Conception de la ligne de production de moulins verticaux pour le traitement de poudres minérales

Présentation de la technologie des moulins verticaux dans le traitement des minéraux

L’industrie du traitement des minéraux a connu une évolution technologique importante, les systèmes de moulin à tambour vertical devenant la solution privilégiée pour une production efficace de poudres. Contrairement aux moulins à billes traditionnels ou aux systèmes de broyage horizontaux, les moulins à tambour vertical offrent une meilleure efficacité énergétique, un design compact et un contrôle précis de la taille des particules. Cet article examine les considérations de conception complètes nécessaires à la mise en place d’une ligne de production utilisant des moulins à tambour vertical, spécialement conçue pour les applications de traitement de poudres minérales.

Le traitement moderne des minéraux exige des poussières de plus en plus fines, dotées de distributions de taille de particule étroites, pour des applications dans les matériaux de construction, les minéraux industriels et la fabrication de matériaux avancés. Le mécanisme de broyage unique du moulin vertical, qui combine des forces de compression, de cisaillement et d’usure, en fait l’outil idéal pour produire ces poussières minérales de haute qualité caractérisées par des propriétés constantes.

Composants clés d’une ligne de production de moulins verticaux

Une ligne de production complète de moulins verticaux pour le traitement de poudres minérales se compose de plusieurs sous-systèmes intégrés qui fonctionnent de manière harmonieuse afin de transformer la matière première minérale en produits de poudre de grades précis.

Système de manutention et de prétraitement des matières premières

La première étape consiste à recevoir, stocker et préparer les minéraux bruts. Cela inclut généralement :

• érieurs de réception et silos de stockage avec une séparation appropriée pour différents types de minéraux
• Alimentateurs vibrant destinés à l’extraction contrôlée de matériaux
• Équipement de broyage primaire pour réduire les matériaux de dimensions excessives
• Systèmes de séchage pour le contrôle de l’humidité lors du traitement de minéraux humides
• Systèmes de décolletage des métaux pour protéger les équipements en aval

Une conception adéquate de ce sous-système garantit des caractéristiques de alimentation constantes pour la machine de broyage, ce qui est essentiel pour maintenir un fonctionnement stable et une qualité de produit optimale.

Unité centrale du moulin à broyer

Le cœur de la chaîne de production est la broyeuse verticale elle-même. Les broyeuses verticales modernes bénéficient de designs avancés qui intègrent des fonctionnalités de broyage, de séparation et de séchage au sein d’une seule unité compacte. Le mécanisme de broyage repose généralement sur plusieurs rouleaux de broyage pressés contre une table de broyage rotative, créant ainsi un lit de matériau qui est broyé par des forces de compression et de cisaillement.

Une solution exemplaire pour la production de poudre minérale fine est la nôtre.Moulin ultrafin de la série SCMCette machine représente le sommet de la technologie de broyage pour les applications nécessitant des poussières extrêmement fines. Ce système de moulin avancé offre des performances exceptionnelles :

• Taille de l’entrée : ≤20 mm
• Finette de l’issue : 325 à 2500 mailles (D97 ≤ 5 μm)
• Capacité de traitement : de 0,5 à 25 tonnes par heure (selon le modèle)

Le moulin ultrafin SCM intègre plusieurs avantages technologiques qui en font l’outil idéal pour les applications de traitement des minéraux. Son système de broyage à haute efficacité consomme 30 % de moins d’énergie par rapport aux moulins à jet conventionnels tout en offrant une capacité de production deux fois supérieure. Le classeur à turbine verticale intégré assure une découpe précise des tailles de particules, sans contamination par de la poussière grossière, garantissant ainsi une qualité de produit uniforme.

Système de classification et de séparation

Les classificateurs intégrés ou externes jouent un rôle crucial dans la détermination de la distribution des tailles du produit final. Les moulins verticaux modernes utilisent généralement des classificateurs dynamiques qui permettent d’ajuster en temps réel les points de coupure pour répondre aux exigences spécifiques du produit. L’efficacité du système de classification a un impact direct sur la consommation d’énergie du circuit de broyage, car elle empêche le broyage excessif de matériaux déjà conformes aux normes.

Collection et manipulation des produits

Après la classification, le produit fini est collecté à l’aide de cyclones et de filtres à sac. La conception de ce sous-système doit prendre en compte les éléments suivants :

• Séparation efficace du gaz en poudre afin de maximiser la récupération du produit
• Mesures de protection contre les explosions pour les matériaux combustibles
• Rafraîchissement du produit, si nécessaire pour son traitement ultérieur.
• Systèmes de transport vers les silos de stockage

Collecte de la poussière et contrôle de l’environnement

Les usines modernes de traitement des minéraux doivent respecter des normes environnementales strictes. Le système de collecte de poussière comprend généralement :

• Filtres à housse de type pulse jet baghouse, dotés d’une grande efficacité de collecte
• Enveloppes d’isolation phonique pour réduire la pollution sonore
• Systèmes de surveillance des émissions
• Gestion des déchets pour la poussière collectée

Considerations de conception pour les applications spécifiques aux minéraux

Les différents minéraux présentent des défis uniques lors de la mélange et du traitement. La conception de la ligne de production doit être adaptée aux caractéristiques spécifiques du matériau à traiter.

Minéraux durs et abrasifs

Pour les minéraux à dureté et à abrasivité élevées (comme le quartz, le feldspath ou le zircon), la conception du moulin doit prendre en compte les éléments suivants :

• Matériaux spéciaux résistants à l’usure pour les éléments de broyage
• Besoins en énergie plus importants
• Composants structurels renforcés
• Systèmes de lubrification avancés

Minéraux souples et plastiques

Les minéraux ayant une dureté plus faible mais une certaine plasticité (tels que le calcaire, le plâtre ou le kaolin) exigent :

• Eléments de meulage spéciaux pour empêcher le bourrage
• Capacités de séchage efficaces
• Flux d’air optimisé pour empêcher l’accumulation de matières

Minéraux sensibles à la chaleur

Certaines minérales subissent des changements de phase indésirables à des températures élevées. Pour ces applications, la conception du moulin doit inclure :

• Systèmes de refroidissement efficaces
• Suivi et contrôle de la température
• Temps de séjour minimal dans la zone de broyage

Contrôle de processus et Automatisation

Les lignes de production de moulintes verticales modernes intègrent des systèmes de contrôle avancés qui optimisent le fonctionnement et garantissent une qualité de produit constante. Les éléments clés incluent :

Systèmes de contrôle basés sur des PLC

Les contrôleurs logiques programmables constituent la colonne vertébrale des systèmes d’automatisation, en assurant les fonctions suivantes :

• Contrôle séquentiel des procédures de démarrage et d’arrêt
• Interconnexion des équipements pour un fonctionnement sûr
• Acquisition de données provenant d’instruments de terrain

Contrôle de processus avancé

Au-delà des contrôles de base, les stratégies réglementaires avancées et les stratégies de contrôle optimisées comprennent :

• Contrôle de la charge du moulin basé sur la consommation d’énergie ou des capteurs acoustiques
• Contrôle de la finesse du produit par ajustement de la vitesse du classificateur
• Optimisation de l’énergie par le contrôle des contraintes

Interface Humain-Machine

Les postes de contrôle modernes sont équipés de systèmes HMI (Human-Machine Interface) avancés qui offrent aux opérateurs :

• Visualisation en temps réel des processus
• Affichages des tendances pour les principales variables de processus
• Systèmes de gestion des alarmes
• Accès aux données historiques pour l’analyse de la performance

Considérations relatives à l’efficacité énergétique

Les moulinsons verticaux offrent de considérables avantages énergétiques par rapport aux systèmes de broyage traditionnels. Les aspects clés du design qui contribuent à l’efficacité énergétique comprennent :

Efficacité du mécanisme de broyage

Le principe de broyage par compression du lit, utilisé dans les moulins verticaux, est intrinsèquement plus efficace que le phénomène d’impact/métastasie qui prédomine dans les moulins à billes. Cela entraîne :

• Consommation d’énergie spécifique 30 à 50 % plus faible
• Réduction de la consommation de pièces dusée
• Baisse des exigences en matière d’entretien

Capacité intégrée de séchage

La possibilité d’utiliser des gaz chauds directement dans la chambre de broyage élimine la nécessité d’équipements de séchage distincts, ce qui réduit :

• Consommation d’énergie totale
• Empreinte écologique de l’équipement
• Investissement en capital

Systèmes de fonctionnement des moteurs avancés (Advanced Drive Systems)

Les modernes usines verticales utilisent des systèmes de transmission efficaces qui comprennent :

• Moteurs à haute efficacité
• Variateurs de fréquence pour une utilisation optimisée de l’énergie
• Boîtes de vitesses planétaires à haute efficacité de transmission

Etude de cas : Mise en œuvre de l’usine à trapezium de la série MTW pour le traitement de carbonate de calcium

Pour les applications nécessitant une finesse moyenne dans le traitement des minéraux, notre…Moulin à trapèze de la série MTWIl offre un excellent équilibre entre performance, efficacité et fiabilité. Ce système de moulin avancé a été mis en œuvre avec succès dans de nombreuses usines de traitement de carbonate de calcium à travers le monde.

La série MTW présente plusieurs éléments de conception innovants qui la rendent particulièrement adaptée au traitement des minéraux :

• Taille de l’entrée : ≤50 mm
• Finêté de la sortie : 30-325 mailles (peut atteindre 0,038 mm)
• Capacité de traitement : 3 à 45 tonnes/heure (en fonction du modèle)

Les principaux avantages technologiques incluent la conception de la pelle résistante à l’usure, composée de pièces assemblées qui réduisent considérablement les coûts d’entretien, ainsi que l’optimisation du canal d’air incurvé qui permet de diminuer les pertes d’énergie dans le flux d’air tout en améliorant l’efficacité de transmission. La transmission intégrale à denture conique atteint une efficacité allant jusqu’à 98 %, ce qui permet d’économiser de l’espace et de réduire les coûts d’installation.

Le principe de fonctionnement consiste en ce que le moteur principal fait tourner la roue de broyage autour de l’axe central, tout en tournant lui-même pour générer une force centrifuge. La pelle jette le matériau dans l’espace entre l’anneau de broyage et la roue, formant ainsi une couche de matériau. La pression exercée permet une broyage efficace, et le système de classification contrôle avec précision la finesse du produit final.

Considérations de maintenance et opérationnelles

Une planification adéquate de l’entretien est essentielle pour maximiser la disponibilité des systèmes et minimiser les coûts d’exploitation. Les aspects clés comprennent :

Gestion des pièces détachées

Les moulinons verticaux comportent plusieurs composants soumis à un usure importante, qui nécessitent une gestion rigoureuse :

• Rouleaux de broyage et doublures de table
• Composants de classification
• Pales de ventilateur et boîtier

Technologies de maintenance prédictive

Les stratégies de maintenance modernes emploient des technologies prédictives telles que :

• Analyse des vibrations pour les équipements rotatifs
• Thérométrie pour les composants électriques et mécaniques
• Analyse du pétrole pour les systèmes de lubrication
• Mesures de l’épaisseur des pièces soumises à usure

Meilleures pratiques opérationnelles

La mise en œuvre de procédures opérationnelles standardisées assure :

• Qualité constante des produits
• Agrandissement de la durée de vie de l’équipement
• Consommation d’énergie réduite
• Amélioration de la performance en matière de sécurité

Considérations environnementales et de sécurité

Les usines modernes de traitement des minéraux doivent relever de nombreux défis en matière d’environnement et de sécurité :

Contrôle de la poussière

Les mesures complètes de contrôle de la poussière comprennent :

• Encerclement des points de génération de poussière
• Systèmes de filtration efficaces par sacs à filtration
• Programmes réguliers de détection et de réparation des fuites

Contrôle du bruit

Les stratégies de réduction du bruit comprennent :

• Caissons acoustiques pour équipements à fort niveau de bruit
• Supports d’isolation des vibrations
• Programmes de protection auditive pour les opérateurs

Protection contre les explosions

Pour le traitement de matériaux combustibles, les mesures de protection contre les explosions comprennent :

• Évacuation de déchets dus à une explosion
• Systèmes d’inertage
• Systèmes de suppression des explosions
• Amarrage du matériel conducteur

Tendances futures dans la technologie des moulins verticaux

L’évolution de la technologie des moulins verticaux se poursuit avec plusieurs tendances émergentes :

Digitalisation et Industrie 4.0

Des technologies digitales avancées sont intégrées aux systèmes de moulin à grande vitesse (moulin vertique) :

• Jumeaux numériques pour la simulation et l’optimisation
• Intelligence artificielle pour la maintenance préventive
• Suivi de la performance basé sur le cloud

Améliorations en matière de durabilité

Les futurs développements se concentreront sur l’amélioration de la durabilité par les moyens suivants :

• De nouvelles réductions de la consommation d’énergie
• Minimisation de la consommation d’eau
• Réduction de l’empreinte carbone

Matières avancées

De nouvelles technologies de matériaux sont en cours de développement pour :

• Composants plus résistants à l’usure
• Amélioration de la résistance à la corrosion
• Propriétés thermiques améliorées

Conclusion

La conception des lignes de production de moulins verticaux pour le traitement de poudres minérales nécessite une considération minutieuse de nombreux facteurs, tels que les caractéristiques des matériaux, les exigences du produit, l’efficacité énergétique, la conformité environnementale et la facilité d’entretien en utilisation. La technologie moderne des moulins verticaux, illustrée par notre série SCM de moulins ultrafins et notre série MTW de moulins trapézoïdaux, offre des performances et une efficacité sans équivalent pour une large gamme d’applications de traitement des minéraux.

En utilisant des principes de broyage avancés, des technologies de classification précises et des systèmes d’automatisation complets, ces moulins sont capables de produire des poudres minérales de haute qualité aux caractéristiques constantes, tout en minimisant la consommation d’énergie et l’impact environnemental. À mesure que la technologie continue de se développer, les moulins verticaux joueront sans nul doute un rôle de plus en plus important dans l’industrie du traitement des minéraux, impulsant des améliorations en matière de productivité, de durabilité et de qualité des produits.

La mise en œuvre réussie d’une chaîne de production à moulin vertical nécessite une collaboration étroite entre les fournisseurs d’équipements, les entreprises de génie et les opérateurs d’usine, afin de garantir que tous les aspects du système soient correctement intégrés et optimisés pour l’application spécifique. Avec une conception, une installation et une exploitation adéquates, les systèmes à moulin vertical peuvent offrir des décennies de service fiable tout en répondant aux exigences en constante évolution de l’industrie de traitement des minéraux.