Les broyeurs connus du type défini ci-dessus, broyeur vertical ou broyeur à anneau, dans lesquels une couche multigranulaire des matières à broyer est comprimée entre le rouleau ou le galet et la piste avec une pression suffisante pour écraser les grains et provoquer leur fragmentation en grains plus petits, ne sont pas adaptés au broyage en voie humide car une teneur en eau trop élevée des matières à broyer diminue leur efficacité. En voie humide, les matières à broyer ont généralement une teneur en eau de 10% à 60% en poids, avec une moyenne de 30%, qui est incompatible avec un bon rendement de broyage.

Le but de la.. présente invention est de permettre l'utilisation rationnelle des broyeurs de ce type pour le broyage en voie humide.

Le procédé objet de la présente invention consiste à soumettre les matières à broyer à plusieurs broyages par écrasement en couche ou lit de matières et, pendant leur séjour dans l'appareil de broyage et entre deux broyages successifs, à ajouter de l'eau ou un autre liquide aux matières pour réexpanser la couche de matières et permettre de contrôler l'avancement des matières dans l'appareil de broyage et éventuellement d'assurer leur classement granulométrique, puis à égoutter et/ou essorer les matières de façon à réduire leur teneur en eau à moins de 20% en volume. Les opérations d'égouttage et d'essorage sont effectuées à l'intérieur de l'appareil de broyage, qui est aménagé à cet effet, ce qui permet de réduire notablement le coût de l'installation en évitant l'emploi d'appareils auxiliaires et de moyens de transport entre les différents appareils.

Pour la mise en oeuvre de l'invention on utilisera un broyeur comportant une piste circulaire, divisée de manière fictive en plusieurs pistes élémentaires, ou plusieurs pistes circulaires espacées l'une de l'autre, où seront effectuées les opérations de broyage successives, des moyens pour transférer les matières d'une piste ou élément de piste au suivant, des moyens pour projeter de l'eau ou un autre liquide sur les matières pendant leur transfert d'une piste ou élément de piste au suivant, et des moyens aptes à assurer l'égouttage et/ou l'essorage des matières avant leur prochain passage sous le rouleau ou le galet. Dans un broyeur à anneau à axe horizontal les pistes seront disposées côte-à-côte.

L'ajout d'eau ou d'un autre liquide aux matières après chaque opération de broyage permet, d'une part, d'améliorer l'écoulement des matières et leur répartition en une couche d'épaisseur uniforme sur la piste et, d'autre part, d'éliminer les particules fines immédiatement après leur production ce qui rend plus efficaces les opérations de broyage ultérieures.

L'eau ou tout autre liquide peut être projeté sur les matières lorsqu'elles sont encore sur la piste, par exemple au moyen de buses alimentées sous pression qui constituent alors un des moyens de transfert des matières d'une piste ou élément de piste au suivant. En particulier, lorsque le broyeur est du type à anneau rotatif et est entraîné en rotation à une vitesse supérieure à la vitesse critique de sorte que la force centrifuge est suffisante pour maintenir une couche de matières sur toute la périphérie de la piste aménagée sur l'anneau, on pourra utiliser des buses placées à l'intérieur de l'anneau, dans sa partie supérieure et du côté ascendant, et dont les jets seront dirigés vers la piste pour détacher les matières; l'action des jets pourra être complétée par celle d'un racleur. L'essorage pourra être effectué par action de la force centrifuge dans la partie de la piste située en amont du rouleau ou du galet de broyage.

Un rouleau ou un galet de précompression pourra être prévu sur la piste, immédiatement à l'avant du rouleau ou galet de broyage, pour assurer un essorage complémentaire par pression. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, le broyeur est du type à anneau rotatif et le dispositif d'avance des matières comporte une ou plusieurs plaques déflectrices disposées de façon à intercepter les matières détachées de la piste aménagée à l'intérieur de l'anneau et orientées de façon à les dévier dans une direction ayant une composante parallèle à l'axe de l'anneau; des moyens additionnels de pulvérisation d'eau peuvent être prévus au- dessus de la ou des plaques déflectrices pour faciliter l'écoulement des matières. En variante, la ou les plaques déflectrices peuvent être poreuses et de l'eau ou un autre liquide peut être injecté à travers la plaque pour créer un film liquide facilitant l'écoulement des matières. La ou les plaques déflectrices peuvent comporter une surface supérieure criblante et des moyens pour collecter et évacuer l'eau et les produits broyés fins traversant cette surface; elles constituent alors un moyen d'égouttage des matières grossières. Elles pourront être planes ou courbes et chaque plaque sera orientable autour d'un axe vertical et éventuellement inclinable autour d'un axe horizontal de façon à pouvoir régler la vitesse d'avance des matières à broyer et choisir le point où les matières déviées par la plaque retombent sur la piste. L'essorage des matières est effectué, sous l'action de la force centrifuge, dans la zone de la piste située entre le point où les matières déviées par la ou les plaques déflectrices retombent sur la piste et le rouleau ou le galet. De préférence, cette zone aura une étendue angulaire d'au moins 30°. Dans le cas où la piste est formée à l'intérieur d'un tambour à axe horizontal et que des zones d'alimentation et d'évacuation sont aménagées de part et d'autre de la piste, des moyens de drainage peuvent être prévus dans ces zones pour faciliter l'évacuation de l'eau . Dans le même but, lorsque la piste est constituée par des plaques de blindage reposant sur la virole du tambour, ce qui est généralement le cas, des moyens de drainage pourront être prévus sous

les plaques, dans la zone de broyage. On pourra aussi utiliser un rouleau ou un galet rainure. A ses extrémités le tambour sera muni de rebords annulaires formant barrage et dont le diamètre intérieur sera choisi pour retenir la matière dans les zones d'alimentation et d'évacuation, respectivement, tout en permettant éventuellement l'évacuation de l'eau par débordement. Ces rebords pourront être conçus de telle sorte qu'il soit possible d'en modifier le diamètre intérieur pour régler leur hauteur (dimension radiale). Les matières retenues par ces rebords forment, au moins au niveau de la zone de broyage, un talus qui empêche les matières comprimées entre le rouleau ou le galet et la piste d'être expulsées latéralement par la pression tout en permettant l'évacuation de l'eau en partie à travers ledit talus, si la zone d'alimentation, respectivement d'évacuation, est munie de moyens de drainage, et en partie par débordement au-dessus du talus.

Un crible rotatif, à axe horizontal, peut être disposé à la sortie du broyeur pour trier les produits broyés. Les refus du crible rotatif pourront être ramenés sur la piste ou à l'entrée du broyeur par un dispositif de recyclage interne comportant un conduit disposé à l'intérieur du broyeur, transversalement à la piste, des moyens pour alimenter ledit conduit avec les refus du crible et éventuellement des moyens pour faciliter l'écoulement des refus dans le conduit. Le crible pourra être solidaire du corps du broyeur ou supporté et entraîné par des moyens individuels Des moyens d'injection d'eau pourront être prévus dans le crible rotatif pour faciliter l'évacuation des produits broyés et éventuellement reconstituer avec ceux-ci une pulpe ayant la composition appropriée à un traitement ultérieur

Selon une première variante, le broyeur comporte deux pistes axialement espacées l'une de l'autre à l'intérieur d'un tambour à axe horizontal, deux rouleaux ou galets aptes à rouler chacun sur une piste, des moyens pour amener les matières à broyer dans le tambour, entre les deux pistes, et des moyens pour évacuer les matières broyées aux deux extrémités du tambour

Selon une autre variante, le broyeur comporte plusieurs pistes axialement espacées l'une de l'autre à l'intérieur d'un tambour à axe horizontal, plusieurs rouleaux ou galets aptes à rouler chacun sur une piste, des moyens pour introduire les matières à broyer dans le tambour à une de ses extrémités, des moyens pour transférer les matières d'une piste à la suivante et des moyens pour évacuer les matières broyées à l'autre extrémité du tambour, des moyens de drainage pour l'évacuation de l'eau étant prévus entre les pistes

La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non-limitatif, une forme de réalisation préférée de l'invention et deux variantes. Sur ces dessins

La figure 1 est une représentation schématique, en coupe transversale, d'un broyeur réalisé conformément à l'invention ;

La figure 2 est une coupe suivant A- A' du broyeur de la figure 1, le rouleau et l'équipement intérieur du broyeur étant représentés en élévation, La figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'une variante; et

La figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'une autre variante. Le broyeur représenté sur les figures 1 et 2 est un broyeur du type à anneau constitué par un tambour 2 à axe horizontal supporté par une ou plusieurs paires de patins 6 permettant sa rotation autour de son axe Le tambour est entraîné en rotation dans le sens de la flèche R par des moyens classiques non représentés. Il est constitué par une virole dont la partie médiane est revêtue intérieurement de plaques d'usure et forme un anneau portant la piste de broyage

Un rouleau 4 est placé à l'intérieur de la virole de façon à rouler sur la piste 18 lorsque le tambour est entraîné en rotation. Le rouleau est solidaire d'un arbre parallèle à l'axe du tambour et dont les extrémités, qui se trouvent à l'extérieur du tambour, sont montées dans des paliers aptes à se déplacer dans des glissières ou supportés par des bras pivotant ; des ressorts ou des vérins agissent sur les paliers de façon à presser le rouleau sur la piste avec une force prédéterminée et réglable Ce montage est classique et l'arbre et les paliers n'ont pas été représentés sur les dessins pour ne pas les obscurcir. Le rouleau peut être libre ou entraîné en rotation par un moto-réducteur

Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, la surface de la piste et la surface périphérique du rouleau sont cylindriques mais elles pourraient être tronconiques ou cylindres-coniques, ou formées de plusieurs parties ayant des diamètres différents, comme décrit, par exemple, dans le brevet n° 91 09788 au nom du demandeur. Les matières à broyer sont introduites dans le tambour par une goulotte 20 disposée à une extrémité du tambour , à l'autre extrémité, où les matières broyées sont évacuées, la virole est prolongée par un crible cylindrique 14 qui est entouré par un collecteur 15. Des buses 24 placées à l'intérieur du crible 14 permettent d'arroser les matières broyées pour améliorer le criblage et éventuellement produire une pulpe de composition adéquate pour un traitement ultérieur.

Une goulotte 16 disposée dans le tambour, transversalement à la piste, avec une pente appropriée, permet de renvoyer les refus du crible dans la zone d'alimentation du broyeur Cette goulotte est alimentée à une de ses extrémités, par exemple par un dispositif de raclage de la surface intérieure du crible, des moyens d'injection d'eau pourront être prévus pour

faciliter l'écoulement des refus dans la goulotte

Le broyeur est équipé d'un dispositif d'avance pas-à-pas des matières constitué par des buses d'injection d'eau 12 et un crible 8

Les buses 12, montées sur un tuyau d'alimentation non représenté, sont disposées de telle sorte que leurs jets soient dirigés vers la surface de la piste pour en détacher la couche des matières L'action des buses pourrait éventuellement être assistée par un racleur, parallèle à l'axe du tambour et disposé près de la surface de la piste, comme décrit dans le brevet n° 91 09788 au nom du demandeur , de préférence, l'arête du racleur ne sera pas en contact avec la surface de la piste, mais à une faible distance de celle-ci, pour réduire l'usure Le crible 8 est constitué par une grille plane ou courbe et un bac collecteur II est monté sur un support 26 de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical ou incliné 28 grâce à un système bielle-vérin non représenté II peut éventuellement être monté de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe horizontal pour qu'il soit possible de modifier son inclinaison Une goulotte 17 permet d'amener dans le crible 14 l'eau et les matières broyées fines recueillies dans le collecteur du crible 8 Des moyens peuvent être prévus pour communiquer des oscillations ou des vibrations au crible 8

Vu en coupe transversale, l'intérieur du broyeur peut être divisé en cinq zones bien définies une zone de broyage BC, une zone de relevage CD, une zone de raclage DE, une zone d'avance et d'égouttage EF et une zone d'essorage FB En coupe longitudinale, l'intérieur du broyeur peut être divisé en trois zones une zone d'alimentation 30, une zone de broyage 31 et une zone d'évacuation 32 Le revêtement intérieur des zones d'alimentation et/ou d'évacuation peut être conçu pour permettre l'évacuation de l'eau par drainage

En fonctionnement, les matières à broyer sont introduites par la goulotte 20 dans la zone d'alimentation 30 du tambour et il se forme dans cette zone une couche de matières dont la progression parallèlement à l'axe est commandée par le dispositif d'avance Un rebord 21 du tambour 2 dont le diamètre intérieur est sensiblement égal à celui de la couche des matières se trouvant sur la piste constitue un barrage permettant la formation de cette couche La vitesse de rotation du tambour est supérieure à la vitesse critique ,de telle sorte que la couche des matières soit retenue sur la paroi du tambour par la force centrifuge, sur toute sa périphérie Une partie de l'eau contenue dans les matières est éventuellement évacuée dans cette zone par drainage

Si l'on considère un volume élémentaire de la couche des matières se trouvant sur la piste, par exemple à l'extrémité amont de la zone de broyage BC, il est d'abord soumis à un

broyage par compression entre le rouleau 4 et la piste 18 puis, en restant plaqué sur la piste par la force centrifuge, il est relevé jusqu'à la zone de raclage où il est détaché de la piste et désagrégé par les jets d'eau émis par les buses 12. Les grains de matière qui constituent ce volume élémentaire, tombent alors sur le crible 8 où l'eau et les grains suffisamment fins traversent la surface criblante, sont recueillies par le collecteur et amenés au crible rotatif 14 par la goulotte 17, tandis que les grains plus gros glissent le long du crible.

L'orientation et l'inclinaison du crible sont tels que le déplacement vers le bas des matières sur le crible s'accompagne d'un déplacement parallèle à l'axe du tambour et dont la longueur est égale à une fraction de la largeur de la piste. Le réglage de l'orientation du crible permet de contrôler l'avance des matières pour les obliger à subir plusieurs cycles de broyage avant d'être évacuées du broyeur. L'action du crible en tant qu'élément du dispositif d'avance pas-à-pas est assimilable à celle des plaques déflectrices dans le broyeur objet du brevet 91 09788 cité plus haut.

Les matières égouttées tombent du crible sur la piste où elles reconstituent une couche qui est essorée, sous l'action de la force centrifuge, dans la zone FB, entre leur point de chute et la zone de broyage BC. Pour réaliser un bon essorage, l'étendue angulaire de la zone FB devra être d'au moins 30° ; les positions relatives du rouleau 4 et du crible 8 seront choisies pour satisfaire à cette condition

La force centrifuge produit aussi dans la zone d'essorage un classement granulométrique des particules solides ce qui améliore le travail du broyeur.

En quittant la zone d'essorage, les matières pénètrent dans la zone de broyage pour entamer un nouveau cycle. Les matières passent ainsi plusieurs fois entre le rouleau et la piste avant d'atteindre le bord de la piste adjacent à la zone d'évacuation 32, le nombre des cycles de broyage étant égal au rapport de l'avance par tour, ou pas, à la largeur de la piste On peut considérer que chaque fraction de la piste de largeur égale à un pas constitue une piste élémentaire fictive

Lorsque les matières arrivent dans la zone d'évacuation elles sont déviées par le crible 8 vers le crible rotatif 14. Les grains des matières broyées dont les dimensions sont supérieures à celles des ouvertures du crible 14 sont ramenées à l'entrée du broyeur par le dispositif de recyclage interne 16. Les grains fins et l'eau sont évacués en 22

Côté sortie, le tambour est muni d'un rebord 23 dont le diamètre intérieur est approximativement égal à celui de la couche des matières. Ce rebord permet la formation, dans la zone d'évacuation 32, d'un talus de matières qui évite qu'une quantité excessive de matières soit entraînée par l'eau lorsque la fluidité de la couche des matières se trouvant sur

la piste est trop élevée, et qui s'oppose à l'expulsion des matières sous l'action de la pression du rouleau dans la zone de broyage. Les rebords 21 et 23 pourront être conçus de telle sorte que leur diamètre intérieur puisse être modifié pour l'adapter à la nature et/ou au comportement des matières broyées ; ils pourront, par exemple, être formés d'anneaux ou segments échangeables.

Comme représenté sur la figure 3, un rouleau de précompression 5 pourra être placé sur la piste juste avant la zone de broyage pour compléter l'essorage de la couche des matières et éviter que l'eau refoulée par essorage au-dessus de la couche des matières n'atteigne le rouleau de broyage. Des moyens connus seront utilisés pour régler la pression exercée par le rouleau 5 sur la couche des matières.

Des dispositions peuvent être prises pour faciliter l'évacuation de l'eau dans la zone de broyage: rainurage du rouleau, agencement de moyens de drainage sous les plaques de blindage de la piste, etc

Au lieu d'être solidaire du tambour 2 le crible 14 pourrait être supporté et entraîné de manière indépendante. Il pourrait, par exemple, tourner à une vitesse inférieure à la vitesse critique et être équipé de releveurs ou d'écopes permettant d'alimenter la goulotte de recyclage 16 avec les refus.

Au lieu de comporter une seule piste divisée fictivement en pistes élémentaires, le broyeur pourrait comporter plusieurs pistes espacées axialement l'une de l'autre le long du tambour, des moyens de drainage et/ou d'essorage étant prévus entre les pistes.

Le broyeur représenté sur la figure 4 comporte deux pistes 18' et 18" disposées de part et d'autre du plan médian du tambour et axialement espacées l'un de l'autre, et deux galets 4' et 4" roulant chacun sur une piste.

Les matières à broyer sont amenées par une goulotte ou tout autre moyen d'alimentation non représenté dans l'espace entre les deux pistes où elles forment, sous l'action de la force centrifuge, une couche qui est amenée sur les deux pistes par des dispositifs d'avance.

Chaque piste est équipée d'un dispositif d'avance pas-à-pas, par exemple du même type que celui du broyeur des figures 1 et 2, qui assure le déplacement des matières du milieu vers chaque extrémité du tambour. Ces dispositifs n'ont pas été représentés sur la figure 4.

La virole du tambour est prolongée à chacune de ses extrémités par un crible cylindrique 14', 14" équipé de buses d'injection d'eau 24', 24". Des collecteurs 15', 15" recueillent l'eau et les grains fins ayant traversé les cribles et deux dispositifs de recyclage 16', 16" permettent de renvoyer les refus des cribles dans la zone médiane du tambour.

Chaque moitié du broyeur de la figure 4, fonctionne comme le broyeur des figures 1 et 2. Pour une même capacité de production, cette construction permet de diviser par deux la largeur de la piste ce qui facilite l'évacuation de l'eau dans la zone d'essorage.

De nombreuses modifications peuvent être apportées aux formes de réalisation décrites par l'emploi de moyens techniques équivalents et il est bien entendu que ces modifications entrent dans le cadre de l'invention.