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"PERFECTIONNEMENTS A LA SEPARATION DES MATIERES PAR FLOTTAI- SON"
L'invention est relative à la séparation des matières par flottaison; elle concerne en particulier l'épuration du charbon et la concentration des minerais ou leurs équivalents (toutes ces matières étant ci-après désignées par "minéraux") par flottaison, et plus particulièrement encore des perfec- tionnements au procédé de flottaison dits "par succion" et aux appareils employés dans ce procédé.
Dans le procédé dit "par succion", tel qu'il a été réa- lisé antérieurement, la pulpe de minerai et d'eau était, après agitation avec de l'huile ou un agent analogue, aspi- rée par un conduit, d'un réservoir dans la chambre de sépara- tion, grâce à la dépression ou vide y maintenu. La vitesse d'écoulement de la pulpe dans ce conduit était généralement calculée de telle manière que les particules minérales les plus denses se trouvaient entraînées dans la chambre de sé- paration. Lorsque la pulpe s'élève dans ce conduit, et appro- che de la chambre de séparation, la pression agissant sur la pulpe décroit progressivement, avec libération des gaz occlus et dissous, et leur dilatation dans la pulpe.
Cette dilata-
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tion conduit à un accroissement du volume de la pulpe et à un accroissement correspondant de sa vitesse dans le conduit.
En observant ce qui se passe dans le conduit, on a constaté que la vitesse considérablement plus élevée qui s'établit,provoque des phénomènes de turbulence et la séparation des particules minérales propres des bulles de. gaz libérées par la chute de pression. Les particules miné- rales qui se séparent ainsi sont en grande partie perdues dans les résidus.
Dans plusieurs dispositions d'appareils (tel l'appa- reil décrit dans le brevet anglais No 191.383) la pulpe est amenée en direction horizontale ou sensiblement telle, dans une chambre de séparation, à une vitesse telle qu'elle provoque dans la chambre la giration de l'ensemble de la pulpe. En observant ce qui se, produit dans cet appareil, on a constaté que la giration détermine,dans la chambre de séparation, la formation de tourbillons ou un état de turbulence et une perte de particules minérales propres, qui se détachent des bulles gazeuses. On constate également une perte importante de particules minérales dans la partie horizontale des conduits d'amenée, en raison du frottement des-bulles portant les particules sur le fond et le sommet de la conduite, ce qui entraîne la séparation des particu- les.
Le même effet se constate également dans les courbes des conduits, lorsque ces derniers passent de la @ verticale à l'horizontale.
Des râteaux mécaniques ou des bras agitateurs disposés dans le récipient de séparation (tel que celui décrit dans le brevet anglais ? 29.282/04) ont des effets analogues, en détachant les particules minérales des bulles.
Tous ces inconvénients sont d'importance toute parti- culière dans le traitement des grains de dimensions relati- vement importantes.
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On remédie dans une large mesure à ces inconvénients par emploi de procédé perfectionné "par succion" de l'in- vention, et le demandeur a constaté pouvoir, avec succès, traiter par exemple du charbon broyé en grains de grandes di- mensions, avec un rendement plus élevé qu'antérieurement.
Conformément à l'invention, la pulpe composée d'eau, de minéral et de l'agent mousseux, tel que de l'huile, est aspirée dans une chambre de séparation, sous forme d'un courant pratiquement vertical, qui ne comprend pas de portions horizontales ou de changements de direction, et qui se dépla- ce à une vitesse sensiblement constante. De cette façon, la turbulence est moindre, et les bulles avec les particules minérales y attachées s'élèvent tranquillement.
Une méthode permettant de réaliser une vitesse sensible- ment constante, consiste à s'arranger pour que le courant présente une section droite croissante en direction ascen- dante. Les bulles et les particules minérales y attachées, sont en outre séparées du courant dans la chambre de sépara- tion sans l'aide de rateaux mécaniques ou d'agitateurs.
Suivant un mode de réalisation préféré, la' pulpe épui- sée, durant son mouvement descendant dans la-chambre de sépa- ration, est entraînée en un mouvement giratoire par admission d'un ou d'un certain nombre de courants tangentiels, d'eau sous pression, afin de permettre à une autre partie de par- ticules minérales propres de s'élever et de se séparer, toute transmission de mouvement tournant à la masse de la mousse étant empêché dans une large mesure grâce à des chicanes fixes disposées autour du point d'arrivée, dans la chambre de sépa- ration, du courant non turbulent de la pulpe.
L'invention consiste en outre en un appareil approprié pour l'exécution du procédé perfectionné, le dit appareil comprenant une chambre de séparation présentant une partie supérieure conique ou retrécie reliée à une pompe d'aspira- tion et une conduite de sortie pour les concentrés, ainsi
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qu'une sortie pour la pulpe épuisée, cette chambre étant munie en outre d'un conduit central de succion pour la pulpe; pratiquement vertical.exempt de coudes et de portions hori- zontales, et s'évasant de telle manière que la pulpe ascen- dante, lorsque son volume s'accroît en raison de la chute de pression, continue à ascensionner le conduit sous la forme d'un courant non turbulent dont la vitesse est sensiblement constante.
Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres parti- cularités de l'invention, seront ci-après plus explicitement définies en se référant au dessin annexé qui représente une coupe verticale pratiquée dans un appareil pour l'exécution du procédé "par succion" perfectionné. a désigne un récipient cône présentant une partie cônique supérieure, b, laquelle est munie d'une ouverture de débit ¯± ménagée à son sommet. Cette sortie est entourée d'un collecteur d, fermé, sauf en ce qui concerne une conduite e prenant naissance à la partie supérieure et menant à la pompe d'aspiration, et une sortie f prenant naissance dans la par- tie inférieure et reliée à ùne conduite d'évacuation ± débouchant vers le bas dans une gouttière h.
Dans cette conduite pénètre, en un point approprié, un ajutage descen- dant i relié à un conduit d'alimentation d'eau. L'extrémité de la conduite g forme joint' hydraulique ou est munie d'un clapet de retenue.
Le fond ouvert du récipient a est relié à une conduite k, qui débouche à son extrémité inférieure dans une gouttière 1, et qui est fermée à cette extrémité par une soupape m.
La tige n qui porte cette soupape, est reliée à un levier o articulé en p et relié, à son autre extrémité, par une tige q, à un levier r articulé en.2 et soumis à l'action d'une came tournante t.
Un conduit montant u relié par une partie en U, v, avec une trémie à pulpe w, se prolonge suivant l'axe du récipient
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a approximativement jusqu'au point de jonction du récipient avec la partie supérieure b. Ce conduit est de section croissante en direction ascendante, et son extrémité supé- rieure ouverte porte un certain nombre d'anneaux concentri- ques x formant cloisonnement$,- circulaires. De cette portion du conduit partent des chicanes radiales y. z désigne un ajutage disposé plus ou moins tangentiellement dans le ré- cipient a etraccordé à une alimentation d'eau.
Le fonctionnement de l'appareil est ainsi qu'il suit, en supposant, à titre d'exemple, que la matière traitée est constituée par du charbon finement divisé.
La pulpe (c'est à dire un mélange de matière à traiter, d'eau, et d'un des agents mousseux connus, comme par exem- ple de l'huile) après avoir été remuée ou agitée, ainsi qu'on le comprendra, est amenée dans la trémie w, et la pompe d'aspiration reliée à la conduite e est mise en action. La pulpe est aspirée dans le conduit u et remplit le récipient a-b et le conduit k. La came t est amenée en rotatioh pour ouvrir périodiquement la soupape m, la hauteur de levée étant réglée grâce à un tendeur q1.
Les bulles de gaz libérées de l'eau dans la pulpe qui s'élève dans le conduit u, de même que le$gaz occlus sur ou dans les particules de charbon, se fixen aux particules de charbon par préférence aux particules de la matière minérale constituant une partie des cendres. Lorsque les bulles ascensionnent la conduite, elles croissent en dimensions, d'où une tendance à l'accroissement du volume de la pulpe, accompagné d'un accroissement correspondant '.de sa vitesse ascensionnelle. Cette dernière tendance est contrecarrée par l'accroissement de diamètre du conduit, de sorte que la pulpe s'élève dans ce dernier sous forme d'un courant ayant sensiblement une vitesse constante, et sans turbulence.
Du fait que le conduit u ne comporte aucun coude, il y a peu de tendance des particules entraînées par les bulles à se
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détacher de ces dernières par frottement contre les surfaces.
Lorsque la pulpe montante quitte le conduit u, les particules les plus denses de matière cendreuse, auxquelles aucune bulle n'est attachée, se mettent à descendre à l'en- contre du courant, @ s'échappent par les passages formés entre les anneaux x et passent dans le récipient a. Si ces particules pouvaient continuer à descendre dans le conduit u, elles pourraient détacher les particules de charbon de leurs bulles gazeuses.
Les particules de charbon portées par les bulles gazeuses continuent à s'élever dans la partie b du récipient, et pas- sent finalement par l'ouverture c dans le collecteur d d'où elles s'évacuent par le conduit ±.
En traitant une certaine quantité de pulpe, il se pro- duit une mousse volumineuse, trop lentement déchargée par la conduite g, la capacité de la machine étant ainsi réduite. pour remédier à cet inconvénient on peut adopter des moyens propres à permettre de réduire la pression dans cette condui- te et y accroître la vitesse, les moyens représentés dans l'exemple choisi étant constitués par un injecteur 1 alimenté d'eau sous pression. Les constituants cendreux se rassemblent dans le récipient a et descendent la conduite k, en s'échap- ' pant finalement au delà de la soupape 1 lorsque cette dernière est périodiquement ouverte grâce à l'action de la came du levier r.
Ces ouvertures et ces fermetures de la soupape produisent une pulsation du contenu du récipient a-b qui empêche l'accumulation du charbon dans la partie supérieure b et la formation de canaux dans ce charbon. Pareils canaux permettraient à l'eau seule de s'écouler par la conduite g à l'exception de charbon.
Du fait que des particules de charbon auxquelles adhè- rent des bulles passent, en même temps que les constituants cendreux, dans le récipient a, il est avantageux de communi- quer au contenu de ce récipient un mouvement giratoire propre
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à faciliter l'ascension des particules de charbon entravée 'par la descente des constituants cendreux. Dans ce but, de l'eau sous pression est admise dans le récipient ¯a par le jet tangentiel susmentionné z. Afin que le mouvement giratoire ne se communique que dans une mesure aussi réduite que possible au contenu.)de la partie supérieure b, des chicanes sont dis- posées radialement, de l'embouchure du conduit u jusqu'à la périphérie de la partie b.
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REVENDICATIONS 1. - Un procédé par succion pour séparer des matières 11) par flottaison, lequel procédé comprend la-.phase qui consiste \y n/wi . à provoquer l'ascension d'une pulpe de la matière, sous forme d'un courant pratiquement vertical, exempt de changements de direction, et se déplaçant à une vitesse sensiblement con- stante.
2. - Un procédé par succion pour séparer des matières par flottaison, lequel procédé comprend la phae qui consiste à déterminer l'ascension d'une pulpe de la matière, sous forme d'un courant pratiquement vertical, de section droite croissan- te en direction ascendante dans une mesure telle que ce cou- rant s'écoule à vitesse sensiblement constante.
3. - Un procédé par succion pour séparer les matières par flottaison, lequel procédé comprend la phase qui consiste à déterminer l'ascension d'une pulpe de la matière, sous forme d'un courant pratiquement vertical exempt de changements de direction, et qui s'écoule, à vitesse sensiblement constante, dans une masse liquide, masse dans laquelle les particules minérales propres s'élèvent, tandis que la pulpe épuisée descend, et à communiquer un mouvement giratoire à celle des parties de la masse liquide dans laquelle descend la pulpe épuisée.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"IMPROVEMENTS IN THE SEPARATION OF MATERIALS BY FLOTATION"
The invention relates to the separation of materials by flotation; it relates in particular to the purification of coal and the concentration of ores or their equivalents (all these materials being hereinafter referred to as "minerals") by flotation, and more particularly further improvements to the flotation process known as "by suction "and to the apparatus employed in this process.
In the so-called "suction" process, as has been carried out previously, the pulp of ore and water was, after stirring with oil or the like, sucked in through a pipe. a reservoir in the separation chamber, thanks to the vacuum or vacuum maintained there. The flow rate of the pulp in this conduit was generally calculated such that the denser mineral particles were entrained in the separation chamber. When the pulp rises in this duct, and approaches the separation chamber, the pressure acting on the pulp gradually decreases, with the release of the occluded and dissolved gases, and their expansion in the pulp.
This dilata-
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tion leads to an increase in the volume of the pulp and to a corresponding increase in its velocity in the duct.
By observing what is happening in the duct, it has been observed that the considerably higher speed which is established, causes phenomena of turbulence and the separation of the clean mineral particles of the bubbles. gas released by the pressure drop. The mineral particles which separate in this way are largely lost in the tailings.
In several arrangements of apparatus (such as the apparatus described in British Patent No. 191,383) the pulp is fed in a horizontal direction or substantially such, into a separation chamber, at a rate such as to cause the pulp in the chamber. gyration of the whole pulp. By observing what occurs in this apparatus, it has been observed that the gyration determines, in the separation chamber, the formation of vortices or a state of turbulence and a loss of clean mineral particles, which are detached from the gas bubbles. A significant loss of mineral particles is also observed in the horizontal part of the supply conduits, due to the friction of the bubbles carrying the particles on the bottom and the top of the conduit, which results in the separation of the particles.
The same effect can also be seen in the curves of the ducts, when the latter pass from the vertical to the horizontal.
Mechanical rakes or stirring arms arranged in the separation vessel (such as that described in British Patent No. 29,282 / 04) have similar effects, by loosening the mineral particles from the bubbles.
All these drawbacks are of particular importance in the treatment of grains of relatively large dimensions.
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These drawbacks are to a large extent overcome by the use of the improved "suction" process of the invention, and the Applicant has found that it is possible, with success, to process, for example, crushed coal into large-sized grains. higher yield than before.
According to the invention, the pulp composed of water, mineral and the foamy agent, such as oil, is sucked into a separation chamber, in the form of a practically vertical stream, which does not include horizontal portions or changes of direction, and which moves at a substantially constant speed. In this way, the turbulence is less, and the bubbles with the mineral particles attached to them quietly rise.
One method of achieving a substantially constant speed is to arrange for the current to have an increasing cross section in an upward direction. Bubbles and attached mineral particles are further separated from the stream in the separation chamber without the aid of mechanical rakes or stirrers.
In a preferred embodiment, the spent pulp, during its downward movement in the separation chamber, is driven in a gyratory movement by admitting one or a number of tangential currents, pressurized water, in order to allow another part of clean mineral particles to rise and separate, any transmission of rotating motion to the mass of the foam being to a large extent prevented by fixed baffles arranged around from the point of arrival, in the separation chamber, of the non-turbulent flow of the pulp.
The invention further consists of an apparatus suitable for carrying out the improved method, said apparatus comprising a separation chamber having a conical or narrowed upper part connected to a suction pump and an outlet line for the concentrates. , so
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an outlet for the spent pulp, this chamber being further provided with a central suction duct for the pulp; practically vertical. free from bends and horizontal portions, and flaring in such a way that the ascending pulp, when its volume increases due to the pressure drop, continues to ascend the duct in the form of 'a non-turbulent current whose speed is substantially constant.
The above characteristics, as well as other features of the invention, will be hereinafter more explicitly defined with reference to the accompanying drawing which shows a vertical section made in an apparatus for carrying out the "suction" process. "perfected. a designates a cone receptacle having an upper conical part, b, which is provided with a flow opening ¯ ± provided at its top. This outlet is surrounded by a closed collector d, except for a pipe e originating at the upper part and leading to the suction pump, and an outlet f originating in the lower part and connected to ùa drain pipe ± leading down into a gutter h.
Into this pipe penetrates, at a suitable point, a descending nozzle i connected to a water supply pipe. The end of the pipe forms a hydraulic seal or is provided with a check valve.
The open bottom of the receptacle a is connected to a pipe k, which opens at its lower end into a gutter 1, and which is closed at this end by a valve m.
The rod n which carries this valve, is connected to a lever o articulated in p and connected, at its other end, by a rod q, to a lever r articulated in 2 and subjected to the action of a rotating cam t .
An ascending duct u connected by a U-shaped part, v, with a pulp hopper w, extends along the axis of the container
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a approximately up to the junction of the container with the upper part b. This duct is of increasing cross section in the upward direction, and its open upper end carries a certain number of concentric rings x forming partitioning $, - circular. Radial baffles y start from this portion of the duct. z denotes a nozzle disposed more or less tangentially in the receptacle a and connected to a water supply.
The operation of the apparatus is as follows, assuming, by way of example, that the material being processed is finely divided carbon.
The pulp (that is to say a mixture of material to be treated, water, and one of the known foamy agents, such as, for example, oil) after having been stirred or agitated, as is commonly known as will include, is brought into the hopper w, and the suction pump connected to the line e is activated. The pulp is sucked into the duct u and fills the receptacle a-b and the duct k. The cam t is rotated to periodically open the valve m, the lift height being adjusted using a tensioner q1.
The gas bubbles released from the water in the pulp which rises in the duct u, as well as the gas occluded on or in the carbon particles, attach to the carbon particles in preference to the particles of the mineral matter. constituting part of the ashes. As the bubbles ascend the pipe, they increase in size, hence a tendency for the volume of the pulp to increase, accompanied by a corresponding increase in its rate of rise. This latter tendency is counteracted by the increase in diameter of the duct, so that the pulp rises in the latter in the form of a stream having substantially a constant speed, and without turbulence.
Since the duct u has no bends, there is little tendency for the particles entrained by the bubbles to settle.
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detach from them by rubbing against the surfaces.
When the rising pulp leaves the duct u, the densest particles of ashy material, to which no bubbles are attached, begin to descend against the current, @ escape through the passages formed between the rings x and pass into container a. If these particles could continue to descend in the conduit u, they could detach the carbon particles from their gas bubbles.
The carbon particles carried by the gas bubbles continue to rise in part b of the container, and finally pass through the opening c into the collector d from where they are discharged through the duct ±.
By treating a certain amount of pulp, a voluminous foam is produced which is discharged too slowly through line g, thereby reducing the capacity of the machine. to remedy this drawback, it is possible to adopt means suitable for making it possible to reduce the pressure in this pipe and to increase the speed therein, the means shown in the example chosen being constituted by an injector 1 supplied with pressurized water. The ashy constituents collect in the container a and descend the line k, finally escaping beyond the valve 1 when the latter is periodically opened by the action of the cam of the lever r.
These openings and closings of the valve produce a pulsation of the contents of the vessel a-b which prevents the build-up of carbon in the upper part b and the formation of channels in this carbon. Such channels would allow only water to flow through line g with the exception of coal.
Due to the fact that carbon particles to which bubbles adhere pass, together with the ashy constituents, into the container a, it is advantageous to impart to the contents of this container a proper gyratory movement.
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to facilitate the ascent of the carbon particles hampered by the descent of the ashy constituents. For this purpose, pressurized water is admitted into the container ¯a by the aforementioned tangential jet z. So that the gyratory movement is communicated only to the extent possible to the contents of the upper part b, baffles are arranged radially, from the mouth of the duct u to the periphery of the part b .
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CLAIMS 1. - A suction process for separating materials 11) by flotation, which process comprises the phase of \ y n / wi. in causing a pulp of the material to rise in the form of a substantially vertical stream, free from changes of direction, and moving at a substantially constant speed.
2. - A process by suction for separating matter by flotation, which process comprises the phase which consists in determining the rise of a pulp of the material, in the form of a practically vertical stream, of cross section increasing in upward direction to such an extent that this current flows at a substantially constant velocity.
3. - A suction process for separating matter by flotation, which process comprises the step of determining the rise of a pulp of the material, in the form of a practically vertical stream free of changes of direction, and which flows, at a substantially constant speed, in a liquid mass, a mass in which the clean mineral particles rise, while the spent pulp descends, and to impart a gyratory movement to that of the parts of the liquid mass in which the exhausted pulp.
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