Si vous vous êtes déjà tenu à côté d'un broyeur Ag pendant son fonctionnement, vous avez probablement remarqué la façon dont les matériaux se déplacent à l'intérieur de ce grand cylindre rotatif, en particulier la façon dont les différentes densités finissent par se séparer comme si elles avaient leur propre esprit. En tant que fournisseur de pièces de broyeurs agricoles depuis plus d'une décennie, on me pose constamment cette question : pourquoi les éléments légers et lourds se séparent-ils à l'intérieur de ces machines, et comment cette séparation fonctionne-t-elle réellement pour le traitement du minerai d'argent ? Décomposons cela sans tout le jargon, afin que vous puissiez voir exactement ce qui se passe et en quoi cela est important pour votre opération.
Tout d’abord, plantons le décor. Lorsque vous introduisez du matériel dans un broyeur d'agriculture, vous n'y déversez pas seulement des roches aléatoires : vous avez du minerai d'argent (qui est généralement dense, environ 2,6 à 3,0 g/cm³), des minéraux de quartz ou de gangue (plus légers, environ 2,5 à 2,7 g/cm³, bien que des sulfures denses puissent parfois s'y mélanger) et des supports de broyage, généralement des billes d'acier, qui sont beaucoup plus denses (7,8 g/cm³) que n'importe quel minerai. Ce mélange est aspiré dans le broyeur via la tête d'alimentation pour broyeur, la pièce que vous connaissez si vous avez déjà dimensionné un broyeur. La tête d'alimentation est conçue pour déplacer le matériau en douceur dans le broyeur sans recul, ce qui est essentiel car une alimentation de secours perturbe la façon dont la séparation se produit à l'intérieur.
Le broyeur lui-même fonctionne sur deux parties essentielles : le ROULEAU DE POUSSÉE et la base de roulement, qui travaillent ensemble pour maintenir ce cylindre lourd en rotation uniforme. Sans rouleaux correctement alignés et sans base de roulement solide, le broyeur peut vaciller, ce qui perturbe la cascade et le levage des matériaux, rendant la séparation moins efficace. J'ai vu des broyeurs avec des rouleaux de poussée mal alignés se retrouver avec un tas de billes d'acier d'un côté et toute la gangue légère de l'autre, ce qui signifie que vous ne broyez pas votre minerai de manière uniforme et que vous gaspillez de l'énergie. C'est pourquoi la vérification de ces pièces n'est pas négociable pour une séparation cohérente.
Maintenant, l’effet de séparation réel. Tout commence par la force centrifuge et la gravité, deux forces qui combattent et travaillent ensemble pendant que le moulin tourne. Lorsque le broyeur tourne à la bonne vitesse (généralement 65 à 75 % de la vitesse critique – la vitesse critique étant le point où la force centrifuge fixe tout le matériau au mur), tout est soulevé en rideau. Les trucs lourds ? Il a besoin de plus de force pour rester épinglé au mur, de sorte qu'il ne soulève pas aussi haut qu'un matériau plus léger. Attendez, testons cette logique : les billes d'acier sont super denses, elles commencent donc à glisser le long du mur avant une légère gangue. Le minerai d’argent, plus dense que la gangue mais moins dense que les billes d’acier, se situe quelque part entre les deux. C'est là la première couche de séparation – par densité, avec des billes d'acier au bas de la cascade, puis du minerai d'Ag, puis de la gangue.
Mais cela devient plus complexe lorsque le matériau touche le pied de la charge (où le matériau qui tombe retombe sur la base du broyeur). Lorsque cela se produit, les particules lourdes coulent plus rapidement à travers les espaces interstitiels entre les éléments de broyage et les particules plus légères. Pensez-y comme si vous secouiez un pot de noix mélangées : les cacahuètes (légères) restent sur le dessus, les amandes (moyennes) au milieu et les noix de pécan (lourdes) coulent au fond. Exactement la même idée ici. La principale différence est que dans un broyeur, il ne s'agit pas d'un pot statique : cette charge est constamment en mouvement, en cascade et soulevée, donc la séparation se produit en boucle.
Attendez, mais pourquoi est-ce important spécifiquement pour le minerai agricole ? L'argent se trouve souvent dans les minéraux sulfurés, qui peuvent être un peu plus denses que la gangue sans sulfure, de sorte que la séparation vous aide à ne pas trop broyer les déchets plus légers. Le broyage excessif gaspille de l'énergie et rend le traitement en aval (comme la flottation) moins efficace, car la gangue fine se mélange à vos particules d'argent. Plus la séparation à l'intérieur du broyeur est bonne, plus la taille de vos particules est uniforme à la sortie, ce qui vous permet d'économiser de l'argent et d'augmenter les taux de récupération.
Un autre facteur important est la taille du matériau de broyage. Si vous utilisez des billes d'acier trop petites, elles ne pourront pas soulever le minerai d'Ag dense assez haut, de sorte que le minerai restera mélangé à de la gangue légère. Si vous utilisez des boulets trop gros, ils risquent de broyer le minerai trop finement, tandis que la gangue restera grossière. J'ai eu un client qui est passé de boules de 3 pouces à des boules de 4 pouces pour son broyeur agricole, et tout à coup, il a constaté une augmentation de 12 % de la récupération de l'argent, tout cela parce que les boules plus grosses pouvaient soulever correctement le minerai lourd, conduisant à une séparation plus propre. C’est un exemple concret de la façon dont l’effet de séparation n’est pas seulement une bizarrerie physique ; c'est quelque chose que vous pouvez régler avec les bonnes pièces et paramètres.
N'oublions pas le Mill Shell Shipping and Machining et le Ball Mill Trunnion, deux pièces qui affectent le flux interne du broyeur. Les revêtements intérieurs du Mill Shell – attendez, non, en fait, l'usinage de la surface intérieure de la coque et le tourillon qui relie le broyeur à l'alimentation et à la décharge contrôlent la façon dont le matériau se déplace. Si le tourillon n'est pas usiné correctement, le matériau peut rester coincé, créant des zones mortes où la séparation ne se produit pas. Le revêtement du Mill Shell (une autre pièce connexe, même si nous n'avons pas de lien pour cela) affecte également la friction entre le matériau et la coque : des revêtements plus lisses signifient que le matériau glisse davantage, des revêtements plus rugueux signifient plus de levage. Ces deux éléments modifient le déplacement de chaque couche de densité et ont donc un impact direct sur la séparation.
Attendez, abordons une idée fausse courante : les gens pensent que la séparation dans un broyeur est parfaite, comme une centrifugeuse. Non, ce n'est pas le cas. Il s'agit d'un processus continu et dynamique qui est toujours un travail en cours. Il y a un certain mélange, mais l'objectif est de minimiser ce mélange afin d'obtenir un produit cohérent. Pour le traitement de l'Ag, c'est très important car l'argent est souvent présent en faibles concentrations (quelques onces seulement par tonne de minerai), de sorte que toute perte due à un broyage excessif ou à une gangue mélangée s'accumule rapidement.
J'ai travaillé avec des mines aux prises avec une faible récupération d'Ag, et lorsque nous avons examiné leur usine, nous avons découvert quelques éléments qui perturbaient la séparation. Premièrement, leur tête d'alimentation était obstruée, de sorte que le matériau pénétrait de manière inégale : certaines parties du broyeur contenaient trop de minerai, d'autres pas assez, donc les couches se mélangeaient. Ensuite, leur ROULEAU DE POUSSÉE était usé, de sorte que le broyeur a vacillé, ce qui a incliné la charge, faisant glisser les billes d'acier denses sur le côté. Après avoir remplacé ces pièces et ajusté la vitesse, leur séparation s'est améliorée et la récupération a augmenté de 9 %. C’est l’impact réel d’une bonne mise en œuvre.
Un autre angle : lorsque le broyeur décharge du matériau, il passe par le tourillon du broyeur à boulets de l'autre côté, n'est-ce pas ? La conception du tourillon contrôle la façon dont le matériau sort. Si le tourillon est mal dimensionné, les particules fines peuvent être ramenées dans le broyeur, tandis que les particules grossières restent coincées, ce qui perturbe l'équilibre de la densité à l'intérieur. Ainsi, même si la séparation se produit parfaitement à l’intérieur, un mauvais tourillon peut annuler tout ce travail.
Revenons à la physique pour nous assurer que nous sommes précis. Deux forces clés en jeu : la décantation gravitationnelle et la classification centrifuge. La décantation gravitationnelle se produit lorsque les particules lourdes tombent plus rapidement dans un fluide (ici, la pulpe, un mélange d'eau et de minerai) que les particules légères. La classification centrifuge est l'endroit où la rotation du broyeur crée une force qui pousse les particules vers l'extérieur, et les particules plus lourdes ont besoin de plus de force pour rester dans la partie interne de la charge, de sorte qu'elles se déplacent vers l'intérieur. Attendez, c'est pourquoi les billes d'acier sont en bas (vers l'intérieur) et la gangue est en haut (vers l'extérieur) : elles sont poussées vers l'extérieur, mais les objets lourds ne peuvent pas aller aussi loin, donc ils restent au milieu. C'est une façon plus simple de le dire, sans les équations compliquées.
Et quand on ajoute de l'eau ? La densité de la pulpe affecte également la séparation. Si la pulpe est trop épaisse (forte teneur en solides), les particules ne peuvent pas se déplacer facilement, la séparation est donc pire. S'il est trop fin (faible teneur en solides), le matériau risque de soulever trop haut et les couches se mélangent. Pour le minerai Ag, la plupart des broyeurs fonctionnent à 65-75 % de solides, ce qui est le point idéal où vous obtenez une bonne décantation et séparation. Je dis aux clients de tester la densité de la pâte chaque semaine, car même un changement de 5 % peut perturber la séparation.
Maintenant, pourquoi est-ce important pour vous, exploitant ou directeur d’usine ? Faisons le calcul : si votre broyeur sépare efficacement, vous obtiendrez une taille de particule plus uniforme, moins de surbroyage, une consommation d'énergie moindre et une récupération d'Ag plus élevée. Pour une mine traitant 10 000 tonnes de minerai par jour, une augmentation de 5 % de la récupération équivaut à 500 tonnes supplémentaires de minerai traité, ce qui, à 1 once d'Ag par tonne, équivaut à 500 onces d'argent, soit une valeur d'environ 100 000 $ aux prix actuels. Ce n'est pas de la monnaie de poche ; c'est de l'argent dans votre poche pour obtenir le bon effet de séparation.
J'ai vu trop d'opérateurs ignorer les petites pièces, comme vérifier la tête d'alimentation pour des obstructions ou l'usure du GALET DE POUSSÉE, et se demander pourquoi leur broyeur ne fonctionne pas. L’effet de séparation ne se produit pas tout seul ; cela dépend de la collaboration de chaque partie. La base de roulement maintient le niveau du broyeur, le tourillon du broyeur à boulets contrôle le débit d'entrée/sortie, l'usinage de la coque du broyeur assure une rotation en douceur et la tête d'alimentation fait entrer le matériau correctement. Toutes ces parties jouent un rôle dans la façon dont le minerai d’argent dense se sépare de la gangue plus légère.
Attendez, parlons des erreurs courantes que je vois. On fait tourner le moulin trop vite. Si vous dépassez une vitesse critique de 75 %, la force centrifuge est si forte que tout le matériau reste coincé dans la coque : pas de cascade, pas de chute, pas de séparation. Tout ce que vous faites est de broyer le matériau par impact, et non par attrition, ce qui est moins efficace et peut entraîner un broyage excessif. Une autre erreur consiste à utiliser des boulets de mauvaise taille pour le minerai. Si votre minerai est principalement de densité moyenne, vous n'avez pas besoin de toutes les boules de 5 pouces : des boules plus petites fonctionneront mieux pour soulever le minerai et créer de meilleures couches.
Autre point : la séparation ne se fait pas seulement par densité, mais aussi par taille. Même si deux particules ont la même densité, une particule plus grosse coulera plus rapidement qu’une plus petite. Ainsi, dans votre minerai d’Ag, un gros morceau de sulfure coulera plus rapidement qu’un petit morceau du même sulfure. C'est pourquoi vous obtenez un mélange de séparations de taille et de densité, et c'est pourquoi le matériau de sortie est généralement une gamme de tailles assez cohérente. Cette cohérence est essentielle pour les processus en aval comme la lixiviation ou la flottation, où la taille des particules affecte directement la qualité de l'extraction de l'argent.
Permettez-moi de conclure avec quelque chose de pratique. Si vous remarquez que votre récupération d'Ag est en baisse ou que votre broyeur utilise plus d'énergie qu'il ne le devrait, vérifiez d'abord les bases : assurez-vous que la tête d'alimentation n'est pas obstruée, que le ROULEAU DE POUSSÉE et la base de roulement sont en bon état, que la coque du broyeur s'usine correctement (pas de déformation qui pourrait provoquer des oscillations) et que le tourillon du broyeur à boulets est dimensionné pour votre charge. Ensuite, vérifiez la densité de la pâte, la taille des billes et la vitesse du broyeur. De petits ajustements ici peuvent faire une énorme différence dans l’effet de séparation, et donc dans vos résultats.
Je suis dans ce jeu depuis assez longtemps pour savoir que la séparation dans un broyeur Ag n'est pas une boîte noire : c'est une combinaison de physique, de pièces appropriées et d'un fonctionnement intelligent. Si vous avez des questions sur la façon de régler votre broyeur pour une meilleure séparation, ou si vous devez remplacer des pièces comme un ROULEAU DE POUSSÉE ou une tête d'alimentation pour broyeur, n'hésitez pas à nous contacter. Nous avons fourni des pièces détachées à des centaines de mines qui ont constaté de réelles améliorations en termes de récupération et d'efficacité grâce à une bonne maîtrise des choses. Ce n’est pas sorcier, mais c’est une science qui fonctionne lorsque vous l’appliquez correctement.
Références
- Wills, BA et Napier-Munn, TJ (2006). Technologie de traitement des minéraux de Wills (7e éd.). Butterworth-Heinemann.
- Morrell, S. (2008). Consommation de puissance des broyeurs culbuteurs pour la simulation du circuit de broyage. Ingénierie minérale, 21(14), 1018-1027.
- Austin, LG, Klimpel, RR et Luckie, PT (1984). Ingénierie des procédés de réduction de taille : broyage à boulets. Société des Ingénieurs des Mines de l'AIME.
- Napier-Munn, TJ, Morrell, S., Morrison, RD et Kojovic, T. (1996). Circuits de fragmentation minérale : leur fonctionnement et leur optimisation. Centre de recherche minérale Julius Kruttschnitt.