Le broyeur à cône (concasseur à cône) est une machine de concassage secondaire ou tertiaire qui réduit la granulométrie de matériaux minéraux par compression entre une tête de broyage mobile (manteau) et une paroi fixe (concave). La tête, montée sur un arbre excentrique, décrit un mouvement de giration qui rapproche et éloigne périodiquement les deux surfaces de broyage, comprimant et fracturant les blocs de roche à chaque rotation.
Principe de fonctionnement
Le matériau entre par la partie supérieure de la chambre de concassage et descend progressivement vers la sortie étroite en bas. À chaque giration de l'excentrique, l'écartement entre le manteau et le concave varie, provoquant une série de compressions successives. Le taux de réduction typique d'un broyeur à cône se situe entre 3:1 et 7:1 selon la configuration de la chambre et le type d'application.
Construction et composants
Les éléments principaux sont la tête de broyage (manteau), le concave, l'arbre excentrique, le bâti principal et le système d'entraînement hydraulique ou mécanique pour le réglage de la chambre. Le manteau et le concave sont des pièces d'usure, généralement en acier au manganèse, remplaçables indépendamment du reste de la machine.
Paramètres de réglage
Le réglage de la chambre s'effectue par deux grandeurs spécifiques au broyeur à cône : l'OSS (Open Side Setting, ouverture en position ouverte) et le CSS (Closed Side Setting, ouverture en position fermée), cette dernière déterminant directement la granulométrie maximale du produit fini. Selon le modèle et l'application, le CSS varie typiquement de 6 mm à 60 mm. La vitesse de rotation de l'excentrique se situe généralement entre 500 et 1 000 tr/min selon la taille de la machine. La puissance installée des broyeurs à cône couramment utilisés en carrière varie de quelques dizaines de kW à plus de 600 kW, pour des débits allant de quelques dizaines à plus de 1 000 t/h.
Domaines d'application
Le broyeur à cône est utilisé en concassage secondaire et tertiaire, après un premier passage en concasseur à mâchoires ou giratoire primaire. Il convient particulièrement aux roches dures et abrasives (granite, basalte, calcaire dur) pour produire des granulats calibrés destinés au béton, aux enrobés bitumineux ou au ballast ferroviaire. La forme cubique des grains produits, favorable pour certaines applications routières, dépend fortement de la configuration de chambre choisie (chambre fine, moyenne ou grossière).
Usure et maintenance
Le manteau et le concave s'usent progressivement au contact du matériau abrasif, ce qui modifie le CSS en cours d'exploitation et nécessite des ajustements réguliers pour maintenir la granulométrie cible. Le remplacement de ces pièces d'usure constitue l'opération de maintenance la plus fréquente. Un système de protection contre les corps étrangers non broyables (métal, bois) est généralement intégré, sous forme de dispositif hydraulique permettant un dégagement rapide de la chambre en cas de surcharge.