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Rouleaux broyeurs à haute pression KHD (HPGR)

Les rouleaux broyeurs à haute pression (HPGR) ont fait leur apparition en 1984 en tant que nouvelle technologie de broyage. Depuis, ils ont été installés avec succès sur un grand nombre de sites à travers le monde, principalement dans le secteur de la cimenterie et de la pierre à chaux. Plus récemment, les HPGR ont également trouvé des applications dans les usines de traitement des minerais, notamment de fer, ainsi que dans le traitement des diamants. Dans ces industries, la gamme d'applications des HPGR s'étend du broyage primaire, par exemple du concassage de pierres de taille supérieure à 65 mm (2,5 po.) dans les boucles de circulation AG, jusqu'au broyage final de matériaux de granulométrie supérieurs à 100 µm à des valeurs Blaine élevées, pour la préparation de granulés.

Le broyage par rouleaux broyeurs à haute pression (HPGR) améliore de façon significative le débit global. Cela se traduit par la production d'une grande proportion de produits finis et par la diminution de l'indice de broyabilité de Bond des matériaux broyés. Ceci permet généralement de réduire le nombre d'unités de production prévues pour le broyage et le concassage tertiaire ou quaternaire.

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Rouleau broyeur à haute pression KHD

 

Le HPGR KHD en action

 

Concept KHD à goujon latéral breveté

Les rouleaux de broyage à haute pression (HPGR) présentent plusieurs avantages pour l'industrie des minerais :

  • faible consommation d'énergie, de 0,8 à 3,0 kWh/t
  • capacité de traitement des minerais humides, jusqu'à un taux de 10 %
  • amélioration de la récupération en aval et de l'aptitude au broyage
  • amélioration de la qualité des matériaux en aval
  • exigences d'entretien réduites
  • besoins en espace réduits
  • réduction des vibrations et émissions sonores
  • disponibilité élevée > 95 %
  • longévité des surfaces de 6,000 à 36,000 heures

Principe de fonctionnement

Le broyage sous haute pression est réalisé au moyen d'un rouleau de type évolué. Contrairement à la méthode de concassage conventionnelle, les particules sont broyées par compression dans un lit à garnissage de forte densité et non par pression directe des particules entre deux cylindres.

Ce lit à particules est constitué de deux rouleaux à sens de rotation opposés alimentés par étranglement. Entre ces deux rouleaux, un lit à particules est compressé jusqu'à une densité égale à environ 85 % de celle du matériau réel. Cette compression s'obtient en appliquant une pression élevée atteignant presque 300 MPa, soit une force supérieure à la résistance à la compression du matériau d'entrée. Durant ce processus de compactage, la matière est broyée suivant une granulométrie élevée, une proportion élevée de morceaux fins étant compactée sous forme de flocons.

Le procédé de concassage peut être considéré comme comprenant deux phases distinctes. Au cours de la première phase, le matériau alimenté par étranglement est introduit dans l'interstice entre les rouleaux et soumis à une accélération égale à leur vitesse de rotation périphérique. Le rétrécissement entre les rouleaux conduit graduellement à un compactage du matériau et à un pré-broyage des morceaux et particules de granulométrie plus élevée. En outre, une redistribution des particules se produit dans une certaine mesure, remplissant les vides interparticulaires.

Au cours de l'étape suivante, le matériau pré-concassé est introduit dans la zone de compactage.

Cette zone comprend un espace entre les rouleaux et est déterminée par un secteur d'angle environ égal à 7°. C'est dans cette zone de compression qu'a lieu l'application de la pression. La force de pression agit principalement sur toutes les particules qui traversent la zone de compression, par le biais de plusieurs points de contact entre les particules à l'intérieur du lit de compactage. Il en résulte une désintégration de la plupart des particules.

Au cours de ce processus, des microfissures se produisent entre les particules, rendant celles-ci plus aptes à subir l'étape de broyage suivante. La technique de compression employée dans un lit à particules réduit l'usure, car la majeure partie de l'action de concassage a lieu non pas entre la surface des rouleaux et le matériau, mais entre les particules matérielles contenues dans le lit.

Le débit d'un HPGR dépend de la capacité des rouleaux à introduire le matériau dans l'espace qui les sépare (friction à la surface des rouleaux), des caractéristiques du matériau introduit (par exemple son degré de cohésion interne ou d'humidité), ainsi que des conditions de fonctionnement (par exemple la vitesse des rouleaux ou la méthode d'introduction).

La friction à la surface des rouleaux peut être augmentée en appliquant une texture extérieure articulée sur les rouleaux, telle qu'un motif à chevrons soudé ou des goujons en métal durci dépassant de quelques millimètres à la surface des rouleaux (brevet KHD).

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