Les broyeurs et concasseurs sont des machines destinées à réduire la granulométrie des roches et pierres dans les opérations de production de granulats, de recyclage des matériaux de construction et d'exploitation minière. Metso pense, conçoit et fabrique des broyeurs depuis plus de 100 ans. Notre offre comprend divers modèles de concasseurs à mâchoire, de broyeurs giratoires, de broyeurs à cône et de broyeurs à percussion, optimisés pour tous vos besoins de réduction.

Concasseurs à mâchoires

Des broyeurs primaires efficaces.

Broyeurs giratoires

Des broyeurs primaires haute capacité.

Broyeurs à cône

Des broyeurs offrant une grande disponibilité et une qualité de produits constante dans les applications secondaires, tertiaires et quaternaires.

Broyeurs à percussion

Des broyeurs polyvalents et précis pour toutes les étapes du process de réduction.

Différents types de broyeurs adaptés aux divers besoins en matière de broyage

Les broyeurs de roches peuvent se classer en deux grandes catégories : d'un côté, les broyeurs à compression, qui compriment les matériaux jusqu'à leur rupture, de l'autre les broyeurs à percussion, qui délivrent des impacts rapides sur les matériaux à broyer. Les concasseurs à mâchoires, les broyeurs giratoires et les broyeurs à cône fonctionnent sur le principe de la compression. Les broyeurs à percussion, pour leur part, fonctionnent sur le principe de l'impact.

Concasseurs à mâchoires

Les concasseurs à mâchoire sont principalement utilisés à l'étape primaire. Leur rôle essentiel consiste à réduire les matériaux à une taille suffisamment petite pour qu'ils puissent être acheminés par des convoyeurs vers les étapes de broyage suivantes.

Comme le suggère leur nom, ils disposent de mâchoires – l'une fixe, l'autre mobile – qui écrasent les roches et autres matériaux pris entre elles. La mâchoire mobile est montée sur une bielle à mouvement elliptique, tandis que la mâchoire fixe ne se déplace pas. Lorsque les matériaux passent entre les deux mâchoires, celles-ci compriment les larges roches en morceaux de plus petite taille.  

Il existe deux types basiques de concasseurs à mâchoires : à simple effet ou à double effet. Dans les concasseurs à simple effet, un arbre excentrique est monté au sommet de la machine. Sa rotation entraîne la bielle qui effectue l'action de compression.

Un concasseur à double effet possède deux arbres et deux bielles. Le premier arbre est un arbre pivotant monté au sommet de la machine, tandis que le second est un arbre excentrique qui entraîne les deux bielles.

Le mouvement de « mastication », qui cause la compression à la fois à l'entrée des matériaux et à l'extrémité de décharge, permet une meilleure capacité du concasseur à simple effet par rapport à un concasseur à double effet de taille équivalente. Les concasseurs à mâchoire proposés par Metso sont donc tous à simple effet.

 

Broyeurs giratoires

Les broyeurs giratoires sont fréquemment utilisés à l'étape de broyage primaire et un peu moins fréquemment à l'étape secondaire.

Les broyeurs giratoires sont dotés d'un arbre oscillant. Les matériaux sont broyés dans une chambre, entre un élément extérieur fixe (la mâchoire fixe) et un élément intérieur mobile (la mâchoire mobile) monté sur l'ensemble d'arbre oscillant.

La compression continue ainsi générée entre les mâchoires de la chambre entraîne la fragmentation des matériaux. Un effet de broyage supplémentaire se produit entre les particules compressées elles-mêmes, ce qui se traduit par une usure moins importante des mâchoires.

Les broyeurs giratoires sont équipés d'un système de réglage hydraulique, qui permet de réguler la granulométrie des matériaux broyés.

Broyeurs à cône

Les broyeurs à cône sont utilisés dans les étapes de broyage secondaire, tertiaire et quaternaire. Il arrive cependant, lorsque la granulométrie naturelle des matériaux traités est suffisamment petite, que l'étape de broyage primaire classique ne soit pas indispensable. Dans un tel cas, les broyeurs à cône peuvent alors assurer l'étape primaire du process de concassage.     

Les broyeurs à cône posés sont dotés d'un arbre fixe et les matériaux sont broyés dans une chambre, entre un élément extérieur fixe (la mâchoire fixe) et un élément intérieur mobile (la mâchoire mobile).

Un excentrique emmanché sur l’arbre fixe génère le mouvement d'oscillation de la mâchoire mobile entre la position ouverte et la position fermée, ainsi que l'ouverture de décharge.

La compression continue ainsi générée entre les mâchoires de la chambre entraîne la fragmentation des matériaux. Un effet de broyage supplémentaire se produit entre les particules compressées elles-mêmes, ce qui se traduit par une usure moins importante des mâchoires. On parle alors d’auto-concassage.

Le réglage de la machine est assuré en faisant tourner un bol afin de modifier la position verticale de la pièce d'usure supérieure (mâchoire fixe). L'un des avantages de ce type d'ajustement est une usure très régulière des mâchoires.

Afin d'optimiser les coûts et d'améliorer la forme des produits, il est recommandé de toujours alimenter les broyeurs à cône à plein, c'est-à-dire que la chambre doit toujours être aussi pleine de matériaux que possible. Cela peut se faire facilement en utilisant une trémie tampon pour réguler les inévitables fluctuations du débit d'alimentation en matériaux. Des dispositifs de surveillance du niveau permettent de détecter les niveaux maximum et minimum de matériaux et de réguler l'alimentation du broyeur en fonction.

Broyeurs à percussion

Les broyeurs à percussion sont des matériels de concassage polyvalents, qui peuvent être utilisés à diverses étapes du process de concassage. Toutefois, les caractéristiques et capacités des différents types de broyeurs à percussion varient considérablement.

Les broyeurs à percussion se déclinent habituellement en deux types principaux : les broyeurs à arbre d'impact horizontal (HSI) et les broyeurs à arbre d'impact vertical (VSI). Ces différents types de broyeurs à percussion fonctionnent sur le même principe de broyage par impact afin de réduire la granulométrie des matériaux, mais leurs caractéristiques, leurs capacités et leurs applications de prédilection sont très différentes.

Les broyeurs à arbre d'impact horizontal (HSI) sont utilisés dans les étapes de broyage primaire, secondaire et tertiaire. Les broyeurs HSI broient les matériaux alimentés par des impacts très intenses, générés par la rotation rapide de percuteurs fixés à un rotor. Les particules produites sont ensuite fragmentées plus finement à l'intérieur du broyeur, par collision contre la chambre et entre elles, permettant l'obtention d'un produit plus fin et mieux formé.

Les broyeurs à arbre d'impact vertical (VSI), pour leur part, sont utilisés dans la dernière étape du process de concassage – en particulier lorsque le produit recherché doit avoir une forme cubique précise. 

Les broyeurs VSI peuvent être considérés comme des « pompes à pierres » qui fonctionnent comme une pompe centrifuge. Les matériaux sont alimentés par le centre du rotor, où ils sont accélérés à haute vitesse avant d'être déchargés à travers les orifices pratiqués sur la périphérie du rotor. Les matériaux sont broyés lors de leur projection à haute vitesse contre le corps extérieur et lors de la collision des particules entre elles.

Comment nos clients ont-ils réussi à améliorer leur rentabilité et à réduire les risques ?
SÉLECTION DES ÉQUIPEMENTS DE BROYAGE

Comment sélectionner le broyeur optimal ?

Sélectionner l'équipement de broyage le plus adapté peut être une tâche compliquée. Heureusement, il existe des outils et des logiciels qui permettent de simplifier l'étude des options existantes et de faciliter la prise de décision. À la racine de ces analyses se trouvent des calculs précis, qui tiennent compte des capacités et des contraintes des différents broyeurs et des exigences opérationnelles.

Chaque chantier de broyage est différent et les résultats optimaux sont généralement obtenus en associant les conclusions théoriques à l'expérience des différents matériaux, des conditions d'exploitation, des besoins en maintenance et des aspects économiques des diverses alternatives.

Nous présentons brièvement ci-dessous certaines considérations essentielles relatives aux étapes de broyage. Bien qu'il convienne de définir la meilleure solution technique répondant à vos exigences, il convient de se rappeler que de nombreux broyeurs sont disponibles aussi bien dans des versions fixes que mobiles ou portables – ce qui vous permet de déplacer régulièrement vos équipements d'un emplacement ou d'un site à l'autre.

Si vous souhaitez obtenir des analyses plus détaillées propres à vos opérations de broyage, nous vous invitons à contacter les experts Metso. Nous disposons d'une expérience pratique couvrant des milliers d'applications de broyage différentes dans le monde entier et serons ravis de vous aider à trouver l'équipement le plus adapté à vos besoins.

Broyage primaire

La mission principale d'un broyeur primaire consiste à réduire les matériaux en particules d'une taille permettant leur transport par bande transporteuse. Dans la plupart des installations de broyage, cette étape fait appel à un concasseur à mâchoire. Les installations de très haute capacité, communes dans l'exploitation minière mais moins répandues dans la production de granulats, font habituellement appel à un broyeur giratoire. Lorsque les matériaux à traiter sont faciles à broyer et peu abrasifs, un broyeur à percussion pourra s'avérer le meilleur choix pour l'étape de broyage primaire.

L'une des caractéristiques les plus importantes d'un broyeur primaire est sa capacité à accepter l'alimentation en matériaux sans blocage. Un broyeur primaire de grande taille sera évidemment plus coûteux qu'un modèle de plus petite taille. Par conséquent, les calculs du coût d'investissement relatifs aux broyeurs primaires doivent être comparés aux coûts totaux des étapes primaires, intégrant notamment les coûts associés au minage. Dans la plupart des cas, des camions transportent les roches vers un broyeur primaire fixe. Cette solution peut s'avérer coûteuse. Les coûts d'amortissement des véhicules, de carburant, de pneumatiques et de maintenance peuvent être pris en compte lorsque ceux-ci sont fortement sollicités. Dans les opérations modernes de production d'agrégats, l'utilisation de broyeurs primaires mobiles capable de se déplacer le long du front d'abattage représentera, dans de nombreux cas, la solution la plus économique.

Broyage primaire par concasseur à mâchoires

En termes de taille de l'ouverture d'alimentation, le client obtiendra un meilleur retour sur investissement en optant pour un concasseur à mâchoires comme broyeur primaire. Ce choix se traduira par moins de perçage et de dynamitage, le concasseur acceptant des roches de plus grande taille. L'inconvénient de ce type de broyage, lorsqu'une capacité élevée est requise, étant sa largeur de décharge relativement réduite, qui limite sa capacité comparativement au circuit de décharge d'un broyeur giratoire. Les concasseurs à mâchoires sont principalement utilisés dans les installations produisant jusqu’à 1600 t/h.

Broyage primaire par broyeur giratoire

L'utilisation d'un broyeur giratoire dans l'étape primaire permet une capacité élevée grâce à la large ouverture de décharge circulaire (d'une surface bien supérieure à celle d'un concasseur à mâchoires) et au principe de fonctionnement continu – là où le mouvement d’aller-retour du concasseur à mâchoire effectue une action de concassage par intermittence. Le broyeur giratoire ne connaît aucun rival pour les grandes installations de capacité supérieure à 1200 t/h. Afin de proposer une ouverture d'alimentation équivalente à celle d'un concasseur à mâchoire, un broyeur giratoire primaire devra être bien plus haut et lourd. En outre, il nécessitera une fondation relativement importante.

Broyage primaire par broyeur à percussion

L'utilisation d'un broyeur à percussion dans l'étape primaire permet une capacité élevée et l'acceptation d'une alimentation à la granulométrie élevée. Les broyeurs à percussion primaires sont utilisés pour des débits de 200 t/h jusqu'à 1900 t/h, avec une granulométrie d'alimentation jusqu'à 1830 mm pour le modèle le plus large. Les broyeurs à percussion primaires sont généralement employés dans les applications non abrasives et lorsque la production de fines n'est pas un problème. De tous les types de broyeurs primaires existant, le broyeur à percussion est celui qui donnera les produits les plus cubiques.

 

Broyage intermédiaire

La phase de broyage intermédiaire vise à produire plusieurs produits de type grossier, comme par exemple des granulats destinés à la fondation des routes, ou à préparer les matériaux en vue de leur broyage final. En général, les étapes de broyage secondaire, tertiaire et quaternaire permettent d'obtenir la meilleure réduction possible au coût le plus faible.
Si le broyage intermédiaire vise à produire du ballast pour les chemins de fer, la qualité du produit sera importante. Dans les autres cas, il n'existera généralement pas d'exigences de qualité – excepté l'adéquation des produits à la production de fines.
Les broyeurs à cône sont souvent utilisés pour le broyage intermédiaire du fait de leur capacité élevée et de leur faible coût d'exploitation

Broyage fin

Broyage fin à l'aide de broyeurs à cône

De par leur conception, les broyeurs à cône représentent généralement un investissement plus important que les broyeurs à percussion. Toutefois, lorsqu'ils sont correctement employés, les broyeurs à cône offrent un coût d'exploitation inférieur à celui d'un broyeur à percussion conventionnel. Par conséquent, il est recommandé aux clients appelés à broyer des matériaux durs ou abrasifs d'installer des broyeurs à cône pour leurs étapes de broyage finale et de mise en forme cubique. Les broyeurs à cône peuvent, dans la plupart des cas, conférer une bonne forme cubique aux produits fins. Ils peuvent en outre être adaptés à différentes applications. Il s'agit d'un facteur important, les besoins des clients changeant souvent au cours de la vie d'un broyeur.
Afin d'obtenir une forme cubique optimale avec les broyeurs à cône, certaines règles doivent être respectées. Voici ces « règles d'or » :

1. La chambre de broyage doit être pleine. Cela signifie que la tête de cône doit être couverte de roches.
2. L'alimentation doit être stable et continue.
3. Les matériaux de taille inférieure au réglage doivent représenter 10 à 30 % du volume d'alimentation.
4. La granulométrie maximum de l'alimentation doit être respectée. Le rapport de réduction doit être limité à 3 (-4). La granulométrie maximum recommandée est de 50 mm.
5. L'alimentation doit être correctement distribuée. La distribution de l'alimentation doit se faire sans ségrégation et de manière uniforme dans la chambre de broyage.
6. Le réglage doit être proche du produit recherché.
7. Le point d'étranglement doit être correct. Cela impose la juste sélection des chambres en fonction de l'alimentation.
8. Le broyeur joue également un rôle. Les cônes de nouvelle génération permettent d'obtenir une forme considérablement meilleure que les machines d'ancienne génération. Cela s'explique par l'amélioration de la cinématique des broyeurs et de la forme de leur chambre.
9. Le fonctionnement doit s'effectuer en circuit fermé. Cela améliore la forme par un effet d'attrition, permet une courbe d'alimentation constante et autorise le rebroyage des produits friables. Dans l'étape secondaire, le circuit fermé calibre l'alimentation en vue de l'étape tertiaire.
10. Le flux de travail global doit être bien conçu. Il est important, en particulier dans la production d'agrégats de très haute qualité (forme précise), d'utiliser des circuits sélectifs – ce qui signifie que les produits secondaires et tertiaires ne doivent pas être mélangés.

Broyage fin à l'aide de broyeurs à percussion

Les broyeurs à percussion se distinguent en deux principaux types.
Le type conventionnel fait appel à une configuration d'arbre horizontale, dite « HSI ». L'autre type est un broyeur centrifuge à arbre vertical, communément appelé « VSI ». Le fonctionnement des broyeurs à percussion repose sur le principe d'un transfert rapide de l'énergie d'impact aux roches. Les broyeurs à percussion produisent des agrégats cubiques et permettent d'obtenir des rapports de réduction élevés, à condition que les matériaux alimentés ne soient pas trop fins. Cela signifie qu'il est possible, dans certains cas, d'utiliser un seul broyeur à percussion pour effectuer une tâche nécessitant normalement plusieurs étapes de broyage faisant appel à des broyeurs par compression (c.-à-d. des concasseurs à mâchoire, des broyeurs giratoires et/ou des broyeurs à cône). Les broyeurs à percussion sont principalement utilisés pour les matériaux non abrasifs.
Les deux principaux types de broyeur à percussion peuvent se subdiviser en plusieurs groupes.
Les broyeurs à percussion conventionnels à arbre horizontal sont proposés en diverses tailles et modèles, des broyeurs primaires haute capacité pour les grandes carrières de calcaire aux machines spécialisées dans le broyage de matériaux tels que le laitier.
Il existe deux principales catégories de broyeurs VSI – l'une faisant appel à des pièces d'usure à l'impact situées autour du corps, et l'autre qui utilise une couche de matériaux accumulés. À de nombreux égards, la première catégorie s'apparente aux broyeurs à percussion conventionnels à arbre horizontal et rotor. La seconde catégorie a gagné en popularité au cours de la dernière décennie, sous le nom de « broyeur Barmac ». La différence entre un broyeur à percussion conventionnel et un broyeur VSI de type Barmac, est que ce dernier permet un plus faible coût d'exploitation, en contrepartie d'un rapport de réduction moins élevé toutefois. Dans un broyeur VSI Barmac, les matériaux sont soumis à un intense process de concassage roche contre roche. Dans les autres broyeurs, la majeure partie de la réduction se fait à travers l'impact de la roche contre le métal.

Les clients utilisant des installations anciennes, remises en condition ou développées, rencontrent souvent des problèmes de forme des produits. Dans de tels cas, l'ajout d'un broyeur VSI Barmac au niveau de l'étape de broyage final permet d'apporter une solution à ce problème. Il en va de même pour bon nombre d'unités de broyage mobiles. Le nombre d'étapes de broyage étant généralement réduit pour ce type d'installation, il est quasiment impossible d'obtenir une forme de produit satisfaisante si la roche n'est pas relativement tendre et donc plus adéquate à la formation de produits cubiques. Un broyeur centrifuge à l'étape finale permet de répondre à ce problème.

La capacité de l'installation et la granulométrie de l'alimentation sont les principaux facteurs intervenant dans la sélection d'un broyeur primaire. Afin d'assurer les bonnes performances de l'installation primaire et d'éviter les pertes de production, il est nécessaire d'établir une corrélation adéquate entre la granulométrie des matériaux alimentés et les dimensions de l'ouverture d'alimentation du broyeur. Cela signifie que la granulométrie maximum des matériaux alimentés doit être de l'ordre de 60 à 80 % de l'ouverture d'alimentation du broyeur. Les facteurs pouvant affecter le choix incluent le type d'alimentateur utilisé, le débit de matériaux vers le broyeur, ainsi que la disponibilité des moyens nécessaires (tels que des brise-roches) à l'élimination des roches de trop grande taille en cas de blocage au niveau de l'ouverture d'alimentation. Lorsque les exigences en termes de capacité sont très élevées, le choix naturel s'orientera vers un broyeur primaire de type giratoire.

Évidemment, une grande ouverture d'alimentation sera toujours un avantage. Toutefois, en pratique, la limite sera définie par la capacité de l'installation et le budget alloué aux investissements.

PIÈCES DE RECHANGE ET D'USURE POUR BROYEURS
SERVICES DÉDIÉS AUX BROYEURS

Un maximum d'efficacité, de disponibilité et de longévité pour votre broyeur

Metso propose une gamme complète de services vous permettant de tirer le meilleur de votre broyeur et de réaliser vos objectifs de production.

Entretien et réparation

Un entretien adapté est la clé d'une exploitation efficace de vos équipements. Metso propose une offre de service complète, incluant l'inspection et les diagnostics, la réparation des équipements et pièces, les solutions d'arrêt et leur planification, ainsi que les services d'urgence.

Mise à niveau et modernisation des équipements

Améliorez la productivité de votre broyeur sans investir dans une nouvelle machine ! Nos mises à niveau sont proposées sous la forme de solutions faciles à mettre en œuvre, destinées à améliorer la sécurité, le fonctionnement et l'entretien des équipements.

Optimisation process et régulation

Les experts en process Metso vous aident à résoudre vos problèmes d'exploitation les plus complexes à l'aide de techniques analytiques, de test en laboratoire et de systèmes de régulation avancés. Que vous cherchiez à optimiser un équipement, un circuit ou une installation complète, nous avons les outils et la technologie qu'il vous faut.

Services tout au long de la vie (LCS)

Les solutions préconçues Metso vous assistent dans la réalisation de vos objectifs, de la mise en marche à la fin de vie. Nous vous assistons dans vos process spécifiques comme dans l'ensemble de votre activité, en associant les éléments de notre large gamme de services à nos modèles commerciaux uniques.

Contactez les experts Metso

EXPLOITATION MINIÈRE
GRANULATS
VEUILLEZ SÉLECTIONNER LE DOMAINE QUI VOUS INTERESSE CI-DESSUS.
Vos informations sont en sécurité. Consultez notre avis de confidentialité pour plus de détails avis de confidentialité.
Merci pour votre demande.
Nous vous contacterons dès que possible. Vous pouvez soumettre une nouvelle demande après 15 minutes.
Contact