Hawaiian Cement re-broie les piles de déchets en sable manufacturé avec HRC8

Le plus grand producteur de béton d'Hawaï

Hawaiian Cement est une entreprise de matériaux de construction intégrée verticalement qui fournit du ciment, des granulats et du béton pré-mélangé à Hawaii. L'entreprise exploite deux centrales à béton et une carrière locale appelée Halawa Valley Operations, qui fournit des granulats aux centrales à béton.

Hawaiian Cement compte parmi ses clients des sous-traitants en construction et des agences gouvernementales. Les sous-traitants ont souvent besoin de mélanges de béton dans des délais très courts, tandis que les projets gouvernementaux ont des spécifications strictes pour les projets d'infrastructure. Pour rester compétitif, Hawaiian Cement doit maintenir un approvisionnement fiable en ingrédients pour béton à un prix abordable.

La carrière de Halawa Valley Operations produit divers produits, dont le sable à béton ASTM C-33 utilisé dans la production de mélanges de béton. Ce sable est fabriqué à partir d'une roche basaltique volcanique fracturée, à partir de 24 pouces pour le matériau de base. Le circuit de broyage comprend un broyeur à mâchoires pour le broyage primaire, un broyeur giratoire pour l'étape secondaire, un broyeur à cône de 300 ch pour le broyage tertiaire et un broyeur VSI pour l'étape de broyage quaternaire. Le matériau est ensuite envoyé dans une installation de lavage de matériaux modulaire.

Sous-traitance coûteuse du sable et lutte contre les sous-produits

La pénurie de sable est un problème mondial, et le marché de l'île d'Hawaï ne fait pas exception. Les ressources naturelles en sable ont été soit épuisées, soit protégées par l'État en tant que ressources naturelles. Hawaiian Cement n'avait donc plus que deux possibilités pour se procurer du sable : le fabriquer à partir de gisements de granulats indigènes ou le sous-traiter. Si Hawaiian Cement pouvait fabriquer une partie du sable nécessaire à son activité de béton pré-mélanger, le reste devait être sous-traité jusqu'en Colombie-Britannique, au Canada, ce qui augmentait considérablement les coûts en raison de la distance à parcourir.

Bien qu'Hawaiian Cement ait pu fabriquer une partie du sable dont elle avait besoin, elle a dû faire face au défi de produire également des tonnes de sous-produits inutilisables. Ces fractions présentaient des difficultés de traitement pour les convertir en produits utilisables, en raison de leur degré d'humidité élevé. La production de sable à béton ASTM C-33 est un processus coûteux, qui aboutit parfois à des quantités importantes de fractions de granulats inutilisables. Ces fractions ont un coût réel, qui a déjà été encouru mais n'offrent aucune valeur commerciale. En outre, le sous-produit excédentaire doit être transporté et stocké, ce qui augmente encore les coûts globaux.

"Cela fait des années que nous cherchons une bonne solution pour retraiter les déchets. Grâce au HRC 8 de Metso, nous avons pu réduire la quantité de sable importé de 50 % à 25 %", explique Jonathan Esperanza, directeur général de Hawaiian Cement.

Pendant quatre ans, Hawaiian Cement a cherché dans le monde entier une solution viable et rentable pour ajouter de la valeur à ses fractions de déchets. Après l'échec d'autres tentatives de traitement, Hawaiian Cement a entamé des discussions avec Miller Machinery, un distributeur de Metso. Ces conversations avec Miller Machinery ont conduit à la découverte d'une nouvelle technologie de broyage des granulats, spécialement conçue pour convertir les fractions de déchets en sable manufacturé.

Éprouvé dans l'industrie minière et de plus en plus populaire dans les applications d'agrégats

La technologie en discussion était les rouleaux de broyage à haute pression (HPGR) de la série Planet positive HRC™. Cette technologie de broyage a déjà fait ses preuves dans les applications minières et est bien établie en Amérique du Nord. Elle consomme jusqu'à 50% d'énergie en moins par rapport à d'autres technologies pour un même volume de produits finis. Aujourd'hui, elle s'impose avec succès dans la production de granulats et la fabrication de sable. Le personnel d'Hawaiian Cement étant tourné vers l'avenir et ouvert aux innovations, les entreprises ont vite commencé à étudier les possibilités et les opportunités offertes par la technologie HRC.

Après avoir reçu des résultats d'essais avec le HRC très prometteurs du centre d'essais de York, Hawaiian Cement a souhaité vérifier les performances prévues en procédant à un essai grandeur nature avec un broyeur HRC8. Miller Machinery a acquis un nouveau broyeur HRC8, l'a monté sur un châssis mobile et a fait transporter la machine sur plus de 4 300 km jusqu'à Hawaï.

"...le défi de la fraction des déchets est courant et continu, nous avons donc monté le HRC8 sur un châssis à roues pour faciliter son déplacement à l'intérieur de la carrière et son transport vers d'autres lieux d’exploitations de carrières", explique Dave Laird, directeur général de Miller Machinery.

Limites des solutions traditionnelles

Les broyeurs à compression traditionnels présentent des limites, en particulier lorsqu'ils sont confrontés à une humidité excessive dans le matériau d'alimentation. L'humidité peut provoquer un "tassement" à l'intérieur de la chambre du broyeur, ce qui peut entraîner des dommages internes et une défaillance potentielle de la machine. En outre, les fractions de granulats plus petites qui constituent les matériaux d'alimentation ne conviennent pas au traitement par un broyeur à cône, car le processus peut généralement dépasser les limitations de force de la technologie du broyage.

De même, les broyeurs VSI traditionnels sont souvent affectés par des coûts d'usure excessifs liés à l'impact et à l'abrasion par glissement. Au fur et à mesure que les pièces consommables s'usent et changent de forme, les rapports de réduction diminuent et les granulométries de production changent. Les matériaux d'alimentation à forte teneur en humidité présentent un risque élevé de tassement du matériau dans la chambre du broyeur VSI. En outre, les VSI ont eu du mal à transmettre suffisamment d'énergie à chaque particules dans des matériaux d'alimentation fins fractionnés plus petits, tels que ceux trouvés dans l'application de Hawaiian Cement. Il devient donc difficile de générer les forces de broyage nécessaires pour obtenir un rendement significatif du produit. Enfin, la variabilité dans les volumes de produits finis peut poser des problèmes de flux dans l'usine, car les exigences en capacité de criblage varient en fonction des fluctuations de la production du VSI dans ce type d'application.

HRC (HPGR) - supérieur dans les applications de broyage fin humide

Le HRC (HPGR) utilise un type d'action de broyage différent de celui des broyeurs à compression et à impact, ce qui élimine les déconvenues d’exploitation couramment rencontrées dans les applications de broyage fin et humide ou mouillées.

"Le broyeur HRC8 est une solution idéale pour ce cas où le matériau d'alimentation est humide mouillé. Il présente un volume de production constant, une faible variabilité du rapport de réduction et une usure moindre par rapport aux broyeurs VSI classiques, ce qui permet de réduire les coûts de maintenance", déclare Michael Miller, Président de Miller Machinery.

La solution Metso HRC8 fournie par Miller Machinery n'a aucun impact sur le profil de la sécurité opérationnelle de Hawaiian Cement, car le HRC fonctionne silencieusement avec un minimum de vibrations et d'émissions de poussières. Ceci, associé à l'esprit d'entreprise et à la ténacité d'Hawaiian Cement pour trouver la meilleure solution de traitement, s'est traduit par un succès opérationnel et financier, établissant de nouvelles meilleures pratiques.