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Granulats
juil. 2, 2021

5 conseils pour garantir la performance et l’efficacité énergetique du broyage à cône

Mark Kennedy
Mark Kennedy
Instructeur principal de formation technique
L’estimation des coûts de production des granulats montre que 5 à 15% sont directement liés à l’électricité. Si l'entretien du broyeur à cône est négligé, il en résultera un effet néfaste sur la productivité et un coût énergétique global plus élevé par tonne de matériau broyé. Il n'est pas rare de constater chez les producteurs que les équipes dédiées à la maintenance ne soient pas pleinement conscientes des exigences de maintenance du broyeur ; par voie de conséquence cela a toujours un impact négatif sur la consommation d'énergie. Assurez-vous donc qu'au moins ces cinq points soient vérifiés.
Concasseurs à cône HP3 et HP4 photographiés sur le site.

1. Entretien des secteurs bronze du bâti principal

Il faut mesurer périodiquement l'écart entre le bas de l'anneau de réglage et le haut du bâti principal pour déterminer si l'anneau de réglage est correctement assis sur les secteurs bronze. Si l'anneau de réglage ne repose pas correctement sur le bâti, il en résultera un réglage irrégulier du côté fermé du broyeur d'un côté à l'autre. Il en résultera aussi une baisse de productivité ainsi que des pics de puissance erratiques, voire excessifs.

Les secteurs bronze sont soudés à la surface d'appui conique du bâti principal et offrent un certain niveau de protection si l'anneau de réglage bât pendant le broyage. Sur la plupart des broyeurs, ces secteurs bronze devront donc être remplacés à un moment donné.

Un concasseur à cône de la série HP est utilisé et a une capacité de débit totale de 300 STPH. En regardant le tableau de gradation du produit ci-dessous, disons que le réglage du côté fermé "cible" pour ce concasseur est de 3/8" (10 mm) [case bleue en haut]. Vous pouvez voir qu'avec un réglage de côté fermé de 3/8" (10mm), 81% du produit du broyeur sera 3/8" (10mm) x 0" [cercle bleu] ou 243 STPH (81% de 300 STPH).

Cela devrait être considéré comme un concassage extrêmement efficace par toute personne connaissant les applications de concassage de roches. Mais, si la bague de réglage est inclinée de 3 mm, le réglage du côté fermé sera maintenant de 10 mm d'un côté du concasseur, mais de 13 mm de l'autre côté.

Encore une fois, en regardant le tableau ci-dessous, vous verrez que 66% du produit déchargé du concasseur réglé à un côté fermé de 1/2" (13mm) sera 3/8" x 0" [cercle rouge] ou 198 STPH (66% de 300 STPH).

Ceci étant dit, il ne serait pas juste de suggérer que la production totale de 3/8" (10mm) moins va chuter de 81% à 66% car vous faites toujours un bon taux de 3/8" (10mm) sur le côté du concasseur qui mesure toujours 3/8" (10mm). Pour calculer la perte réelle de productivité, additionnez 66 et 81, ce qui donne 147, puis divisez ce chiffre par deux, ce qui donne 73 %. Ainsi, en moyenne, 73% du produit sortant du concasseur sera de 3/8" (10mm) x 0" ou 219 STPH. Le taux de production actuel de 73 % par rapport au taux prévu de 81 % représente une diminution de 10 % de la productivité de 3/8" (10 mm) en moins, sur la base d'une inclinaison de 1/8" (3 mm) de la bague de réglage.

Un concasseur à cône de la série HP est utilisé et a une capacité de débit totale de 300 STPH

Il est hasardeux de faire fonctionner un broyeur dont l'anneau de réglage est incliné suite à l'usure des secteurs bronze. En effet, lorsqu'un seul côté de l'anneau de réglage se met à battre pendant le broyage, le résultat si le nombre de cycles de charge est suffisant, sera un anneau de réglage incliné.

Il y a deux raisons principales pour lesquelles l'anneau de réglage peut développer un mouvement sur un côté du broyeur mais pas sur l'autre :

 

MAUVAISE DISTRIBUTION DE L'ALIMENTATION

Cette situation apparaît lorsque le matériau d'alimentation est irrégulièrement réparti dans la cavité de broyage. Dans ce cas, l'anneau de réglage peut rebondir, ou s'incliner sur le côté du broyeur qui reçoit la plus grande charge d'alimentation.

LA SÉGRÉGATION DE L'ALIMENTATION

Cette situation apparaît lorsque les grosses particules entrent d'un côté de la cavité, alors que les petites particules entrent de l'autre côté de la cavité. Dans ce cas, l'anneau de réglage peut rebondir, ou se déplacer du côté du broyeur qui reçoit les plus petites particules. Les secteurs bronze doivent être inspectés chaque fois que nécessaire, surtout à chaque changement de mâchoires.

Un mauvais entretien des secteurs bronze se traduira par une consommation élevée de puissance associé à un faible rendement du broyeur.  Cette utilisation inefficace de la puissance se traduira par un coût énergétique plus élevé par tonne de matériau broyé (kW/h par tonne).

2. Entretien de la courroie de transmission du broyeur à cône

Si la tension et l'alignement des courroies d'entraînement du broyeur à cône ne sont pas maintenus, le broyeur va inévitablement ralentir. Un broyeur qui ralentit se traduit par des pointes de puissance excessivement élevées et fluctuantes pour un rendement très faible. Un mauvais entretien des courroies d'entraînement se traduira par une consommation élevée de puissance associée à un faible débit du broyeur. Cette utilisation inefficace de la puissance consommée se traduira par un coût énergétique plus élevé par tonne de matériau broyé (kW/h par tonne).

L'état, l'alignement et la tension de la courroie d'entraînement doivent être vérifiés chaque semaine (40 heures). Un capteur de vitesse peut être utilisé pour avertir les opérateurs du ralentissement du broyeur. Ce capteur de vitesse prolongera également la durée de vie des courroies d'entraînement, car le service d'entretien aura l'occasion d'entretenir (resserrer) les courroies d'entraînement avant qu'elles ne se rompent ou que le broyeur ne cale.

Taux de production de l'usine 400 STPH, concassage 8h/jour, 5j/semaine, 50w/an avec un prix de vente moyen du produit de 6,00 $/tonne.

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3. Entretien de l’unité hydraulique du broyeur à cône

Un entretien inadéquat de l'unité de puissance hydraulique peut faire en sorte que l'ensemble pompe et moteur fonctionne plus souvent qu'il ne le devrait ou, dans le pire des cas, qu'il fonctionne en continu toute la journée. Cette utilisation inefficace de la puissance absorbée se traduira par un coût énergétique plus élevé par tonne de matériau broyé (kW/h par tonne). Il en résultera également un cycle de vie plus court des composants auxiliaires du groupe hydraulique, tels que la pompe, le moteur, l'accouplement, le démarreur du moteur, les pressostats, les électrovannes, les joints, les garnitures, etc. Le groupe hydraulique doit être inspecté quotidiennement (8 heures) pour vérifier l'état du filtre, du reniflard, les fuites, les connexions desserrées ou les bruits inhabituels.

En examinant le tableau ci-dessous, prenons comme valeur de base un "temps de cycle de la pompe" d'un cycle de pompe pour chaque heure de fonctionnement, ce qui serait très typique d'un nouveau concasseur fourni avec une nouvelle unité de puissance hydraulique. Mais en raison d'une "négligence de maintenance", des fuites d'huile anormales et excessives font que le groupe hydraulique effectue un cycle toutes les cinq minutes de fonctionnement, le coût énergétique sera "douze fois supérieur à la normale".

 

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4. Entretien de la goulotte de décharge du broyeur à cône

Si la goulotte de décharge sous le broyeur n'est pas correctement entretenue et que du matériau s'accumule sur les bras du broyeur ou sur le boîtier de l'arbre de commande, le produit broyé ne pourra pas sortir de la chambre de broyage, ce qui se traduira par un faible tonnage du broyeur à un niveau de puissance extrêmement élevé. Cette utilisation inefficace de la puissance se traduira par un coût énergétique plus élevé par tonne de matériau broyé (kW/h par tonne). La zone de décharge sous le broyeur doit être inspectée quotidiennement (8 heures) pour vérifier l'absence d'accumulation de matériau.

Le tableau ci-dessous démontre clairement que vous ne pouvez pas vous permettre de ne pas inspecter la zone de décharge sous le concasseur, tant du point de vue des économies d'énergie que de la perte de productivité. Le tableau est basé sur l'utilisation d'un concasseur à cône HP400, d'un moteur d'entraînement de 400 chevaux, fonctionnant avec un réglage latéral fermé de 1/2" (13 mm), fonctionnant à 80 % de la puissance nominale (320 CV), broyant 250 STPH, fonctionnant 8 heures par jour, 5 jours par semaine et 50 semaines par an.

 

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5. Entretien de la pompe de lubrification du broyeur à cône

Si la pompe de lubrification du broyeur n'est pas correctement entretenue et que le débit diminue en raison de l'usure interne de la pompe, la température de l'huile de lubrification en circulation augmentera. L'augmentation de la température de l'huile de lubrification du broyeur obligera le moteur du ventilateur du refroidisseur d'huile à se mettre en marche et à s'arrêter plus fréquemment au cours de la journée ou, dans le pire des cas, à fonctionner en continu. Cette utilisation inefficace de la puissance se traduira par un coût énergétique plus élevé par tonne de matériau broyé (kW/h par tonne).

Environ 70 % du débit total d'huile de lubrification est utilisé pour refroidir le broyeur à cône. Lorsque le débit d'huile de lubrification réel descend en dessous de 70 %, le broyeur fonctionne à une température plus élevée qu'auparavant. Si l'entretien du système de lubrification du broyeur à cône a été négligé et qu’on laisse l'huile de lubrification se contaminer, le résultat final sera une usure rapide et anormale de la pompe de lubrification et une diminution du débit total d'huile de lubrification.

À titre d'exemple, disons que le débit correct de la pompe d'un concasseur à cône HP300 est de 30 GPM. Le concasseur aura besoin d'environ 70 % du débit correct pour rester froid (21 GPM), mais disons que le débit réel de la pompe a diminué à 19 GPM en raison de l'usure interne de la pompe.

Le broyeur fonctionnera avec une température d'huile de vidange plus élevée en raison de l'incapacité du débit inférieur à maintenir le broyeur froid. Le concasseur fonctionnant à une température plus élevée que la normale, le ventilateur du refroidisseur d'huile de type radiateur se met en marche et s'arrête plus souvent que par le passé ou, dans le pire des cas, il fonctionne en continu toute la journée.

 

 

Résumé

La négligence de l'entretien dans les cinq domaines énumérés entraînera, sans aucun doute, un coût énergétique plus élevé par tonne de matériau broyé (kW/h par tonne) et, dans de nombreux cas, une diminution de la productivité du broyeur à cône. Cette liste devrait faire réfléchir à d'autres équipements de la station de traitement des granulats qui, s'ils sont négligés, pourraient également à leur tour entraîner une utilisation très inefficace de l'électricité.

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