Bandes transporteuses à câbles d'acier pour projets miniers longue distance

Un convoyeur minier longue distance peut fonctionner normalement pendant des mois avec une bande sous-dimensionnée avant que sa véritable faiblesse ne se manifeste. La jonction commence à s'ouvrir lors d'un démarrage en charge. La course de tension atteint sa limite. Un point de chargement endommagé projette une roche tranchante à travers le revêtement et transforme une entaille locale en une déchirure longitudinale. Au moment où la ligne s'arrête, le prix de la bande ne représente plus qu'une partie des pertes.

Les bandes transporteuses à câbles d'acier sont utilisées dans les systèmes de convoyage miniers exigeant une bande à haute tension, un faible allongement et un fonctionnement stable sur de grands espacements entre les axes. Leurs câbles d'acier longitudinaux supportent la tension de fonctionnement, tandis que les revêtements en caoutchouc et les couches de liaison protègent le renfort et répartissent la charge à travers la bande.

La décision d'achat ne doit pas se fonder uniquement sur une référence ST. La longueur du convoyeur, la hauteur de levage, les conditions de démarrage et de freinage, la tension maximale de la courroie, les diamètres des poulies, la conception des épissures, l'impact des matériaux, la qualité du revêtement, le système d'enroulement et la stratégie de surveillance sont autant d'éléments qui influencent la faisabilité du produit.

Pourquoi un convoyeur longue distance crée une charge de courroie différente

Un convoyeur longue distance peut relier une fosse ou une section souterraine à un concasseur, un parc de stockage ou une usine de traitement. Plus le trajet est long, plus la résistance au roulement de la bande transporteuse augmente et plus elle peut être amenée à traverser d'importantes variations d'altitude. Le démarrage d'un convoyeur à pleine charge peut également engendrer des tensions transitoires supérieures à celles en régime permanent.

La tension de la bande transportée ne dépend pas uniquement du matériau transporté. La capacité, la vitesse de la bande, la hauteur de levage, la résistance des galets tendeurs, la disposition des poulies, l'accélération, le freinage et la géométrie du parcours sont autant d'éléments qui entrent en ligne de compte dans le calcul. C'est pourquoi deux convoyeurs transportant le même minerai peuvent nécessiter des bandes transporteuses à câbles d'acier de caractéristiques très différentes.

Que contient une courroie transporteuse à câbles d'acier ?

Une courroie à câbles d'acier n'est pas une courroie en caoutchouc contenant une feuille d'acier. Des câbles galvanisés individuels sont disposés longitudinalement à intervalles réguliers. Chaque câble est composé de plusieurs filaments métalliques, ce qui lui confère à la fois une grande résistance à la traction et une flexibilité suffisante pour s'enrouler autour des poulies.

Continental explique que la construction des câbles est choisie pour offrir une grande flexibilité, un faible allongement et des épissures haute résistance efficaces. Le revêtement en zinc assure l'adhérence entre le câble et le caoutchouc de l'âme et constitue également une barrière contre la corrosion. La norme ISO 15236-1 spécifie les exigences de performance et de construction des bandes transporteuses à usage général renforcées par des câbles d'acier longitudinaux.

Comment lire la note ST

Les courroies à câbles d'acier sont généralement identifiées par une désignation ST, telle que ST1000, ST2000 ou ST3150. Ce nombre représente la résistance à la traction nominale sur toute l'épaisseur de la courroie, exprimée en newtons par millimètre de largeur. Il s'agit d'une valeur de résistance, et non de la tension de service normale.

Les ingénieurs comparent la capacité de la courroie à la tension de service maximale calculée par millimètre de largeur. Le rapport obtenu est souvent appelé coefficient de sécurité nominal de la courroie. La conception finale doit également prendre en compte l'efficacité des épissures, les charges dynamiques au démarrage et au freinage, la fatigue, la détérioration prévue, la norme applicable et toute exigence de sécurité spécifique à la mine.

Un coefficient de sécurité fixe ne doit pas être repris d'un autre projet. Un convoyeur terrestre à accélération contrôlée, surveillance continue et raccords réalisés par des professionnels peut être évalué différemment d'un convoyeur court mais soumis à des contraintes importantes, un accès difficile et des démarrages fréquents. Le fabricant de la bande transporteuse et le concepteur du convoyeur doivent s'entendre sur les critères de conception avant l'approbation de la capacité de stockage.

La qualité de l'épissure fait partie des spécifications de la courroie.

Fenner Dunlop décrit le joint d'épissure comme le point faible d'une bande transporteuse en caoutchouc et prévient qu'une rupture peut avoir des conséquences catastrophiques. Sur une bande à câbles d'acier, l'épissure doit transmettre la tension des câbles d'une extrémité de la bande à ceux de l'autre extrémité grâce à un agencement spécifique de segments de câbles et de caoutchouc de liaison.

Le joint n'est pas simplement un renfort en caoutchouc plus long. La disposition des câbles, la longueur de l'épissure, la préparation des câbles, la compatibilité du caoutchouc, la température, la pression, le temps de vulcanisation, la maîtrise de la contamination et la qualité de l'exécution sont autant de facteurs qui influencent la durée de vie dynamique. La norme ISO 15236-4 traite de la conception, des dimensions, des exigences et du marquage des joints vulcanisés pour les bandes transporteuses à câbles d'acier.

Pour les transports critiques sur de longues distances, les acheteurs doivent inclure dans le périmètre d'achat l'ingénierie des épissures, les matériaux, la supervision et l'archivage. Un prix bas pour une courroie, suivi d'un système d'épissure séparé et mal contrôlé, ne représente pas une économie significative.

Conception du diamètre de la poulie, de la tension et de la transition

Une résistance élevée à la traction ne dispense pas de la flexibilité. Les câbles d'acier et l'épissure se plient à plusieurs reprises autour des poulies motrices, de tension, d'appui, de courbure et de tension. Le diamètre des poulies doit correspondre à la capacité de la courroie, à la construction du câble et à la conception de l'épissure. Une poulie trop petite augmente les contraintes de flexion dans les câbles et le caoutchouc.

Le dispositif de tension doit permettre une course suffisante pour l'installation, la tension et le fonctionnement de la courroie, tout en compensant les déformations élastiques et permanentes. Les courroies à câbles d'acier présentent un faible allongement comparé aux courroies textiles, mais la conception du dispositif de tension doit néanmoins tenir compte des tolérances d'installation, de la température, des exigences d'épissure et des variations de fonctionnement.

La distance de transition est également importante. La courroie passe d'une surface plane autour d'une poulie à une surface concave au niveau des galets porteurs. Si cette transition est trop courte, les bords et le centre de la courroie subissent une contrainte inégale. Sur les courroies haute résistance, des transitions mal conçues peuvent engendrer des contraintes persistantes près des câbles et des épissures.

Le niveau de couverture doit correspondre au matériau extrait.

Les câbles d'acier sont tendus ; ils ne protègent pas la bande transporteuse du minerai. Un projet minier de grande envergure peut nécessiter une couverture optimisée pour résister à l'abrasion fine, aux roches coupantes, aux hydrocarbures, à la chaleur, aux flammes ou au vieillissement en extérieur. Le principal mécanisme d'endommagement doit déterminer le matériau de couverture.

Augmenter l'épaisseur du revêtement ne peut corriger une zone de chargement inadéquate. Les gros morceaux doivent atterrir sur la bande transporteuse supportée, selon une trajectoire contrôlée. Le joint de la jupe doit retenir le matériau sans coincer les morceaux pointus contre le revêtement. Les racleurs et les rouleaux de retour doivent empêcher l'accumulation de résidus sur les poulies et le dérèglement de l'alignement de la bande.

Quand la courroie EP reste peut-être le meilleur choix

Il ne faut pas opter pour un câble en acier uniquement parce que le projet est qualifié de longue distance. Une bande transporteuse EP haute résistance ou une autre construction textile peut s'avérer plus appropriée lorsque la tension calculée est modérée, que les diamètres des poulies sont limités, que les épissures sur site doivent rester simples ou que le tracé du convoyeur est plus court que ne le suggère la description du projet.

Le câble en acier devient plus intéressant lorsque sa faible élongation et sa haute résistance à la traction améliorent sensiblement sa conception. Une comparaison pertinente doit prendre en compte la masse de la courroie, sa tension, la taille des poulies, la longueur des épissures, la compétence requise pour l'installation, la surveillance, la stratégie de réparation et le coût total de possession, et non pas seulement le prix d'achat au mètre.

Surveillance et protection contre les déchirures pour les itinéraires isolés

Plus le convoyeur est long et éloigné, plus une quantité importante de matériau peut passer au-dessus d'un défaut naissant avant qu'un opérateur ne le remarque. Les bandes transporteuses à câbles d'acier peuvent donc être équipées de boucles de détection intégrées, de systèmes externes de détection de déchirure, de systèmes de contrôle des câbles, de systèmes de surveillance des épissures ou de systèmes de mesure de l'usure du revêtement.

Le système Rip Ranger de Fenner Dunlop est conçu pour détecter rapidement les déchirures longitudinales et limiter l'étendue des dégâts. Le dispositif de surveillance approprié dépend des conséquences de la défaillance. Un convoyeur terrestre critique peut justifier une surveillance permanente, tandis qu'un axe moins critique peut se contenter d'inspections planifiées et d'un système de lecture mobile.

Informations que les acheteurs doivent inclure dans une demande de prix

Erreurs courantes de spécification

La première erreur consiste à choisir la capacité de rupture (ST) en se basant uniquement sur la longueur du convoyeur. La seconde est de considérer le coefficient de sécurité nominal de la bande comme indépendant de l'efficacité du raccord et de la charge dynamique. La troisième est de décider de la conception et des matériaux du raccord après la livraison de la bande sur site.

Parmi les autres erreurs, citons l'utilisation de diamètres de poulies provenant d'une courroie textile de moindre résistance, le choix de l'épaisseur du revêtement sans identifier le mécanisme d'usure, le fait d'ignorer la protection contre l'humidité sur les bords endommagés et la commande d'une courroie à câbles d'acier de grande valeur sans plan d'inspection proportionné ni de détection des déchirures.

FAQ

Pourquoi utilise-t-on des courroies à câbles d'acier pour les convoyeurs miniers longue distance ?

Ils offrent une capacité de traction élevée et un faible allongement, ce qui est précieux lorsque la longueur du convoyeur, la hauteur de levage, la capacité et la tension de fonctionnement deviennent élevées.

Que signifie ST2000 ?

Cela indique une résistance à la traction nominale sur toute l'épaisseur de la courroie de 2 000 N/mm de largeur. Cela ne signifie pas que la courroie doit fonctionner en continu à cette tension.

Quel coefficient de sécurité doit utiliser une courroie à câbles d'acier ?

Le coefficient requis dépend de la norme applicable, des tensions maximales statiques et dynamiques, de l'efficacité de l'épissure, des conditions d'exploitation, de la surveillance et des exigences de la mine. Il doit être calculé pour chaque convoyeur.

Pourquoi l'épissure est-elle si importante ?

L'épissure répartit la charge entre les câbles d'acier des deux extrémités de la courroie. Une conception, des matériaux, une préparation ou un durcissement inadéquats peuvent réduire la résistance et la durée de vie dynamique.

Une courroie EP peut-elle être utilisée sur un long convoyeur ?

Oui, lorsque les exigences calculées en matière de tension, d'allongement, de tension de remorquage, de poulie et d'épissure restent réalistes. La distance du convoyeur ne détermine pas à elle seule le type de courroie.

Que doivent demander les acheteurs concernant la ceinture ?

Demandez la fiche technique complète de la courroie, la construction du câble, les données de revêtement, les poulies recommandées, le schéma et les matériaux d'épissure, les certificats de test de fabrication, les instructions d'installation et toutes les dispositions de surveillance.

Conseils d'achat finaux

Une bande transporteuse à câbles d'acier est un élément d'un système, et non un simple rouleau de caoutchouc. Sa capacité nominale doit être calculée en fonction de la tension du convoyeur, son revêtement doit être adapté au minerai, ses poulies et ses transitions doivent protéger les câbles, et son épissure doit être conçue et documentée lors de l'achat. Pour un projet minier de grande envergure, la fiabilité repose sur la cohérence de tous ces choix plutôt que sur la simple sélection du numéro ST le plus élevé disponible.