Comprendre le P80 dans le concassage et le traitement des matériaux

Dans le concassage et le traitement des minéraux, la distribution granulométrique (PSD) est une mesure importante du comportement des matériaux au cours d'une opération. L'un des indicateurs les plus utilisés est P80, qui décrit la taille des particules à laquelle le matériau passe 80%.

L'indice P80 aide les ingénieurs à évaluer les performances de concassage et de broyage, à définir les objectifs granulométriques des produits et à comprendre l'évolution des caractéristiques des matériaux entre les différentes étapes de transformation. Toutefois, il ne représente qu'une partie de la distribution granulométrique et son utilité dépend de sa méthode de mesure et d'application.

Qu'est-ce que le P80 ?

P80 est la taille des particules à laquelle 80% du matériau passe, généralement exprimée en pourcentage de la masse.

Par exemple, si le minerai concassé a un P80 de 120 mm :

• Environ 80% du matériau, en masse, est inférieur à 120 mm.
• Le modèle 20% mesure environ plus de 120 mm.

Un P80 plus petit indique généralement une distribution de matière plus fine, tandis qu'un P80 plus grand indique une distribution plus grossière.

Le P80 est déterminé à partir de la courbe de distribution granulométrique cumulative, qui montre le pourcentage de matériau passant à travers différentes tailles de particules.

P80, F80 et D80 : quelle est la différence ?

Ces termes désignent des mesures très proches, mais ils sont couramment utilisés dans des contextes différents.

Par exemple, si un matériau entre dans un concasseur avec un F80 de 300 mm et en sort avec un P80 de 75 mm, la taille de passage du 80% a diminué d'un facteur quatre.

de WipWare WipFrag Les logiciels indiquent généralement les tailles de percentile à l'aide des valeurs D, notamment D50, D80 et D95. D80 représente le même percentile que P80, bien que les comparaisons entre les méthodes de mesure doivent tenir compte de leurs approches d'échantillonnage et d'analyse.

Pour plus d'informations sur la lecture des valeurs D et des courbes de distribution granulométrique, consultez le Guide d'interprétation des résultats WipFrag.

Comment détermine-t-on le P80 ?

Le P80 est obtenu à partir d'une analyse granulométrique. La méthode de mesure dépend du matériau, de la taille des particules et des conditions opératoires.

Analyse granulométrique

Dans l'analyse granulométrique classique, un échantillon représentatif de matériau est passé à travers une série de tamis dont les ouvertures sont progressivement plus petites.

On pèse la matière retenue à chaque granulométrie et on calcule le pourcentage cumulé de particules passantes. P80 correspond à la granulométrie de la fraction 80% ayant passé la granulométrie.

L'analyse granulométrique par tamisage fournit une mesure directe basée sur la masse, mais peut nécessiter la collecte, la manipulation et le traitement en laboratoire des matériaux.

Analyse granulométrique basée sur l'image

Les méthodes basées sur l'imagerie permettent d'estimer la distribution granulométrique en identifiant et en mesurant les particules visibles sur les images numériques.

Les technologies WipWare prennent en charge plusieurs approches de mesure :

• WipFrag analyse des photographies prises sur le terrain, en laboratoire, sous terre ou par drone.
• Réflexe assure des mesures automatisées des charges des véhicules ou des matériaux lors du déchargement.
• Solo assure des mesures répétées des matériaux se déplaçant sur les convoyeurs et les lignes de production.

Les configurations complètes de Solo et Reflex fournissent des mesures PSD, tandis que leurs configurations de base se concentrent sur la taille maximale des particules et le contrôle des couleurs.

Contrairement au tamisage physique, les mesures optiques sont obtenues à partir de particules visibles et de méthodes d'estimation de taille associées. Les particules enfouies, masquées ou trop petites pour être résolues ne peuvent être mesurées directement sur l'image.

Le cas échéant, l'étalonnage et un échantillonnage physique représentatif peuvent aider à relier les résultats optiques à la distribution globale des matériaux.

Pourquoi le P80 est-il important dans le concassage et le traitement des minéraux ?

1. Contrôle des performances du concasseur et de la granulométrie du produit

Les concasseurs sont conçus pour réduire les matériaux à des dimensions adaptées aux équipements situés en aval.

La surveillance du P80 peut aider les opérations à évaluer si la production du concasseur devient plus grossière ou plus fine, à comparer les performances dans différentes conditions de fonctionnement et à évaluer l'effet des modifications apportées aux paramètres du concasseur.

Par exemple, un changement de P80 suite à un réglage du côté fermé (CSS) d'un concasseur peut indiquer un changement de la taille du produit.

Cependant, le P80 seul ne permet pas de déterminer si le matériau convient à l'étape suivante. Une faible proportion de particules surdimensionnées peut encore poser problème, même si le P80 global atteint la valeur cible.

La taille maximale des particules, les tailles percentiles supérieures et le pourcentage de matière au-dessus de seuils spécifiques peuvent donc être tout aussi importants.

2. Efficacité du circuit de broyage

Dans les circuits de broyage, le rapport entre la taille de l'alimentation et celle du produit permet de déterminer l'énergie nécessaire à la réduction de taille.

Une expression courante de cette relation est l'équation de Bond :

W = 10 × Wi × (1/√P80 − 1/√F80)

Où:

• W est l'énergie spécifique estimée requise, généralement en kWh/t.
• Wi est l'indice de travail des obligations.
• F80 est la taille de passage du flux 80%.
• P80 est la taille de passage 80% du produit.

Dans la forme conventionnelle de l'équation, F80 et P80 sont exprimés en micromètres (µm).

L'indice de travail de liaison est déterminé par des essais normalisés ou d'autres méthodes de caractérisation appropriées ; il n'est pas calculé uniquement à partir des valeurs F80 et P80. L'équation fournit une estimation des besoins en énergie de rectification, et des facteurs de correction supplémentaires peuvent être nécessaires pour les applications pratiques.

La précision des estimations d'énergie de broyage dépend également de l'indice de travail de Bond utilisé. La préparation de l'échantillon, la granulométrie et la méthodologie d'essai peuvent influencer sa détermination. Nikolić et Trumić (2021) ont examiné ces considérations pour des échantillons plus fins, soulignant l'importance de méthodes appropriées pour la détermination de l'indice de travail de Bond.

En général, l'obtention d'un produit plus fin à partir d'une même matière première nécessite une énergie de broyage supplémentaire. L'objectif n'est donc pas toujours de minimiser le P80, mais d'atteindre la granulométrie requise pour l'étape suivante sans consommation d'énergie inutile.

3. Libération et récupération des minéraux

De nombreuses opérations de traitement des minéraux nécessitent que les minéraux précieux soient suffisamment libérés des matériaux environnants avant d'être séparés.

Si le broyage produit un matériau trop grossier, des minéraux précieux risquent de rester emprisonnés dans les particules les plus grosses. À l'inverse, un broyage trop fin entraîne une consommation d'énergie excessive et peut engendrer des problèmes lors de certains procédés de séparation.

La valeur appropriée de P80 dépend de la minéralogie du minerai, de ses caractéristiques de libération et des exigences de traitement en aval.

Le P80 fournit une référence opérationnelle utile, mais il ne mesure pas directement la libération ou la récupération des minéraux.

4. Compatibilité et débit d'alimentation du concasseur

Les matières premières entrant à chaque étape de traitement doivent être adaptées à l'équipement qui les reçoit.

Une alimentation grossière ou très irrégulière peut affecter la charge du concasseur, son débit et les performances de l'équipement. Inversement, une quantité excessive de fines ou de matériaux hors de la granulométrie optimale peut également influencer le bon fonctionnement de l'équipement.

Le suivi de la granulométrie des aliments permet d'identifier les changements de conditions avant qu'ils ne deviennent des problèmes de traitement persistants.

Le P80 est utile pour suivre la granulométrie générale de l'alimentation, tandis que des mesures PSD supplémentaires peuvent aider à identifier les surdimensionnements ou les fines problématiques.

5. Contrôle et optimisation des processus

Des mesures répétées de la granulométrie peuvent aider les opérateurs à déterminer si le matériau reste dans une plage de fonctionnement acceptable.

Selon le processus, les informations peuvent servir à :

• Évaluation des réglages du concasseur.
• Surveillance des conditions d'alimentation et de décharge du concasseur.
• Identification des changements dans les performances de dépistage.
• Évaluation de la variabilité de l'alimentation du circuit de broyage.
• Comparaison de données provenant de sources ou de périodes d'exploitation différentes.

Pour les applications de convoyage appropriées, Solo complet fournit des mesures PSD automatisées qui peuvent être utilisées pour surveiller le P80 et d'autres indicateurs de taille des particules à mesure que le matériau progresse dans le processus.

Pour une explication de la manière dont les mesures de fragmentation peuvent être appliquées à plusieurs étapes de traitement, voir Du dynamitage au broyage : utiliser les données de fragmentation pour améliorer les performances minières.

Des études publiées ont également examiné le lien entre les mesures de granulométrie et la productivité des concasseurs, les performances de broyage et la stabilité des procédés. Pour des exemples concrets de ces applications, voir : Études de cas WipWare : Fragmentation et surveillance des processus.

Comment le P80 évolue-t-il entre les différentes étapes du processus ?

Le P80 peut être mesuré à plusieurs endroits dans un circuit de concassage et de broyage, mais il n'existe pas de cible universelle pour chaque étape.

La plage de tailles appropriée dépend de la conception de l'équipement, des propriétés des matériaux et du produit visé.

Il est tout aussi important que la technologie de mesure soit adaptée aux tailles de particules concernées.

Par exemple, l'analyse optique automatisée de matériaux grossiers sur un convoyeur présente des exigences de mesure différentes de celles requises pour l'évaluation d'un produit finement broyé contenant des particules mesurées en micromètres.

Voir Comprendre les plages de tailles dans l'analyse des bandes transporteuses pour une explication de la manière dont le champ de vision, la résolution de la caméra et la géométrie de l'installation influencent les tailles de particules détectables.

Facteurs influençant le P80

La distribution granulométrique peut varier pour de nombreuses raisons, notamment en fonction des variations du matériau lui-même et des ajustements apportés au procédé.

Les principaux facteurs influençant ce processus sont la dureté et les caractéristiques géologiques de la roche, la fragmentation due au dynamitage, les réglages du concasseur, l'usure de l'équipement, le débit d'alimentation, les performances de criblage et les conditions de fonctionnement.

Dans le secteur minier, les variations peuvent commencer avant même que les matériaux n'entrent dans l'usine de traitement. Des changements géologiques ou des conditions de dynamitage peuvent influencer la granulométrie des matériaux alimentant le concasseur primaire.

Notre guide de Comprendre le dynamitage et la fragmentation des roches explore les conditions et les variables de conception des tirs de mine qui influencent la fragmentation initiale de la roche.

Étant donné que ces facteurs peuvent interagir, une modification du P80 doit être considérée comme une indication que la distribution des matériaux a changé, et non comme une preuve automatique d'une cause particulière.

Pourquoi le P80 ne doit pas être utilisé seul

Bien que le P80 soit une mesure importante, deux matériaux ayant le même P80 peuvent avoir des distributions granulométriques sensiblement différentes.

L'une peut contenir davantage de particules fines, tandis qu'une autre peut avoir une plus grande concentration de particules surdimensionnées.

Pour une évaluation plus complète du processus, le P80 peut être considéré en parallèle avec :

• Autres tailles de percentile, comme le D50 ou le D95.
• Taille maximale des particules, notamment lorsque le surdimensionnement présente un risque.
• Pourcentage de réussite ou de rétention à une taille définie, comme par exemple un seuil d'ouverture d'écran ou de processus.
• La courbe PSD complète, y compris les changements dans la forme de la distribution.
• enveloppes de spécifications, où le processus a défini des limites acceptables en matière de taille des particules.

La combinaison appropriée dépend de ce que l'opération doit contrôler.

Par exemple, un concasseur peut exiger une limite de taille maximale d'alimentation en plus d'une plage P80 acceptable. Un circuit de broyage peut nécessiter une surveillance de la granulométrie globale de l'alimentation et des variations de la teneur en fines.

Les mesures les plus utiles sont celles qui permettent une prise de décision opérationnelle directe.

Conclusion

P80 offre une méthode pratique pour décrire et comparer les distributions granulométriques tout au long du concassage et du traitement des minéraux.

Il aide les opérations à évaluer la réduction de taille, à établir des objectifs de processus, à surveiller la variabilité des matériaux et à comprendre la relation entre les caractéristiques d'alimentation et les exigences en aval.

Cependant, une valeur P80 appropriée ne correspond pas nécessairement à la plus petite valeur atteignable. Il s'agit de la valeur qui répond aux exigences du processus.

Combiné à d'autres mesures PSD, à un échantillonnage représentatif et à des informations opérationnelles pertinentes, le P80 devient un indicateur plus utile de la performance du processus.

WipWare fournit des outils pour mesurer la distribution granulométrique des particules grâce à l'analyse sur le terrain, la surveillance des véhicules et la mesure automatisée des convoyeurs.

Explorez notre technologies de mesure ou contacter WipWare pour discuter des mesures de taille des particules les plus pertinentes pour votre opération.

Références

Nikolić, V. et Trumić, M. (2021). Une nouvelle approche du calcul de l'indice de travail de Bond pour des échantillons plus fins. Génie minier, 165, 106858.