Le broyeur à boulets fonctionne normalement, mais son rendement spécifique reste faible. L'intensité du courant est trop élevée et la consommation de billes d'acier demeure importante ; la cause principale de ces problèmes réside dans le taux de chargement. Ce taux correspond au pourcentage du volume utile du broyeur occupé par les billes d'acier. Il détermine la trajectoire des billes, leur énergie d'impact et la surface de broyage. Si le taux de chargement est trop élevé, le broyeur s'enraye ; s'il est trop faible, les billes d'acier broient dans le vide. Une différence de seulement 5 points de pourcentage dans le taux de chargement peut entraîner une différence de rendement du broyeur de 15% à 20%.
Pourquoi le taux de remplissage de la balle est-il si important ? Fonctionnement du broyeur à boulets?
Le principe de fonctionnement d'un broyeur à boulets repose sur le soulèvement de billes d'acier sous l'action combinée de la force centrifuge et de la gravité, puis leur chute pour broyer le minerai. Le débit de remplissage en boulets influe directement sur trois paramètres clés :
Hauteur de chute de la bille d'acier
Lorsque la charge de billes est appropriée, les billes d'acier suivent une trajectoire parabolique après avoir été hissées à la hauteur adéquate. L'énergie d'impact est concentrée sur le minerai. Si la charge est trop importante, les billes s'accumulent au fond du broyeur. La hauteur de levage diminue et la force d'impact s'amenuise. Si la charge est trop faible, bien que la hauteur de chute soit élevée, le nombre de billes est insuffisant, ce qui réduit le nombre d'impacts par unité de temps.
États de mouvement de la bille d'acier :
Le mouvement des billes d'acier dans un broyeur peut être classé en trois phases : cascade, culbutage et centrifugation. Avec une charge de billes inférieure à 30%, le mouvement est principalement en cascade, ce qui réduit l'efficacité du broyage. Pour une charge comprise entre 30% et 45%, le culbutage et la cascade coexistent, assurant un équilibre entre impact et broyage. Au-delà de 45%, les billes s'accumulent, le culbutage est entravé et l'efficacité du broyage diminue.
Puissance effective du broyeur à boulets :
La puissance du broyeur à boulets augmente d'abord, puis diminue avec l'augmentation de la charge de boulets. La charge de boulets correspondant au point de charge maximal est optimale. Formule empirique : Charge de boulets optimale = 0,7–0,8 × (taux de remplissage en boulets d'acier). Pour les broyeurs à boulets à grille, cette valeur est généralement comprise entre 40% et 45% ; pour les broyeurs à boulets à débordement, elle est comprise entre 35% et 40%.
Quel est le taux de remplissage des billes recommandé pour différents types de Broyeurs à boulets?
Broyeur à boulets de type grille : Débit d'évacuation rapide, moindre risque d'accumulation de boue et capacité de charge en billes plus élevée. Gamme recommandée : 40%–45%. La grille force l'évacuation, garantissant une sortie rapide de la boue même avec une charge en billes légèrement supérieure. Les billes d'acier ne sont pas excessivement enrobées par la boue.
Broyeurs à boulets à débordement : L'évacuation dépend de l'écoulement naturel de la boue. Si le débit de billes est trop élevé, la boue ne peut être évacuée, ce qui risque d'entraîner une accumulation. Un débit de billes de 35% à 40% est recommandé. Les broyeurs à débordement sont sensibles au débit de billes ; leur efficacité diminue lorsque celui-ci dépasse 40%.
Broyeurs à billes coniques : Ces types se situent entre les deux ; un taux de chargement de billes de 38%–42% est recommandé.
Broyeurs à barres : Étant donné que les tiges d'acier diffèrent des billes d'acier, le taux de chargement des tiges est généralement de 35%–40% ; s'il est trop élevé, un enchevêtrement des tiges est susceptible de se produire.
Broyeurs à broyage fin (rebroyage) : Étant donné que la granulométrie de l'alimentation est déjà relativement fine, le taux de chargement des billes peut être réduit de manière appropriée à 30%–35%. Le broyage est le processus principal, l'action par impact jouant un rôle secondaire.
Que se passe-t-il si le taux de remplissage des billes est trop élevé ?
Courant de moulin anormal :
Lorsque le débit de chargement des billes dépasse 45%, le courant de démarrage du broyeur augmente brusquement, tandis que le courant de fonctionnement diminue. Ceci s'explique par le fait que l'accumulation de billes d'acier réduit la hauteur de chute, diminuant ainsi la charge du moteur. Il ne s'agit donc pas d'économies d'énergie ; cela signifie simplement que les billes d'acier ne remplissent pas leur fonction.
Bruit de moulin étouffé :
Un moulin normal produit un bruit sec de billes d'acier qui s'entrechoquent. En cas de surcharge, les billes s'amortissent mutuellement et le bruit d'impact se transforme en un bourdonnement sourd et feutré, comme si le moulin était recouvert d'une couverture.
Diminution de l'efficacité du broyage :
Les billes d'acier s'accumulent au fond du cylindre, réduisant la hauteur de chute effective et l'énergie d'impact. Parallèlement, les espaces entre les billes se rétrécissent, entravant le passage de la suspension. De ce fait, le matériau reste trop longtemps dans le broyeur, ce qui entraîne un broyage excessif.
Taille des particules rejetées plus grossières :
Malgré un broyage excessif, les particules grossières ne sont pas finement broyées en raison d'une énergie d'impact insuffisante. La proportion de particules inférieures à -200 mesh dans les effluents diminue, tandis que celle des particules grossières augmente.
Usure accrue de la doublure :
Les billes d'acier s'accumulent au fond, augmentant le frottement. L'usure des revêtements de la cuve et des embouts s'accélère. Les plaques de la grille, en particulier, sont susceptibles de se fissurer sous l'effet des impacts de billes d'acier.
Consommation d'énergie gaspillée :
La puissance du moteur sert à vaincre le frottement entre les billes d'acier plutôt qu'à broyer le minerai. La consommation d'électricité par tonne de minerai augmente de 151 T/m³ à 251 T/m³.
Données de mesure réelles :
Dans une usine de traitement de minerai de fer, la vitesse de chargement des boulets d'un broyeur à grille a été augmentée de 421 tonnes/3 tonne à 481 tonnes/3 tonne. L'intensité du courant du broyeur a diminué de 320 A à 280 A, et le débit unitaire a baissé de 105 tonnes/heure à 85 tonnes/heure. La consommation d'électricité par tonne de minerai a augmenté de 18 kWh à 24 kWh.
Que se passe-t-il si le taux de remplissage des billes est trop faible ?
Énergie d'impact élevée mais faible fréquence de chute de balle :
Lorsque la charge de billes est inférieure à 30%, bien que la hauteur de chute des billes d'acier soit élevée, leur quantité est insuffisante. Le nombre d'impacts par unité de temps est faible. L'efficacité du broyage des particules grossières est faible et la granulométrie des particules rejetées est importante.
Surface de broyage insuffisante :
La surface de broyage entre les billes d'acier et entre les billes d'acier et le revêtement est directement proportionnelle au taux de charge des billes. Un faible taux de charge des billes entraîne une capacité de broyage fin insuffisante, et la teneur en particules inférieures à 200 mesh ne répond pas aux exigences.
Doublures exposées et usure accélérée :
Avec un nombre réduit de billes d'acier, la boue et les billes érodent directement les revêtements, intensifiant l'usure. Parallèlement, les billes d'acier percutent directement les revêtements exposés, provoquant des piqûres et des fissures.
Courant du moulin excessivement élevé :
Lorsque la vitesse de chargement des billes est trop faible, les billes d'acier tombent d'une plus grande hauteur, ce qui impose une charge importante au moteur et provoque une augmentation de l'intensité mesurée. Cependant, le broyage n'est pas fin ; cette intensité élevée est donc une fausse indication.
Diminution de l'efficacité du moulin :
La capacité de traitement est faible car la capacité du broyeur n'est pas pleinement utilisée. Augmenter le débit d'alimentation entraînera immédiatement un débit de rejet plus grossier.
Comment les opérateurs peuvent-ils déterminer si le débit de remplissage des billes est approprié ?
Méthode d'écoute
Normale: Un son d'impact rythmé, « clang-clang », net et non étouffé.
Charge excessive sur les billes : Le son est étouffé, grave et continu, sans rythme.
Chargement insuffisant des billes : Le son est net mais clairsemé, avec une sensation de vide, et les billes d'acier frappent directement la paroi intérieure.
Méthode de mesure actuelle
Relevez le courant à vide I₀ du broyeur (en l'absence de suspension ou de billes d'acier). Le courant en charge normale devrait être de I₀ × 1,3–1,5. Si le courant est nettement supérieur à cette valeur, la charge de billes est peut-être insuffisante (les billes d'acier sont projetées trop haut). Si le courant est nettement inférieur à cette valeur, la charge de billes est peut-être excessive (les billes d'acier ne sont pas projetées assez haut).
Méthode de mesure de la consommation de billes
Calculer la quantité mensuelle de billes d'acier ajoutées et déterminer la consommation de billes en fonction du débit du broyeur.
Consommation normale de balles : 0,5 à 1,5 kg/t de minerai. Une consommation anormalement élevée de billes peut indiquer que le taux de chargement des billes est trop élevé (entraînant une usure des billes d'acier les unes contre les autres) ou trop faible (accélérant l'usure du revêtement).
Observez le déchargement
Taille grossière des particules de décharge et courant de broyage élevé → La charge de billes peut être trop faible.
Taille grossière des particules de décharge et faible courant de broyage → La charge de billes peut être trop élevée.
Taille des particules de sortie fine mais faible efficacité du broyeur → Surbroyage sévère ; la charge de billes peut être trop élevée.
Méthode d'inspection à l'arrêt
Après l'arrêt, ouvrez le trou d'homme du broyeur et observez la hauteur des billes d'acier au-dessus de la surface de la boue. Le sommet du tas de billes doit dépasser de 100 à 200 mm de la surface. Si les billes sont complètement immergées, le taux de chargement est trop élevé ; si elles dépassent trop (> 300 mm), le taux de chargement est trop faible.
Mesurez la distance entre le haut du tas de billes d'acier et le centre du broyeur à l'aide d'une règle en acier afin d'estimer le taux de chargement des billes.
Conclusion
Le taux de remplissage des billes n'est pas un paramètre où « plus c'est mieux ».
Pour la plupart des applications :
- Broyeur à billes à grille : 40%–45%
- Broyeur à boulets à débordement : 35%–40%
Les opérateurs doivent régulièrement :
- Écoutez le bruit du moulin
- Surveiller le courant du moteur
- Consommation de billes d'acier pour la piste
- Inspecter l'usine pendant les arrêts techniques
- Retirer les billes cassées trimestriellement
- Remplir le broyeur avec de nouveaux médias de broyage pour maintenir une granulométrie adéquate.
Le maintien d'un taux de remplissage des billes correct est l'un des moyens les plus efficaces d'obtenir un fonctionnement stable, un débit plus élevé, une consommation d'énergie plus faible et une efficacité de broyage maximale.
« Merci de votre lecture. J’espère que cet article vous sera utile. N’hésitez pas à laisser un commentaire ci-dessous. Pour toute question, vous pouvez également contacter le service client en ligne de Zelda. »
— Publié par Emily Chen
Français 
English 
العربية 
Español 
Português 
Türkçe 
Tiếng Việt 
Русский