Schéma de flux d’une ligne de broyage de calcaire

Six postes, dans l’ordre où ils apparaissent

La trémie et son alimentateur ouvrent le schéma. Ce poste décide du reste : un lit stable dans la chambre vient d’un débit régulier à l’entrée, pas d’un régulateur en sortie. Suit la pré-réduction, crible ou concasseur, qui fixe la taille maximale transmise ; sur un carbonate, un aliment au-delà de 30 mm use l’entrée du broyeur fin et fait chuter le débit à la cible.

Vient ensuite la chambre de broyage, puis le classifieur, le dépoussiérage, le silo et l’ensachage. Un point se trace dès le départ : sur un calcaire à 6 % d’humidité, le séchage s’intercale soit dans la chambre, soit dans un séchoir séparé. Cette bifurcation change le nombre d’appareils, le débit d’air et la consommation.

Boucle ouverte : un seul passage

Une ligne en boucle ouverte laisse tout ce qui sort de la chambre partir vers le produit, après un simple classement à l’air. La conduite est facile, le démarrage rapide, l’énergie par tonne d’aliment basse, de l’ordre de 20 à 30 kWh tant que la cible reste grossière. Le prix se paie sur la courbe : une fraction du produit, souvent 20 à 30 %, reste au-dessus de la taille visée, et cette fraction bouge avec l’usure des organes.

Ce choix est légitime tant que le client aval tolère une granulométrie large. Un amendement épandu, une chaux de four à cuves, un sable de broyage s’en contentent. Dès qu’il faut tenir 90 % sous 45 µm, ou vendre une charge blanche au diamètre médian, le schéma ouvert devient intenable : le réglage du séparateur ne compense pas l’absence de reprise.

Boucle fermée : la reprise du refus

Le circuit fermé ajoute un trait de retour entre le classifieur et la chambre. Ce que le classement refuse n’est pas mis au rebut mais repart au broyage, ce qui autorise une coupe nette et une courbe serrée. Deux grandeurs le décrivent : le taux de refus, part du débit sortant de la chambre que le classifieur renvoie, typiquement 50 à 65 % sur une cible fine ; la charge circulante, rapport de ce retour au débit d’aliment neuf.

Le classifieur n’est jamais parfait. Une partie des fines déjà bonnes repart dans le refus et se fait broyer une seconde fois ; c’est ce qu’on nomme le contournement, et il représente fréquemment 10 à 20 % des fines présentées au classement. Cette poudre sur-broyée ne rend pas le produit meilleur : elle consomme de l’énergie, élève la teneur en très fines et dérive la cible vers le bas.

Le bilan matière en quatre flux

Prenons un circuit fermé produisant 10 t/h à 90 % sous 45 µm, avec un aliment neuf qui ne contient que 3 % de passants, une sortie de chambre à 45 % et un refus à 12 %. L’équilibre se ferme sur les passants : le classifieur reçoit 23,6 t/h contenant 10,6 t/h de fines, et en restitue 9,0 au produit et 1,6 au refus.

Le calcul tient en trois lignes. La charge circulante vaut 13,6 divisé par 10, soit 136 %. Le taux de refus au classifieur vaut 13,6 pour 23,6, soit 58 % du débit qui sort de la chambre. Le rendement de classement vaut 9,0 pour 10,6, soit 85 % : les 15 % restants, 1,6 t/h de matière déjà assez fine, repartent au broyage.

Deux enseignements sortent de ce bilan. D’abord, la chambre traite 23,6 t/h pour n’en vendre que 10 : à 300 kW absorbés, cela fait 30 kWh par tonne vendue mais 12,7 kWh par tonne broyée à chaque passe. Ensuite, sur les 1,9 t/h de fines que reçoit la chambre, 0,3 viennent de la carrière et 1,6 d’un contournement du classement : le broyage, lui, en crée 8,7 par heure.

Où poser les points de mesure

Un schéma d’exploitation porte au moins sept points, dont quatre ferment le bilan.

• Débit d’aliment, sur l’alimentateur pesé, avec une incertitude tenue à 2 % : sans lui, aucune charge circulante ne se calcule.
• Puissance absorbée par la chambre, qui suit la masse broyée en cours et signale un colmatage avant la vibration.
• Débit d’air et température en tête de séparateur, les deux variables qui déplacent la coupe réelle autour de la taille théorique.
• Prélèvements granulométriques à la sortie de chambre et sur le produit, au même instant, pour que le bilan soit calculable.

Les deux points que l’on oublie

L’humidité de l’aliment à la réception, d’abord : elle conditionne le séchage interne et le comportement des fines au filtre. La perte de charge du dépoussiérage ensuite : un écart de quelques centaines de pascals trahit un manchon encrassé, et une partie du débit d’air disparaît dans le circuit sans que personne n’y voie de panne. Ces deux mesures se posent avant la mise en route, pas dans l’urgence d’un arrêt.

Ce que le tracé ne dit pas

Un schéma de flux suppose le circuit étanche. En réalité, la ligne aspire de l’air parasite par les trappes et les joints de déchargement, parfois 10 à 20 % du débit théorique, ce qui appauvrit le classement sans changer aucune consigne. L’exploitant cherche alors une fuite de matière là où il n’y a qu’une fuite d’air.

Le deuxième angle mort est la représentativité de l’échantillon : un prélèvement tiré sur une conduite n’est pas le produit, les fines voyageant en suspension et les grossiers au fond. Ce déséquilibre explique la plupart des bilans qui ne ferment pas. Le classement lui-même est décrit dans le guide sur le fonctionnement d’un broyeur de calcaire, la branche de séchage dans le séchage intégré au broyeur vertical, la préparation de l’aliment dans le broyage d’un calcaire concassé, et la vérification avant commande dans les essais et la simulation de circuit.