T0BE-H1LL, TUBE DÀYIDSEN

Fia. 217. — 39 tours.

Tube-Mill Davidaen (instantanés pris à diverses vitesses)

(tube de i-,20 de diamètre intérieur).

du même diamètre» les petits s'intercalant mieux entre les gros et augmentant ainsi les surfaces de frottement.

M. l'ingénieur Davidsen qui, dès cette époque, s'occupait activement de l'application du moulin à boulets à la fabrication des ciments et dont les premiers essais avaient été effectués à la station d'essai du Ministère de l'Agriculture à Paris, ne tarda pas à remarquer qu'en opérant ainsi, en moulins fermés, la proportion de la poussière impalpable atteignait rapidement un certain degré après lequel, quelle que fût la durée pendant laquelle on prolongeait l'opération, les progrès accomplis étaient pour ainsi dire insignifiants.

Pour prendre un exemple, si, partant d'un produit, tamisé à la toile n° 16, introduit avec des cailloux de quartz dans un tube fermé, on faisait tourner ce dernier pendant vingt minutes, on constatait dans le produit une proportion de 20 0/0 passant au tamis 100; une autre durée de vingt minutes n'augmentait cette proportion que de 10 0/0, et l'accroissement tombait ensuite, pour chaque période nouvelle de vingt minutes en sus, à des chiffres moindres encore.

D'un autre côté, si, par des tamisages successifs, on enlevait après chaque période de vingt minutes les matières fines produites, le rendement du broyage, loin de diminuer, s'améliorait au contraire, vu que la densité de broyage, c'est-à-dire la proportion existant entre la quantité des boulets broyeurs et le poids des matières à broyer allait en augmentant, ce qui donnait à ces matières des occasions plus nombreuses de se trouver réduite en poussière par le choc mutuel des boulets.

Il était donc évident :

1° Qu'il était indispensable d'opérer non pas dans un appareil fermé, mais dans un cylindre permettant la circulation continue des matières ;

2° Qu'il était nécessaire d'augmenter le nombre de boulets par rapport au poids de la matière traitée au fur et à mesure que le broyage s'accomplissait.

Ces diverses conditions se trouvent très élégamment réunies dans l'appareil actuel, dans lequel les matières à broyer introduites par la partie centrale d'une des extrémités sortent librement par l'autre h travers des ouvertures convenables, placées à la périphérie.

TUBE-MILL, TUBE DAV1DSEN 579

En principe, en effet, le tube-mill se compose d'un grand cylindre garni intérieurement d'une chemise, métallique ou en silex — en tout cas aussi dure et aussi inusable que possible — sur laquelle roulent des galets de quartz remplissant, à l'état de repos, à peu près la moitié de l'appareil.

Fonctionnement de l'appareil. — Lorsque le tube-mill tourne, ces galets sont relevés jusqu'à une certaine hauteur, puis retombent à la surface de la masse, broyant dans leurs mouvements continuels les matières introduites par la trémie de chargement.

Ces matières suivent, dans la masse en mouvement, une surf ace gauche, ayant pour point de départ l'orifice central déchargement et pour point d'arrivée la périphérie opposée oïr elles s'échappent librement par des ouvertures ménagées à cet effet. C'est grâce à ce fait que, dans leur ensemble, ces matières cheminent automatiquement depuis l'orifice de chargement jusqu'à la sortie du moulin, sans qu'il soit nécessaire de prévoir à l'intérieur du tube des dispositifs spéciaux, hélicoïdaux ou autres, ni de donnera l'appareil, pour assurer l'avancement des produits broyés, une pente longitudinale quelconque.

En réalité, les matières fines, pulvérulentes et sèches obéissent à des lois voisines de celles qui régissent les liquides.

Il suffit d'ailleurs de voir avec quelle facilité un cône de sable sec, déposé au milieu d'un plateau avec son talus naturel, prend la forme d'une couche mince et continue après quelques secousses données à son support pour se rendre compte du cheminement des matières fines à travers le tube-mill, bien que les boules de silex qui font office de broyeurs ne soient animées d'aucun mouvement longitudinale continuent à tourner indéfiniment dans le plan méridien où elles se trouvent.

Il y a, comme on le voit, dans ce cheminement longitudinal des matières fines soumises au broyage une cause de frottement et d'usure qui s'ajoute à celle produite par la rotation proprement dite.

On réalise, en outre, la seconde condition primordiale, à savoir l'augmentation de densité du broyage par ce fait que le volume des matières à broyer par unité de section, diminue (Tune manière constante d'une extrémité à l'autre du tube-mill, tandis que le nombre des cailloux agissant sur les diverses sections de la matière fine en train de s'écouler ne varie pas. L'appareil travaille donc d'une

façon absolument méthodique, la densité de broyage augmentant au fur et à mesure que s'accroft la (inesse moyenne des matières.

Il en est tellement ainsi que des essais comparatifs d'une part sur un tube-mill avec décharge centrale et, d'autre part, sur un appareil à décharge périphérique ont démontré d'une façon éclatante la supériorité de ce dernier.

C'est là en réalité, le mode le plus pratique et rationnel de l'application de l'invention de M. Davidsen. Celle-ci consiste en un nouveau genre de broyeur à boulets, formé d'un long tube recevant la matière à broyer par le centre d'un de ses fonds et la délivrant broyée par l'autre fond. Dans un récent procès, en contrefaçon, en Allemagne, l'invention a été. reconnue nouvelle et le brevet valable, à cause de la grande simplicité de ce genre de broyeur.

Mode de travail de l'appareil. — Le tube-mill fonctionne également bien à sec et avec addition d'eau, mais le broyage avec addition d'eau est préférable à tous les points de vue. Comme j'ai déjà eu l'occasion de le dire, il est plus facile, à la sortie de l'appareil, de séparer les sables insuffisamment broyés des parties ayant atteint la finesse désirée en les faisant passer dans des hydro-classeurs plutôt que de les tamiser à sec avec tous les ennuis qu'entraîne le blutage, dans des tamis fins, des quantités considérables de minerai que comporte une industrie comme celle d'un moulin à or, qui ne descend guère, comme unité la plus restreinte, au-dessous de la capacité correspondant à 20 ou 30 pilons californiens équivalant à un broyage journalier d'au moins 60.000 kilogrammes.

Grosseur d'entrée. — Un tube-mill ne fonctionne dans des conditions convenables que si les matières qu'on lui donne à traiter ont atteint déjà un certain degré de finesse. Il est évident, en effet, qu'en introduisant des morceaux trop volumineux, les boulets entre lesquels devront passer ces morceaux avant d'être réduits en poussière auront laissé passer une quantité de matières demi-fines qui auront échappé forcément à l'action désintégrante des boulets.

Le tube-mill, nest donc qu9un appareil finisseur et il ne faut pas l'alimenter avecdes matières supérieures au tamis 20 ou au tamis 16 au maximum.

Vitesse de rotation. — La vitesse de rotation d'un tube-mill est fonction de son diamètre. La formule qui établit ce rapport est la suivante :

TUBE-MILL, TCBE DAVIDSEff 581

N étant le nombre de tours par minute, K une constante variant de 30 à 32, et D le diamètre utile, en mètres, de l'appareil.

Pour un tube-mill de 1.20 de diamètre intérieur et pour K = 30, on trouve pour N une vitesse de 27 tours, qui est en effet celle qui est la plus convenable.

Le rôle de la vitesse est considérable, et il est mis clairement en évidence par les 4 instantanés ci-contre (fig. 214 à 217), que je dois à l'obligeance de M. l'ingénieur Davidsen.

L'appareil immobile (fig. 214), montre que les galets de silex occupant à peu près la moitié du volume du tube.

On voit (fig. 215) à la vitesse, extrêmement réduite, de 15 tours & la minute que les boulets se détachent de la paroi au moment où ils dépassent le diamètre horizontal et que leur roulement est réduit à la portion uniquement superficielle de la masse.

Si la vitesse atteint le chiffre de 27 tours, c'est-à-dire la vitesse réglementaire, on voit nettement aussi (fig. 126) qu'il existe dans la partie centrale de la masse une zone immobile, c'est-à-dire une zone qui, tout en suivant le mouvement d'écroulement général de l'ensemble des boulets, n'est animée ni du mouvement d'entraînement que suivent les boulets contigus à la paroi tournante, ni la chute en arrière que provoque la gravité à la surface de la masse. Il y a donc une double friction certaine entre cette partie immobile et les deux zones se mouvant en sens contraire.

C'est évidemment là que s'exécute une partie importante du travail de désagrégation; toutefois les chocs principaux se produisent au pied de l'éboulement c'est-à-dire à l'endroit où les cailloux qui viennent de tomber de la crête frappent avec la force vive que leur a imprimée la gravité contre la paroi du tube avant d'être repris de nouveau par le mouvement ascensionnel.

Si on augmente encore la vitesse, on voit alors les cailloux de la zone supérieure se soulever pour ainsi dire, laissant un véritable vide à l'intérieur de la masse. Il est évident que la vitesse est déjà trop grande et que l'effet utile des glissements internes sur la zone centrale immobile a déjà disparu. Enfin, si on porte la vitesse à un degré tel que les cailloux n'aient plus le temps de s'écrouler

(fig. 217), 39 tours par minute, tout l'ensemble reste collé contre la paroi par la force centrifuge, et le rendement devient nul.

Développement de V emploi des tube-mills. — On a été si frappé, en Afrique du Sud, par les résultats obtenus avec le tube-mill Davidsen, que l'opinion de personnes compétentes est qu'on arrivera, dans un avenir très prochain, à broyer et à traiter 400.000 tonnes de quartz par an dans un moulin de 100 pilons californiens de type cour ant, avec la simple adjonction d'un certain nombre de tube-mills ne représentant pas un capital d achat et de montage supérieur à 150.000 francs.

Le rendement actuel d'un moulin de cette importance est de 180.000 tonnes. On cite même des moulins californiens, de type tout à fait récent, dans lesquels on emploie des pilons très lourds, montés sur fondation en béton surmontée d'un puissant bâti en fonte (anvil block), qui ont, en travaillant seuls, une puissance de broyage de 207.000 tonnes par an.

On prétend, en un mot, doubler la capacité de ces moulins en leur adjoignant un tube-mill pour chaque 25 tètes de pilon et en augmentant la perforation des tamis de décharge.

Les tube-mills les plus en usage au Transvaal ont ln,50 (5 pieds) de diamètre e!6m,60 (22 pieds) de long. Le prix d'un tube-mill de cette force, rendu à la mine, est de 1.200 $ (30.000 francs). On en emploie cependant de plus grands encore, atteignant jusqu'à 9 mètres de longueur sous 2m,10 de diamètre.

Le premier tube-mill introduit en Australie fut, d'après M. A. James, installé à la mine Hannans Star, dans le district de Kalgoorlie, en 1897. C'était un tube de lm,20 de diamètre et de 4m,95de long; il consommait 32 chevaux de force. La pulpe qu'il avait à broyer était déjà réduite au tamis 30 à 40 mesh, et il traitait par jour 80 tonnes de minerai brut.

M. Thomas Russe II, delà VaihiGoldC0, fut le premier qui appela l'attention en Nouvelle-Zélande sur le tube-mill envisagécommeadjuvant pour le moulin californien. Le rendement de cette mine fut doublé par l'adoption de cet appareil, et le tube Davidsen permit de ne plus donner à faire aux pilons qu'un travail de dégrossissage.

Au Transvaal, on en arrive à mettre des tamis numéro 8 (environ 2 millimètres pour la maille) à la décharge des moulins. C'est peutêtre exagérer, en trop, le travail imposé au tube-mill.