Soutenance mémoire
ETUDES ET RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
Notion sur fragmentation
Définition
La fragmentation mécanique des solides peut se définir comme l’ensemble des opérations (concassage, broyage,…) ayant pour but de réaliser, grâce à l’application des contraintes mécaniques externes soit :
❖ la division d’une masse en fragmentation de dimension maximale déterminée
❖ la réduction d’un solide déjà fragmenté en éléments de plus petit volume .
Considérons un corps solide de dimension moyenne quelconque soumise à une force extérieure de module supérieur à sa résistance à la fragmentation. Il y a donc écrasement de ce corps par rupture de sa forme de liaison interne, entrainant la formation d’autres nouveaux corps solide de forme réduite.
But de la fragmentation
La fragmentation des solides groupe un ensemble de technique ayant pour but de réduire par action mécanique extérieure, un solide de volume donné en plusieurs éléments de volume plus petit. En préparation mécanique des minerais, les objectifs de la fragmentation sont :
❖ de libérer dans les matériaux hétérogènes, qui constituent généralement une roche ou un minerai, les éléments valorisables tout en évitant autant que possible de la production des surfines (d’une très grande qualité) aux opérations ultérieures de concentration ;
❖ de réduire la matière minérale à des dimensions dictées par l’utilisation.
Processus de fragmentation
L’opération de fragmentation peut se faire de plusieurs manières et dépend à la fois des propriétés physiques de la matière et du type d’appareil utilisé. Les principaux modes sont:
– La compression : la substance est comprimée ou écrasée entre deux mâchoires et il y a frottement entre les matériaux et les machines.
– La percussion ou réalisation des chocs : utilisables dans le broyage moyen, la micronisation.
– L’usure par frottement, ou abrasion ou attrition: utilisable dans les broyeurs des produits tendres comme les céréales.
– Le cisaillement ou le coupage ou la scission
– L’arrachement pour les cas des substances molles.
Ces modes de fragmentation peuvent être mis en œuvre seuls ou simultanément bien qu’on ait généralement tendance à les classer en fonction de l’action mécanique considérée comme principale. Par exemple la compression et la percussion sont surtout efficaces pour les produits durs, tandis que le cisaillement est utilisé que pour les substances friables.
Principaux appareils de fragmentation
Les appareils de fragmentation peuvent être divisés en catégories distinctes suivant la nature de forces qui sont mises en œuvre:
– appareil à écrasement alternatif (concasseurs à mâchoires et giratoires) et écrasement continu (broyeur à cylindres);
– appareils à frottement (broyeurs à meules et broyeurs vibrants);
– appareils à percussion (concasseur à impact, broyeur à vibrants);
– appareils à percussion (concasseur à impact, broyeur à marteaux articulés, broyeur à tuyères);
– appareils mixtes opérant par écrasement, frottement et percussion (broyeurs à boulets et à barres, broyeurs autogènes).
Loi d’énergie de fragmentation
Le but est de déterminer s’il existe des relations permettant de déterminer l’énergie requise et les paramètres relatifs à chacun des matériaux. La loi de l’énergie de fragmentation a été émise par RITTINGER. Elle conclut que le travail de fragmentation est proportionnel à la somme des nouvelles surfines produites. Cette énergie est inversement proportionnelle au diamètre moyen et proportionnel à la nouvelle surface formée. En effet, durant la fragmentation, l’énergie nécessaire pour la rupture des particules est d’abord absorbée par celle-ci comme énergie mécanique potentielle. La force appliquée provoque des cisaillements, des tractions et des compressions et la rupture, des nouvelles surfaces sont créées. L’énergie impliquée dans la formation de ces surfaces est désignée par le terme d’énergie superficielle. Mais elle est également accompagnée d’une perte d’énergie sous forme de chaleur à la rupture.
Wₙ = eₛ + W
Si,
Wₙ : énergie mécanique potentielle
eₛ : énergie superficielle
W : énergie perdue sous forme de chaleur .
Or W est négligeable devant eₛ .
Notion générale sur le concassage
Historique
La première machine à concasser est apparue en 1830. Une idée a été postulée au sujet d’un marteau à chute libre, qui plus tard a été employé dans des bocards (broyeur ou concasseur). Dans les années 1840, un deuxième brevet a été publié, une boîte en bois et un tambour cylindrique en bois qui tournait à 350[révolutions par minute]. Ni l’un ni l’autre dispositif n’a été assez développé pour avoir un impact sur l’industrie de tassement. Bien qu’il n’ait jamais développé une gamme des broyeurs manufacturés, Thomas EDISON a aidé à développer un broyeur primaire quand il essayait de réduire le fer magnétique « Oregon ». Il a découvert que l’écrasement des roches serait plus économique que d’utiliser des explosifs. Eli Whitney BLAKE a produit le premier concasseur à mâchoire réussi en 1858, un prototype que tous les broyeurs suivants suivraient. Philters W. GATES a breveté le broyeur giratoire, une autre machine de broyage primaire, en 1883. Les modèles de BLAKE et de GATES ont été engagés dans un concours pour mesurer quelle machine était la plus réussie et productive. Le premier broyeur produit par SMITH et POST était le «Symons », le « Pillar Shaft » comme broyeur giratoire, En 1910, ils produisaient également des broyeurs à mâchoire comme le « Dodge ».
Définition de concassage
On appelle concassage, le processus de réduction des matériaux solides en morceaux plus petits. Les machines qui effectuent cette opération de concassage se divisent, d’après les principes de fonctionnement et les caractéristiques constructives, dans les groupes principaux suivants :
• Pour le concassage brut :
➤ Concasseurs à mâchoires,
➤ Concasseurs à cône.
• Pour le concassage moyen :
➤ Concasseurs à rouleaux
• Pour le concassage fin :
➤ Concasseurs à marteaux et moulins.
Les différentes étapes de concassage
Ce stade constitue une gamme très étendue :
– Concassage primaire qui reprend les grands blocs des matières abattues pour délivrer des gros morceaux de taille minimale de 100mm.
– Concassage secondaire qui reprend les gros blocs obtenus par le concassage primaire pour délivrer de minerais plus petit que le précédent.
– Concassage tertiaire : qui permet d’obtenir des grains des matières de taille plus petite.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : ETUDE ET RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I : Rappel sur la théorie de la fragmentation des solides
Chapitre II : Concassage
DEUXIEME PARTIE : LES TRAVAUX DE REHABILITATION DU CONCASSEUR A MACHOIRES
Chapitre I : Description de l’appareil
Chapitre II : Diagnostic et détection des imperfections
Chapitre III : Réhabilitation
Chapitre IV : Entretien du concasseur à mâchoire
Chapitre V : Procédures et mode de fonctionnement
TROISIEME PARTIE : ESSAIS EXPERIEMENTAUX
Chapitre I : Les essais de concassage
Chapitre II : Paramètres de fonctionnement du concasseur
CONCLUSION
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIE
RESUME
