Leforme de l'agrégatjoue un rôle crucial dans diverses applications de construction, notamment dans les mélanges de béton et d'asphalte. Des granulats bien formés peuvent améliorer les propriétés mécaniques, la maniabilité et la durabilité de ces matériaux. Les granulats ayant une forme plus cubique ou arrondie, par opposition à ceux allongés ou en flocons, sont généralement préférés. Les granulats allongés et en flocons peuvent entraîner une réduction de la résistance, une mauvaise maniabilité et une porosité accrue dans le produit final. Par conséquent, améliorer la forme des granulats est une préoccupation clé dans l'industrie de la production de granulats.
Pour atteindre une forme agrégée optimale, une approche systématique intégrant l'expertise technique et l'optimisation des processus est essentielle. Cette approche implique principalement les éléments clés suivants :
Les propriétés géologiques des matières premières sont la pierre angulaire pour déterminer la forme finale des granulats. Les roches ignées, telles que le basalte et le granite, sont particulièrement privilégiées en raison de leur dureté inhérente et de leur intégrité structurelle. Leur composition minérale dense et leur structure cristalline leur permettent de se fragmenter en particules relativement cubiques lors du processus de concassage. Cette fragmentation uniforme résulte de la répartition cohérente des tensions internes au sein de ces roches, facilitant la production de granulats avec des dimensions bien équilibrées.
En revanche, les roches sédimentaires comme le calcaire posent des défis distincts. Composé de sédiments stratifiés qui ont été comprimés au fil du temps, le calcaire est plus susceptible de se fracturer en morceaux plats ou allongés lorsqu'il est soumis à des concasseurs de type compression conventionnelle. La structure stratifiée du calcaire entraîne une rupture le long de plans faibles, ce qui conduit à des formes de particules non idéales. Cependant, lorsqu'il est traité avec des concasseurs à impact horizontaux ou verticaux, et à condition que le calcaire ait une faible abrasivité, ces concasseurs peuvent tirer parti des forces d'impact pour briser le matériau de manière plus aléatoire, produisant ainsi des particules mieux formées.
Les roches contenant un fort pourcentage d'argile ou d'impuretés présentent des risques significatifs pour la qualité des granulats. Ces impuretés perturbent la cassure uniforme de la matrice rocheuse, provoquant des fractures irrégulières des particules et la formation de formes allongées ou écailleuses. L'argile, par exemple, peut agir comme un lubrifiant lors du concassage, modifiant la répartition des contraintes et entraînant une morphologie des particules imprévisible. Par conséquent, avant la production, il est essentiel de réaliser des évaluations géologiques approfondies et des tests de matériaux pour s'assurer que les matières premières sélectionnées sont propices à la production de granulats bien formés.
Les concasseurs à mâchoires sont parmi les équipements de broyage primaire les plus couramment utilisés dans l'industrie de la production d'agrégats. Ils fonctionnent sur le principe de compression, où une mâchoire mobile se déplace vers une mâchoire fixe, écrasant le matériau entre elles. Ce design simple mais efficace rend les concasseurs à mâchoires adaptés à une large gamme de matières premières, allant des roches tendres aux roches de dureté moyenne.
Un des principaux avantages des concasseur à mâchoires est leur rapport de réduction élevé lors de la phase de concassage primaire. Ils peuvent réduire efficacement de grosses roches en morceaux plus petits, qui peuvent ensuite être traités davantage dans les étapes de concassage suivantes. Ce concassage à rapport élevé aide à décomposer les matières premières en une taille plus gérable pour obtenir des granulats mieux formés lors des traitements ultérieurs.
Cependant, lorsqu'il s'agit d'améliorer directement la forme des granulats, les broyeurs à mâchoires ont certaines limitations. L'action de concassage basée sur la compression ne produit pas toujours les particules les plus cubiques ou arrondies. Au contraire, les particules peuvent avoir des formes irrégulières avec des bords tranchants. Néanmoins, les broyeurs à mâchoires jouent un rôle essentiel dans la décomposition initiale des matériaux, jetant les bases pour une amélioration de la forme dans les processus de concassage ultérieurs.
Les concasseurs à cône sont très appréciés pour leur capacité à produire des granulats avec une excellente forme de particule, en particulier lors des étapes de concassage secondaire et tertiaire. Ils fonctionnent en comprimant le matériau entre un manteau, qui tourne de manière excentrique, et une cuvette concave. Les caractéristiques de conception uniques des concasseurs à cône contribuent de manière significative à leur efficacité dans la mise en forme des granulats.
Lorsque des façonnages supplémentaires sont nécessaires, notamment pour des matériaux plus difficiles, un impacteur à axe vertical (VSI) peut être ajouté à la ligne de production en tant que machine complémentaire aux concasseurs à cône. Le VSI est très efficace pour générer une excellente forme des particules et est l'outil idéal pour créer du sable manufacturé. Cependant, il présente quelques compromis.
Les avancées dans la technologie VSI, telles que les systèmes de rupture entièrement ou semi-autogènes et les améliorations dans la conception des rotors et la métallurgie pour les systèmes acier sur acier, ont contribué à atténuer certains de ces problèmes. Par exemple, lorsque le VSI passe d'un système entièrement autogène roche sur roche à un système de rotor et d'enclume en acier sur acier, l'efficacité énergétique s'améliore souvent.
D'un point de vue conception de schéma de production, pour générer un produit cubique, il est conseillé de fonctionner avec le rapport de réduction le plus bas possible. Un rapport de réduction élevé, en particulier à l'étape finale de concassage, conduit souvent à une mauvaise ou réduite cubicité. Une stratégie de "meilleures pratiques" consiste à accepter un rapport de réduction plus élevé lors du concassage secondaire afin de pouvoir le réduire lors du concassage tertiaire. Cette approche permet de mieux contrôler la formation des particules dans les étapes ultérieures du processus.
Faire fonctionner à la fois le concasseur secondaire et le concasseur tertiaire en circuit fermé avec un réglage de la côte fermée plus large et une charge de recirculation augmentée des cribles de classement peut également améliorer la forme des particules. Dans un système en circuit fermé, les particules surdimensionnées sont renvoyées au concasseur pour un traitement supplémentaire. Ce traitement répété aide à décomposer les particules en formes plus uniformes. Des concasseurs à cone ZENITH, avec leur pivot élevé et leur grande amplitude, peuvent produire un produit très cubique en circuit fermé. Faire fonctionner ces concasseurs à leur vitesse excentrique la plus faible acceptable peut également maximiser le rendement.
Après le processus de concassage, le criblage peut être utilisé pour séparer les granulats en fonction de leur forme. Un équipement de criblage spécialisé peut être employé pour éliminer les particules allongées et en flocons. Par exemple, un appareil de criblage avec des formes d'ouverture et des orientations spécifiques peut être conçu pour ne laisser passer que les particules cubiques ou presque cubiques, tout en rejetant les formes indésirables. Cela peut améliorer significativement la qualité générale de la forme du produit agrégé.
L'analyse d'images numériques est un outil puissant pour le contrôle de la qualité dans la production d'agrégats. En utilisant des caméras et des logiciels de traitement d'image, les caractéristiques de forme des agrégats peuvent être quantifiées. Des paramètres tels que le rapport d'aspect, le facteur de forme, le facteur de structure, la sphericité, la rondeur et l'angularité peuvent être mesurés. Ces informations peuvent être utilisées pour ajuster le processus de concassage en temps réel. Par exemple, si l'analyse montre un nombre excessif de particules allongées, les paramètres opérationnels des concasseurs peuvent être modifiés pour corriger le problème.
Un échantillonnage et des tests réguliers du produit granulaire sont essentiels. Des tests physiques, tels que les tests de l'indice de flakiness et d'élongation, peuvent être réalisés pour mesurer la proportion de formes de particules non désirables. Des tests de résistance à l'écrasement peuvent également être effectués pour garantir que les granulats façonnés répondent aux normes de propriétés mécaniques requises. En surveillant en permanence la qualité du produit, toute déviation par rapport à la forme et à la qualité souhaitées peut être rapidement identifiée et corrigée.
Améliorer la forme des granulats nécessite une approche globale qui englobe la sélection de matières premières appropriées, l'utilisation d'équipements de concassage et de formage adaptés, l'optimisation du processus de concassage et un contrôle qualité strict. En tenant compte soigneusement de chacun de ces aspects, les producteurs de granulats peuvent améliorer la qualité de leurs produits, répondant ainsi aux exigences de performance élevées des applications de construction modernes. Que ce soit pour une utilisation dans du béton haute résistance ou des revêtements d'asphalte durables, des granulats bien formés sont essentiels pour assurer la performance à long terme et l'intégrité des projets de construction.
