre de recherche et développement Des essais de broyage sont effectués pour étayer les études. et aussi sur l étude des circuits de broyage complexes avec des simulateurs ultra-performants.
4 5 Montage d un palier à patins. Viroles de broyeur et paliers à patins Des viroles de grande taille sont transportées par sections sur le site pour y être soudées. Viroles de broyeur Palier à patins Les broyeurs à boulets, autogènes et semi-autogènes de ThyssenKrupp Polysius dimensionnés avec des diamètres de respectivement 8 m et 11 m et des puissances motrices de plus de 22 MW font partout dans le monde leur preuve pour le broyage de minerais de cuivre, d or et de fer, ainsi que d autres matières minérales. Les viroles de broyeur sont fournies en une ou plusieurs pièces. Les viroles de grand diamètre sont transportées sur site par sections, pour y être soudées ou bridées. Le procédé de soudure POLWELD pour viroles de broyeur conçu par ThyssenKrupp Polysius facilite le montage des broyeurs sur site. Le client bénéficie d une exécution rapide et d une grande qualité des travaux réalisés. Pour le broyage de minerais formant des pulpes d une acidité très élevée, ThyssenKrupp Polysius dote ses installations d une protection anticorrosion spéciale. Le concept unique au monde de soudure POLWELD sur site permet l accostage et la soudure parfaits des sections. Avec ce procédé, ThyssenKrupp Polysius offre une variante technique et économique aux viroles bridées. Depuis 1976, ThyssenKrupp Polysius équipe tous ses broyeurs de paliers à patins. Au niveau mondial, plus de 400 broyeurs de ce type travaillent avec succès dans les industries les plus diverses. Les avantages présentés par les broyeurs avec paliers à patins sont les suivants : 3 N importe quel système de commande du commerce peut être utilisé 3 Les pièces moulées sont supprimées, de même que les risques inhérents à leur production et à leur délai de livraison 3 Les entrées et sortie de broyeurs peuvent être adaptées aux nécessités du procédé 3 La longueur réduite de la virole d entrée prévient les obstructions en cas de matières difficiles 3 Âccès facile à l intérieur du broyeur 3 Transport et montage plus faciles grâce au nombre réduit de brides et aux brides plus légères 3 Massifs plus petits réduisant l encombrement et le coût des bâtiments 3 Les moteurs annulaires constituent une solution idéale pour l entraînement Suivant la taille du broyeur, la virole repose de chaque côté sur deux, quatre ou six patins répartis à la circonférence. Toute excentricité résultant d une flexion, déformation thermique et de tolérances de fabrication, est compensée grâce à la rotule sur laquelle reposent les patins. En fonction de la charge, les patins sont de type hydrodynamique ou hydrostatique. Le châssis du palier comporte des vérins hydrauliques pour lever et positionner l ensemble du broyeur : cela permet de compenser les tassements du massif ou, selon le cas, de monter et démonter les patins sans qu il soit nécessaire de supporter la virole du broyeur. Le poids du broyeur peut être déterminé par des pesons dynamométriques situés dans le palier. Des joints d étanchéité éprouvés empêchent la contamination des paliers par des poussières ou des projections d eau. La virole est réalisée en construction mécano-soudée, les lourdes parois frontales en fonte sont supprimées. Les parois frontales droites autorisent des formes simples et un remplacement rapide du blindage du broyeur.
6 7 Frein d une commande par moteur annulaire. Systèmes de commande Commande COMBIFLEX La commande COMBIFLEX combine les avantages du moteur annulaire, tels peu d entretien et grande fiabilité, avec les avantages de l entraînement classique par couronne dentée, tel un coût d investissement réduit. Le réducteur avec pignons d entraînement autoalignants incorporés, forme une unité avec la couronne dentée, le palier à patins, le bandage et le guidage axial. Chaque commande COMBIFLEX est équipée d une commande auxiliaire. Les commandes COMBIFLEX peuvent être réalisées comme commandes double attaque ou simple attaque. Si des puissances extrêmement élevées sont requises, il est également possible d installer quatre commandes COMBIFLEX pour transmettre des puissances motrices qui vont jusqu à 30.000 kw et au-delà. Sécurité d exploitation élevée : Les pignons autoalignants trempés et rectifiés et la lubrification simple garantissent des conditions d exploitation optimales. Pignon d attaque de la commande COMBIFLEX : les pignons flottants compensent les voiles de la couronne dentée. ThyssenKrupp Polysius choisit la variante de commande appropriée pour chaque application. Parmi les systèmes performants et fiables ayant fait leurs preuves, nous comptons les commandes COMBIFLEX, commandes directes et celles à moteur annulaire. D autres types de commande et de moteur peuvent également être installés sur demande. Entretien et frais d exploitation réduits : Il n est plus nécessaire de réajuster les éléments de commande. La lubrification de la couronne dentée, des pignons, du palier à patins et du réducteur est assurée par une centrale de lubrification, ce qui réduit les frais de lubrifiants et le coût de leur élimination comparé aux commandes conventionnelles. Broyeur semi-autogène avec commande COMBIFLEX pour le broyage de minerai d or. Commande par moteur annulaire La transmission du couple sur la virole se fait sans contact, au moyen de forces magnétiques. Comme il n en résulte aucune usure, ce type de commande assure une fiabilité et une durée de vie élevées. Une autre caractéristique est la régulation de vitesse. En raison du coût d investissement plus élevé, le moteur annulaire n est normalement utilisé que pour de très grandes puissances. Les broyeurs à boulets reposant sur paliers à patins conviennent particulièrement pour les commandes par moteur annulaire : 3 Du fait de leur rigidité extrême, ils peuvent absorber sans problème les forces magnétiques. 3 Les patins s adaptant individuellement, les pièces polaires fixées sur la virole peuvent être centrées dans le stator du moteur annulaire. Commande directe Le système de commande directe est particulièrement adapté aux broyeurs de petite taille. Broyeur à boulets avec commande par moteur annulaire. Comme c est le cas pour la commande COMBIFLEX, la couronne dentée, le pignon d attaque et le palier à patins sont intégrés dans un carter avec le bandage. Le réducteur à trois trains avec commande auxiliaire intégrée est installé séparément. Broyeur en voie humide avec quatre commandes COMBIFLEX. En partant de la gauche: Principe de la commande directe. Broyeur à boulets avec commande directe.
8 9 Broyeur SAG et broyeur à boulets en voie humide de minerai d or/de cuivre en Australie. Broyage en voie humide Broyeur SAG et broyeur à boulets en voie humide de minerai d or en République dominicaine. Flottation Le broyage fait partie des étapes de production les plus gourmandes en énergie et recèle donc un important potentiel d économie. L objectif de réduire la consommation énergétique tout en augmentant la production, a toujours été au cœur de nos développements. Flottation Les équipements de broyage doivent avoir un faible coût d exploitation et une grande fiabilité pour le broyage de matières même extrêmement abrasives. Les installations de première génération comprenaient des circuits de broyage avec un atelier de concassage de trois étages et des broyeurs primaire et secondaire. Les installations made by ThyssenKrupp Polysius répondent à ces critères : Les broyeurs autogènes/semi-autogènes et broyeurs à boulets s imposent mondialement grâce à leur fiabilité très élevée. Dans la deuxième génération, les broyeurs semi-autogènes ont remplacés les deuxième et troisième étapes de l atelier de concassage et les broyeurs primaires. Configuration d une installation de première génération. Exemple de configuration d une installation de deuxième génération.
10 Broyage en voie sèche Dans l industrie minérale, des installations de broyage en voie sèche sont surtout utilisées lorsque le procédé de préparation en aval requiert des matières sèches ou encore pour préserver les précieuses ressources en eau. ThyssenKrupp Polysius livre partout dans le monde des installations de broyage et de séchage de minerai d or, minerai de fer, concentrés de minerai de fer, calcaire, clinker à ciment, chaux, charbon et d autres matières premières minérales qui fonctionnent à la satisfaction des clients. Les séparateurs à haut rendement minimisent la puissance nécessaire au broyage en voie sèche; les séparateurs de ThyssenKrupp Polysius permettent d adapter la qualité du produit en cours d exploitation selon les exigences. Le broyeur à une chambre convient particulièrement bien au broyage de matière fine. Une application typique est le broyage-séchage de concentrés de minerais de fer dont l humidité à l alimentation est élevée (jusqu à env. 8 %). Préparation de minerai de cuivre en Amérique du Sud : Quatre presses à rouleaux POLYCOM assurent le pré-broyage du minerai et quatre broyeurs à boulets le broyage de finition en voie humide. Partout dans le monde, les gisements de minerai présentent des teneurs décroissantes en minéraux valorisables. Les ateliers de broyage pour l industrie minérale sont par conséquent dimensionnés pour des productions de plus en plus élevées. Les circuits de broyage de troisième génération permettent de concilier préparation économique et préservation des ressources. Flottation Broyeur à une chambre Après dosage, les composants prébroyés de la matière sont introduits dans le broyeur à une chambre où ils sont séchés et broyés. Dans ce type de broyeur, la matière broyée est extraite mécaniquement par la paroi de sortie située à l extrémité du broyeur et envoyée à un séparateur dynamique, où la matière est séparée en gruaux et fines. La matière grossière est recyclée au broyeur pour être de nouveau broyée. Pour sécher la matière, le broyeur à une chambre est équipé d une chambre de séchage. Broyeur-séparateur à une chambre avec chambre de séchage pour le broyage de minerai de fer. La combinaison d une presse à rouleaux POLYCOM et d un broyeur à boulets figure la compétence technologique de demain. Ces circuits sont l unique option quand la broyabilité présente des variations importantes. Exemple de configuration d une installation de troisième génération.
12 13 Broyeur AEROFALL L utilisation de gros boulets permet une alimentation grossière, qui, suivant la nature de la matière, peut aller jusqu à 50 mm, voire plus. Pour le séchage et le broyage, ThyssenKrupp Polysius propose des broyeurs AEROFALL en version autogène ou semi-auotogène. Ces broyeurs se caractérisent par le très grand rapport diamètre/longueur. Des broyeurs avec des diamètres jusqu à 10,5 m, des puissances d entraînement de 4.500 kw et des débits de 1.200 t/h ont déjà été installés. A l alimentation, ce broyeur admet des granulométries jusqu à 500 mm. Un des avantages essentiels du broyeur est qu il accepte même des matières collantes avec un taux d humidité jusqu à 20 pour cent. Il n y a plus besoin de concasseurs secondaire et tertiaire. Photo en haut à gauche : DOPPELROTATOR pour le broyage de minerai d or aux Etats-Unis. Sortie centrale d un DOPPELROTATOR pour le broyage en voie sèche de minerai d or. Le broyeur est garni intérieurement de releveurs et de bagues de guidage ou déflecteurs. Sous l effet de la rotation de la virole, les releveurs soulèvent la matière. Broyeur AEROFALL pour le broyage de minerai de fer. Double rotateur DOPPELROTATOR Le broyage en double rotateur comporte les phases successives suivantes : séchage, pré-broyage, séparation, broyage fin, puis nouvelle séparation dans un même atelier. Les composants de matière sont séchés dans une chambre de séchage et prébroyés dans la chambre de broyage grossier. Après extraction par la sortie centrale, la matière est envoyée au séparateur à haut rendement pour être séparée en fines et gruaux. La plus grande partie des gruaux est introduite dans la chambre de broyage fin tandis qu une petite fraction est recyclée dans la chambre de broyage grossier pour améliorer la fluidité de la matière. La matière soumise au broyage fin est également extraite par la sortie centrale et retourne au séparateur. Les gaz chauds nécessaires au séchage de la matière et à la ventilation du broyeur sont extraits par la sortie centrale et en- voyés au séparateur monté en aval. Celui-ci sépare les gruaux emportés par le flux gazeux et les transporte au séparateur haut rendement pour séparation secondaire. La séparation du produit fini contenu dans le flux gazeux s effectue dans un ensemble cyclone/filtre ou bien directement dans le filtre. Les quantités même importantes de gaz nécessaires au séchage de matières très humides ne perturbent pas le broyage puisqu ils passent à travers la chambre de broyage grossier. Le double rotateur n est pas sensible aux fluctuations granulométriques à l alimentation et s adapte très bien même à des matières très dures et abrasives. La répartition en deux chambres de broyage et la séparation intermédiaire permettent une adaptation optimale aux conditions de broyage grossier et fin. Comparé aux autres systèmes de broyage avec broyeurs à boulets, le double rotateur présente donc la plus faible consommation énergétique spécifique. Flowsheet d un atelier de broyage avec DOPPELROTATOR. Le broyage est effectué de façon autogène par le seul effet de la matière. Les déflecteurs dirigent la matière vers le centre du broyeur tout en favorisant l effet de fragmentation autogène. Le séparateur et les cyclones montés en aval divisent la matière en fines et gruaux. Dans les broyeurs semi-autogènes, la fragmentation est facilitée par une petite charge en corps broyants. Flowsheet d un atelier de broyage avec broyeur AEROFALL.
14 vmag [MAG] 5.00 3.75 2.50 1.25 0 La méthode des éléments discrets (abréviation : MED) permet de simuler les mouvements des boulets dans le broyeur pour optimiser le procédé de broyage. Des programmes performants de calcul et de simulation supportent la conception et le dimensionnement des machines. D en haut Pendant les services POLDRIVE, nous examinons les couronnes dentées et pignons et proposons des mesures de prévention appropriées. Les services POLWELD sont utilisés pour faciliter l assemblage sur site même des viroles de grand diamètre. Inventer l avenir Le dialogue avec les clients est essentiel pour le travail de nos scientifiques, ingénieurs d études et l équipe de maintenance. Les exigences et besoins de nos clients sont au cœur de nos études et activités. Recherche et développement. ThyssenKrupp Polysius dispose du savoir-faire et des technologies pour développer le concept d installation le mieux adapté en fonction des propriétés individuelles du minerai (avec ses équipements ultra-modernes, le centre de recherche de ThyssenKrupp Polysius compte en effet parmi les premiers laboratoires de développement pour l industrie minérale). De l échelle de laboratoire à la réalité industrielle : Sur la base de l analyse matière, la classification des minerais selon certains critères tels que broyabilité, dureté, abrasion et comportement à l agglomération, se fait de façon rapide et sûre à l aide de la grande base de données matières. Cette classification sert à définir le flowsheet de l installation. De puissants programmes de simulation facilitent ensuite le choix des machines et installations et permettent de pronostiquer, entre autres, taux d usure, consommations énergétiques et bilans massiques dans les circuits de broyage pour créer des solutions prometteuses sur mesure à un coût d exploitation extrêmement réduit. Peu importe, s il s agit d installations neuves, de modernisations d installations existantes ou de nouveaux domaines d application pour des technologies et prestations éprouvées. Services. Pour renforcer durablement la confiance des clients par des installations à fonctionnement optimal, le service est un élément primordial, d autant que les installations sont aujourd hui d une complexité inouïe. Grâce à notre réseau global, ThyssenKrupp Polysius a une présence mondiale pour assister les clients de façon rapide et sûre dans tous les coins du monde. Outre les défis quotidiens que pose la marche de l installation, il faut ausculter en permanence la production dans l optique de la rendre rentable et compétitive et, si nécessaire, il faut la pousser à un niveau de pointe en y intégrant les derniers développements techniques ou pièces de rechange. En s appuyant sur leur savoir-faire, nos spécialistes diagnostiquent les points faibles de la production, proposent des solutions et assistent le client dans l élimination des problèmes. D autre part, ThyssenKrupp Polysius se sert de nombreuses méthodes d analyses préventives pour réduire le risque d arrêts d installation de longue durée : POLWELD. Une demande croissante en broyeurs à boulets aux débits de plus en plus élevés est enregistrée mondialement : Pour y répondre, les machines sont dimensionnées plus largement, ce qui implique un sectionnement des viroles pour le transport sur site. POLWELD, le procédé de soudure sur site, permet aux experts de ThyssenKrupp Polysius d aligner les sections exactement les unes par rapport aux autres et de les joindre par soudure. Il s agit d un concept unique et en même temps d une variante aux viroles bridées, tant sur le plan économique que technique. POLDRIVE. Le service POLDRIVE se focalise sur les pignons et la couronne dentée. POLDRIVE est un examen préventif de gros engrenages pour analyser exactement les groupes de commande et, au besoin, proposer des mesures appropriées pour assurer une durée de vie optimale des commandes. Mesure du niveau de remplissage des broyeurs à boulets en voie sèche. Pour la mesure simple du niveau au moyen du système MLC3, un microphone est installé à proximité du broyeur pour capter les ondes sonores produites. Les signaux enregistrés sont analysés et transmis au logiciel de conduite de procédé. En variante, il est possible d effectuer des mesures de niveau sans fil en installant le microphone directement sur la virole du broyeur. Cela permet d enregistrer des signaux sans perturbations qui indiquent d une façon encore plus précise le niveau de remplissage du broyeur. Les résultats de mesure sont transmis sans fil au logiciel de conduite de procédé. POLRED. POLRED (Polysius Reducer Service) est un concept de services étendus mis au marché par ThyssenKrupp Polysius pour les réducteurs COMBIFLEX et réducteurs planétaires. Ce concept est utilisé pour réduire les temps d arrêt et éviter les détériorations du réducteur. Il comprend plusieurs modules (maintenance, système de monitoring en ligne, lubrifiants, pièces d usure et de rechange).