BROYAGE

1281 — Généralités, — L'opération du broyage s'exécute dans deux circonstances distinctes, la plupart du temps pour dissocier les minéraux dissemblables qui se trouvent juxtaposés ; et parfois simplement pour diminuer, en vue des convenances de la consommation, le calibre des fragments d'une matière homogène.

Le broyage ne doit être effectué que dans la mesure du nécessaire. On séparera immédiatement, du reste de la masse, les morceaux pour lesquels il est inutile de pousser plus loin la subdivision. La fragmentation s'accompagne toujours, en effet, de la formation d'une certaine quantité de menus et de poussières. Or, d'une part, ce sont ces produits qui donnent lieu à la perte la plus notable dans le lavage, et, d'un autre côté, c'est précisément parmi eux, ainsi

que nous avons déjà eu occasion de le dire (n* 1277), que se concentrent souvent les espèces les plus précieuses, en général tendres et clivables.

Il suit immédiatement de là, que Ton ne doit pas s'attendre à rencontrer un broyeur déterminé qui soit à priori préférable à tous les autres et destiné à les faire disparaître de la pratique courante; mais, au contraire, une série, rationnellement échelonnée, d'appareils répondant à des convenances distinctes. C'est seulement dans le ressort de chacune de ces catégories que trouveront place les perfectionnements capables d'assurer la supériorité d'un appareil sur les autres.

tZSZ — On doit distinguer, dans cette série (*), au moins trois termes principaux : 1** les dégrossisseurs, 2** les concasseurs 3** les pulvérisateurs.

Le dégrossisseur s'attaque, comme l'indique son nom, aux pluj^ gros morceaux, qu'on lui livre isolés ou pêle-mêle avec le toutvenant. On peut indiquer, comme type de cette catégorie, la mâchoire américaine.

Les concasseurs agissent, en général, sur une matière déjà calibrée, qu'ils doivent réduire à des dimensions moindres. On obtient, avec les cylindres, du gros, et de fortes grenailles. Le bocard fournit de petites grenailles ou de gros sables. Mais l'affectation spéciale de ces deux organes fondamentaux se lie plus étroitement encore à la nature minéralogique des matières. On distingue ces dernières, à cet égard, en minerais de bocard et minerais de cylin-

(*) Indépendamment des broyeurs, dont la description détaillée trouve ici sa place, je citerai encore les suivants : Triturateur Anduxe (Com^^M rendvê de l'Académie des êciences, LXXXII, 956). — Désintégrateur Carter (Engineering, 1876, 129, 231). — Broyeur Dejardin (Rev, univ. d. m. et t*., 1~, XXliL 579). — Broyeur Durand, Chapitel et Loiseau ; marteaux indépendants, suspendus autour d'un axe vertical, et se disposant radialement par la force centrifuge. — Broyeur Fauconnier (Bev. univ. d. m. et M., 1~, XXIlï, 567). — Pulvérisateur Hignette (procédés de Soulages, in-4'', p. 13). — Broyeur Jacques {Rev. univ. d. m. et k..1'*, XXII, 356). — Pulvérisateur Lucop et Cook. — Pulvérisateur Morey — Broyeur llotte et Delnest (Hev. univ, d. m. et «., l'*, XXIU, 569). — Pulvérisateur Schwarzroann TOppermann, AnnaUêyl; XI, 278). —Pulvérisateur Thompson. — Moulins à uoix. — Schranx' sche Quetschwalzenmuhle in Przibram (Btrg und Bûttenmànniicket Jahrbuch, XXXI, 207). — Habermann. Desintegrator von Brusch und HObner [ibidem, XXX, 261).

dres. Les substances dures et quartzeuses exigent le coup sec du bocard {*). Les gangues plus tendres, telles que la baryte sulfatée, la chaux fluatée, éclatent sous la pression des cylindres. Ces distinctions spéciales ne permettent donc pas de penser que le bocard doive jamais disparaître, bien qu'il ait été constamment, dans ces derniers temps, en voie de diminution devant les cylindres. Il occasionne en effet un bruit assourdissant, il fait une grande consommation d'eau, tient beaucoup de place, se règle moins netlement que les cylindres, dont Técartement fournit un élément précis de calibrage, et donne beaucoup plus de farine (').

La pulvérisation est destinée à réduire au dernier degré de petitesse, en vue de faciliter certaines réactions (*), le rapport de la surface d'attaque à la masse du fragment; ou encore à mettre le degré de subdivision en harmonie avec celui de l'extrême dissémination de la substance utile, comme pour les minerais sulfurés de Welkenraedt. On la réalise à l'aide de meules ou de diverses sortes de désintégrateurs (*). La distinction de ces deux sortes d'appareils est analogue à celle qui sépare les cylindres des bocards. Les premiers agissent par pression continue, les seconds à l'aide de chocs brisants.

11^83 — Dégrossisseur américain. — Le fonctionnement du crocodile^ ou dégrossisseur américain^ est analogue à celui d'une mâchoire. On voit, à gauche de la figure 751, le plateau fixe contre lequel les matières sont comprimées par la mâchoire mobile. Celleci est actionnée par une machine à vapeur, à l'aide d'un genou, et

(*) Le bocard convient particulièrement aux matières complexes, formées d'éléments de duretés très inégales. En mesurant convenablement la puissance du coup, on arrive à isoler, sans les broyer, les parties dures, par la destruction de celles qui les empâtent, ce qui. facilite beaucoup la séparation ultérieure.

[*] Il est difficile d'admettre qu'un atelier de préparation mécanique puisse se passer de quelques flèches de bocard, pour les matières particulièrement dures. Cependant celui des mines de plomb de Lintorf (Prusse rhénane), qui peut livrer, par jour, 280 tonnes de minerai lavé, ne renferme pas un seul bocard (Engineering^ 30 septembre 4881). En revanche. Tatelier de Hechernich fait un usage exclusif de ce mode de broyage pour traiter des sables quart'zeux mélangés de galène.

P) Telles que ramalgamation des minerais précieux, l'action des phosphates comme amendements agricoles, le grillage des matières réfractaires à Toxydation, etc.

(^) Du mot anglais ditintegrator.

lie courtes bielles, munies d'articulations libres. Des charnières ordinaires seraient en efîet îmmcdialenient encrassées. Une lige à ressort est destinée à rappeler la mâchoire en arrière, quand elle n'est plus repoussée par le genou. Les matières sont versées dans la trémie. Le dcgié d'ouverture à la base détermine la dimension

Fig. 751. Concisteui' amértcBin.

maximum des fragments qui seront fournis par l'appareil. On la règle au moyen d'un coin à vis, qui déplace le point d'appui du genou et, par suite, l'extrémité de l'excursion de la mâcboire. Il est nécessaire d'adjoindre à cet appareil un volant d'une certaine importance, pour harmoniser les irrégularités du la besogne à produire, avec les eflcls de la vapeur sur le piston.

On peut attaquer, par ce procédé, des matières renfermant des morceaux dont le calibre atteint 30 et 40 centimètres, et en retirer une sorte dont la grosseur maximum s'abaisse jusqu'à 1 ou 2 centimètres. Certains appareils, avec une force d'une dizaine de chevaux, et 150 tours par minute, cassent près de 80 tonnes par jour. Des broyeurs de dimensions plus ordinaires traiteront, avec 5 chevaux de force et 60 tours, une trentaine de tonnes. Celte machine remarquable s'établit entièrement en fonte, dans des conditions très robustes. Elle tient peu de place, et fait relativement peu de menu.

Dans le broyeur Huet et Geyler (*), la mâchoire mobile roule et glisse à la fois sur la mâchoire fixe. L'une des bielles est formée de feuilles de forte tôle, susceptibles de plier et de céder s'il survient, pour un instant, une trop forte résistance. L'appareil Hall renferme deux mâchoires conjuguées. Les leviers qui rapprochent Tune |- servent à écarter l'autre. On arrive ainsi à préparer, par jour,

150 tonnes de macadam, avec une force de 12 chevaux. On peut citer encore les mâchoires Blake, Broadbent, Burton, Marsden, etc.

Kl

1284 — Cylindres, — Les cylindres broyeurs (fig. 752, 753) étaient autrefois cannelés. On leur donne aujourd'hui une surface lisse, formée d'un bandage d'acier assemblé à un noyau de fonte ; ou encore, on les fait venir entièrement de fonte, en les moulant en coquille, pour donner à la surface plus de dureté. Dans les breaker de Pennsylvanie, le noyau central de chacun des rouleaux est muni de dents saillantes, qui s'enchevêtrent mutuellement de l'un à l'autre (fig. 754 à 757). On emploie, aux charbonnages des Bouches-du-Rhône, des cylindres munis de dents amovibles en acier. On a établi dans quelques ateliers des rouleaux très légèrement coniques (*), afin que la composante latérale de la pression aide à mettre le grain en porte-à-faux, et à le faire éclater. En outre, :V l'usure étant légèrement oblique, on évite la tendance à la produc-

tion de sillons suivant des sections droites. Sans cela, ces rainures, «•• une fois amorcées, vont sans cesse en s'approfondissant, par l'ac-

<;. tion successive des crains, qui s'y engagent comme dans des or-

nières. Cette conicité doit être très restreinte f), sans quoi il se produirait des poussées latérales, que l'on serait obligé de buter. Autrefois, les deux cylindres qui composent un train^ étaient reliés par un engrenage. Aujourd'hui ils se commandent mutuellement, par rintermédiaire du minerai lui-même. L'un d'eux tourne autour d'une droite fixe; l'autre est mobile sur un axe porté par un châssis susceptible de s'éloigner plus ou moins du premier. La distance à laquelle on le maintient, à l'aide d'un butoir

(«) Léaulé (Génie civil, m A0%).

(«) Annale^i, 7', XI, 268.

<'*) Un centimètre, h Ammeberg, pour un diamètre de l^fSO.

réglé à volonté, détermine le calibre maximum de la sorte produite. Celle facilité d'écarlcment est nécessaire pour le passage de nodules d'une dureté exceptionnelle, qui, en refusant de se briser, malgré

]e coincement irrésistible qui les engage entre les cylindres, détermineraient, sans cela, une rupture. Un poids très lourd, ou mieux, un ressort analogue aux tampons de choc, ramène le cylindre mobile au contact du butoir.

La vitesse doit varier en sens inverse de la dureté, sans quoi les

098 PREPARATION HÉGANIQnE DES MINERAIS,

morceaux dansent sur les cylindres, au lieu de s'engagerenireeux ('). Une Irémie reçoit les matières à la partie supérieure, et les déverse entre les rouleaux. Il est important que leur répartition soit égalisée par un ouvrier ou d'une manière automatique, 'sans quoi l'on s'expose à de< encombrements, à des arrêts, et à un mauvais fonctionnement. Des raclettes nettoient la surface remontante, et abattent les boues qui ont pu y rester adhérentes.

Fig. 751, 755, 756, 757. Cylindres bi

Les cylindres, autrefois longs et minces, se font de préférence, aujourd'hui, gros et courts. La longueui', assez constante, ne dépasse pas O^iSO à O^.iO. Quant au diamètre, il se trouve en relation avec le résultat à produire, comme nous allons le faire voir.

1IS85 — Représentons, en effet, théoriquement Je fragmenta broyer par une sphère de rayon H (fig. 758), et la sorte maximum qu'il s'agit de produire, par une autre sphère de rayon r. 11 faudra.

{') M. l'ingénieur des mines Boutiin cire un exemple de la Vieille-MonriKne, dîna lequel des cylindres de gros, et d'autras destinas au menu, qui ne passaient respecrilement que 15 el 9 lonnes par jour, 1 raison de Ï8 tours par minute, en ont traité 35 et 20, avec une Titesse de 9 tours (Gallon, Couri dexploilalioit, III, 38).

dans ce but, donner un écartement 2r aux cylindres, dont je désignerai le rayon par p. Le sens de leur rotation devra être évidemment celui qui est marqué par les flèches. Mais* il ne s'ensuit pas, pour cela, que les morceaux s*engageront nécessairement en- Ire les rouleaux. Il faut, à cet égard, que les forces F, F' imprimées au fragment par chacun de ces deux organes, soient inclinées au-dessous de Thorizon. De cette manière, leurs composantes horizontales se calant réciproquement, pour produire la compression et l'éclatement du minerai, les composantes verticales s'ajouteront, pour l'engrener vers le bas. Dans le cas contraire, elles tendraient à le soulever, et les fragments sautilleraient sur les cylindres, au lieu de s'engager nettement entre eux.

Or l'action mutuelle de deux surfaces solides en contact est disposée, par rapport à la normale commune, qui est ici la ligne des (Sentres, sous l'angle de frottement doublement spécifique 9 des deux substances. On devra donc avoir :

Fig. 758.

COS o

ces a,

ou, en désignant par fie coefficient de frottement tang o :.

\ ^ pH-r

On déduit de là :

v'iH-r p-f-R

Vi-f-r— 1

Telle est la condition cherchée.

^-ti-i^

Si nous désignons par m le rapport adopté pour la chute de calibre subie par le minerai :

r == mR, la formule précédente deviendra :

(2) p { — Tn\/i-hr

Elle assigne une limite supérieure, pour le rapport des diamètres des cylindres et de la matière à broyer.

Cette expression peut se simplifier à Taide d'une approximation bien permise dans un semblable aperçu. Nous invoquerons à cet effet la formule du binôme de Newton :

qui est convergente dans le cas actuel, puisque les termes sont de signes alternatifs, et que le rapport du n" au précédent :

-In ^ '

est inférieur à l'unité, attendu qu'il en est ainsi pratiquement pour /. En l'écrivant de la mailière suivante :

on voit, puisque les termes de la série sont successivement décroissants, que la quantité renfermée dans les crochets est essentiellement positive. Si donc on réduit la suite à ses deux premiers termes :

\fîTr= H--Ç,

on commet, par excès, une erreur absolue moindre que ^- Par

exemple, pour Thypothèse convenablement justifiée (*) : (5) f='j.

la limite supérieure de l'erreur relative sera :

Sv/l-h/"* 216v/l0

quantité insignifiante dans la question actuelle. Dans ces conditions, la formule (2) devient :

Elle donnera, par exemple, pour la môme hypothèse (3) :

Si l'on suppose, en particulier, qu'il s'agisse de réduire le diamètre à moitié :

il viendra :

1286 — Bocard. — Un bocard(*) est constitué par une batterie de pilons, qui sont successivement soulevés et abandonnés par les cames d'un arbre tournant, agissant sur leurs mentonnets

[') De Rittinger. Lehrbuch der Aufbereilungskunde, p. 27.

(') Goigoet, Notice sur les bocards américains (Bull, min., 2*, IX, 853).

703 l'RËPARATION MÉCANIQUE DES MINERAIS.

(fig. 759, 760). Dans le bocard de Malher et Platt, un ressort se trouve interposé entre l'arbre et le pilon. On emploie au lac Supérieur des bocards dans lesquels l'arbre est supprimé, les flèches étant soulevées directement par la vapeur, comme dans le marteau-

pilon. Dans certains bocards australiens ('), répandus également eu Europe, le menlonnet est de forme di'culaire, autour de la flèche deveime ronde. La came est alors taillée de biais. Il s'ensuit, à chaque battue, un effort transversal qui fait tourner le pilon sur

(') PJbel {Bull. Soc. <fenc., 2*, [X. 681)- — • Die Construction ïon Pocliwerken mit t l'oIJrenden Pochstempeln. » [(Etleneichuche Zeittchriff f. B. u. IL, 1881, 573.)

TRAVAIL A LA MAIN, DRUÏAGIi:, CUSSEMfc.NT. T05

lui-même d'un certain angle. De cette manière, c^tte masse tombe successivement de toutes les manières possibles, ce qui rend l'usure plus uniforme.

Il importe, du l'esté, que les parties destinées à la destruction la plus rapide soient distinctes du reste de l'appareil, et d'un remplacement facile et rapide. Le fond de Vauge où s'effectue le broyage est, h cet effet, formé d'une plaque de fonte, ou mieux d'enclumes séparées, quelquefois d'épaisses lames de quartz. La face antérieure et, dans d'autres cas, les faces latérales, sont constituées par une toile métallique ou une tû!e perforée, inclinée de 70 à 75 degrés

Fig. 793. Bocird de Diepenli

sur l'horizon. Cette grille est destinée à laisser échapper les grenailles, dès qu'elles arrivent à un calibre en rapport avec l'écartcment de ses mailles (n* 1281). Je dis en rapport, et non pas identique. Un passage aussi précis pourrait, en effet, se faire longtemps attendre, au milieu de l'agitation que subissent incessamment les grains. On donne, en général, aux mailles une dimension double du diamëlre que l'on désire réaliser, dans la sorte fournie par l'appareil. On facilite, en outre, la sortie des gi-ains, à l'aide d'un courant d'eau continu.

Le pilon se fait toujours en fonte. Il est assemblé à une tige assez longue, appelée la flèche du bocard. Celle hauteur est nécessaire, pour permettre de donner aux guides fîxcs, qui assurent le mou-

vemenl vertical, un écarlement capable d'empêcher Tarc-bou-

tement(*).

L'intensité du choc est en raison de la force vive de chute, c'està-dire à la fois du poids de la flèche et de sa levée. Le résultat effectif ne s'apprécie cependant pas uniquement par le produit de ces deux facteurs. Un pilon léger, tombant de plus haut, donne un coup plus sec, qui brise et éclate le morceau, en produisant moins de farine. On le mène en outre lentement, pour que le courant d'eau ait le temps d'entraîner tout ce qui est arrivé au degré voulu de ténuité. Au contraire, un pilon lourd, soulevé moins haut, broie et pulvérise davantage. On arrive, dans cette voie, au bocardage à mort. On emploie, en général, des poids de 100 à 150 kilogrammes, dans le total desquels la flèche et le sabot figurent à peu près également. Ils sont soulevés 40 à 70 fois par minute, à une hauteur de 0",20 à 0'",30. On a été cependant, pour des minerais d'or ou d'étain finement disséminés dans lequartz, jusqu'à 450 kilogrammes.

Le minerai est versé par uil>4*slrîl>uteur, formé d'une petite roue à ailettes, tournant au pied d^Ae trémie, dans laquelle on charge les matières. Le travail est survèiJié par un homme, qui égalise la distribution et remue, au besoin, Ies^R^nerais à la pelle, pour faciliter la sortie des grenailles dans le bocÏK^ à la grilk. Avec le bocard à sec, qui est beaucoup moins emplo^ l'ouvrier enlève de temps en temps les sables à la pelle. Il les jetTlL ^"^ "^ crible ayant la maille voulue, et dont le refus retourne dans j^^*©®*

Chaque flèche de bocard exige une dépense de force motrice^"* varie, suivant les cas, de 0,5 à 1 cheval (*). La production peut"^ modifier également du simple au double, c'est-à-dire de 40 oi. 50 kilogrammes à l'heure, pour un minerai tendre, jusqu'à 100 kilogrammes, suivant que la grille est de 1 à 12 millimètres. Elle se réduira considérablement pour des matières dures. La consommation d'eau, dans le môme temps, varierait de même de 2,5 à 0,5 mètres cubes.

Les fondations doivent être soignées. Le système repose sur un massif en maçonnerie ou en béton, surmonté d'un radier en bois.

(') Ilaton de la GoupiUière (Traité des mécanUmes, p. 581).

(*) On emploie, en CaUfornie, un petit bocard à bras nommé the moimtainer.

Il est important, en effet, de laisser, le moins possible, la force vive se perdre dans le sol, sous la forme de mouvement vibratoire, particulièrement propre à ce genre d'écoulement. On cherche, pour cette raison, à en interférer les effets, en brisant les séries par une succession convenable des levées. Si, par exemple (*), on imagine un bocard de 15 flèches, on le répartira en trois séries de 5 pilons. Dans chaque série, on lèvera successivement les flèches impaires, puis les flèches paires. Mais les deux autres batteries intercaleront, Tune après l'autre, leurs manœuvres homologues entre celles de la première. Cette loi de succession rangera, dans Tordre suivant, les levées des 15 flèches consécutives :

1, 10, 4, 13, 7, 2, H, 5, 14, 8, 5, 12, 6, 15, 9; et les cames devront s'insérer en conséquence, le long de l'arbre.

1287 — Meules. — Les meules appartiennent à deux types différents : vertical ou horizontal.

On distingue, dans le dispositif horizontal, la meule gisante, qui est immobile, et la meule tournante, qui se meut au-dessus d'elle. On les repique ou, suivant l'expression usitée, on les rhabille, quand les surfaces viennent à s'user inégalement.

Dans le mode vertical, la meule peut être unique, et tourne, avec son essieu, autour d'un axe vertical. Le plus souvent, on lui adjoint, pour la symétrie, une autre meule diamétralement opposée, qui accomplit sa révolution dans la même auge ; quelquefois même, deux autres encore, montées sur un bras perpendiculaire au premier.

Si l'on veut opérer l'écrasement par roulement simple, en appuyant normalement sur les matières, on emploiera des troncs de cône ayant leur sommet sur l'axe de rotation f ) . Mais on a également recours à des meules cylindriques, dont les sections, toutes identiques, ne peuvent plus se développer également sur les cercles concentriques qui remplissent le fond de l'auge. Il se produit donc des glissements, de sens opposés dans les régions externe ou interne. La pulvéri-

(«) Coignet (Bull, min,, 2% IX, 862).

(*) Haton de la Goapillière (Traité det mécanitmeë, 41).