État de développement et tendances des machines de criblage vibrant

Auteurs: Du Xin (École de génie mécanique et énergétique, Université polytechnique du Henan), Chen Bo (École de génie électromécanique, Université de Xinxiang)

Abstrait: Cet article analyse l'état de développement des cribles vibrants en Chine et à l'étranger, ainsi que leurs tendances futures, fournissant ainsi une base aux entreprises du secteur pour améliorer la qualité de leurs produits. Avec la croissance rapide de l'économie mondiale, les cribles vibrants ont connu un développement rapide. Il s'agit d'un équipement technique qui utilise la théorie des vibrations pour répondre aux exigences du marché. Largement utilisé dans des secteurs tels que l'industrie, l'agriculture et la défense nationale, il est devenu un outil de production important. Le crible vibrant est l'un des types de machines vibrantes qui connaît le développement le plus rapide, une forte demande industrielle et une structure relativement complexe. Il utilise une surface de travail percée de trous ou de fentes pour classer des matériaux granulaires mixtes de différentes granulométries. En fonctionnement, il peut classer les matériaux en produits finis (processus de criblage indépendant), préparer le processus suivant par classification (processus de pré-criblage) ou fournir des particules plus grosses pour les opérations de concassage (processus de criblage auxiliaire). Lors du traitement des minéraux, il est principalement utilisé pour la déshydratation, le déschlammage et l'élimination du milieu afin d'améliorer la pureté des minéraux.

1. État de développement des machines de criblage vibrantes étrangères
Au XVIe siècle, le Royaume-Uni a commencé à rechercher des machines de criblage, et le premier crible fixe au monde pour l'industrie charbonnière est né. Pendant la révolution industrielle européenne du XVIIIe siècle, les machines de criblage se sont rapidement développées. Au début du XIXe siècle, certaines entreprises minières ont commencé à utiliser des cribles cylindriques et des cribles vibrants, et des cribleurs vibrants simples sont apparus dans certaines régions [1]. Ces dernières années, en raison de la forte augmentation de la demande sociale en énergie et en minéraux, les machines de criblage ont connu un développement rapide. Aujourd'hui, des entreprises étrangères renommées, utilisant des technologies de conception assistée par ordinateur et des procédés de fabrication avancés, ont non seulement produit des cribles vibrants adaptés à divers secteurs et spécifications, mais aussi des cribles vibrants de grande et très grande taille, très fiables et performants. Ces dispositifs vibrants sont dotés de technologies de pointe et représentent la tendance actuelle du développement du secteur. Français Actuellement, les résultats de recherche sur les cribles vibrants à l'étranger comprennent [2] : En 2003, la société allemande Haver & Soecker a fabriqué le plus grand crible vibrant au monde (R-TE4×10,5 m) pour la société canadienne de production de pétrole brut Syn. Ce crible vibrant a une surface de travail de 42 mètres carrés, pèse 115 tonnes, a une capacité de traitement maximale de 10 000 t/h et une puissance totale de 264 kW. L'ancien groupe suédois Svedala a fabriqué le plus grand crible vibrant linéaire à double couche au monde à cette époque. Cet équipement a été utilisé dans la mine de cuivre-or à ciel ouvert de Grasberg à Irian Jaya, en Indonésie. L'équipement pèse 33 tonnes, a une spécification de 7,3×3,6 m et une capacité de traitement maximale de 5 000 t/h. Le crible fin vibrant haute fréquence de la société américaine Derrick est doté de trois types de mailles de criblage brevetées de haute technologie. La grille de tamisage en polyuréthane uréthane a une durée de vie de plus de 7 000 heures, un taux d'ouverture de 35 à 45 % et une taille de pores minimale de 0,10 mm. La grille de tamisage tridimensionnelle Pyramid peut traiter des matériaux à grains fins de 0,038 mm. La grille de tamisage métallique de type sandwich est composée de trois couches : les deux couches supérieures servent au tamisage et la couche inférieure au support. Sa structure multicouche améliore sa résistance, prolonge sa durée de vie et prévient le colmatage des trous. Le crible vibrant de grande taille (ZK36752, ZK3675), fabriqué par Kobe Steel au Japon, pèse 27 tonnes et possède une surface de tamisage de 27 m². Le crible monocouche ZK3675 a une capacité de classification de 500 t/h. Les entreprises étrangères de machines vibrantes se concentrent sur la recherche et le développement de produits à grande échelle, hautement efficaces, fiables et professionnels. Selon les caractéristiques des différents secteurs, ils proposent des solutions et des services système complets variés. Il convient toutefois de noter que le prix des équipements importés est relativement élevé. En général, leur prix est plus de trois fois supérieur à celui des équipements nationaux, et pour les équipements de grande taille, il est généralement 8 à 10 fois supérieur à celui des équipements nationaux de même type [3].
2. État de développement des machines de criblage vibrantes domestiques
En raison de la faiblesse de la base industrielle, du retard des capacités de recherche et du niveau de production, les machines de criblage chinoises ont connu, au cours des 50 dernières années, un processus de développement complet, de la petite à la grande taille, et du rétrograde au perfectionné. Ce processus peut être divisé en quatre étapes.
(1) Étape de l'équipement importé
Avant la Libération, dans les industries chinoises de lavage du charbon et d'extraction minière, le travail était principalement effectué à la main-d'œuvre. Dans quelques usines de lavage du charbon et de traitement du minerai, on utilisait principalement des cribles fixes et des cribles vibrants. Ces appareils étaient entièrement importés. Après la Libération, stimulés par le développement économique de la Chine nouvelle, les machines de criblage ont commencé à être promues et utilisées dans les industries concernées. Des cribles vibrants à vitesse lente et des cribles vibrants traditionnels étaient utilisés dans la plupart des usines de lavage du charbon, des mines et des carrières, tandis que des cribles vibrants linéaires de petite taille ont commencé à être utilisés.
(2) Étape d'imitation
Entre les années 1950 et 1960, la Chine a commencé à importer diverses machines de criblage de pays européens comme l'Union soviétique et la Pologne. Durant cette période, des unités nationales compétentes ont été créées pour étudier, cartographier et imiter les cribles vibrants circulaires de la série ГУП, les cribles vibrants à secousses de la série ВКТ d'Union soviétique, les cribles vibrants circulaires WK-15, les cribles vibrants de type CJM-21 et les cribles vibrants linéaires suspendus de types WP1 et WP2 de Pologne [4]. Les cribles à centrage automatique de la série SZZ, les cribles inertiels de la série SZ et les cribles linéaires de la série SSZ ont été développés. L'imitation réussie de ces machines de criblage a initialement jeté les bases de leur développement et formé la première promotion de personnel technique chinois.
(3) Étape d'introduction et d'amélioration
Au début des années 1960, des technologies de cribles vibrants à secousses rapides, de cribles d'assèchement et de cribles vibrants importées d'Union soviétique et de Pologne ont été adoptées. Entre les années 1970 et 1980, la Chine a introduit la technologie de crible vibrant TABOR de l'entreprise américaine R·S, la technologie de crible vibrant de type HLW de l'entreprise japonaise Kobe Steel, et les cribles vibrants de types USK et USL de l'entreprise allemande KHD. Dans la période de réforme et d'ouverture rapide, le développement des machines de criblage chinoises a également franchi une nouvelle étape. L'intégration et le développement réussis des cribles vibrants circulaires de la série YA, des cribles vibrants linéaires de la série ZKX et des cribles vibrants de la série ZK ont permis à la Chine de franchir une nouvelle étape. Le développement des gammes de cribles vibrants, de cribles rotatifs, de cribles d'épaisseur égale avec excitateurs vibrants de type caisson, de cribles à minerai chaud et froid robustes, de cribles de relaxation, de cribles vibrants linéaires à poudre, de cribles à cordes, de cribles vibrants à cyclone et de cribles cylindriques verticaux a également été couronné de succès. L'introduction de produits et de technologies de fabrication de cribles vibrants étrangers a amélioré le niveau technique des concepteurs et fabricants chinois de machines de criblage, leur permettant d'acquérir les théories, les méthodes, les technologies de conception et les procédés de fabrication des cribles vibrants des pays avancés.
(4) Étape de recherche et développement indépendante
La Chine a développé la première série de cribles vibrants à axe simple et à axe double pour le charbon et a réalisé de manière indépendante la conception des cribles vibrants à axe simple ZDM (DDM) et des cribles vibrants à axe double ZSM (DSM). Ces modèles, mis en production, répondaient aux besoins de construction des usines de lavage du charbon de petite et moyenne taille du pays. Sur cette base, grâce à des technologies avancées telles que la théorie de l'autosynchronisation, les vibrateurs à bloc excentrique, les ressorts composites et les rivets à rainure annulaire, quatre nouvelles séries de cribles vibrants de base ont été développées successivement : le crible vibrant linéaire 2ZKB2163, les cribles vibrants circulaires YK1545 et 2YK2145, le crible vibrant robuste YH1836 et le crible vibrant composite FQ1224. Les séries de cribles vibrants linéaires autosynchrones YK et ZKB, les cribles banane, les cribles à minerai chaud et froid robustes, les cribles Bohou et les cribles vibrants haute fréquence ont également été développés successivement. Le développement réussi de ces appareils a marqué le début d'un développement indépendant des machines de criblage chinoises. Parmi les réalisations actuelles en matière de cribles vibrants en Chine, on peut citer : des unités telles que l'Université chinoise des mines et des technologies ont développé le crible autosynchrone d'épaisseur égale ZDS2460, réputé pour sa plus grande largeur de surface de criblage en Chine, pour la mine de charbon de Dongtan. Sa largeur de surface est de 2 400 mm et sa capacité de criblage est de 1 000 t/h. La surface du crible est divisée en deux sections et son efficacité de criblage dépasse 90 %. Anshan Heavy Machinery Co., Ltd. et l'Université Ligong de Shenyang ont développé conjointement le plus grand crible banane de grande taille au monde. La surface du crible, d'une superficie de 39,56 m² et d'une hauteur de 5 mètres, pèse 40 tonnes et offre une capacité de traitement maximale de 2 500 t/h, permettant de cribler des dizaines de millions de tonnes par an. Les performances, la surface de criblage et l'efficacité du produit figurent parmi les meilleures au monde pour des produits similaires. Ce produit a non seulement remplacé les importations, mais a également brisé le monopole étranger sur ces équipements de grande taille. Le groupe Xinxiang Weimeng a combiné 12 cribles articulés de 2 m × 3 m pour former le plus grand crible vibrant articulé de Chine, d'une superficie de 72 m², actuellement utilisé pour la classification, la déshydratation et l'élimination du milieu dans le système de lavage du charbon, avec d'excellents résultats. Actuellement, la Chine compte plus de 300 fabricants de cribles, capables de produire près de 1 000 produits répartis dans plus de 50 séries, réduisant progressivement l'écart avec les entreprises étrangères. Pour certains produits, ils ont même dépassé les entreprises étrangères et atteint un niveau international avancé. Dans le cadre de ses recherches sur la théorie des vibrations, l'académicien Wen Bangchun de l'Université du Nord-Est a proposé une théorie de recherche systématique. Concernant la conception et la fabrication de cribleurs vibrants, l'ingénieur principal Wang Feng de l'Institut de recherche sur les machines minières de Luoyang a proposé des solutions pratiques. Concernant la théorie du criblage, le professeur Zhao Yuemin de l'Université chinoise des mines et des technologies a proposé un mécanisme et des solutions de criblage pour les matériaux fins et difficiles à cribler. La réussite de ces recherches théoriques et pratiques a jeté des bases théoriques solides pour la recherche et le développement des cribleurs vibrants en Chine.
3. Tendances de développement des machines de criblage vibrant
En fonction de la situation nationale et internationale des machines de criblage, celles-ci évolueront dans les directions suivantes à l'avenir :
(1) À grande échelle
Le développement de l'industrie moderne a entraîné une augmentation de la taille des entreprises, nécessitant une amélioration significative des capacités de production. Les machines de criblage, initialement utilisées dans des secteurs tels que la métallurgie, le charbon, l'exploitation minière, les matériaux de construction et les transports, sont vouées à évoluer technologiquement et à se moderniser.
(2) Haute fiabilité
Lors de la conception, nous pouvons comparer des produits nationaux et étrangers de même spécification. La durée de vie des produits nationaux est faible. La plupart des produits ont généralement une durée de vie d'environ deux ans, tandis que les produits étrangers peuvent atteindre 3 à 5 ans. Des composants clés limitent la fiabilité globale de l'équipement.
(3) Méthode de conception dynamique
Si la conception d'un produit repose sur l'expérience, les calculs de conception conventionnels et les méthodes de conception analogique, elle ne peut plus répondre aux exigences des machines vibrantes à haute résistance, à haut rendement et à longue durée de vie. Dans certains pays européens et américains, la méthode de conception dynamique utilisant l'informatique a été largement adoptée dans la recherche et le développement de produits, et la théorie non linéaire relativement complexe est progressivement utilisée pour l'analyse dynamique.
(4) Processus de fabrication avancé
Les procédés de fabrication avancés sont la garantie de la qualité des produits. Les procédés de fabrication d'origine ne répondent plus aux exigences de production d'équipements de grande taille, à la fois robustes et durables. Les entreprises doivent se concentrer sur l'introduction et la transformation des équipements et procédés de fabrication. Par exemple, Taihang utilise des centres d'usinage CNC, des robots de soudage, des perceuses à portique CNC et des machines de découpe CNC importés pour garantir la qualité de ses produits et combler son retard par rapport aux procédés de fabrication avancés étrangers. La plupart des entreprises utilisent encore des procédés de fabrication conventionnels, ce qui ne garantit pas la qualité de leurs produits.
(5) Recherche et développement de nouveaux types de mailles de tamis
La maille du tamis est un élément clé de l'efficacité du tamisage. Sa durée de vie est relativement faible par rapport aux autres éléments. Des entreprises étrangères ont développé des mailles en caoutchouc polyuréthane pour les matériaux humides et à grains fins, dont la durée de vie est 3 à 10 fois supérieure à celle des mailles tissées. L'entreprise américaine Derrick a développé des mailles en divers matériaux composites, dont la durée de vie dépasse même 7 000 heures. La Chine a également développé des produits similaires, mais pour certains matériaux humides, à grains fins et difficiles à tamiser, des inconvénients subsistent : une faible durée de vie, un taux élevé de colmatage, une faible efficacité de tamisage et une installation et une maintenance très complexes. Les processus de fabrication et d'installation de ces nouvelles mailles doivent être améliorés.
Le développement industriel exige une variété et une qualité croissantes des équipements de criblage, ce qui propulse leur développement vers une nouvelle ère. Bien que le nombre d'entreprises de criblage vibrant en Chine soit important, leur puissance globale est limitée. Seule une compréhension approfondie du marché national et international des cribles vibrants et une appréhension des tendances futures du développement des produits permettront à ces entreprises de développer des produits plus compétitifs sur le marché.
Références
［1］Lu Xin. Réalisations et développement de la technologie de criblage dans les années 1980 ［J］. Mining Machinery, 1991(1).
［2］Chen Wenlong. Discussion sur les points chauds des technologies de criblage vibrant nationales et étrangères ［J］. Mining Machinery, 2006(7). 56 - 58.
［3］Wang Feng. Développement et perspectives des machines de criblage ［J］. Mining Machinery, 2004,(01). 37 - 39.
［4］Tan Zhaoheng. Situation actuelle et perspectives des équipements de criblage nationaux ［J］. Mining Machinery, 2004,(01). 34 - 36.
［5］Sun Gang. Tendance de développement des machines de criblage à grande échelle ［J］. Traitement du charbon et utilisation complète, 1998(05).

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