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Cette invention concerne un mode de commande d'alimentation au- tomatique applicable aux broyeurs,fonctionnant en milieu humide comme les broyeurs à boulets, les broyeurs à barres, les broyeurs à tubes, les mou- lins broyeurs et les appareils analogues.
Comme cela est connu dans la technique du broyage, le rendement du travail de broyage est affecté de façon critique en premier lieu par le débit d'arrivée du minerai frais à l'appareil et en second lieu par la proportion de manières liquides par rapport aux matières solides qui se trouvent dans l'appareil. Pour n'importe quel débit d'alimentation don- né, le rendement du broyage est déterminé fondamentalement par ce dernier facteur.
La situation est rendue encore plus complexe par le fait que la quantité d'eau requise pour une quantité donnée de minerai introduite dans le broyeur pour assurer des conditions de broyage optima varie considéra- blement suivant la répartition des particules de diverses grosseurs du minerai et ses caractéristiques physiques telles que la vitesse de concas- sage, etc.. le but du broyeur étant en premier lieu d'y maintenir une vis- cosité "optimum" à la pulpe ou pâte de minerai.
Les techniciens ont reconnu depuis fort longtemps le fait que le son émis par un broyeur en cours de travail est une indication valable des conditions dans lesquelles s'y opère le broyage. Suivant la pratique exis- tant à l'heure actuelle dans la plupart des broyeurs, un ouvrier qualifié fera donc varier à la main le débit d'introduction d'eau suivant les con- ditions de travail que son oreille lui indiquera.
A titre de précaution supplémentaire, il est en outre de pratique usuelle de prélever pério- diquement le produitdu 'broyeur afin de déterminer les/proportions exactes entre ' les matières solides et ..les matières liquides - ou la densité de la pulpe ou pâte à l'embouchure de sortie du broyeur et de procéder à des réglages supplémentaires en ce qui concerne la quantité d'eau introduite et suivant ce qu'indiquent les prises d'échantillons en question. Les techniciens du broyage ont également reconnu qu'une certai- ne indication des conditions de broyage peut être obtenue en mesurant la puissance consommée par le moteur qui actionne le broyeur.
Il existe à cet égard une feuille de courbes caractéristiques figurant la quantité d'éner- gie consommée en fonction de la capacité du broyeur pour chaque appareil, de sorte que si le débit proportionnel d'arrivée des matières liquides et des matières solides est fixé, le rendement de broyage de l'appareil peut être déterminé sur une gamme limitée de conditions de fonctionnement en se reportant à la courbe figurative ou caractéristique appropriée.
Diverses propositions ont été faites dans le passé en se fondant sur les susdites observations en vue de régler automatiquement l'alimenta- tion des broyeurs fonctionnant en milieu humide au moyen d'une impulsion électrique produite par l'action d'un son émanant du broyeur ou par l'é- nergie consommée par le moteur qui l'actionne. Mais jusqu'à présent aucu- ne de ces propositions n'a réussi à produire une augmentation suffisante du rendement fonctionnel pour s'imposer dans la pratique et être adoptée à l'échelle industrielle.
La raison de l'échec général de ces propositions antérieures dans la technique c'est que tous les systèmes proposés anté- rieurement sont sujets aux mêmes inconvénients inhérents à un opérateur même habile, à savoir qu'ils tendent à produire des débits proportionnels de matières liquides et solides qui oscillent autour du point de rendement optimum, de sorte que pendant la majeure partie de la période de fonction- nement, le régime opératoire n'est pas optimum.
Ces conditions ont été ac- ceptées dans la technique surtout, d'après ce que l'inventeur est fondé à croire, parce qu'on ne s'est pas rendu un compte exact de la perte de ca- pacité résultant d'un écart relativement faible par rapport aux conditions optima ni de la mesure dont la production des boues peut être réduite en
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.empêchant que le régime opératoire n'oscille comme'il a été dit en deçà et au delà de la valeur optimum, comme cela est inévitablement le résultat d'une commande manuelle ou d'un fonctionnement avec commande automatique du type proposé jusqu'ici.
Les recherches qui ont conduit à l'invention ont permis de cons- tater que de surprenantes augmentations du rendement opératoire peuvent être atteintes si les proportions relatives des matières solides et des matières liquides envoyées dans l'appareil sont commandées de façon à as- surer une variation du débit d'alimentation intéressant au moins un des constituants de la matière qui soit proportionnelle à la quantité dont une impulsion de commande telle qu'une impulsion fondée sur le son ou sur un autre critère des conditions opératoires dans le broyeur s'écarte d'une impulsion de référence semblable prédéterminée correspondant aux conditions désirées ou optima.
C'est ainsi que les recherches dont il vient d'être parlé ont révélé que dans l'hypothèse du fonctionnement d'un broyeur à bou- lets travaillant en milieu humide un système de commande fonctionnant sur la base susdite est capable d'assurer une augmentation de capacité pouvant atteindre 33 % par comparaison avec une commande manuelle assurée par un opérateur expérimenté tout en produisant en même temps une augmentation intéressante du rendement métallurgique en raison d'une notable réduction de la quantité relative de boues produites qui sont dues au premier chef à des surcharges de l'équipage broyeur.
De façon générale, le procédé qui fait l'objet de l'invention consiste à produire continuellement une impulsion électrique qui soit fonc- tion d'une condition opératoire régnant à l'intérieur du broyeur, à pro- duire continuellement une impulsion de référence semblable correspondant au débit d'alimentation désiré d'un composant d'alimentation désiré au broyeur, à comparer les deux impulsions en question pour produire une im- pulsion différentielle, puis à faire varier le débit d'alimentation du composant choisi suivant le sens et l'intensité de l'impulsion différen- tielle ainsi produite.
Il peut être désirable, dans certains cas - et il est effective.- ment préférable d'après l'invention - de régir par action monitrice le système de commande pour empêcher que certaines conditions fices du systè- me de broyage ne soient dépassées. C'est ainsi, par exemple, qu'il peut être désirable lorsqu'on utilise le son comme source d'impulsion de comman- de d'agir sur le débit d'alimentation du minerai afin de régir le système de commande pour empêcher une surcharge du moteur du broyeur au cas où le système exige un débit d'alimentation susceptible de créer une pareille surcharge. De même, si c'est l'arrivée du liquide qui est commandée de la manière indiquée, il peut être désirable dans certains cas de s'assurer que la quantité d'eau dont on a besoin n'excède pas la capacité du systé- me.
Dans les deux cas, des facteurs additionnels peuvent entrer en jeu comme la capacité des circuits métallurgiques soit en amont, soit en aval du broyeur. C'est là une considération qui a son importance dans l'hypothè- se où la commande que prévoit l'invention est incorporée aux installations existantes et quand une installation a été construite selon des dimensions correspondant à la capacité antérieure de la partie affectée au travail de broyage.
Dans la commande des broyeurs à boulets du type primaire dans- lesquels il est normalement souhaitable de faire arriver le minerai au broyeur selon le débit maximum possible compatible avec un rendement opti- mum, il sera désirable de commander à la fin le débit d'arrivée du mine- rai et le débit de fourniture de l'eau.
Ce résultat est obtenu suivant l'in- vention en commandant l'arrivée du minerai à l'aide d'une impulsion diffé-
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rentielle obtenue en comparant l'impulsion correspondant à l'intensité so- nore avec une impulsion dite "de référence du minerai" et en faisant va- rier le débit d'arrivée du minerai suivant le sens et l'intensité de l'im- pulsion différentielle en question, tandis que l'impulsion correspondant à l'intensité sonore est comparée de façon indépendante avec l'impulsion de référence "d'eau", et que l'afflux de liquide au broyeur est modifié suivant le sens et l'intensité de l'impulsion différentielle mentionnée en dernier lieu.
Dans les broyeurs à boulets de type secondaire, c'est-à-dire quand la quantité de matière fournie au broyeur dépend de la quantité de produit qui résulte du travail du broyeur immédiatement au-dessus de lui dans le circuit de broyage, la quantité de minerai envoyée dans le broyeur n'est pas toutefois normalement soumise à une commande effective. Il suf- fit en conséquence d'agir sur la quantité des matières liquides envoyées dans le broyeur pour donner lieu à une viscosité compatible à un rendement de broyage optimum.
On conçoit qu'il peut être désirable dans certains cas de mainte- nir dans toute la mesure du possible un taux de production prédéterminé à partir du broyeur primaire et que, dans d'autres cas, il peut être pra- tique de supprimer la nécessité d'un réglage indépendant de la quantité d'eau et de la proportionner directement à la quantité de minerai effecti- vement introduite dans le broyeur.
C'est ainsi que, dans ce dernier cas et d'après ce que prévoit l'invention, la quantité de minerai introduite dans le broyeur variera suivant le sens et l'intensité d'une impulsion dif- férentielle obtenue en comparant une impulsion électrique qui sera fonction d'une condition opératoire régnant dans le broyeur avec une impulsion de référence prédéterminée correspondant aux conditions désirées, et que l'ar- rivée du liquide sera commandée par un dispositif convenable apte à four- nir une quantité prédéterminée de liquide par unité en poids de minerai effectivement envoyée dans le broyeur, ce qui maintiendra ainsi à la pulpe ou pâte une densité relativement constante.
Dans le premier cas, il sera pratique de régler le dispositif de fourniture du minerai de façon que son débit d'alimentation ait la valeur désirée prédéterminée, puis de faire sim- plement varier l'arrivée du liquide au broyeur afin de maintenir une viscosité désirée de la même manière que décrit ci-dessus pour la commande des broyeurs secondaires , Dans l'un et l'autre cas, il peut être désirable de régir par effet moniteur le système en utilisant comme base l'énergie consommée par le moteur du broyeur, afin d'empêcher qu'un régime de surcharge pesant sur le moteur ne s'instaure ou de prévenir un dépassement d'un régime fixe quelconque dans le circuit de broyage ou dans un équipement auxiliaire.
L'invention et le procédé de broyage auquel elle se rapporte se- ront mieux compris à la lecture de la suite de cette description et à l'exa- men des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme montrant par une série de rectan- gles reliés les uns aux autres la disposition générale des éléments consti- tutifs du circuit de commande dans le cas où une seule composante d'ali- mentation est réglée; - la figure lA est un schéma de détail d'une source typique d'im- pulsion d'origine phonique ; - la figure 1B est un autre schéma de détail d'une source typique d'impulsion d'origine énergétique ; - la figure 2 est un diagramme analogue à celui de la figure 1 mais montrant une disposition convenable d'éléments constitutifs du cir- cuit dans le cas où les deux composantes de l'alimentation sont commandées;
- la figure 3 est un diagramme semblable aux deux précédents mon-
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trant une variante du système de commande dans l'hypothèse où c'est l'a- limentation des matières solides qui est commandée; - la figure 4 est encore un diagramme semblable aux précédents montrant une autre disposition des éléments constitutifs du circuit étudiésen vue du réglage del'arrivée du minerai comme le prévoit 1'.invention et de la proportionalisation de l'arrivée du liquide selon une relation fixe par rapport à l'arrivée du minerai dans le broyeur;
- la figure 5 est un diagramme analogue montrant une variante des éléments constitutifs du circuit représenté en figure 4 dans le cas où des moyens sont prévus pour commander le système en utilisant comme ba- se la quantité d'énergie consommée par le moteur du broyeur; - la figure 5A est un diagramme montrant une variante du systè- me par rapport à ce que montre la figure 4, la quantité de matières liqui- des introduite étant directement proportionnelle à la quantité des matiè- res solides qui est envoyée dans le broyeur; - la figure 6 est un schéma de connexions montrant certains bran- chements électriques nécessaires au système de réglage indiqué dans le diagramme de la figure 5 ;
- la figure 7 est un graphique comparatif montrant par diverses courbes la variation du niveau sonore, de la consommation d'énergie ou de débit d'alimentation se produisant au cours d'une période de fonctionne- ment typique, d'une part, avec commande manuelle par un opérateur expéri- menté et, d'autre part, avec commande automatique telle que la prévoit l'invention.
Si l'on se reporte au mode de réalisation le plus simple de l'in- vention et au diagramme constitué par la figure 1 qui le met en évidence, on voit qu'une impulsion de commande fonction d'un certain régime opératoi- re régnant dans le broyeur est continuellement produite par un dispositif convenable représenté par le rectangle 10 et continuellement comparée par un dispositif convenable représenté par le rectangle 11 avec une impulsion de référence analogue formant repère produite par un dispositif approprié comme représenté par le rectangle 12. Le résultat de la comparaison de ces deux impulsions est une impulsion différentielle qui est alors amplifiée dans un amplificateur représenté par le rectangle 13.
L'impulsion amplifiée ainsi produite commande le fonctionnement d'un alimentateur de-, proportionne- ment représenté par le rectangle 14. Le débit selon lequel cet alimenta- teur 14 fournit la matière (solide ou liquide selon le cas) au moulin ou broyeur 15 est augmenté ou abaissé d'une quantité proportionnelle suivant le sens et l'intensité de l'impulsion différentielle.
Comme indiqué ci-avant, l'un et (ou) l'autre des composants de l'alimentation peuvent être réglés par les moyens que prévoit l'invention suivant les circonstances qui se présentent dans chaque cas. Dans les sys- tèmes de broyage en milieu humide, il y a deux éléments d'alimentation : l'un qui est constitué par le minerai appelé à être broyé, l'autre qui est un liquide envoyé simultanément dans le broyeur pour produire un mélange approprié de minerai et de liquide afin que les organes de broyage agis- sent sur lui. Dans le présent texte il est question d'élément liquide et d'éléments solides constituant les deux constituants envoyés dans le broyeur.
Mais on conçoit que, dans de nombreux cas, les matières solides seront en réalité humides ou constituées par une pulpe ou pâte de minerai relative- ment épaisse qui contiendra dans nombre de cas divers agents de condition- nement suivant la pratique classique employée dans tel ou tel broyeur en question. En même temps, bien entendu, le liquide qui est envoyé dans le broyeur et qui est formé le plus souvent exclusivement d'eau peut égale-
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ment contenir en solution les agents de conditionnement usuels incorporés à la matière envoyée au broyeur d'après la pratique conventionnelle. Une des pratiques les plus couramment suivies à cet égard consiste dans l'in- troduction d'une solution de cyanure épuisé provenant de l'installation de cyanuration et servant d'élément liquide dans le traitement des mine- rais aurifères.
Comme indiqué schématiquement par le trait interrompu 16, l'im- pulsion de commande produite dans le dispositif 10 se trouve,fonctionnel- lement parlant, dans une certaine relation par rapport au régime opératoi- re qui règne dans le broyeur 15. Cette impulsion peut être empruntée à n'importe quel phénomène inhérent au fonctionnement du broyeur qui est sou- mis à cet effet à une exploration au analyse continuelle au cours de sa marche. Le phénomène utilisable le plus connu à cet égard est le son émis par le broyeur. Ce son se trouve, en effet, au dire de tous les techni- ciens du broyage ou de la minoterie, dans une relation fonctionnelle di- recte avec le régime opératoire qui règne à l'intérieur de l'appareil.
De plus, le son se prête aisément à une analyse ou exploration continue à l'aide de dispositifs électriques bien connus. Il est préférable dans ces conditions de faire dériver l'impulsion de commande du son émis par le broyeur au cours de son fonctionnement. Bâais il convient de se rappeler que des vibrations autres que les vibrations sonores peuvent également trouver leur application ici de façon aussi efficace. Dans le cas où c'est le son qui est effectivement utilisé, son intensité peut être convertie en une impulsion électrique proportionnelle par le simple emploi d'un micro- phone dynamique placé à un endroit convenable dans le voisinage du broyeur.
Ce circuit peut être étudié de manière à fournir une impulsion de comman- de qui soit fonction du volume intégral du son ; peut aussi être conçu de façon que cette impulsion soit proportionnelle à l'intensité du son émis par le broyeur pour certaines gammes de fréquence. Ce résultat peut être obtenu à l'aide de filtres de type conventionnel et il y a lieu de donner la préférence à ce mode opératoire dans la plupart des cas étant donné qu'une certaine fraction du son émis par un broyeur a une origine pu- rement mécanique et n'a pas de relation avec le régime du broyage qui s'y déroule.
Si dans ces conditions des vibrations autres que des vibrations sonores doivent être utilisées pour donner naissance à l'impulsion électri- que de commande, un collecteur ou "pioh-up" de vibrations peut être fixé à une partie appropriée du broyeur, par exemple à un support de tourillon, et l'impulsion électrique de commande qui est produite peut être propor- tionnelle à toute la gamme des vibrations ainsi captées ou bien, comme c'est le cas dans l'hypothèse du son, aux seules vibrations comprises dans une gamme de fréquences sélectionnée.
Si on le considère en soi, l'entrée de l'énergie destinée à ac- tionner le moteur du broyeur ne se trouve pas fatalement dans une relation fonctionnelle axée les conditions opératoires régnant dans le broyeur. Toute- fois pour des conditions de "viscosité" constante régnant dans le broyeur ou bien dans le cas de broyage grossier et de conditions dites de "den- sité de pulpe" constantes dans le broyeur, cette entrée d'énergie est en raison directe de la charge de matière pesant sur le broyeur à un moment donné quelconque.
Il en résulte que si le type de matières solides envoyées dans le broyeur se prête lui-même à une commande de la "densité de pulpe" grâce à une alimentation proportionnelle prédéterminée des matières liqui- des et des matières solides, une impulsion de commande proportionnelle à l'entrée d'énergie dans le moteur du broyeur peut être employée. En outre et comme cela est évident, si la "viscosité" de la pulpe dans le broyeur est màintenue raisonnablement constante grâce à un dispositif indépendant, une impulsion de commande empruntée à l'entrée de l'énergie dans le moteur
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du broyeur peut être utilisée pour régler la vitesse d'introduction de l'é- lément solide des matières.
Mais on conçoit d'après ce qui vient d'être dit qu'une impulsion de commande dérivée de l'entrée de l'énergie dans le moteur du broyeur ne sera pas satisfaisante en vue d'assurer la commande de l'élément liquide des matières à broyer. En effet, dans ce cas, la "vis- cosité" ou la "densité de pulpe" cesse d'être une constante et l'impulsion dérivée de l'énergie -perd son caractère d'impulsion fonction des conditions opératoires régnant dans le broyeur.
L'impulsion de commande et l'impulsion de référence peuvent être comparées de toute manière conventionnelle apte à se traduire par un dé- bit d'intensité égale du comparateur 11, ce débit étant de sens corres- pondant à la différence entre l'impulsion de commande et l'impulsion de ré- férence à un instant donné quelconque. L'amplificateur 13 peut être de n'importe quel type convenable à condition d'être capable de transformer l'impulsion différentielle relativement faible reçue par lui en une impul- sion assez efficace pour commander l'entrée de l'énergie dans l'alimenta- teur-proportionneur.
Dans la mesure où il concerne l'invention, l'ampli- ficateur en question est simplement un moyen employé pour faire varier le débit de l'élément de l'alimentation du broyeur en cours de réglage sui- vant le sens et l'intensité de l'impulsion différentielle produite par le comparateur 11.
Comme indiqué ci-avant, le but principal d'un opérateur surveil- lant le processus d'un travail de broyage se déroulant en milieu humide est de maintenir la "viscosité" de la charge (c'est-à-dire la résistance à l'écoulement de la pulpe ou pâte de matière dans le broyeur) à une va- . leur apte à permettre à l'alimentation du broyeur en matières solides d'as- surer le broyage le plus efficace possible. La "viscosité" est également affecter dans une mesure considérable par la grosseur particulaire des ma- tières solides. Ainsi, par exemple, une matière solide divisée à un état de grande finesse possède pour une "densité de pulpe" donnée une "viscosité" considérablement plus grande qu'une matière grossière se trouvant à la mê- me "densité de pulpe".
Dans une certaine mesure aussi, la nature physique des matières solides présentes peut influer sur la "viscosité". C'est ain- si, par exemple, qu'une matière poreuse produira généralement une visco- sité plus forte pour un état de subdivision et une densité de pulpe donnés quelconques qu'une matière granulaire dure.
Il s'ensuit que pour des opé- rations de broyage fin, la "viscosité" doit être directement réglée si l'on veut obtenir un rendement optimum parce que dans des opérations de ce genre la "viscosité" n'a que peu de relation directe avec la "densité de pulpe"o Au contraire, dans des opérations de broyage grossier, la "visco- sité" est essentiellement proportionnelle à la "densité de pulpe" et peut être réglée de façon satisfaisante dans la plupart des cas par une simple mise au point de la "densité de pulpe" c'est-à-dire en calculant convena- blement les proportions relatives des matières solides et des matières li- quides qu'on envoie dans le broyeur.
Tenant compte des considérations qui précèdent, il est facile de comprendre qu'il y a plusieurs façons d'appliquer le procédé, objet de l'invention, à la commande, autrement dit au réglage des broyeurs travail- lant en milieu humide. Dans le cas d'un broyeur secondaire, quand les ma- tières solides introduites dans l'appareil sont normalement le produit du travail d'un broyeur primaire, le procédé de réglage mis en évidence par le diagramme de la figure 1 est satisfaisant, l'impulsion électrique de commande étant empruntée au son émis par le broyeur et servant à y régler l'introduction des matières liquides. Mais s'il s'agit par contre du régla- ge des broyeurs primaires, il faut en règle générale utiliser la capaci- té de production maximum du broyeur.
Il est donc préférable d'appliquer
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le procédé, objet de l'invention, suivant l'une quelconque des diverses formes que montrent les figures 2 à 5A.
On remarquera en examinant la figure 2 que l'installation ici représentée comprend essentiellement deux systèmes complets semblables à celui que montre la figure 1, l'un qui commande l'arrivée des matières so- lides par rapport à une impulsion électrique de référence dite "des solides" (12),l'autre qui commande indépendamment l'arrivée des matières liquides par rapport à une impulsion électrique de référence dite "des liquides" (12) . La commande de l'arrivée des matières liquides agit de façon à main- tenir des conditions de viscosité optimum dans le broyeur, tandis que la commande de l'arrivée des matières solides maintient le débit de celles- ci à une valeur correspondant à la capacité maximum du broyeur pour n'im- porte lesquelles des conditions d'alimentation déterminées.
Dans ce cas, l'impulsion électrique de référence correspondant aux matières solides répond au débit d'alimentation requis en vue d'une production maximum du broyeur, alors que l'impulsion électrique de référence correspondant aux matières liquides répond au débit d'alimentation requis pour maintenir une "viscosité" optimum quand le broyeur fonctionne à plein régime.
Il y a un certain risque que le moteur du broyeur ne subisse une surcharge à cause de la variation d'état des matières solides qui sont en- voyées dedans. Il est donc désirable de 'régir par un effet moniteur le dé- bit d'arrivée des matières solides dans des conditions propres à empêcher ce débit d'augmenter chaque fois que l'énergie absorbée par le moteur du broyeur atteint une valeur correspondant à la charge énergétique maximum prévue pour le moteur. Ce résultat peut être obtenu de diverses manières.
En règle générale, il est désirable de faire agir le facteur de réglage dans le comparateur. Un moyen convenable de réaliser le réglage en ques- tion dans les conditions qui viennent d'être indiquées est celui que per- met d'obtenir le montage électrique représenté dans la figure 6; il sera décrit ci-après. Pour des opérations de broyage fin dans lesquelles il est désirable de prévoir une commande indépendante de la "viscosité", l'impulsion monitrice sera appliquée normalement au système de réglage de¯ la quantité de matières solides introduites dans le broyeur, ce qui permettra au systè- me de réglage de la quantité des matières liquides qui y sont introduites de maintenir une "viscosité" optimum pendant toute l'opération.
Toutefois pour des opérations de broyage grossier et quand le fonctionnement du broyeur peut être effectivement réglé sur la base de la "densité de pulpe", on peut utiliser avec avantage un système comme celui que montre la fi- gure 4. Dans ce système, l'arrivée des matières solides est réglée de fa- çon analogue à ce qui a lieu avec le système représenté en figure 3 mais l'impulsion amplifiée provenant du comparateur du système de commande de l'arrivée des matières solides est envoyée dans le comparateur du système de commande de l'arrivée des matières liquides.
Dans ce comparateur, l'im- pulsion électrique en question est comparée à l'impulsion de référence correspondant à l'introduction des matières liquides dans le broyeur selon une proportion prédéterminée par rapport à la quantité de matières solides envoyées dans le broyeur, afin de maintenir une densité de pulpe constan- te.
Dans le système représenté par la figure 3 et ainsi qu'on le con- çoit, l'impulsion de commande peut être soit empruntée au son ou à la vi- bration émanant du broyeur, soit constituée par une impulsion dérivée de la charge d'énergie appliquée au moteur qui l'actionne. L'impulsion moni- trice (16) est empruntée ici à l'énergie absorbée par le moteur du broyeur dans le cas où l'impulsion de commande est elle-même empruntée au son ou aux vibrations ou vice versa.
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Si le broyeur doit être commandé sur la base de la densité de la pulpe, il peut être désirable de prélever l'impulsion de commande de l'arrivée des matières liquides à un stade ultérieur du système, par exem- ple au dispositif d'introduction du minerai que montre la figure 4 ou bien au débit de sortie final de l'amplificateur représenté dans la figure 5.
Dans le cas que suppose la figure 5A, on utilise une impulsion qui est directement fonction de la quantité effective de matières solides intro- duites dans le broyeur. Les systèmes que montrent les figures 4 et 5 com- prennent simplement de nouveaux agencements des circuits électriques, cha- cun présentant son avantage particulier dans tels ou tels exemples, tan- dis que le système représenté par la figure 5A implique la présence d'un dispositif de pesage (17) apte à mesurer effectivement la quantité de ma- tières solides introduite par l'alimentateur et de traduire le débit d'ad- duction (18) de ces matières en une impulsion électrique qui peut ensuite être employée pour commander le système de réglage de l'arrivée des ma- tières liquides.
Ce dernier système présente cet avantage principal de n'ê- tre pas sujet aux erreurs qui peuvent se produire par suite d'un défaut de fonctionnement ou d'un mauvais étalornage de l'alimentateur des matiè- res solides ou de changements survenant dans le débit d'alimentation - pour ' un réglage quelconque, en particulier dans les alimentateurs volumétriques ou bien quand les conditions d'introduction du mine.- rai peuvent varier constamment par suite'-de changements intéressant sa grosseur particulaire ou son aptitude à l'écoulement, par suite.de la teneur en humidité, de sorte que le système peut fondamentalement assurer un réglage plus prévis de la "densité de pulpe" que l'un quelconque des autres systèmes déjà examinés.
La disposition à laquelle il convient de donner la préférence en ce qui concerne l'arrivée des matières solides à propos de la méthode que met en évidence la figure 5A comporte une trans- mission par courroie permettant une vitesse variable et étudiée de maniè- re à prélever aux trémies ou cuves d'alimentation des quantités constan- tes de matière par unité de longueur, afin que le débit d'alimentation ef- fectif des matières solides soit en principe directement proportionnel à la vitesse de la courroie.
Dans cette disposition, l'impulsion électri- que qui est utilisée pour commander l'adduction des matières liquides peut être empruntée de manière simple, par exemple au moyen d'un générateur- tachymètre ou bien en mesurant la chute de voltage dans les enroulements du moteur d'entraînement de la courroie, quand ce moteur fonctionne sur courant continu.
IMPULSION DE COMMANDE.
Comme il a été indiqué ci-avant, l'impulsion de commande peut être empruntée au son émis par le broyeur au cours de son fonctionnement ou bien à des vibrations non soniques émanant du broyeur ou encore dans certains cas de la puissance consommée par le moteur qui l'actionne. Si cet- te impulsion de commande doit être proportionnelle au son émis par le broyeur, les éléments constitutifs du circuit représentés par le rectan- gle 10 dans la figure 1 comprendront essentiellement un microphone dyna- mique, un amplificateur et un redresseur (comme indiqué dans la figure lA).
Si l'on veut que l'impulsion ainsi produite ne soit proportionnelle qu'aux sons émis dans une bande de fréquences limitée, le circuit peut compren- dre un filtre passe-bande ou bien les éléments du système capteur du son peuvent être choisis de façon à être très sensibles aux fréquences sono- res qu'on veut utiliser et relativement insensibles aux fréquences sono- res qui se trouvent en dehors de la bande de fréquences en question ? Ainsi, par exemple, les essais effectués ont permis de constater que les fréquen- ces audibles émises par un broyeur à boulets primaire qui sont supérieures à 2000 périodes par seconde varient au point de vue de leur intensité dans
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un rapport très approché des conditions opératoires qui règnent effecti- vement dans le broyeur,
tandis que les fréquences sensiblement inférieures à 2000 périodes par seconde ne sont pas très satisfaisantes comme source d'impulsion de commande, d'après ce que prévoit l'invention, en raison du fait qu'une notable proportion du son compris dans ces basses fréquences peut être attribuée à des causes extérieures telles que le bruit mécani- que fait par le broyeur et la transmission de l'énergie.
Si l'impulsion de commande doit être empruntée aux vibrations autres que les vibrations sonores émises par le broyeur au cours de son fonctionnement, abstraction faite du type de dispositif capteur de son uti- lisé, les éléments constitutifs du circuit requis doivent être essentiel- lement les mêmes que ceux dont on a besoin quand c'est le son qu'on utili- se. Toutefois, dans ce cas, la sélection d'une bande de fréquences prédé- terminée sera plus convenablement effectuée en principe à l'intérieur du circuit plutôt qu'au moyen d'un choix de composantes de captation de ca- ractéristiques sélectionnées.
Si l'on a recours à des alimentateur.s du type à pulsations élec- tromagnétiques et que la commande du débit d'alimentation soit effectuée par un décalage de phase dans un réacteur à noyau saturable commandant des tubes de débit d'énergie du type "thyratron" associés avec l'alimentateur, il convient d'inverser la tension de l'impulsion de commande quand elle est empruntée au son ou à des vibrations. En effet, l'importance du décalage de phase ainsi effectué et par conséquent la quantité d'énergie qui est envoyée aux alimentateurs sont proportionnelles à la tension appliquée au réacteur à noyau saturable.
C'est là une évidence qui découle du fait que le son ou les vibrations que produit le broyeur sont en principe plus pe- tits pour de grands débits d'alimentation que pour de faibles débits d'a- limentation quand le fonctionnement se déroule en régime idéal.
Si l'impulsion électrique de commande doit être empruntée à l'é- nergie consommée par le moteur qui actionne le broyeur, les éléments cons- titutifs du circuit qui sont nécessaires pour produire l'impulsion en ques- tion comprennent essentiellement un circuit à wattmètre branché en travers des bornes d'entrée de l'énergie fournie au moteur et produisant une ten- sion proportionnelle au débit d'entrée du moteur, ainsi qu'un redresseur.
Un système qui convient à cet effet est celui que montre la figure 1B qui montre un wattmètre électronique branché sur.la canalisation alimentant le moteur du broyeur et qui fournit un débit constitué par une tension re- dressée proportionnelle à l'énergie fournie au moteur du broyeur.
IMPULSION DE REFERENCE.
Les éléments constitutifs du circuit que représente schématique- ment le rectangle 12 dans la figure 1 comprennent essentiellement un dis- positif fournissant une tension réglée apte à être mise au point pour cor- respondre à une valeur désirée prédéterminée ainsi qu'un redresseur. C'est ainsi, par exemple, qu'il peut être commode d'employer un régulateur de tension recevant un courant de ligne standard sous une tension de 115 volts et restituant une tension réglée égale à 210 volts par exemple, en combi- naison avec un redresseur et un potentiomètre qu'on peut régler suivant une valeur désirée pour fournir la tension redressée désirée qu'on peut utiliser comme impulsion de référence.
COMPARATEUR.
Les éléments constitutifs du circuit représentés par le rectan- gle 11 qui figure le comparateur peuvent être de n'importe quel type con- venableo Ainsi, par exemple, le comparateur peut comprendre un simple air-
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cuit en pont ou bien une grille électronique qui peut ou non, suivant les circonstances, être branchés de façon à former un système de grille fai- sant partie intégrante-des éléments de l'amplificateur. La seule chose qui importe en ce qui concerne le circuit du comparateur c'est que le débit de sortie qu'il doit produire soit une impulsion de valeur proportionnelle à la différence entre l'impulsion de référence et l'impulsion de comman- de et qui soit de sens opposé pour des valeurs opposées de la somme algé- brique de ces deux impulsions.
AMPLIFICATEUR.
N'importe quel amplificateur peut être utilisé à condition de pouvoir remplir des fonctions pour l'application particulière qui lui est assignée. En effet, son rôle est simplement d'amplifier l'impulsion pro- duite par le comparateur dans une mesure suffisante pour lui permettre de commander le type d'alimentateur particulier qu'on utilise. Cet amplifi- cateur peut être associé avec le système à grille formant comparateur, de manière à en faire partie intégrante. C'est même pratiquement la solution à préférer.
ALIMENTATEUR PROPORTIONNEUR.
Il y a divers types d'alimentateurs proportionneurs qu'on trou- ve sur le marché. Le type qui est peut-être le plus commun est l'alimen- tateur du type à pulsations électromagnétiques dont un bon exemple est ce- lui qui est fabriqué par la société américaine dite Syntron Company, dont le siège social se trouve à Homer City (Pennsylvania) Etats-Unis d'Améri- que. Ce type d'alimentateur fournit, en effet, des matières solides pui- sées au fond d'une cuve le long d'un plateau auquel des vibrations sont imprimées par un pulsateur magnétique selon une amplitude qui varie en rai- son directe des variations de la quantité d'énergie envoyée à l'alimenta- teur. La quantité de matière fournie est proportionnelle à l'amplitude des vibrations qui animent le plateau alimentateur.
Un autre type convenable d'alimentateur proportionneur comprend une courroie transporteuse à vites- se variable disposée au-dessous de la cuve d'alimentation de façon telle que quand cette courroie se déplace, une charge de minerai relativement constante par mètre linéaire de la courroie soit déversée hors de la cuve.
Dans ce type d'alimentateur, le débit de fourniture de la matière au broyeur est proportionnel à la vitesse de la courroie.
Si c'est l'élément liquide de la matière dont on règle l'arrivée, l'alimentateur proportionneur peut affecter la forme d'un distributeur ac- tionné par un moteur et branché dans la canalisation d'adduction du liqui- de. Les distributeurs de ce genre sont généralement commandés par la po- sition du bras d'un potentiomètre et s'ouvrent pour une position corres- pondant à la tension appliquée pour n'importe quelle position de ce bras.
De pareils distributeurs peuvent trouver leur emploi ici en actionnant au- tomatiquement le potentiomètre en vue d'assurer sa correspondance avec la tension de sortie de l'amplificateur. Ce résultat peut être atteint par un circuit simple étudié pour comparer la tension du potentiomètre avec l'impulsion de commande provenant de l'amplificateur et faire agir le mo- teur de commande du distributeur dans le sens convenable jusqu'à ce que la tension du potentiomètre et la tension de l'impulsion de commande soient égales. D'autres moyens utilisables pour obtenir un résultat analogue se- ront évidents pour les techniciens.
IMPULSION MONITRICE.
Comme indiqué ci-avant, l'impulsion monitrice peut être soit une
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impulsion empruntée à l'énergie, soit une impulsion dérivée du son suivant la source de l'impulsion de commande. L'impulsion monitrice est appliquée au système de façon telle qu'elle empêche le système de créer des oondi tions dans lesquelles une condition fixe particulière de l'installation de broyage est dépassée. La condition fixe la plus commune selon laquelle on peut désirer influer sur l'effet moniteur est la charge énergétique tarée du moteur d'actionnement du broyeur.
Toutefois certaines autres con- ditions fixes telles que la capacité du circuit métallurgique conjugué ou bien la capacité ultime du circuit d'alimentation peuvent également im- poser des limitations au fonctionnement du broyeur et rendre désirable un effet moniteur.
L'exemple le plus commun de circonstances où cet effet moniteur est désirable est celui d'un moteur de broyeur à puissance déterminée. A cet égard, un moyen commode d'appliquer cet effet moniteur au système de commande est représenté dans la figure 6 qui est décrite ci-après en dé- tails.
L'impulsion de commande normale arrive à la borne 60 et est com- parée à l'impulsion de référence qui arrive à la borne 61 en passant à tra- vers un potentiomètre 62 dont le branchement central 62A est connecté à la grille 63 de la première moitié de la lampe thermionique 64. Le poten- tiel de cette grille par rapport à celui de la cathode 65 détermine le cou- rant de plaque de cette moitié de la lampe et par suite le potentiel du point 66. En effet, il y a en travers de la résistance 67 une chute de IR qui est proportionnelle au courant de plaque. Dans des conditions de fonc- tionnement normales, le point 66 se trouve sous une tension négative de 50 volts par rapport à la borne 58 et sous une tension positive de 50 volts environ par rapport à la borne 69.
Comme 50 volts ne peuvent être appliqués à la grille 70A de la lampe thermionique 70, cette tension tombe en tra- vers de la résistance 71 et il y a une chute de tension de 100 volts en- viron en travers de la résistance 72 entre les points 73 et 74.
Dans ces conditions, il passe à travers la lampe 70 une quantité de courant suffisante par la borne 75 et l'enroulement parcouru par du cou- rant continu du réacteur à noyau saturable (non représenté) branché entre les points 75 et 68 pour régler le débit de ce réacteur vers les "thyra- trons".
L'impulsion monitrice provenant du wattmètre 76 (voir la figure 1B) parvient à la borne 77 et est comparée dans le rhéostat 78 à une valeur de référence ou de repérage arbitraire qui elle-même parvient à la borne 77A. Le point milieu 78A de ce rhéostat 78 capte la différence et est connec- té à la grille 79 de la seconde moitié de la lampe 64. Etant donné que la cathode 80 de la seconde moitié de la lampe 64 est connectée en 69 dans les conditions normales, la grille 79 est négative par rapport à la cathode 80 et aucun courant ne passe. Mais dès que la tension de l'impulsion monitri- ce augmente ou devient positive par rapport à la borne 69 et par suite à la cathode 80 de la seconde moitié de la lampe 64, le courant venant de la plaque 81 passe dans la seconde moitié de la lampe.
Cette augmentation du courant qui passe accroît la chute de tension à travers la résistance 67 et rend le point 66 plus négatif ainsi que la grille 70A de la lampe 70.
Ceci a pour effet de réduire le courant de plaque vers la borne 75 et par conséquent vers l'enroulement parcouru par du courant continu du réacteur à noyau saturable. Il en résulte que le débit de sortie du réacteur est réduit proportionnellement à la réduction du passage du courant à travers la lampe 70.
Les bornes 82 et 83 sont branchées en travers de l'arrivée nor- male du courant alternatif (sous une tension de 115 volts) et fournissent
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le courant de chauffage par l'intermédiaire du transformateur 86 aux élé- ments 84 et 85 des lampes respectives 64 et 70.
Les bornes 87 et 88 peuvent être connectées par l'intermédiaire de systèmes à capacité pour augmenter la stabilité de l'installation et réduire les oscillations le cas échéante
Pour mettre en évidence l'efficacité de la commande automatique telle que la prévoit l'invention quand elle est appliquée à un broyage primaire, on se réfère ci-après à un exemple qui montre les résultats d'es- sais comparatifs effectués avec le broyeur à boulets primaire d'une instal- lation de traitement de minerai aurifère située dans la partie Nord de la province d'Ontario du Canada.
EXEMPLE.
Le broyeur à boulets de type primaire qui a fait l'objet de l'es- sai dont il est question était actionné par un moteur électrique de 200 C.V. alimenté par du courant triphasé de 550 volts 60 périodes. Immédiatement avant le début de l'essai, la capacité journalière moyenne du broyeur était de 365 tonnes environ. Dans le premier cas, le broyeur a été commandé ma- nuellement suivant la pratique établie dans ce genre d'installation et com- me indiqué ci-après.
COMMANDE MANUELLE DU BROYEUR PRIMAIRE.
La quantité de minerai envoyée dans le broyeur a été réglée par l'opérateur au moyen d'une résistance variable montée en série avec un ali- mentateur magnétique du type à pulsations. L'arrivée d'eau au broyeur a été réglés à l'aide d'un distributeur placé sur la goulotte d'arrivée du minerai au broyeur, et également en ajoutant de l'eau au dispositif clas- seur qui remettait en circulation les particules les plus grosses du mine- rai dans le produit du broyage pour les faire passer à nouveau dans le broyeur primaire.
Ces réglages ont été faits sur la base de pesées d'échantillons du minerai se trouvant sur la courroie transporteuse et de lectures de la densité de la pulpe effectuées à l'extrémité de sortie du broyeur primaire ainsi que de lectures analogues mais effectuées à l'entrée du dispositif classeur, ces diverses opérations étant répétées toutes les 15 minutes.
Dans une certaine mesure aussi, des réglages de l'arrivée du minerai et (ou) de l'eau ont été faits quand, au jugement de l'opérateur, le son émis par le broyeur s'écartait de la normale.
La durée de fonctionnement du broyeur ayant été de 12 heures, un graphique a été tracé à l'aide d'un équipement d'enregistrement élec- trique pour révéler la puissance absorbée par le moteur du broyeur et l'in- tensité de l'impulsion produite quand le son du broyeur était transformé en une impulsion électrique au moyen d'un microphone dynamique placé au- dessous de la partie centrale du broyeur et légèrement vers son côté des- cendant. Le système microphonique était muni d'un dispositif de filtration passe-haut afin que l'impulsion produite ne fût proportionnelle qu'au son ayant une fréquence supérieure à 2000 périodes par seconde.
Les graphiques résultants c'est-à-dire tracés au cours de cette période de fonctionnement ont été étudiés et des valeurs arbitraires ont été choisies en vue'd'être utilisées comme impulsions de référence basées sur les valeurs des impulsions enregistrées dans les conditions opératoi- res les plus favorables, indiquées par les graphiques avec un certain de- gré d'interpolationo
Pendant la totalité de la période de fonctionnement avec réglage
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manuel, le débit d'alimentation du minerai au broyeur a été établi par des prises d'échantillons effectuées toutes les 15 minutes à partir de la cour- roie du transporteur d'alimentation tandis que la "densité de la pulpe" a été établie par des prises d'échantillons effectuées à l'extrémité de sor- tie du broyeur également toutes les 15 minutes.
Les lectures ainsi faites ont été reportées sur un graphique englobant toute la période de fonction- nement et à partir de ces reports la "densité de pulpe" de la charge à l'in- térieur du broyeur pendant les intervalles choisis de conditions opératoi- res favorables a été interpolée pour donner une valeur arbitraire en ce qui concerne le rapport désiré de l'arrivée des matières solides aux matiè- res liquides.
COMMANDE AUTOMATIQUE DU BROYEUR PRIMAIRE:.
Un équipement de commande automatique a été alors installé sui- vant les indications fournies par le diagramme que montre la figure 2. Le son a été utilisé pour dériver l'impulsion de commande, et l'impulsion de référence correspondant au minerai a été rendue égale à la valeur arbi- traire qui a été choisie à la suite de la commande manuelle.
L'impulsion de référence correspondant aux matières liquides a été fixée à une valeur arbitraire qui a été calculée de façon à fournir dans le broyeur une "densité de pulpe" ayant la même valeur que la "den- sité de pulpe" qui existait au cours du fonctionnement avec réglage manuel pendant les temps choisis correspondant aux conditions de fonctionnement les plus favorables.
Le broyeur a fonctionné ensuite avec commande automatique pendant une durée de 14 heures débutant à 7 heures du soir un certain jour et se terminan+ le lendemain matin un peu après 9 heures. Pendant cette épreuve, l'équipement d'enregistrement susindiqué a été employé pour reporter con- tinuellement sous la forme d'un graphique à la fois la puissance en C.V.
(P) absorbée par le moteur du broyeur et l'intensité du son (I) émis par celui-ci, l'enregistrement ayant été fait sous la forme d'un voltage in- versement proportionnel au son (V).Il convient.de noter-ici'que l'impulsion dé- rivée du.. son a été inversée en raison du fait que le broyèur était équipé d'un alimentateur électromagnétique du type à pulsations du modèle Syntron susindiqué, cet appareil étant commandé par un équipement comprenant un réacteur à noyau saturable et un type "thyratron" de commande de la puis- sance apte à assurer une augmentation de l'arrivée des matières quand le courant augmentait.
Etant donné que le courant qui passe dans le "thyra- tron" est proportionnel au décalage de phase dans le réacteur à noyau sa- turable (qui est lui-même proportionnel à la tension de l'impulsion de com- mande) il fallait disposer d'une impulsion de commande qui augmentât de valeur pour provoquer un débit d'alimentation (Q) plus grand. Il fallait donc inverser l'impulsion dérivée du son (qui diminue ordinairement quand le débit d'alimentation augmente) pour assurer une impulsion de commande convenable compte tenu de la construction de l'alimentateur ici employé.
Pendant l'essai ainsi pratiqué, les prises d'échantillons ont été faites à partir de la courroie d'alimentation et du côté de la sortie du broyeur toutes les 15 minutes, afin d'établir le débit d'arrivée des matières et la "densité de la pulpe".
Etant donné que l'essai devait servir de base de comparaison avec un essai à réglage manuel, on a procédé sur une période d'épreuve identi- que, afin que les facteurs opératoires soient les mêmes et que les varia- bles de provenance étrangère soient les mêmes aussi dans toute la mesure du possible. Le minerai traité dans les deux cas était celui qui est envoyé normalement dans les broyeurs de ce genre,
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Les graphiques figurant la puissance en C.V. absorbée par le mo- teur du broyeur et l'intensité du son ainsi que le débit d'alimentation pour chaque essai ont été tracés selon la même base de temps et comme re- présenté par la figure 7. Les courbes A, C et E sont relatives à l'essai avec réglage automatique, tandis que les courbes B, D et F concernent l'es- sai avec réglage manuel.
On voit par leur simple rapprochement que le.ré- glage automatique a permis de maintenir pratiquement constante l'intensi- té du son tandis qu'avec le réglage manuel, l'intensité du son a varié considérablement par rapport à sa valeur moyenne. On remarquera, en outre, que les mêmes résultats découlent des courbes figurant la puissance en C.V. du moteur du broyeur et que la correspondance générale des crêtes et des dépressions des courbes B, D et F est tout à fait remarquable. Enfin l'augmentation de rendement causée par la commande automatique est démontrée de façon concluante par une comparaison des courbes E et F.
Pendant la pé- riode d'essai, la quantité horaire moyenne (en tonnes) de la matière était de 20 environ pour le fonctionnement avec réglage automatique (courbe E) tandis qu'avec le réglage manuel la quantité horaire moyenne en question n'était que de 15 (courbe F). Ainsi donc une amélioration de capacité éga- le à 33 % environ a été obtenue grâce au réglage automatique.
Une autre particularité a été notée à propos de l'essai avec ré- glage automatique, à savoir une réduction importante de la quantité de boues produite. Ceci peut être attribué à une réduction de la durée totale pen- dant laquelle au cours de l'essai le broyeur fonctionnait avec un rapport minerai/boulets trop élevé. Ce sont ces périodes qui correspondent aux crêtes de la courbe figurative de l'intensité du son (les valeurs maxima des voltages inverses du son correspondant aux périodes où l'émission du son par le broyeur est minimum).
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.o.¯d'unéa:fn.cfizQniae',¯..#ntérieurxdn.V-brDeûx.Qn-entenâ.:çiaipar JEsenibla- ble" que l'impulsion de référence et l'impulsion électrique doivent pouvoir être comparées pour produire une impulsion différentielle c'est-à-dire qu' elles doivent être généralement du même type et que leurs valeurs doivent être exprimées électriquement de façon analogue. CI gomme on. peut le remarquer à la lecture de la description, les impulsions employées sont toutes des pulsations sur courant continu obtenues en redressant un cou- tant alternatif à 60 périodes.
On remarquera également qu'il a été question dans ce texte de production "continue" à la fois de l'impulsion électrique et de l'impulsion de référence "semblable" et aussi d'une comparaison "continue" de ces deux facteurs en vue de la production d'une impulsion différentielle. On entend ici par "continue" que l'ensemble de l'opération de réglage est effectuée sur une période de temps prolongée sans égard à la longueur (forte ou fai- ble) de la fréquence des pulsations.
(quand les impulsions employées sont du type pulsatoire).C'est ainsi que ue si au lieu d'avoir une pulsation de tension tous les soixantièmes de seconde comme cela est le cas avec du courant alternatif à 60 périodes redressé pour donner du courant continu, on employait des impulsions du type pulsatoire à fréquence mesurée en se- condes, le système de commande décrit fonctionnerait évidemment de façon satisfaisante. Le mot "continuellement" quand il est employé dans ce texte doit donc être interprêté comme caractérisant la production et l'utilisa- tion des impulsions en question, que celles-ci soient de nature-intermit- tente ou non.
Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques.