Quand faut-il remplacer les revêtements des broyeurs à boulets ?

De nombreuses usines de concentration ont une pratique courante : tant que le revêtement ne fuit pas, on continue de l’utiliser. De ce fait, des problèmes apparaissent souvent par la suite : la finesse de broyage se met à fluctuer, le débit diminue, la consommation de billes d’acier augmente, la récupération par flottation chute inexplicablement, la consommation d’énergie ne cesse de croître et la quantité de sable renvoyée par le cyclone augmente anormalement. Finalement, lorsque le broyeur est arrêté pour inspection, les revêtements du broyeur à boulets sont déjà complètement usés.

Mais le vrai problème n'est pas que « le revêtement soit endommagé ». C'est plutôt que les conditions de fonctionnement du broyage ont déjà changé.

De nombreuses mines passent des années à optimiser les réactifs, la flottation et la séparation magnétique, mais ignorent un problème fondamental : l’usure du revêtement modifie fondamentalement la structure énergétique du processus de broyage.

Un revêtement n'est pas qu'une simple « couche résistante à l'usure ». En réalité, il détermine la hauteur de levage des billes d'acier et influe sur :

• Trajectoire du mouvement du milieu et mode de transfert d'énergie
• énergie d'impact de broyage
• Trajectoire de déplacement de la boue
• État de distribution de la charge de la balle
• Volume effectif du moulin
• Stabilité de la charge de classification

Lorsque l'usure du revêtement dépasse un seuil critique, l'ensemble du système de broyage est modifié. Dans de nombreux cas, l'augmentation de la teneur des résidus, leur finesse anormale et la hausse de la consommation d'acier ne sont pas dues à la flottation, mais aux conditions internes du broyeur.

I. Pourquoi les performances de broyage se détériorent-elles après Broyeur à billes Les doublures s'usent-elles ?

Beaucoup pensent que l'usure des revêtements de broyeurs à boulets se résume à une simple diminution de leur épaisseur. En réalité, ce n'est pas le cas. Ce qui affecte réellement la production, c'est la modification de la géométrie du revêtement, et plus particulièrement :

• Hauteur de levage
• structure du pic d'onde
• Angle de travail
• capacité de levage

Ces paramètres déterminent si les billes d'acier fonctionnent en mode « impact cataclysmique » ou « broyage en cascade ». Différentes structures de broyeurs et conditions de fonctionnement entraîneront différents niveaux d'impact dus à l'usure du revêtement.

II. Lorsque la doublure s'use complètement, la hauteur de levage effective de la balle diminue-t-elle significativement ?

Il s'agit du problème le plus fréquent sur site. Avec les nouveaux revêtements, les élévateurs sont suffisamment hauts pour transporter les billes d'acier jusqu'à une certaine hauteur avant leur chute. Ceci génère une force d'impact importante, une capacité de broyage élevée des particules grossières et une évacuation rapide, ce qui permet un débit élevé. C'est particulièrement vrai lors des premières étapes de broyage : l'impact est le facteur déterminant de la capacité.

Après l'usure des revêtements du broyeur à boulets, la hauteur du dispositif de levage diminue et les billes d'acier commencent à glisser plutôt qu'à se bloquer. Cela entraîne :

• Impact réduit
• Augmentation du meulage abrasif
• Capacité de fragmentation des particules grossières réduite
• Temps de séjour de la suspension plus long

Un phénomène typique se produit sur le site : le courant ne diminue pas, mais le débit continue de décroître. Une partie de l’énergie est consommée par des frottements inefficaces entre les milieux et l’agitation de la suspension. L’action d’impact efficace à l’intérieur du broyeur s’affaiblit, laissant progressivement place à un broyage par attrition peu performant.

III. Trois erreurs d'appréciation fréquentes chez de nombreuses plantes bénéficiaires

Finesse accrue, confondue avec des problèmes de classification

De nombreuses usines constatent une chute brutale de la granulométrie inférieure à 200 mesh. Leur première réaction est souvent : un hydrocyclone défectueux, une modification de la concentration de l’alimentation ou une granulométrie inadaptée des billes d’acier.

Cependant, dans de nombreux cas, cela est dû à l'usure du revêtement, qui rend le broyage des particules grossières plus difficile. C'est particulièrement vrai pour les minerais de magnétite et de cuivre ; une fois le revêtement usé, la capacité de broyage des particules grossières diminue considérablement et le sable récupéré devient de plus en plus grossier.

Consommation d'énergie accrue, confusion avec un minerai plus dur

Certaines usines constatent une augmentation soudaine de leur consommation d'énergie par tonne de minerai, leur première réaction étant : « Le minerai s'est durci récemment. » En réalité, après l'usure du revêtement, la chute efficace des billes d'acier diminue. Une grande quantité d'énergie est gaspillée en raison du frottement entre les billes, du frottement entre les billes et la suspension, et d'un glissement inefficace. L'énergie réellement utilisée pour le concassage du minerai diminue, un cas typique de baisse de l'efficacité énergétique.

Augmentation de la consommation de billes d'acier, attribuée à tort à une mauvaise qualité de ces billes.

De nombreuses observations sur site montrent une augmentation significative de la consommation de billes d'acier lors des phases finales d'usure du revêtement, mais le problème ne provient pas nécessairement des billes elles-mêmes. L'usure du revêtement modifie la trajectoire des billes, ce qui entraîne une compression accrue, un glissement plus important et des collisions anormales entre elles. Par conséquent, les billes se déforment plus rapidement et peuvent même prendre une forme ellipsoïdale.

IV. À quel moment faut-il Broyeur à billes Faut-il remplacer les revêtements ?

C’est là la question fondamentale. Nombre de fabricants n’ont pas encore établi de norme claire. En réalité, le critère véritablement pertinent dans le secteur ne repose pas sur l’« épaisseur », mais sur la « défaillance de la capacité de levage ».

V. Quatre critères de remplacement les plus pratiques (basés sur le terrain)

Note: Ces indicateurs constituent des alertes empiriques pour les sites industriels et ne peuvent remplacer les diagnostics d'usine, l'analyse des procédés ou la validation industrielle.

Usure de la barre d'ascenseur supérieure à 50%

En milieu industriel, de nombreux systèmes de broyage grossier subissent une baisse significative de leur efficacité lorsque les barres d'élévation s'usent jusqu'à une hauteur de 40 à 60 mm (40 à 60 TP3T) de leur hauteur initiale. Toutefois, la valeur critique précise reste à déterminer en fonction des propriétés du minerai, de la vitesse de rotation et de la structure du broyeur. Par exemple, la hauteur des barres d'élévation pour les revêtements neufs est de 120 mm. Lorsque l'usure atteint 50 à 60 mm, de nombreux broyeurs deviennent inefficaces. L'impact est particulièrement marqué dans les broyeurs à boulets, les systèmes de broyage grossier et pour les minerais à haute dureté.

Le débit diminue continuellement (>10%) dans des conditions de minerai et de classification stables.

Il s'agit de l'indicateur de production le plus direct. De nombreux concentrateurs constatent qu'en fin de broyage, le débit d'alimentation du revêtement est insuffisant, le courant est instable et la quantité de sable refoulé augmente. Si, malgré l'absence de variation significative des propriétés du minerai, des conditions de classification stables et une granulométrie d'alimentation normale, le temps de broyage continue de diminuer de plus de 100 T/min, le revêtement doit être inspecté minutieusement. Souvent, il ne s'agit pas d'un problème de procédé, mais plutôt d'une capacité de refoulement insuffisante.

détérioration continue de la finesse de broyage

On observe notamment une augmentation des particules grossières. Par exemple : une augmentation significative des particules de 0,15 mm, une diminution des particules de 200 mesh et une libération insuffisante des particules individuelles. Ce phénomène est très fréquent dans les minerais de magnétite, de cuivre et d’or, car le revêtement ne parvient plus à broyer correctement les particules grossières aux stades ultérieurs du traitement.

« Usure irrégulière en forme de vague » sur la doublure

Il s'agit d'un signe très dangereux, indiquant un déséquilibre de la charge de billes à l'intérieur du broyeur. La poursuite du fonctionnement peut facilement entraîner la rupture du revêtement, le desserrage des boulons et des contraintes locales anormales sur le cylindre. Dans les cas les plus graves, cela peut provoquer des contraintes anormales sur les structures environnantes, augmentant ainsi les risques pour la sécurité de l'équipement.

VI. Six facteurs clés déterminant la durée de vie du revêtement

Pourquoi certaines membranes ont-elles une durée de vie si courte ? De nombreux exploitants de concentrateurs pensent que la durée de vie d'une membrane dépend uniquement du matériau. En réalité, les conditions d'exploitation ont souvent un impact bien plus important.

• Dureté du minerai : Minerais à haute teneur en silice et en quartz : extrêmement abrasifs. Par exemple, dans les mines d’or de type quartzite, les mines de magnétite à haute teneur en silice et les mines de cuivre de type skarn, la durée de vie du revêtement peut n’être que de 60 % de celle des minerais ordinaires.
• Classement des billes d'acier : Trop de grosses billes : impact violent. Cela augmente considérablement les dommages localisés aux revêtements. De nombreuses usines privilégient le débit, négligeant la durée de vie des revêtements.
• Vitesse du moulin : Lorsque la vitesse du broyeur est trop élevée, la hauteur de chute des billes d'acier augmente. La charge d'impact sur les revêtements croît alors fortement. Certains concentrateurs fonctionnent à haute vitesse pendant des périodes prolongées lors des changements de canal d'alimentation, ce qui réduit considérablement la durée de vie des revêtements.
• Système d'appoint d'eau : Lorsque la concentration de la suspension est trop faible, les billes d'acier heurtent directement les revêtements, réduisant ainsi l'effet tampon. L'absence d'une couche tampon de suspension est une cause importante d'usure anormale des revêtements dans de nombreux systèmes de broyage à sec et semi-sec.
• Fluctuations de la granulométrie des particules d'alimentation : Une augmentation soudaine de la concentration en particules grossières peut entraîner des variations brutales de la charge d'impact et une usure anormale localisée. Ce phénomène est particulièrement visible lorsque le système de concassage est instable.
• Structure de doublure non adaptée : Certaines machines présentent des angles de levage mal conçus, un espacement incorrect des crêtes d'ondulation ou des barres de levage trop basses, ce qui entraîne un mouvement anormal des billes. Dans de tels cas, même avec les meilleurs matériaux, la durée de vie du revêtement sera réduite.

VII. Pourquoi de nombreuses mines commencent-elles à effectuer une analyse de l'état des revêtements ?

Car de nombreuses entreprises ont désormais découvert que le problème des chemises n'est pas essentiellement un « problème de pièces détachées », mais plutôt un problème de processus de rectification.

Pourquoi certaines usines peuvent-elles utiliser les revêtements pendant 10 mois alors que d'autres ne les utilisent que pendant 5 mois ?

La raison fondamentale réside dans les différents régimes de broyage. Ces dernières années, certaines grandes mines ont commencé à utiliser l'analyse par éléments discrets (DEM), la simulation du mouvement de la charge à billes, les tests d'indice de puissance de broyage, l'analyse de la trajectoire du revêtement et l'optimisation des conditions de broyage, non seulement pour prolonger la durée de vie des broyeurs, mais aussi pour améliorer l'efficacité d'impact, l'utilisation de l'énergie unitaire et le rendement du broyage. Après l'optimisation de certains projets, le temps de broyage et l'efficacité d'utilisation des amas de particules ont tous deux affiché une tendance à l'amélioration.

VIII. Ce que beaucoup d'usines gaspillent réellement, ce ne sont pas les revêtements, mais leur remplacement tardif ?

C'est le problème le plus fréquent sur le terrain. De nombreuses mines, afin de réduire les coûts des pièces de rechange, retardent leur remplacement jusqu'à ce que les revêtements soient très fins.

Par conséquent, la consommation d'énergie augmente, les taux de récupération diminuent, les heures de fonctionnement se réduisent et la consommation d'acier s'accroît. Ces pertes cachées dépassent souvent largement le prix des revêtements eux-mêmes. En particulier dans les grandes unités de concentration, une baisse de 51 tonnes de la capacité de traitement d'un seul broyeur peut engendrer des pertes de plusieurs millions de yuans par an. Pourtant, de nombreuses entreprises n'ont pas pris en compte sérieusement ce coût.

Les concentrateurs véritablement matures ont désormais commencé à constituer une base de données sur la durée de vie des revêtements. Celle-ci inclut le suivi de l'usure dans différentes zones, des variations des heures de fonctionnement, de la consommation d'énergie, de la granulométrie, de la consommation d'acier et de l'épaisseur du revêtement. Le cycle de remplacement optimal est ainsi prédit à partir de ces données, au lieu de se contenter de remplacer le revêtement lorsqu'il semble presque usé.

Cela représente essentiellement un passage d'une « mentalité de maintenance » à une « mentalité de gestion des processus ». Les observations sur site ne peuvent servir que de jugements préliminaires ; la vérification finale doit être basée sur une analyse complète des tests de broyage, de la distribution granulométrique, des variations de puissance et des indicateurs de valorisation.

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— Publié par Emily Chen

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