Un broyeur à ciment est une installation utilisée pour broyer la composante clinker du béton. Le clinker est un matériau dur et nodulaire produit par frittage d’aluminosilicate et de calcaire dans un four à ciment. Il existe plusieurs types de broyeurs à ciment capables de broyer le clinker dont le broyeur à boulets est le plus courant. Les broyeurs à boulets sont constitués de cylindres partiellement remplis d’un grand nombre de billes d’acier qui utilisent leur action de laminage pour écraser la matière première lorsque chaque cylindre est mis en rotation. Les broyeurs à rouleaux à haute pression sont parfois utilisés pour broyer le clinker, bien que leur utilisation n’ait pas encore été largement acceptée.
Le principal constituant du ciment Portland est un produit de frittage de calcaire et d’aluminosilicate connu sous le nom de clinker. Ce matériau dur ressemblant à un caillou est l’ingrédient du ciment qui le fait durcir et durcir pour former le mortier ou le béton si largement utilisé dans la construction. Le processus de frittage du clinker ou de combinaison thermique produit un matériau nodulaire grossier d’une dureté particulière qui nécessite un broyage fin avant la production de ciment. Des tailles de particules inférieures à 45 µm sont nécessaires, ce qui, en raison de la dureté du clinker, nécessite un processus de broyage particulièrement efficace. Bien qu’il existe plusieurs types de broyeurs capables de broyer le clinker, le procédé de broyage à ciment le plus couramment utilisé est le broyeur à boulets.
Les broyeurs à boulets sont des systèmes de broyage très efficaces qui soumettent la matière première à des niveaux de chaleur et de pression relativement faibles. Ils sont constitués de cylindres ou de tambours rotatifs de grand diamètre entraînés par des moteurs électriques. Le tambour est partiellement rempli de billes d’acier à haute teneur en chrome ou, occasionnellement, de cubes. Ceux-ci roulent librement à l’intérieur du cylindre lorsqu’il est tourné. Cette action de roulement écrase le clinker par impact puis le broie finement en raison du frottement entre les billes.
Les broyeurs à boulets comportent souvent une cloison intermédiaire qui divise le cylindre en deux sections avec des tailles de boules différentes permettant un broyage progressif dans un broyeur. Le broyage efficace du clinker dans un broyeur à boulets est soumis à des vitesses de tambour étroitement contrôlées. À des vitesses de rotation supérieures à la vitesse critique d’un broyeur, le contenu est simplement forcé contre les côtés du tambour par la force centrifuge avec peu ou pas d’action de broyage. La taille des billes est également une considération importante dans un broyeur à ciment. Si les boules sont trop grosses, la matière première ne sera pas broyée assez finement.
Plusieurs autres procédés de broyage sont capables de broyer le clinker de ciment bien qu’aucun ne soit aussi approprié que les broyeurs à boulets. Le procédé de broyage à ciment alternatif le plus courant est le broyeur à cylindres haute pression. Ce procédé utilise des jeux de rouleaux en acier trempé qui broient le clinker. Bien que ces broyeurs soient efficaces et moins coûteux à exploiter, la granulométrie étroite qu’ils produisent est parfois problématique. Les broyeurs à cylindres sont cependant souvent utilisés comme processus de première étape dans les installations de broyeurs à boulets en tant qu’étape de concassage initiale, réduisant ainsi les temps de traitement globaux et augmentant la productivité.