CLASSIFICATION DES APPAREILS DE BROYAGE

Les broyeurs à cylindres, en acier ou en fonte dure, rentrent aussi dans cette catégorie. Ils ont vu leur champ d'application se développer beaucoup dans ces derniers temps.

Il en est de même pour les broyeurs à noix, qui, longtemps confinés au broyage des minerais tendres, s'appliquent couramment à présent aux quartz filoniens(Gyratory crushers, granulateurs, etc.).

c) Moulins à boulets. — Cette classe a pris depuis peu de temps une importance capitale. Depuis déjà nombre d'années, le principe du moulin à boulets était connu et appliqué. On l'employait fréquemment pour le broyage des mattes avant grillage, pour réduire en sable des matières dures dans la fabrication des phosphates, pour la préparation des minerais, etc. L'application que l'ingénieur Davidsen a réalisée le premier dans les usines à ciment, de son tube-mill à évacuation périphérique a complètement modifié ces appareils. Le tamisage à la sortie se trouve supprimé, c'est la vitesse d'introduction qui règle la grosseur du broyage; enfin des degrés de finesse qu'on n'obtenait auparavant qu'à grand'peine se trouvent à présent réalisés d'une façon automatique et courante.

Je consacrerai un paragraphe spécial à l'application de ces tubes, en tant qu'appareils finisseurs, aux moulins à or.

d) Force centrifuge. — Les appareils qui utilisent uniquement la force centrifuge sont tous des appareils finisseurs et seront décrits à cet article. Les moulins faisant emploi de grandes vitesses et de la force centrifuge sont innombrables. Ce sont tantôt des boulets roulant à l'intérieur d'un tore (moulins Morel), tantôt des rouleaux, coniques ou cylindriques, que la force centrifuge fait appliquer contre la paroi fixe, métallique (types Huntington et dérivés). On pourrait aussi, à la rigueur, classer ici les moulins genre Carr, qui combinent le broyage par chocs avec l'utilisation de la force centrifuge. J'ai déjà dit que leur rendement défectueux et leur usure rapide les ont fait abandonner dans l'industrie qui nous occupe.

Broyage sec ou humide. — Tous ces appareils peuvent travailler soit à sec, soit avec une circulation d'eau qui entraîne les fines. Nous examinerons plus loin les avantages respectifs que peuvent présenter l'un ou l'autre de ces moyens. Ce qu'il faut, en tout cas, retenir, c'est la nécessité que le tamisage ou blutage soit effectué par rappareil lui-même, et que les refus dépassant la dimension requise, fassent, automatiquement, retour au broyeur.

a. APPAREILS AGISSANT PAR LE CHOC

SUunp-mill ou batterie de bocards. — Envisagé au point de vue du rendement utile proprement dit, c'est-à-dire en ne considérant que l'utilisation de la force pour le broyage, le choc pur et simple, avec les vibrations inévitables qu'il produit, paraît au premier abord une des solutions les moins satisfaisantes. Nombreuses sont les personnes, peu familiarisées avec les données complexes du problème du traitement des minerais aurifères, qui attendent de jour en jour l'apparition de la machine rêvée, basée sur d'autres principes que le bocard, pour reléguer les batteries de mortiers au Musée des Antiquités.

Cette tendance est utile, car c'est à elle que nous devons la création d'appareils de broyage nouveaux, dont plusieurs constituent un progrès réel sur l'état de choses antérieur. En outre, les recherches poussées dans ce sens nous font de mieux en mieux connaitre les principes rationnels de la pulvérisation des matières dures, qui ont contribué dans une si large part dans ces derniers temps, au perfectionnement des procédés et à l'accroissement de la capacité des appareils de broyage en les employant avec plus de discernement au but qu'ils doivent atteindre. C'est ainsi, comme nous le verrons plus loin, que l'appliction des tuba-mills au finis sage des sables produits dans les stamp-mills constitue un progrès considérable en ce sens que, grâce à cette innovation, les batteries de pilons sont, non pas supprimées, mais ramenées à leur emploi rationnel, c'est-à-dire à l'obtention d'un broyage modéré. En augmentant la grosseur de maille de leurs tamis de décharge, on arrive à doubler leur débit, en laissant effectuer le finissage par un autre appareil incomparablement plus avantageux, comme rendement, pour cet objet spécial.

D'autre part, il est incontestable qu'un engin comme le stampmill moderne, arrivé à un degré élevé de solidité, de simplicité et de fini dans ses moindres détails, représente l'effort accumulé de nombreuses générations de praticiens et d'esprits distingués qui en ont fait usage dans des conditions infiniment variées. Il est évident par conséquent que tous les organes essentiels répondent à des nécessités pratiques, et qu'il y aurait une certaine fatuité à songer à

remplacer un appareil ayant un actif aussi glorieux par des dispositifs théoriquement plus satisfaisants, mais non sanctionnés par la pratique.

Voici maintenant la description des diverses parties constituant une batterie de pilons.

Bocards. — Le bocardage, dans les moulins californiens, s'effectue à l'aide de pilons (stamps).

Le pilon consiste en une tige ou flèche (stem), un taquet (tappet), une tête (head) et un sabot (shoe) ; il travaille sur un dé (die), dans un mortier (mortar). Il est soulevé par une came (cam) dont l'arbre est supporté par un bâti en bois ou en fer.

L'ensemble de plusieurs pilons, se mouvant dans le même mortier, compose une batterie dont je décrirai en détail chacune des parties constitutives.

Remarquons d'abord, d'une manière générale, que la différence caractéristique entre l'ancien bocard européen et le moulin californien consiste en ce que toutes les parties essentielles de ce dernier peuvent se remplacer et sont toujours construites en fer, en fonte ou en acier; en outre, le pilon californien diffère de l'ancien pilon Gallois, en ce que sa tige est cylindrique et que, par suite d'une disposition spéciale, le pilon tout entier fait, à chaque coup, un certain tour sur lui-même ce qui régularise l'usure et conserve l'horizontalité du plan de frappe sur le dé.

En outre, l'amalgamation s'effectue toujours dans le moulin, alors que dans les moulins tyroliens, gallois, allemands, etc., cette opération s'effectuait au dehors. On revient à présent, à cette formule, qui consiste, en fait, à réduire la batterie de bocards à n'être qu'un simple appareil de broyage, mais en l'adaptant alors aux procédés perfectionnés de le cyanuration. En tout cas, le moulin californien-type comporte toujours r amalgamation daîis le mortier même.

Voici un tableau des diverses dimensions des bocards construits par la maison Humboldt de Kalk près Cologne, qui a fait de nombreuses installations de ce genre dans tous les pays aurifères, notamment au Transvaal.

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Fondations. — Les fondations sont la partie la plus importante de la construction, car c'est surtout d'elles que dépend l'efficacité d'une batterie. Toutes les fois que, par des raisons d'économie, ou par manque de pratique, ce travail est mal exécuté, les batteries ne peuvent marcher à une vitesse convenable sans se disloquer, tandis que, si l'on prend toutes les précautions nécessaires pour qu'il soit exécuté avec soin, l'effet utile des pilons est considérablement accru et les bocards peuvent travailler pendant une longue période sans qu'un seul de leurs organes soit brisé.

On pourrait citer, en Californie et dans le Nevada, des moulins ayant coûté des sommes considérables dans lesquels, par suite de la mauvaise construction des fondations et de la mauvaise combinaison des armatures, une grande parlie de la force est simplement employée à ébranler les pièces, au grand détriment du travail utile et au prix de constantes réparations.

Pour établir les fondations, il faut d'abord enlever la terre jusqu'à la roche solide qui doit être soigneusement dressée et nivelée, chaque fois que le moulin est situé dans une partie du terrain où cette roche n'est pas à nu. Si l'aire qui constitue le mill-siten été, comme c'est souvent le cas, obtenue par l'établissement d'une plate-forme sur le flanc d'une montagne, en faisant sauter la roche à la poudre, la cavité des fondations doit être également creusée par le même procédé, et l'on peut, dans ce cas, se dispenser des murs de soutènement qu'il convient d'élever les deux côtés de la tranchée en terrain meuble, et qui ne doivent pas avoir moins de 2 mètres d'épaisseur. Cette tranchée doit être creusée assez grande pour laisser autour des mortiers un espace de 0m,50 environ.

Des blocs de charpente (mortar-block) de fort échantillon, dressés dans la fosse, servent de support aux mortiers; le plus grand soin doit être apporté à l'équarrissage de ces pièces, toujours choisies dans les meilleurs bois que peut fournir la localité.

On recherchait autrefois pour la confection de ces blocs, les pièces de bois du plus gros équarrissage, mais on a reconnu récemment qu'il n'y a pas d'inconvénient à les former de parties boulonnées et même h employer des planches bien choisies, soigneusement juxtaposées, fixées entre elles au moyen de clous et traversées de part en part par des boulons. En tout état de cause, les dimensions des blocs sont : en section horizontale, celles de la base du mortier;

ftTAMP-SIILL OC MOL" LIN CALIFORNIEN

en hauteur, elles varient de 1",80 à 4 mètres, suivant la profondeur de la fosse sur le fond de laquelle ils reposent et suivant la hau-

Fw. 181. — Moulin californien, batterie de 10 pilons.

teur à laquelle on a besoin de placer le mortier au-dessus du niveau du sol. Ces blocs sont soigneusement goudronnés avant leur mise en place {fitj. 181).

Pour bien relier entre elles les différentes pièces qui composent

chaque bloc et augmenter quelque peu la surface en contact avec le sol, on dispose, à la partie inférieure, deux pièces longitudinales ou semelles, légèrement encastrées des deux côtés du bloc et solidement boulonnées entre elles. Avant de mettre le bloc en place, on garnit le fond de la fosse avec du sable bien lavé, damé, et soigneusement nivelé. On suspend alors le bloc au-dessus de la fosse et on le descend lentement en le maintenant aussi d'aplomb que possible. Lorsque, comme c'est généralement le cas, le moulin comporte plusieurs batteries alignées, on place successivement tous les blocs et Ton rectifie au cordeau leur alignement; puis on remplit le vide laissé dans la fosse autour des blocs par du sable ou par de la terre ajouté par petites couches et damé simultanément tout autour du bloc pour éviter d'en déranger l'aplomb. La face supérieure de chaque bloc est alors dressée de telle sorte que toutes les faces se trouvent dans le même plan horizontal.

On commence à employer avec succès des bâtis dans lesquels le bois est complètement supprimé. Ce dispositif a son intérêt dans les pays où ce dernier est difficile à se procurer avec des dimensions convenables.

Ces fondations, en maçonnerie de ciment, demandent, pour être durables, des soins spéciaux; mais si le travail a été bien fait, elles sont aussi solides et plus durables que les « blocs » en charpente. On trouvera plus loin, dans la dernière partie (p. 750), une description des fondations en maçonnerie des pilons de la mine Tredwetl dans l'Uede Douglas (Alaska) qui donne des détails complets sur la façon dojit il faut construire ce genre d'ouvrages.

Bâti. — Une fois les blocs des mortiers ainsi fixés, on procède à la mise en place de la charpente qui doit supporter l'arbre à cames et les guides des tiges des pilons. En général, les montants reposent sur des semelles qui sont perpendiculaires à la direction de l'arbre à cames ; ces semelles reposent elles-mêmes sur des sommiers longitudinaux de fondation dont le nombre et la dimension varient avec la nature du sol sur lequel on se trouve et avec le dispositif des charpentes accessoires qu'ils doivent également supporter. Suivant que l'arbre moteur principal se trouve placé en avant ou en arrière des batteries, on arrive à neutraliser l'effort produit sur les montants par les courroies de transmission, au moyen de contreforts en bois placés en sens inverse de cet effort; ces montants sont

toujours accompagnés de tirants en fer, permettant de resserrer les joints quand il y a lieu.

Les semelles sur lesquelles reposent les montants et ces montants eux-mêmes ont généralement un équarrissage de 0m,30 surOm,60; la hauteur des montants, déterminée par la longueur des tiges des pilons à employer, varie de 5 à 6 mètres. Ces pièces sont choisies avec soin et prises dans la meilleure qualité de bois produite dans le pays ; il en est de même de toutes les pièces qui concourent à la construction de la charpente de la batterie.

Le plus souvent on dispose les batteries de telle sorte qu'un seul arbre à cames actionne les pilons de deux mortiers ; cet arbre repose alors sur trois montants qui sont entaillés sur leur face antérieure pour recevoir les paliers. Les trois montants sont reliés par deux entretoises sur lesquelles sont fixées les guides des tiges ; l'entretoise inférieure est placée à 0m,30 au-dessus du mortier et l'entretoise supérieure vers le sommet des tiges. Lorsqu'on a deux ou plusieurs séries de batteries accouplées, on relie tous les montants par une pièce longitudinale placée au sommet et sur la face antérieure, de façon à ne pas gêner la pose et l'enlèvement des tiges.

Tous les assemblages des pièces composant la charpente d'une batterie sont faits très soigneusement à tenons avec embrèvements, et l'on doit disposer, en correspondance avec chacun d'eux, des séries de forts boulons de serrage destinés à remédier au jeu, qui se produit toujours, par l'effet des chocs répétés des pilons.

Mortiers. — Le bâti terminé, on procède à la mise en place des mortiers qui doivent reposer sur les blocs de fondation (mortarblocks). On interpose entre la face dressée des blocs et la partie inférieure des mortiers, également dressée, soit des couvertures de feutre, soit une feuille épaisse de caoutchouc spécial ; cette garniture a pour but d'assurer le contact uniforme des deux faces et d'empêcher le sable de se glisser dans le joint lorsqu'un peu de jeu vient à se produire, ce qui déplacerait l'aplomb des mortiers. On ne saurait trop prendre de précautions pour éviter les vibrations de la batterie.

Les mortiers sont reliés aux blocs au moyen de forts boulons, noyés dans ces blocs, ayant 0m,035 de diamètre et environ 1 mètre de longueur. Suivant la dimension du mortier, ces boulons sont au nombre de 3 ou de 4 sur chaque face. La partie inférieure du

boulon est logée dans une cavité taillée dans la face du bloc et y est retenue par une clef et une rondelle; l'écrou de serrage se trouve à la partie supérieure du boulon et repose sur le rebord que présente la semelle du mortier.

Il existe une grande variété de formes, de dimensions et de

Fio. 182. — Mortier du type élancé (Homestake).

modes de construction pour les msortiers. La decription détaillée de tous les types en usage ne présente guère qu'un intérêt rétrospectif, car on paraît avoir reconnu la supériorité d'un petit nombre de modèles, seuls construits actuellement. Parmi ces derniers nous choisirons les types les plus répandus. La figure 182 donne la coupe de mortier d'un modèle élancé, créée à la mine Homestake, avec se accsessoires, plaques d'amalgamation, etc. La figure 183

représente le même mortier avec bâti supplémentaire (Ânvil block) en fonte, pour le cas de fondation en béton. Un type plus évasé, à double décharge, destiné au broyage a sec, est représenté par la

Kir,. 183. — Mortier avec embase en fonte (Auvîl block).

ligure 184. Le mortier de la figure 185 est destiné au broyage avec de l'eau, mais sans amalgamation intérieure, ainsi que cela se pratique pour les minerais ne contenant pas d'or à l'état libre. Enfin la figure 186 re résente un mortier destiné au broyage avec de

l'eau, mais avec double décharge et sans amalgamation à l'intérieur du bocard.

En principe, le broyage des quartz aurifères se fait toujours à Peau, différant en cela du broyage des minerais d'argent que Ton pulvérise souvent à sec, à cause des traitements ultérieurs qu'il y a

Fie. 184. — Mortier à double décharge pour broyage à sec.

lieu de leur faire subir ; de plus il paraît reconnu qu'il y a un avantage décisif, ainsi que nous l'établirons dans la discussion du traitement, à procéder à l'amalgamation dans la batterie elle-même et à y retenir autant que possible l'amalgame produit.

Le modèle que nous allons décrire a été établi pour exécuter le travail dans cette double condition d'un broyage à l'eau et d'une amalgamation à l'intérieur de la batterie.

Le mortier des Black- Hills, destiné à recevoir une batterie de cinq pilons, est en fonte, venue d'une seule pièce ; sa longueur extérieure est de lm,40, sa hauteur de lm,20; sa largeur extérieure, à la base comme au sommet, est de 0m,40. L'épaisseur de la fonte est de 0m,15 à la base, et de 0m,035 sur les côtés.

Fig. 185. — Mortier sans amalgamation intérieure.

Un pareil morlier pèse environ 2.700 kilogrammes.

Les deux faces antérieure et postérieure du mortier présentent des saillies; la première est destinée à loger la grille par laquelle se fait l'évacuation de la pulpe; dans la seconde est ménagée la rainure de 0m,10 de largeur, qui occupe toute la longueur de la batterie et permet l'introduction du minerai.

Les dés ne reposent pas directement sur le fond. On interpose

une plaque en acier, qui en occupe toute la surface et qui répartit les chocs. Cette plaque est maintenue par deux joues en acier, également amovibles, qui maintiennent la fixité de cet ensemble. Une autre plaque d'acier se trouve au point de chute du minerai et empêche l'usure du mortier. Les plaques d'amalgamation sont

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Fio. 186. — Mortier ù double décharge, sans plaques amalgamées intérieures.

situées au-dessus du niveau du sommet du dé, de façon à recevoir le jet d'eau que produit chaque chute du pilon, ce qui favorise l'amalgamation de l'or libre au fur et à mesure qu'il se dégage des gangues. Dés. — Pour parer à l'usure produite par le choc réitéré du pilon, on garnit le fond du mortier de pièces mobiles cylindriques appelées dès (dics), au nombre de cinq, dont les embases carrées, en se juxtaposant, remplissent à peu près exactement la cavité rectangu-

Fig. 187. — Dé de pilon.

laire que présente le fond du mortier. Ces pièces sont soit en fonte dure, soit, plus généralement, en acier [fig. 187).

Les angles des embases carrées sont abattus de façon à permettre l'introduction d'une pince pour les retirer lorsqu'il y a lieu. Le diamètre de la partie cylindrique est le même que celui des sabots des pilons ; dans le cas du modèle que je viens de décrire, ce diamètre est de 0m,25, la hauteur de l'embase de ce dé est de 0n,035, et sa hauteur totale est de 0m,20 environ.

Dans les moulins Humboldt, Fraser and Chaimers et en général dans tous les appareils soignés, la face inférieure du fond des auges ainsi que les bords qui soutiennent les cadres des tamis sont rabotés.

Usure des dés. — Cette usure dépend essentiellement de la qualité du métal employé. Il en est de môme pour les sabots des pilons qui viennent frapper sur ces dés.

Les meilleurs résultats ont été obtenus avec la marque "Hercules" de la Maison Arthur Koppel. Comme cette usure entre pour une proportion importante dans le prix de revient du broyage, il est nécessaire de l'évaluer exactement.

Plus des trois quarts des aciers employés dans l'Afrique du Sud pour sabots de pilons et pour dés sont de la marque Hercules. La supériorité de durée est d'ailleurs simple à comprendre; ces matériaux sont en acier non pas coulé, mais forge , ce qui assure une régularité d'usure incomparable, dont on peut se rendre compte par les figures 188, 189 et 190, qui donnent la photographie d'un dé et d'un sabot de pilon neufs, et après, respectivement, cent jours de travail pour le sabot et cent vingt jours pour le dé.

Voici le tableau de la quantité moyenne de minerai broyée avec ces deux pièces pendant la durée de leur emploi.

USURE MOYENNE ANNUELLE DES DÉS ET DES SABOTS A LA MINE TREASURY PRES JOHANNESBURG (TRANSVAAL)

Poids du pilon complet 1 .050 1b.

Hauteur du sabot (neuf) 10 pouces

Après 100 jours (usé) i —

Hauteur du dé (neuf) 7 —

Après 120 jours (usé) 1 V4 —

476 kilogrammes.

26 centimètres.

L INDUSTRIE Ai.lllFÈLtE

Fio. 18K. — Aoicr Arlliur Knppel, innrque Hercule» (neuf).

BTASIP-MILL OL" MOLLI.'* C ILII-'ORME.N

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La marche du moulin de soixante pilons auquel s'appliquent ces résultats a été, en moyenne, de vingt-neufjoursetdemipar mois. Le

Fin. 190. — Acier Arthur Koppel, marque Hercules après 120 jours de travail, ayant broyé *00 tonnes de quartz.

nombre des coups a été de 96 par minute, la hauteur de chute de 22 centimètres (8 1/2 pouces).

A la Société Village Main Beef, avec des pilons de 1.200 lb.

(544 kilogrammes), la durée des sabots marque Hercules a été de cent huit jours et celle des dés de cent vingt jours de travail.

Usure par tonne. — Le poids d'un sabot de la dimension ci-dessus indiquée est de 95 kilogrammes dont les 9/ 10 représentent 85 kilogrammes environ.

Le poids d'un dé est de 62 kilogrammes dont l'usure, en cent jours, est de 52 kilogrammes. Total du poids usé : 137 kilogrammes.

Nombre de tonnes broyées par une flèche en cent jours de travail (tamis 30) : environ 400 tonnes.

Consommation d'acier par tonne de minerai broyé : 340 grammes.

Voici les dimensions usuelles des sabols :