Quelle rectifieuse est utilisée dans le traitement des minéraux ? | Types et guide de sélection

Le traitement des minéraux part d’une idée directrice : les minéraux précieux doivent être séparés de la gangue sans valeur avant qu’une méthode de récupération puisse fonctionner. Le concassage réduit la roche par étapes, mais le broyage libère des grains minéraux individuels et crée la surface dont dépendent les réactifs de flottation et les solutions de lixiviation. Alors, quelle rectifieuse est utilisée dans le traitement des minéraux ? Aucune machine ne s’adapte à tous les minerais ; le bon choix dépend du minerai, du tonnage et du processus qui s'ensuit.

Pourquoi le broyage est une étape critique dans le traitement des minéraux

Le broyage remplit deux tâches essentielles. Il libère des grains minéraux précieux de la roche environnante afin que la séparation en aval puisse les isoler, et augmente la surface, ce qui accélère la lixiviation et améliore le contact avec les réactifs de flottation. Ces deux effets déterminent la récupération que la plante peut atteindre.

Le poids économique est important. Le broyage consomme plus d'électricité que toute autre unité, souvent 30 à 50 pour cent de la puissance de l'usine, et l'usure des supports et du revêtement ajoute des coûts d'exploitation importants. Un broyeur mal sélectionné supprime la récupération par flottation, augmente la consommation de réactifs lors de la lixiviation et élargit la variabilité de la qualité du concentré.

Le broyage définit également la limite supérieure du schéma de traitement. Un produit trop grossier envoie des particules composites vers les résidus ; un produit trop fin crée des boues qui dégradent la flottation et ralentissent l'épaississement. Une alimentation cohérente est importante, c'est pourquoi elle est fiable équipement d'alimentation en minerai , tel qu'un alimentateur à canal, est spécifié avec le broyeur.

Les principaux types de rectifieuses utilisées dans le traitement des minéraux

Les rectifieuses utilisées dans le traitement des minéraux sont classées principalement par support de broyage. Quatre familles couvrent presque toutes les applications : broyeurs à boulets, broyeurs à barres, broyeurs autogènes et semi-autogènes et machines spécialisées telles que les broyeurs à agitation et les cylindres de broyage haute pression.

Broyeurs à boulets – Le cheval de bataille du broyage du minerai

Le broyeur à boulets est la rectifieuse la plus courante dans le traitement des minéraux. Une coque cylindrique rotative est partiellement remplie de billes d'acier ; Au fur et à mesure que la coque tourne, les élévateurs soulèvent les billes et les libèrent en cascade, brisant le minerai par impact tandis que les particules plus fines sont broyées par attrition, l'usure du matériau par friction. La construction est simple : une coque, des doublures remplaçables, des billes d'acier et un système d'entraînement. Les broyeurs à boulets peuvent fonctionner par voie humide ou sèche, mais la configuration humide domine car la boue se pompe facilement et alimente directement la flottation ou la lixiviation.

Par disposition de décharge, les broyeurs à boulets se divisent en deux familles. Le type à grille est doté d'une grille de décharge perforée qui retient les médias et les particules grossières, de sorte que le broyeur fonctionne à un niveau de pâte inférieur et fournit un produit plus grossier à un débit plus élevé, ce qui en fait le broyeur naturel de premier étage. Le type à débordement se décharge à travers un tourillon creux, fonctionne à un niveau de pulpe plus élevé et produit un produit plus fin pour le rebroyage et le broyage fin.

Un concentrateur de cuivre dans l'Anhui illustre le schéma de traitement standard : un broyeur à boulets à grille humide en circuit fermé avec un classificateur en spirale, le minerai est réduit à environ 70 à 75 pour cent en passant 200 mesh avant une flottation plus grossière.

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Broyeurs à tiges — Pour un broyage grossier et une taille de produit uniforme

Les broyeurs à barres utilisent de longues tiges d'acier parallèles à l'axe du broyeur. Étant donné que les tiges sont broyées par contact linéaire, le produit a une distribution granulométrique plus étroite et moins de fines qu'un broyeur à boulets. Cette uniformité convient au broyage grossier avant les circuits gravitaires et au broyage de première étape avant un broyeur à boulets. Les broyeurs à barres restent courants dans les usines de taille moyenne et petite, bien que les grandes exploitations les aient largement remplacés par des broyeurs SAG.

Broyeurs autogènes et semi-autogènes

Les broyeurs autogènes utilisent le minerai lui-même comme moyen de broyage : de gros blocs de roche concassée primaire tombent à l'intérieur d'une coque de grand diamètre et se brisent par impact. Les broyeurs semi-autogènes ajoutent une charge de billes d'acier, généralement 6 à 15 pour cent du volume du broyeur, pour traiter les minerais qui ne peuvent pas se broyer eux-mêmes. Les broyeurs AG et SAG acceptent une alimentation jusqu'à environ 300 mm et la réduisent à une taille que la flottation ou un broyeur à boulets peuvent gérer, éliminant ainsi les concasseurs secondaires et souvent un étage de broyeur à barres. Le compromis est la sensibilité : les broyeurs AG ont besoin d'une plage étroite de dureté du minerai, et les broyeurs SAG exigent une conception de circuit soignée. Pour les usines de moins de 3 000 tonnes par jour, un circuit de broyeur à boulets constitue généralement le meilleur choix économique.

Autres équipements de broyage : broyeurs à agitation et rouleaux de broyage à haute pression

Les broyeurs à agitation, également appelés broyeurs à milieu agité, font tourner un agitateur à l'intérieur d'une chambre fixe pour faire tourner de fines billes de céramique ou d'acier. Le broyage se fait principalement par attrition, ce qui en fait la norme pour le broyage ultra-fin en dessous de 20 microns. Les rouleaux de broyage à haute pression pressent le minerai entre deux rouleaux contrarotatifs, créant des microfissures qui réduisent la demande d'énergie d'un broyeur à boulets en aval, bien que les unités soient à forte intensité de capital et sensibles à la consistance de l'alimentation.

Broyage humide ou broyage à sec : lequel choisir ?

Dans le traitement des minéraux, le broyage humide l’emporte largement. Un broyeur humide produit une boue pompable qui se déplace par gravité ou par pompage vers le classificateur, les cellules de flottation ou les réservoirs de lixiviation sans convoyeurs supplémentaires. Le broyage humide supprime la poussière, réduit le risque d'explosion avec les minerais sulfurés et permet aux opérateurs de contrôler la densité de la pâte. Le broyage à sec s'adresse à un créneau plus restreint : les matériaux qui réagissent avec l'eau, les procédés qui nécessitent de la poudre sèche ou les minerais sujets au gonflement de l'argile. Le coût du broyage à sec provient de la collecte de poussière, de l’épuration des gaz et de la remise en pâte du produit pour l’étape humide suivante. Dans un concentrateur conventionnel, où la flottation et la lixiviation sont par conception humides, le broyage à sec augmente les coûts sans ajouter de valeur. Le tableau ci-dessous résume les différences.

Le broyeur à boulets à grille humide est donc la machine de broyage par défaut pour la plupart des usines de traitement des minéraux. Son fonctionnement humide, son évacuation par grille et sa tolérance aux avances grossières en font le choix naturel pour le broyage primaire et secondaire.

Comment choisir la bonne rectifieuse pour votre minerai

Le choix d’une rectifieuse est une décision technique. L'approche la plus fiable évalue cinq variables : la dureté du minerai, la taille de l'alimentation et du produit, le débit, les coûts d'exploitation et les exigences du processus en aval.

1. Dureté et broyabilité du minerai. L'indice de travail Bond, en kilowattheures par tonne, mesure la demande énergétique du minerai. Les minerais durs et abrasifs privilégient les broyeurs à boulets dotés de revêtements résistants à l'usure ; les minerais très mous peuvent justifier un broyage à tige ou AG.
2. Taille de l'alimentation et taille du produit. L'alimentation grossière convient aux broyeurs à tiges ou SAG ; une alimentation inférieure à environ 10 mm est une tâche classique de broyeur à boulets. Les produits de plus de 150 microns conviennent aux broyeurs à boulets à tige ou à grille, les produits de 75 à 45 microns conviennent aux broyeurs à boulets à débordement et tout ce qui est inférieur à 20 microns nécessite un broyeur à agitation.
3. Échelle de débit. Les usines dépassant environ 10 000 t/j peuvent justifier des circuits SAG ou HPGR. La gamme de 500 à 3 000 t/j, courante pour les minerais polymétalliques et de métaux précieux, est desservie de la manière la plus économique par un broyeur à boulets en circuit fermé.
4. Coût des médias et de l’énergie. La consommation de billes d'acier varie d'environ 0,3 à 1,5 kg par tonne en fonction de l'abrasivité du minerai, et l'électricité constitue généralement le coût d'exploitation le plus important. Les deux appartiennent à un modèle de vie de projet.
5. Interface de processus en aval. La flottation veut une mouture qui libère les valeurs sans créer de boues ; la lixiviation nécessite une mouture qui équilibre la surface par rapport aux coûts d'épaississement et de filtration.

Pour la plupart des concentrateurs de taille moyenne, le train central est un concasseur, un broyeur à boulets en circuit fermé avec équipement de classification en spirale , et une section de flottation alimentée par le trop-plein du classificateur. Le classificateur contrôle la finesse finale et resserre la répartition granulométrique du produit même si la dureté du minerai varie.

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Considérations sur le meulage dans les procédés hydrométallurgiques

Les schémas hydrométallurgiques, qui récupèrent les métaux par lixiviation plutôt que par flottation, imposent leurs propres règles en matière de broyage. La réaction de lixiviation se produit à la surface des particules, le taux d’extraction dépend donc directement de la surface créée par le broyeur. Les opérations d'oxyde d'or, de cuivre et de minerai altéré visent généralement 80 pour cent dépassant 75 microns ou plus, et l'usine doit conserver cette finesse avec peu de variabilité.

Une mouture trop grossière laisse les noyaux de particules inaccessibles à la solution de lixiviation, prolongeant le temps de séjour et augmentant la consommation de réactif. Une mouture trop fine ralentit l'épaississement, le lavage et la filtration, car les solides fins se déposent lentement et retiennent le métal soluble. L'optimum est déterminé par des tests de lixiviation. La chaîne d'équipements est donc conçue comme un seul système : les rejets du broyeur sont conditionnés et acheminés vers des cuves agitées telles qu'un réservoir de lixiviation à mélange mécanique , où le temps de séjour, la densité de la pâte et l'alimentation en air sont adaptés à la taille des particules produites en amont. Les opérations de potasse et de lac salé suivent la même logique : la finesse du broyage est déterminée par la chimie de la saumure et la cinétique de lixiviation, et non par la seule libération.

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Conclusion : adapter le broyeur à vos objectifs de traitement des minéraux

Chaque machine de broyage utilisée dans le traitement des minéraux répond à une combinaison spécifique d'exigences en matière de minerai, de tonnage et de processus. Les broyeurs à boulets sont les bêtes de somme de l’industrie et couvrent le plus large éventail de tâches. Les broyeurs à tiges fournissent des produits grossiers uniformes là où le broyage excessif est important. Les broyeurs AG et SAG offrent une capacité énorme au prix de la complexité. Les broyeurs à agitation et les HPGR permettent un broyage ultra-fin et un broyage économe en énergie. Pour la plupart des usines de taille moyenne à grande, le broyage humide avec un broyeur à boulets en circuit fermé avec classificateur reste la solution la plus fiable, la plus économique et la plus contrôlable.

Le chemin décisionnel est court : mesurer la dureté du minerai, définir la finesse du produit, définir le débit, modéliser les coûts des médias, de l'électricité et de l'eau, et examiner l'ensemble du circuit (alimentation, broyeur, classificateur et réservoirs en aval) comme un seul système. Si l'étape suivante est la lixiviation, concevez la finesse de broyage en même temps que les réservoirs de lixiviation, car aucun des deux ne peut être optimisé seul.

Un fabricant qui construit le broyeur, le classificateur, l'alimentateur et les réservoirs de lixiviation, et qui a réalisé des projets complets de traitement des minéraux, peut traduire les données de processus en la bonne combinaison d'équipements. Commencez par les résultats des tests de broyabilité, la distribution de la taille des aliments et les spécifications du produit, et laissez l'équipement suivre.