Types de concasseurs dans une installation de concassage complète

1. Étapes du concassage dans une installation

Concassage primaire :

Il s’agit de la première étape après l’extraction ou le recyclage des matériaux. Elle traite les plus gros blocs d’alimentation — souvent jusqu’à 1–1,5 mètre (40–60 pouces) ou plus dans les grandes installations — et les réduit à une taille plus maniable, généralement entre 100 et 300 mm (4–12 pouces).

Les concasseurs primaires fonctionnent en circuit ouvert avec des grizzlis ou des cribles de scalpage afin d’éliminer les fines et les matériaux déjà sous-dimensionnés dès le début, réduisant ainsi la charge sur les équipements en aval. L’objectif principal est le débit et la capacité à traiter des matériaux ROM (Run Of Mine) durs et irréguliers plutôt que la précision de la forme.

Concassage secondaire :

Le matériau issu du concassage primaire est acheminé vers des unités secondaires, où il est encore réduit à environ 20–100 mm (0,75–4 pouces). Cette étape commence à améliorer significativement la forme des particules et le contrôle de la granulométrie.

Les circuits incluent souvent un criblage en boucle fermée, où les surdimensionnés sont renvoyés pour un nouveau concassage. Le concassage secondaire équilibre réduction de taille et préparation aux étapes finales.

Concassage tertiaire et quaternaire :

Ces étapes produisent des matériaux plus fins, souvent de 5 à 25 mm pour les granulats ou même du sable manufacturé (<4,75 mm).

Les objectifs incluent un contrôle strict de la granulométrie, une forte cubacité (particules équidimensionnelles pour de meilleures performances en béton/enrobés) et le respect de spécifications exigeantes. Les circuits fermés avec plusieurs cribles sont courants. Les étapes quaternaires, lorsqu’elles sont utilisées, se concentrent sur la mise en forme ultra-fine ou la production de sable.

Chaque étape s’appuie sur la précédente :

le primaire gère le volume et la robustesse, le secondaire affine la taille, et le tertiaire/quaternaire perfectionne la forme et la finesse. Un criblage approprié entre les étapes est essentiel pour éviter le surconcassage et l’excès de fines.

2. Concasseurs primaires dans l’installation

Les deux principaux concasseurs primaires sont les concasseurs à mâchoires et les concasseurs giratoires. Le choix dépend des besoins de capacité, des caractéristiques du matériau, de la conception de l’installation (fixe ou mobile) et des coûts.

Concasseurs à mâchoires :

Ces concasseurs par compression utilisent une mâchoire fixe et une mâchoire mobile. Le matériau est broyé lorsque le pitman entraîne la mâchoire mobile via un mécanisme à bascule.

Taille d’alimentation typique : jusqu’à 1–1,5 m.

Taille de sortie : 100–300 mm, avec des rapports de réduction de 4:1 à 9:1.

Adéquation :

Excellents pour les roches dures et abrasives comme le granite et le basalte. Ils supportent bien les matériaux collants ou sales et sont polyvalents pour les installations de petite à moyenne taille. Ils sont plus mobiles et moins coûteux à installer et entretenir que les giratoires, ce qui les rend courants dans les carrières et le recyclage.

Concasseurs giratoires :

Ils comportent un manteau conique rotatif à l’intérieur d’une cuve fixe. Le concassage est continu grâce au mouvement de giration du manteau.

Taille d’alimentation typique : très gros ROM, souvent similaire ou supérieur à celui des mâchoires.

Taille de sortie : souvent plus fine que celle des mâchoires pour une même alimentation (rapport de réduction plus élevé possible).

Adéquation :

Idéals pour les opérations à très haute capacité (>1 million de tonnes/an) dans les grandes mines ou carrières avec des matériaux durs et abrasifs. Ils offrent un débit élevé, un fonctionnement fluide et une meilleure gestion des matériaux en plaques, mais ont un coût d’investissement plus élevé et sont moins mobiles.

Les mâchoires conviennent à de nombreuses applications en roche dure ; les giratoires excellent dans les très grandes capacités. Les deux sont des concasseurs par compression adaptés aux matériaux durs et abrasifs, mais peu efficaces avec les matériaux très collants.

3. Concasseurs secondaires

Les unités secondaires reçoivent le produit du concassage primaire et assurent une réduction supplémentaire et un début de mise en forme. Les types courants incluent les concasseurs à cône, à percussion et parfois à cylindres.

Concasseurs à cône :

Ces concasseurs par compression ressemblent à des giratoires réduits, avec un manteau rotatif dans une cuve concave. Ils sont excellents en rôle secondaire (et tertiaire).

Taille d’alimentation : généralement 50–300 mm en sortie du primaire.

Rôle : bon contrôle de la granulométrie et mise en forme modérée. Le réglage de l’ouverture côté fermé (CSS) ajuste la distribution granulométrique.

Adaptation au matériau :

Roches dures et abrasives (granite, basalte). Ils produisent moins de fines que les concasseurs à percussion et supportent de hauts débits. Moins adaptés aux matériaux mous ou collants.

Concasseurs à percussion :

Le matériau est introduit dans un rotor à grande vitesse avec des marteaux/barres de frappe qui le projettent contre des plaques de rupture.

Taille d’alimentation : similaire aux cônes, efficace en secondaire.

Rôle : forts rapports de réduction (jusqu’à 10:1 ou plus) et excellente forme cubique grâce à la fragmentation par impact.

Adaptation au matériau :

Idéal pour les roches moyennement dures à tendres (calcaire), le béton recyclé et l’asphalte. Moins adapté aux matériaux très abrasifs en raison de l’usure, mais excellent pour le recyclage et les granulats bien formés.

Concasseurs à cylindres :

Moins courants mais utilisés pour les matériaux tendres ou des applications spécifiques. Ils génèrent peu de fines mais offrent des rapports de réduction limités et sont sensibles aux corps étrangers métalliques.

Le choix en secondaire dépend de la dureté du matériau, de la forme souhaitée et des coûts d’usure. Cônes pour usage intensif ; percussion pour la forme et les matériaux plus tendres/recyclés.

4. Unités de concassage tertiaire et fin

Les étapes tertiaires (et quaternaires) visent les granulats fins, les produits à haute spécification et le sable manufacturé. Objectifs : tailles souvent <25 mm, excellente cubacité et granulométrie contrôlée.

Concasseurs à cône fins :

Ces cônes à tête courte ou spécialisés traitent des alimentations plus petites pour des produits plus fins. Ils assurent un dimensionnement précis avec moins de fines que certaines alternatives.

• Concasseurs VSI (axe vertical) : utilisés pour l’amélioration de la forme et la production de sable. Le matériau est accéléré par un rotor à grande vitesse et se fracture contre des enclumes ou en auto-concassage.
• Rôle : production de particules cubiques et sable manufacturé de haute qualité. La vitesse du rotor contrôle les fines et la forme.
• Avantages : excellents pour respecter des spécifications strictes (béton haute performance). Le concassage roche contre roche réduit l’usure dans certaines configurations.

Options avancées :

Les rouleaux de broyage à haute pression (HPGR) permettent un concassage fin économe en énergie pour certains circuits, créant des microfissures utiles pour le broyage en aval. Les broyeurs à boulets ou à barres apparaissent dans les applications très fines, mais relèvent davantage du broyage que du concassage.

Les VSI sont souvent utilisés après les cônes en circuit fermé pour des produits haut de gamme.

5. Choisir la bonne chaîne de concassage pour votre installation

Le choix dépend du type de matériau, du produit souhaité, de la capacité, des coûts et des contraintes du site.

Carrière de roche dure (granite, basalte) :

• Combinaison classique : mâchoires (primaire) + cône (secondaire/tertiaire) + VSI (tertiaire/quaternaire).
• Les mâchoires ou giratoires traitent le ROM dur.
• Les cônes assurent une réduction fiable avec peu de fines.
• Le VSI améliore la forme et produit du sable.

Cette configuration est robuste pour les matériaux abrasifs, produit des granulats polyvalents et supporte de hauts débits. Le criblage et les convoyeurs sont intégrés tout au long du processus.

Roche tendre ou béton recyclé :

• Combinaison mâchoires (primaire) + percussion (secondaire) souvent suffisante.
• Les mâchoires gèrent les matériaux volumineux et irréguliers (y compris les armatures).
• Les concasseurs à percussion assurent une forte réduction et une bonne mise en forme.

Solution économique pour le recyclage, production rapide de matériaux de base routière ou remblai avec une usure réduite. Pour des besoins plus fins, ajouter un VSI ou un cône fin.

6. FAQ

1. Quels sont les principaux types de concasseurs utilisés dans une installation complète ?

Mâchoires, cônes, percussion et VSI sont les plus courants, avec parfois des giratoires pour les très gros débits.

2. Quel concasseur est le meilleur pour les roches dures et abrasives ?

Les concasseurs à mâchoires et à cône sont privilégiés pour le granite et le basalte grâce à leur robustesse et leur bonne résistance à l’usure.

3. Quand utiliser un concasseur à percussion plutôt qu’un concasseur à cône ?

Les concasseurs à percussion sont préférés pour les roches plus tendres à moyennement dures et lorsque la forme cubique est prioritaire.

4. Quel est le rôle des concasseurs VSI dans une installation ?

Ils améliorent principalement la forme des particules et produisent du sable ou des granulats fins de haute qualité.

5. Comment les concasseurs s’intègrent-ils dans une installation complète ?

Ils se situent entre les alimentateurs/trémies et les cribles/convoyeurs, formant la chaîne principale de réduction de taille.

6. Comment augmenter la productivité et réduire l’usure des concasseurs ?

Utiliser une alimentation contrôlée, assurer la maintenance des pièces d’usure et adapter les réglages au matériau et au produit souhaité.

7. Un seul type de concasseur peut-il assurer tout le processus ?

Dans certaines applications à faible capacité ou en roche tendre, oui, mais les installations multi-étapes (mâchoires + cône + VSI) sont généralement plus efficaces et économiques.