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CA 02361591 2001-11-05
DISPOSITIF DE DETERMINATION DE LA CORROSION DES ENGINS
BROYANTS DANS UN BROYEUR ROTATIF
La présente invention concerne un dispositif de détermination de la
corrosion des engins broyants dans un broyeur rotatif comprenant une
virole cylindrique tournant autour de son axe longitudinal et contenant une
charge broyante constituée d'engins broyants en alliage métallique, le
broyeur étant traversé longitudinalement par de la matière à broyer.
L'invention vise plus particulièrement le domaine des broyeurs en
voie humide, notamment ceux utilisés dans l'industrie minière pour le
io concassage et le broyage des minerais ou dans l'industrie de la
cimenterie. Ces broyeurs contiennent une charge broyante constituée
d'engins broyants tels que des boulets, cylpebs, boulpebs etc. et le
broyage se produit lors de la rotation du broyeur sous l'effet des chocs et
frottements de la charge broyante et produit une sorte de pulpe humide.
Ces engins broyants sont soumis à une usure importante et leurs
remplacements fréquents interviennent de manière significative dans les
frais de broyage. Il est dès lors évident qu'il existe un besoin de contrôle
de cette usure afin de pouvoir choisir les alliages appropriés pour les
engins broyants et d'adapter les conditions de fonctionnement du broyeur
2o afin d'allonger le plus possible la durée de service des engins broyants et
de réduire les coûts de fonctionnement des broyeurs.
L'usure des engins broyants est un phénomène complexe auquel
contribuent essentiellement l'usure mécanique et la corrosion. L'usure
mécanique est engendrée par l'abrasion et par les chocs et impacts,
tandis que la corrosion est un phénomène électrochimique qui se produit
dans un milieu aqueux sous l'effet de réactions anodiques et cathodiques.
On a constaté que ces différents phénomènes qui sont responsables de
l'usure globale des engins broyants ont un effet synergique, c'est-à-dire
que l'usure globale est plus intense que la somme des usures provoquées
indivudellement par les différents phénomènes qui en sont la cause.
Autrement dit, la corrosion d'un engin broyant qui est soumis à une usure
mécanique peut être plus importante que celle du même engin broyant en
l'absence d'usure mécanique et vice versa.
Jusqu'à présent on n'a fait que constater l'usure par corrosion et on
se contentait de choisir les matériaux et alliages qui y résistent le mieux,
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car il n'existe pas de moyen pour déterminer, de manière fiable, l'état et
l'évolution de la corrosion des engins broyants pendant l'opération du
broyeur. Le phénomène de corrosion des engins broyants dépend, en
effet, de plusieurs facteurs tel que la composition et la nature de l'alliage
des engins broyants, la nature de la matière à broyer (p.ex. minerais de
fer ou minerais de cuivre) le pH de la pulpe, etc.
Le but de la présente invention est de combler cette lacune et de
prévoir un dispositif de détermination de la corrosion des engins broyants
pendant l'opération de broyage qui est suffisamment fiable pour pouvoir
io optimaliser les conditions de broyage et améliorer les conditions d'usure
de la charge broyante.
Pour atteindre cet objectif, la présente invention prévoit un dispositif
du genre décrit dans le préambule qui est caractérisé en ce qu'au moins
un engin broyant identique à ceux formant la charge broyante est fixé sur
un socle en élastomère ou en caoutchouc, lui-même fixé sur la surface
intérieure de la virole, en ce que cet engin broyant est exposé aux
conditions régnant à l'intérieur du broyeur et est associé à une électrode
de référence dont il est isolé électriquement, en ce que ladite électrode de
référence est protégée des chocs et impacts de la charge dans le broyeur
mais est en contact électrique avec la pulpe dans le broyeur et en ce que
ledit engin broyant et ladite électrode sont reliés électriquement à un
appareil de mesure fixé à l'extérieur de la virole du broyeur.
Le dit socle porte, de préférence, plusieurs couples d'engins
broyants et électrodes de référence dont au moins un engin broyant est
identique à ceux formant la charge.
Chaque engin broyant est, de préférence, fixé au socle et à la virole
à l'aide d'un boulon traversant radialement le socle et la virole et
contenant l'électrode de référence qui baigne dans un électrolyte en
contact électrique avec la pulpe dans le broyeur. Le creux du boulon peut
être fermé du côté intérieur par un bouchon spongieux protégeant
l'électrode de référence des chocs, et permettant le contact avec la pulpe.
Le socle portant les engins broyants et les électrodes de référence,
est, de préférence, fixé à l'intérieur d'une porte de visite, chaque broyeur
étant équipé d'au moins une de ces portes.
L'appareil de mesure permet d'effectuer des mesures de potentiel
et/ou de courant sur chaque engin broyant et son électrode de référence
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et envoie les données par voie télématique à un module de réception à
l'écart du broyeur. Ce module effectue un traitement et une analyse des
données, dont les résultats fournissent des indications sur la corrosion de
l'engin broyant sur lequel la mesure à été effectuée.
D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront
de la description d'un mode de réalisation préféré présenté ci-dessous, à
titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique de l'ensemble de
l'installation et
- la figure 2 est une vue en coupe transversale à travers une porte
de visite avec un dispositif selon la présente invention.
Sur la figure 1 qui montre une vue synoptique de l'ensemble de
l'installation, on voit la virole cylindrique 10 d'un broyeur tubulaire qui
tourne autour de son axe longitudinal et qui est supporté, au moins à ses
extrémités, par des paliers appropriés dont l'un est représenté par la
référence 12. La virole 10 comporte au moins une porte de visite 14 qui
est facilement amovible et qui permet éventuellement l'accès à l'intérieur
du broyeur.
C'est à côté de cette porte 14 qu'est fixée une partie de
l'appareillage prévu par la présente invention et qui tourne, par
conséquent, avec la virole autour de l'axe longitudinal de celle-ci. On y
trouve notamment une source d'alimentation électrique 16, de préférence
un ensemble de batteries, des modules 18 de réception et de
transmission des données de mesure et un moyen 20 pour la commande
des opérations de mesure et qui peut être constituée par une
télécommande.
A l'écart de cet appareillage fixé sur la virole 10 se trouve une station
22 de traitement et d'analyse des résultats de mesure et comprenant
essentiellement un module de réception des données 24 et un dispositif
3o d'affichage 26 des résultats de mesure. La liaison entre les modules 18 et
24 est une liaison télématique ce qui, comme on le verra plus loin, procure
l'un des avantages essentiels de l'invention.
On va, à présent, se référer à la figure 2 pour décrire l'appareillage
fixé sur la porte de visite 14 et à côté de celle-ci. A l'intérieur de la
porte
est fixé un socle 28 en caoutchouc ou en élastomère qui est orienté dans
le sens de la génératrice. Ce socle 28 correspond, en fait, aux releveurs
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qui font partie du blindage intérieur d'un broyeur et qui servent à entraîner
et remuer le contenu, c'est-à-dire la matière à broyer, la pulpe humide et
la charge broyante qui, dans l'exemple illustré, est constituée de boulets
de broyage mais qui peut également être constituée d'engins de broyage
ayant d'autres formes. Le socle 28 comporte dans sa région médiane une
série de cavités juxtaposées dans chacune desquelles est logé un boulet
de broyage 30 dont l'un au moins est identique aux boulets qui constituent
la charge broyante. Ces boulets 30 sont logés de telle manière dans le
socle qu'une de leurs hémisphères soit fixée à la matière du socle et que
io l'autre soit exposée au contenu du broyeur comme le sont les boulets
constituant la charge broyante.
Les boulets 30 et le socle 28 sont fixés à la porte de visite 14 par des
boulons 32 traversant diamétralement chaque boulet 30 et ancrés dans
ceux-ci et à la porte de visite par des moyens non montrés. Chaque
boulon comporte un alésage axial intérieur 34 dans lequel se trouve une
électrode de référence au calomel 36. Cette électrode 36 baigne dans un
électrolyte 38 constitué par un milieu saturé de chlorure de potassium et
qui remplit complètement l'alésage 34. Cet alésage 34 est fermé vers
l'intérieur du broyeur par un bouchon spongieux inerte 40. L'électrode 36
2o est donc protégée des sollicitations mécaniques à l'intérieur du broyeur
notamment des chocs et impacts causés par la charge. En revanche,
l'électrode 36 est en communication électrochimique, à travers le bouchon
40, avec la pulpe humide à l'intérieur du broyeur.
L'électrode 36 et le boulet 30 sont séparément en liaison électrique,
à travers des lignes 42 respectivement 44, avec l'appareil de mesure 18
fixé à l'extérieur de la porte de visite 14. Cet appareil 18 comporte un
module de réception et un module de transmission pouvant être du type
ADAM p.ex. La ligne 44 entre le boulet 30 et l'appareil de mesure 18 peut
également évoluer à travers le boulon 32.
L'appareil décrit ci-dessus permet ainsi de mesurer la différence de
potentiel (en mV) entre chaque boulet 30 qui est exposé à tous les
facteurs d'usure dans le broyeur et son électrode de référence 36. II est
également possible de coupler deux boulets en alliages différents et de
mesurer le courant (en mA) entre ces deux boulets. Les données de ces
mesures sont ensuite envoyées par voie télématique du module de
transmission vers le module de réception 24 pouvant également être un
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module du type ADAM. Ces données sont alors traitées et analysées par
un logiciel et les résultats peuvent être affichés en 26 et être imprimés.
Les mesures du potentiel au niveau des boulets et des électrodes, ainsi
que du courant entre différents boulets mis en court-circuit permettent, par
5 corrélation avec des valeurs obtenues par simulation en laboratoire,
d'obtenir des informations sur la corrosion de chacun des boulets 30 fixés
dans le socle 28 étant donné que l'un au moins de ces boulets est
identique (du point de vue de sa nature et de son alliage) aux boulets
constituant la charge broyante et qu'il est exposé aux même sollicitations
io que ceux-ci. On obtient ainsi, en direct, une image de l'effet de la
corrosion dans le broyeur. On peut notamment déterminer si le boulet de
mesure en question se trouve dans une zone de corrosion, l'intensité de
la corrosion et sa progression. Par ailleurs, si le broyeur le permet,
notamment ceux qui sont équipés de plusieurs portes de visite, il est
possible de prévoir plusieurs stations de mesure dans le même broyeur,
ce qui permet de fournir des informations sur la corrosion en différentes
sections du broyeur.
La transmission des résultats de mesure par voie télématique
permet d'effectuer ces mesures on-line , c'est-à-dire en direct pendant
l'opération de broyage pour fournir une image aussi réelle que possible de
la corrosion.
Si l'un au moins des boulets 30 doit être le même que ceux de la
charge broyante, il est préférable de prévoir, dans le même socle, des
boulets en alliage différent, plus dur ou moins dur etc., ce qui fournit des
informations sur le comportement d'alliages différents dans les mêmes
conditions de fonctionnement.
Ces mesures et connaissances sont, par conséquent, utiles pour
optimaliser les conditions de broyage des prochains cycles en adaptant
les différents paramètres et alliages des engins broyants aux conditions
3o d'usure. Par exemple, si on constate que l'usure par corrosion est faible,
on pourra choisir des engins de broyage qui présentent une meilleure
résistance à l'usure mécanique.
