Sans y être limitée, l'invention vise plus particulièrement les broyeurs utilisés en cimenterie. Ces broyeurs sont constitués d'une virole cylindrique métallique tournant autour de son axe longitudinal et contenant une charge broyante constituée d'engins broyants, généra- lement des boulets, mais pouvant également être constituée de cylpeps, boulpeps, etc... de dimensions variables. La matière à broyer est introduite d'un côté du broyeur et, au fur et à mesure de sa progression vers la sortie, du côté opposé, elle est concassée et broyée entre les engins broyants.

Un broyeur conventionnel est généralement divisé, dans le sens axial, au moyen d'une cloison diamétrale de séparation, en deux chambres successives. La première chambre dans laquelle s'effectue le concassage de la matière contient des boulets de broyage ayant généralement un diamètre compris entre 60 mm et 90 mm. La meilleure efficacité de broyage est obtenue avec un degré de remplissage d'environ 35% et une quantité de matière à broyer suffisante pour remplir les vides entre les boulets. Dans un volume de 1 m3, on trouve environ 4, 5 tonnes de boulets et 41% de vides remplis avec de la matière à broyer d'une densité moyenne apparente d'environ 1,7 kg/dm3 pour du ciment.

La seconde chambre, dans laquelle s'effectue le broyage fin, contient des boulets de broyage d'un diamètre généralement compris entre 17 mm et 60 mm. Ici, la meilleure efficacité de broyage est obtenue avec un degré de remplissage d'environ 20% et aussi une quantité de matière à broyer suffisante pour remplir les vides entre les boulets, ces vides occupant environ 41% du volume total. La densité apparente moyenne dans la seconde chambre est de l'ordre de 1,2 kg/dm3 dans le cas du ciment.

Dans les deux chambres, le meilleur broyage est obtenu lorsque la quantité de matière à broyer n'est pas supérieure à celle qui est

nécessaire pour remplir les vides entre les boulets, c'est-à-dire quand les niveaux de la charge broyante et de la matière à broyer sont les mêmes.

La matière broyée quittant le broyeur est généralement transférée dans un séparateur où les particules trop grosses sont séparées du produit fini et recyclées vers t'entrée du broyeur pour subir un nouveau cycle de broyage.

Le broyage normal du ciment jusqu'à une finesse de 3 300 Blaines (un Blaine correspond à ta surface totale des grains contenus dans un gramme de ciment et s'exprime en cm2/g) nécessite une énergie d'environ 30 kWh/tonne de ciment broyé. Cette énergie est absorbée à environ un tiers par la chambre de concassage et environ deux tiers par la chambre de broyage fin ou de finition.

La cloison de séparation entre les chambres comporte des lumières avec une ouverture de l'ordre de 6 mm, laissant, par conséquent, passer des grains avec une taille de 6 mm. Une telle taille exige, toutefois, dans la chambre de broyage, la présence de boulets de broyage relativement gros. Malheureusement, il n'est pas possible de réduire ta grandeur des lumières, car elles se boucheraient trop rapidement et, en outre, l'ouverture totale de passage serait largement insuffisante, surtout dans les broyeurs de grand diamètre.

Le résultat est que les cloisons existantes ne permettent pas d'amener dans la chambre de finition une matière à broyer d'une taille maximale de 3 à 4 mm.

En tout état de cause, la chambre de concassage a intérêt à être relativement longue pour diminuer le nombre de grosses particules à sa fin. La chambre de finition, en revanche, a intérêt à être plus courte pour éviter au maximum l'enrobage des corps broyants.

Par ailleurs, d'après ce qui précède, il ressort que ta densité apparente moyenne diminue au fur et à mesure de l'avancement de broyage, ce qui veut dire que le volume de la matière augmente. Or, vu que les deux chambres ont te même diamètre, te remplissage en matière de la chambre de finition augmente et dépasse la quantité nécessaire au remplissage des vides entre les corps broyants. Le résultat est qu'une couche importante de matière se déploie au- dessus de la charge broyante sans y être bien mélangée. Cette

matière est donc insuffisamment broyée, t ! s'en suit également que le séparateur reçoit une trop grande quantité de matière qui doit être recyclée vers t'entrée du broyeur. Le résultat final est un manque de rendement et/ou un excès de consommation énergétique.

Le but de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé de broyage ainsi qu'une installation de broyage pour la mise en oeuvre de ce procédé avec un meilleur rendement par unité d'énergie consommée.

Pour atteindre cet objectif, la présente invention prévoit un procédé de broyage qui est caractérisé en ce que l'on effectue d'abord un concassage de la matière dans un premier broyeur tubulaire contenant une première charge d'engins broyants, en ce que l'on dégage la matière broyée de ce premier broyeur par débordement et on la transfère vers un dispositif de triage, en ce que l'on recycle les particules triées dépassant une taille déterminée vers t'entrée du premier broyeur, en ce que l'on transfère les particules triées ayant une taille inférieure à ladite taille déterminée vers au moins un second broyeur ayant un diamètre plus élevé que le premier broyeur et contenant une seconde charge d'engins broyants plus petits que ceux de la première charge, en ce que l'on évacue la matière broyée du second broyeur vers un séparateur et en ce que l'on recycle les particules séparées dépassant une taille déterminée vers t'entrée du second broyeur.

L'invention prévoit également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé qui est caractérisée par un premier broyeur tubulaire pour le concassage de la matière à broyer, un poste de triage pour trier la matière concassée et broyée dans le premier broyeur, au moins un second broyeur tubulaire pour poursuivre le broyage de la matière triée, le second broyeur, d'un diamètre plus grand que celui de premier broyeur, contenant une charge broyante avec un degré de remplissage inférieur à celui du premier broyeur et avec des corps broyants plus petits que ceux du premier broyeur.

Grâce notamment au triage intermédiaire entre les deux broyeurs, la matière introduite dans le second broyeur est plus fine et les broyeurs peuvent opérer dans des conditions optimales.

D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré présenté ci- dessous, à titre d'illustration, en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 montre schématiquement une coupe axiale a travers un broyeur conventionnel ; - la figure 2 montre schématiquement une coupe transversale à travers la seconde chambre de broyage du broyeur de la figure 1 et - la figure 3 montre schématiquement une installation de broyage se ! on ! a présente invention.

Le broyeur tubulaire rotatif montré sur la figure 1 et représenté globalement par la référence 10 est divisé par une cloison de sépara- tion diamétrale 12 en deux chambres 14 et 16. La première chambre 14 est alimentée en matière à broyer à travers un tourillon axial 18 et contient une charge broyante 20 constituée de boulets de broyage avec un niveau de remplissage de la chambre 14 d'environ 35%. La matière à broyer occupe dans la chambre 14 sensiblement te même niveau que la charge broyante 20.

Lorsque la matière est suffisamment concassée dans la chambre 14, elle traverse des lumières dans la cloison de séparation 12 vers la chambre 16. Celle-ci contient une charge broyante 22 constituée de boulets qui sont plus petits que ceux de la charge 20 afin d'assurer un broyage plus fin. Le degré de remplissage de la charge 22 est plus ou moins identique à celui de la charge 20 dans la première chambre.

Ainsi qu'il a été expliqué précédemment, le volume de la matière broyée augmente au fur et à mesure de son broyage, si bien que, dans la chambre 16, son niveau de remplissage dépasse celui de la charge broyante. Le résultat est qu'une couche de matière s'étale au- dessus de la charge broyante 22 et est, de ce fait, moins broyée que celle qui occupe les vides entre les boulets de broyage. Ainsi, la matière qui se trouve en X (voir figure 2) au-dessus de la charge atteint une finesse de l'ordre de 2 400 Blaines alors que ta matière en Y au sein de la charge 22 atteint une finesse de 3 800 Blaines. A la sortie du broyeur 10, ta matière a une finesse finale moyenne de l'ordre de 2 700 Blaines.

Cette matière broyée quittant le broyeur 10 est ensuite achemi- née dans un séparateur 24 dans lequel le produit fini est séparé de ce que l'on appelle le refus, qui est recycle vers t'entrée du broyeur. Pour les raisons expliquées ci-dessus, cette quantité de refus est trop grande et diminue le rendement global du broyeur.

La figure 3 montre schématiquement une installation de broyage selon la présente invention avec un meilleur rendement que te broyeur conventionnel de la figure 1. Cette installation comporte deux broyeurs tubulaires rotatifs 26,28 montés en série. Le premier broyeur 10 est un concasseur ou préparateur dont la fonction correspond à cette de la chambre 14 de la figure 1. Ce broyeur 26, qui est alimenté en matière à broyer à travers un tourillon axial 30 comporte une charge broyante 32 avec un degré de remplissage de l'ordre de 35%. Toutefois, contrairement à ta chambre 16, que la matière quitte à travers les lumières de la cloison 12, ta matière concassée quitte le broyeur 26 à travers un tourillon axial de sortie 34. Le niveau de la charge des boulets 32 correspond au niveau de ce tourillon de sortie. La sortie de la matière concassée à travers le tourillon 34 se fait par débordement (overflow). On est ainsi assuré que le niveau de la matière à broyer correspond, en permanence, exactement à celui de la charge broyante. Autrement dit, le broyeur opère toujours dans des conditions optimales de remplissage avec une consommation énergétique minimale par unité de matière broyée. En outre, l'usure des boulets et du blindage en g/tonne broyée est de ce fait ta plus faible.

La matière broyée quittant le broyeur 26 est transférée dans un poste de triage 36 pouvant être constituée par un tamis vibrant ou un séparateur statique. Ce triage retient les particules ayant une taille supérieure à environ 3 à 4 mm et ces particules sont recyclées vers t'entrée du broyeur 26. Le triage effectué au poste 36 est donc plus fin que celui effectué par la cloison 12 du broyeur conventionnel de la figure 1.

La matière triée est ensuite transférée dans le second broyeur 28 qui parachève te broyage fin et peut, de ce fait, être appelé finisseur.

Ce broyeur 28 d'un diamètre bien plus élevé que celui du broyeur 26 contient une charge 38 de boulets de broyage avec un degré de

remplissage faible de l'ordre de 20%. Comme fa matière introduite dans le finisseur est plus fine que dans les broyeurs conventionnels à cause du triage intermédiaire en 36, la charge broyante peut également être plus fine. Les boulets peuvent, par exemple, avoir des diamètres de 12,15, 17 et 20 mm. Tous ces facteurs, y compris le fait que le niveau de la matière à broyer est égal à celui de la charge broyante 38 dans le finisseur font que la consommation d'énergie par unité de matière broyée, ainsi que l'usure des boulets et du blindage, sont sensiblement plus faibles que dans les broyeurs conventionnels.

Les gains escomptés en consommation d'énergie sont les suivants : a) ceux qui sont obtenus grâce à des degrés de remplissage idéaux, c'est-à-dire + 35% dans le concasseur et 20% dans le finisseur : 7 à 10% ; b) ceux obtenus grâce à une charge broyante plus fine dans le finisseur 28 : 5 à 10%; c) ceux obtenus grâce à des niveaux de remplissage corrects en matière à broyer (égaux au niveau de la charge broyante) et à une charge circulante plus faible : 8 à 10%.

Autrement dit, le gain total en kWh/T broyé est au moins égal à 20%. A ces gains, il faut encore ajouter une plus faible usure des corps broyants et du blindage.

La matière broyée quittant le finisseur 28 est dirigée vers un séparateur 40 connu en soi dans lequel le produit fini est séparé du refus qui est recycle vers t'entrée du finisseur 28. tut y a lieu de noter que la consommation électrique du séparateur est également plus faible grâce au fait que les charges circulantes sont plus faibles.

On va décrire ci-dessous brièvement un exemple de dimensionnement d'une installation de broyage selon la présente invention pour broyer du ciment à une finesse de 3300 Blaines nécessitant une énergie d'environ 30 kWh par tonne broyée.

1) Premier broyeur ou préparateur longueur :8 m diamètre : 4m soit un diamètre utile de 3, 85 m degré de remplissage : 35 % volume des vides : 41 %

<BR> <BR> densité du ciment: 1,7 kg/dm³ volume des vides par mètre de longueur : 3, 852 x 7 x 0, 35 x 0, 41 = 1,67 m3 4 puissance absorbée calculée: + 2125 kW 2) Second broyeur ou finisseur diamètre: 6,2m soit un diamètre utile de 6, 05 m degré de remplissage : 20 % volume des vides : 41 % densité du ciment : 1, 2 kg/dm3 volume des vides par mètre de longueur: 6, 052 x rr x 0, 20 x 0, 41 = 2,36 m3 4 le rapport des volumes des vides est donc : 2,36 = 1.7 = rapport des densités 1, 67 1, 2 puissance absorbée calculée par mètre de longueur : 452 kW comme le finisseur doit absorber deux fois la puissance du préparateur à savoir 2 x 2125 = 4250 kW sa longueur sera : 4250 - 452 = 9,4 m.

3) Broyeur conventionnel Pour absorber 3 x 2125 = 6375 kW un broyeur conventionnel aurait : diamètre: 5,4 m longueur utile : 14 m degré de remplissage : 30 % Débit du broyeur conventionnel nécessitant 30 kWh/T pour broyer à 3300 Blaines 6375 = 212,5T/heure 30 Débit de deux broveurs en série nécessitant 20 % d'énergie en moins, soit 24 kWh/T 6375 = 265T/heure 24 Ce gain en énergie exprimé en argent par tonne broyée s'accroîtra à l'avenir si le prix de t'énergie augmente.

Si l'invention a été décrite, à titre d'exemple, en référence à deux broyeurs successifs, il n'est pas exclu de pouvoir utiliser plusieurs, par exemple trois, broyeurs en série.