Le broyage est utilisé pour des déchets solides. Ceux-ci ne subissent aucune préparation particulière. On peut également broyer par percussion des matériaux ductiles ou élastiques, après les avoir rendu cassants par abaissement de température : il s'agit alors de broyage cryogénique.
Cette technique est utilisée en particulier par les centrales thermiques, nucléaires, hydrauliques et autres centrales électriques. Elle concerne principalement les déchets de grenaillage, les sels de trempe et autres déchets solides issus de traitements thermiques cyanurés ou non, les déchets contenant des fibres d'amiante libres ou libérables, les mâchefers, suies, cendres non volantes, les laitiers, scories, crasses, réfractaires usés, les sables de fonderie usagés, les emballages souillés, les chutes de fabrication non inertes, les piles, batteries, accumulateurs déchargés (nomenclature du catalogue de l'ADEME).
Le but du broyage est de réduire des matières solides d'une taille donnée à une taille plus petite, en les fragmentant.
Comme nous l'avons vu pour le broyage par cisaillement, un broyage est caractérisé par différents paramètres :
Il existe plusieurs niveaux de broyage, et les équipements à utiliser dépendent du niveau souhaité.
Le concassage : il permet d'obtenir des particules de taille inférieure au cm, et est souvent utilisé en pré-broyage. Il se subdivise en concassage primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire. Ce dernier est équivalent au broyage grossier.
Le broyage grossier : il permet d'obtenir des particules de l'ordre du mm.
Le broyage fin : les particules obtenues varient de 10 à quelques centaines de micromètres.
Le broyage ultra-fin : il est peu utilisé et n'est nécessaire que pour certains types de recyclage, très spécifiques.
Dans le cas du broyage par percussion, la fragmentation des pièces s'obtient en brisant le matériau par des chocs, à une vitesse de 8 à 200 m/s. Ce choc peut être provoqué par la chute libre de matériau sur une paroi fixe et dure. Il peut aussi être réalisé dynamiquement à l'aide d'éléments métalliques (marteaux, broches,...), qui projettent le matériau contre des plaques de choc. C'est le cas le plus fréquent.
Il existe différents systèmes de broyage par percussion :
Broyeurs à marteaux : ils comportent un ou deux rotors équipés de marteaux en acier à haute teneur en manganèse. Ce sont les seuls équipements utilisés pour le broyage des ferrailles, des carcasses automobiles et des ordures ménagères. Ils sont parfois utilisés également pour le concassage de produits moyennement abrasifs, durs ou semi-durs, mais résistent moins bien à l'usure, dans ce cadre d'utilisation, que les concasseurs à cylindres.
Broyeurs à barres ou plaques de choc : ils sont constitués d'acier à haute résistance, et des plaques d'usure interchangeables recouvrent les plaques de choc. Ils sont utilisés pour le broyage grossier (concassage quaternaire), en particulier pour les produits durs et abrasifs (roches par exemple).
Concasseurs à mâchoires : ils sont utilisés pour les matériaux cassants et durs.
Broyeurs à billes et boulets : Les matériaux les constituant sont variés (cuves en acier revêtu de Corindur à haute teneur en alumine, en porcelaine ou en manganèse, billes en alumine frittée, porcelaine ou acier revêtu de Corindur). Ils sont utilisés pour les gros débits de broyage. Ils servent au broyage grossier comme au broyage fin.
Broyeurs à cylindres : la matière passe entre deux cylindres et ressort sous forme de plaquette friable. Ce type d'appareil est souvent utilisé en pré-broyage ou en broyage hybride. Outre le concassage des produits moyennement abrasifs, il peut servir pour le concassage de produits mous, collants, élastiques ou fibreux.
Broyeurs à galets ou pendulaires : Les matériaux sont disposés sur un plateau (embase) et écrasés par le roulement de galets. Ces appareils sont souvent équipés d'un séparateur permettant d'ajuster la finesse du broyage. Ils sont principalement utilisés pour le broyage grossier.
Broyeurs cryogénique : ils servent au concassage de matériaux mous, collants, élastiques ou fibreux, refroidis auparavant à très basse température pour augmenter leur dureté.
Le rapport de réduction des matériaux varie selon la technique utilisée. Il est de 10 à 12 pour le broyeur à barres ou plaques de choc, contre 20 à 30 pour le broyeur à marteaux. Le débit est lui aussi très variable : 100 à 2000 t/h pour les broyeurs à marteaux, 40 à 800 t/h pour les broyeurs à barres ou plaques de choc, contre seulement 150kg/h à 120t/h pour les broyeurs à galets.
La capacité d'admission varie également : 1000*1800*3200 mm pour les broyeurs à marteaux, 400*500 à 1200*2900 pour les broyeurs à plaques de chocs, 10 à 18000 litres pour les broyeurs à billes.
Les poussières rejetées sont dirigées vers des systèmes de filtration solides-gaz.
Le broyage par percussion est une technique courante et assez répandue, aussi bien pour les déchets ménagers que pour les déchets industriels. Le coût de ce traitement est très variable : 5000 à 6000 par kW installé, sachant que la puissance électrique est de 30 à 2500 kW selon le système choisi, et que la consommation est de 0.5 à 20 kwh/t.
Le broyage est généralement utilisé en amont d'une unité de traitement. C'est une technique de pré-traitement, précédant par exemple l'agglomération par extrusion. Elle ne produit en théorie pas de déchets autres que les particules qu'elle fabrique et qui sont traitées par un processus en aval.
En pratique, cette technique est souvent utilisée en amont d'une unité de recyclage, et, dans cette optique, elle produit des déchets. Dans le cas de l'industrie automobile, par exemple, le broyage est suivi d'un tri magnétique : les particules métalliques seront sélectionnées et recyclées, et les autres seront des résidus qu'il faudra traiter. En général, ces déchets sont brûlés. De même, le recyclage des bouteilles plastiques nécessite, après la phase de broyage, l'élimination des résidus d'étiquettes en papier.