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"PROCEDE ET APPAREIL POUR SEPARER DES SUBSTANCES
DE POIDS SPECIFIQUES DIFFERENTS" '
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil pour séparer des matières de poids spéci- fiques différents par flottation de la matière la plus lé- gère et immersion de la plus lourde dans un milieu fluide dont le poids spécifique est compris entre ceux desdites matières;
l'invention consiste à créer et à maintenir une circulation dans une masse, non divisée verticalement, de ce milieu fluide, autour d'une zone sensiblement horizon- tale de cette masse, à faire que cette circulation produi- se un mouvement de translation sensiblement horizontal dans la région voisine de la partie supérieure de ce milieu flui- de, à faire que ce mouvement horizontal de translation se transforme en un mouvement descendant de translation dans la région voisine d'une extrémité de cette masse, à faire que ce mouvement descendant se continue par un mouvement
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de translation en sens inverse, dirigé vers'l'autre extrémité de cette masse, à faire que cette translation en sens inverse se continue par un mouvement ascendant de translation,
à faire que ce mouvement ascendant se continue par le mouvement sensiblement horizontal de translation mentionné en premier lieu, grâce à quoi un mouvement rotatoire de translation,à vitesse de translation sensiblement unifor- me, est induit sur le pourtour de cette masse ;
amener des matières à séparer dans cette masse, à faire que les plus légères de ces matières y flottent et soient emmenées de ce fait en un point d'où elles sont retirées, et à faire que les matières les plus lourdes s'y enfoncent pour aller, par cette translation en sens inverse, à un point d'enlèvement, cette translation en sens inverse, en passant dans la matière plus lourde qui tombe, récupérant la matière plus légère entraînée vers le bas par la matière plus lourde qui tombe et cette translation montante ramenant la matière plus légère, entraînée vers le bas, à la translation horizontale, et à enlever séparément de cette masse les matières plus lourdes et plus légères.
La présente invention est également caractérisée par le fait que la partie centrale de ce milieu fluide de séparation, entre ce courant supérieur se déplaçant horizontalement et ce courant se déplaçant en sens inverse, présente un volume sensible, ne comportant pas d'obstacles, de sorte que la matière peut tomber à travers cette partie centrale, puis à travers ce courant en sens inverse sans être gênée;
qu'une masse fluide secondaire est introduite à vitesse relativement élevée au-dessus de la masse fluide de séparation et dans le même sens)de circulation
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qu'elle que l'introduction de la matière à séparer a lieu dans cette masse fluide de séparation, au-dessus du courant se déplaçant en sens inverse et que des moyens, servant à créer et à maintenir la circulation sur le pourtour de la masse fluide de séparation, comportent un certain nombre de conduits d'évacuation du liquide débouchant tangentiellement au trajet de circulation.
La Fig. 1 est une coupe verticale représentant la circulation du milieu fluide de séparation produite par l'énergie de l'eau introduite sous pression dans ce milieu.
La Fig. 2 est une coupe verticale représentant schématiquement, un appareil dans lequel la circulation est obtenue par une roue à aubes dont l'axe de rotation est sensiblement horizontal.
La Fig. 3 est une coupe de détail d'un coin d'un récipient, représentant schématiquement un autre procédé d'enlèvement de la matière plus légère constituée par un élévateur à godets, mais montrant l'utilisation d'un système de raclette, de godet, d'écope, etc... pour cet enlèvement.
La Fig. 4 est une coupe perpendiculaire à la Fig.
2, faite suivant la ligne X-X, Y, Z et montrant l'amenée des matières par les goulottes d'alimentation 29', 29' à l'intérieur de la roue à aubes tournante 9.
Pour plus de simplicité, les dessins représentent l'appareil disposé de façon à produire une circulation dextrogyre dans le milieu liquide, mais ce sens de circulation n'est évidemment pas essentiel pour le fonctionnement de l'invention. Le sens de circulation du milieu fluide est indiqué par les f lèches.
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Il est évident que les dispositifs secondaires représentés dans l'une quelconque des figures du dessin, peuvent être utilisés avec l'appareil représenté sur l'une quelconque des autres figures.
Sur la Fig. 1, on voit schématiquement un récipient 1 ayant la forme d'un bac rectangulaire, mais qui peut avoir une forme ou une dimension quelconque appropriée et qui est pourvu d'un prolongement 2 allant en se rétrécissant vers le bas et servant à recueillir les matières plus lourdes tombant à travers le milieu de séparation fluide 3, du type indiqué, et qui remplit le récipient. Le récipient est pourvu d'entrées 4, commandées par des robinets, servant à l'admission de l'eau ou d'eau et de sable mélangés sous pression. Une colonne de classification 5, avec arrivée d'eau 6, commandée par un robinet, relie la base du récipient 2 avec un système d'évacuation pour arrêter la matière plus lourde et comprenant des registres et des cylindres 8, 8' servant à pousser ces registres, avec chambre 7 pour les déchets.
Sur la Fig, 2, la circulation du milieu fluide est obtenue au moyen d'une roue à aubes tournante 9, pourvue de pales 10, montée sur un arbre 11, et qui est actionnée par une force motrice appropriée quelconque provoquant ainsi la circulation représentée par les flèches. Un certain nombre de ces roues à aubes peuvent être disposées, soit en parallèle, soit en série. La roue 9 avec ses aubes 10 peut être du type complètement ouvert, les aubes ou pales étant portées par des systèmes d'étoiles ou de disques montés sur l'arbre 11. On a représenté en 12 un déflecteur courbe qui aide à convertir le courant vertical en un cou-
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rant horizontal.
Ces déflecteurs sont utiles, quoique non essentiels, car l'appareil fonctionnerait sans eux, mais avec une certaine perte d'énergie du fait de courants tourbillonnaires,
Dans l'application au lavage du charbon, le mi- lieu 3. effectuant la séparation peut être une suspension dans l'eau de sable de quartz passant aux tamis compris entre le numéro 30 et le numéro 80, ce milieu ayant un poids spécifique plus élevé que celui du charbon et inférieur au charbon très cendreux, aux schistes, aux rocs ou autres impuretés mélangées.
Le récipient 1 est muni d'une poche d'alimentation 13, d'un registre d'alimentation réglable 14 et d'une goulotte d'alimentation 15. Les moyens servant à enlever le charbon flottant à la partie supérieure de 3 et qui est indiqué par la ligne A-A, sont représentés ici comme constitués par un seuil de trop-plein avec tamis 17 séparant le sable et l'eau, le sable se déposant dans le bac 18 et étant pompé par le conduit 19 par la pompe à sable 20 qui le renvoie dans une boîte 21 d'où il revient au récipient 1 et dans lequel il rentre au voisinage de la partie supérieure du milieu 3 servant à faire la séparation, sur la ligne A-A.
Le charbon qui flotte sort par le seuil de tropplein 16 en passant au-dessus du tamis 17 de séparation de l'eau et du sable, le charbon allant à des poches ou tamis de classification 26 et l'eau et le sable allant au bac à sable 18.
La chambre à déchets 7, en outre de la rentrée 22 commandée par robinet pour l'eau sous pression, comporte
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un orifice à air 23, commandé par robinet, de façon à permettre l'échappement de l'air.
On a représenté un autre système d'évacuation sur la Fig. 3. Celui-ci est constitué par un élévateur à godets 24 dont les godets sont de préférence perforés, de sorte que le milieu fluide mélangé au charbon peut retomber dans le récipient 1 et ceci est aidé par des jets de pulvérisation d'eau 25.
Le sable et l'eau retirés, avec les déchets, de la chambre à déchets 7 peuvent être envoyés à l'égout ou être amenés dans le récipient 1 pour y être réutilisés.
L'eau sous pression arrivant par les entrées munies de robinets 4 et 6 et par les jets de pulvérisation 25 peut être fournie par une source étrangère quelconque ou par le trop-plein 26 du bac à sable, mais une certaine quantité d'eau de complément doit être fournie par une source étrangère à l'appareil.
Ce procédé hydraulique d'obtention de la circulation du milieu de séparation convient particulièrement bien pour maintenir en suspension un mélange de solides finement divisés, tels que l'on en rencontre dans le lavage des charbons bitumineux à faible poids spécifique.
Dans des milieux de ce genre, le pourcentage en volume du sable par rapport à l'eau peut ne pas être supérieur à 25 ou 30 % de sable pour 75 ou 70 % d'eau et le milieu fluide est un mélange relativement dilué. Dans ce mélange, la vitesse de chute des particules de sable est beaucoup plus grande que dans des mélanges moins dilués et, par suite, il est nécessaire d'avoir une grande quantité d'eau qui monte pour maintenir en suspension les particules de sable,
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et avec le perfectionnement selon l'invention, l'énergie cinétique de l'eau qui arrive est utilisée pour obtenir la circulation désirée.
L'eau en circulation doit être surtout introduite en dessous du milieu de séparation liquide, comme cela est indiqué par les plus grands diamètres des arrivées 4, 4, 4', munies de robinets et disposées à la partie inférieure des récipients dans les Fig. 1 et 2.
Dans les dessins, la ligne B-B indique la limite supérieure d'une masse d'eau recouvrant le milieu de séparation et dans les formes de réalisation de l'invention utilisant les procédés décrits dans le brevet américain N 1.392.399 du 4 Octobre 1921. Ces lignes A-A et B-B sont horizontales sur le dessin, mais, en pratique, ni la partie supérieure du milieu de séparation, ni l'eau le recouvrant, ne sont nécessairement horizontales, mais peuvent présenter une pente partant du point d'alimentation pour aller vers le coin où le charbon est enlevé, ou bien où l'eau?'en va.
De façon à permettre le remplacement des robinets de sortie du mécanisme opératoire ou de la chambre à déchets pour des remplacements ou des réparations, sans retirer du récipient le sable et l'eau qu'il contient, on peut disposer avantageusement un registre 28 (Fig. 2), à la partie supérieure de la colonne de classification 5, registre qui est maintenu ouvert quand l'appareil est en service, mais qui peut être fermé avant d'arrêter son fonctionnement, de façon à empêcher l'appareil à classer de se remplir d'une masse compacte de sable.
La masse fluide 3, contenue dans le récipient de séparation, doit être maintenue à une vitesse plus grande
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que celle du courant des matières d'alimentation qui y entrent de façon que ces matières puissent être entraînées en partant du point d'entrée, en réduisant ainsi l'épaisseur des matières qui flottent.
Le sable et l'eau mis en circulation par la pompe à sable 20 constituent une masse fluide secondaire qui est injectée directement sur le dessus de la masse fluide 3.. Cette masse fluide secondaire est, de préférence, injectée à plus grande vitesse que celle de la surface de la masse fluide 3, aidant ainsi à maintenir la vitesse à la surface de cette masse et, du fait de l'énergie due à sa propre vitesse, elle entraîne la matière qui flotte plus rapidement vers le point d'évacuation, augmentant ainsi le rendement horaire et l'efficacité du fonctionnement.
La Fig. 1 représente une forme préférée d'intro- duction de matières à séparer ; introduction se fait par l'orifice d'un conduit d'alimentation 29 par lequel la matière à séparer arrive dans la zone neutre à travers l'une des parois du récipient 1 ou à travers les deux.
Un conduit d'alimentation analogue peut évidemment être appliqué sur la fig. 2, la matière étant injectée à l'intérieur de l'agitateur tournant 9, comme on l'a représenté en 29'.
Si ce conduit d'alimentation est utilisé on peut supprimer les goulottes d'alimentation 15 ou s'en servir comme appareils d'alimentation auxiliaires pour le charbon de petite dimension, mais la boîte 21 et son auge sont conservées pour ramener à la partie supérieure du milieu de séparation 3, la masse fluide auxiliaire renvoyée par la pompe 20, venant du bac à sable 18, comme cela est re-
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présenté sur les Fig. 1 et 2, et cette auge peut, si on le désire, être utilisée également pour amener des matières à séparer directement sur la partie supérieure du milieu fluide de séparation 3.
Le type de récipient jugé le meilleur est une auge relativement longue et étroite, dont le dessus ouvert est horizontal ou présente une pente hydraulique depuis l'alimentation jusqu'au seuil de décharge et dont le fond est incliné vers le bas du côté de la zone où se fait l'alimentation, de façon que la partie la plus profonde du récipient soit à gauche lorsque le sens de circulation est dextrogyre versla droite, comme on le voit sur la Fig. 2, mais le récipient peut avoir une forme ou une dimension quelconques, en ce qui concerne la longueur, la hauteur et la largeur.
Dans une auge de ce genre, la masse fluide de séparation peut avoir une grande vitesse de surface et, par suite, une grande capacité d'entrainement de la matière flottant depuis l'alimentation jusqu'à la décharge. La masse fluide secondaire, superposée en vue d'obtenir l'efficacité et le rendement maxima doit être envoyé par-dessus la masse liquide de séparation, dans le même sens et à une vitesse sensiblement plus grande que celle de la masse de séparation, en transportant ainsi la matière qui flotte, à une plus grande vitesse, vers le seuil de déchargement et par-dessus celui-ci.
La présente invention est intéressante pour la séparation des substances de poids spécifiques différents, séparation effectuée par flottation de la matière la plus légère et chute de la matière la plus lourde dans un milieu
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fluide ayant un poids spécifique compris entre celui des matières plus légères et plus lourdes; elle est intéressante également pour la séparation au moyen d'un milieu fluide ayant un poids spécif ique suffisant pour retarder la chute de certaines des matières les plus légères, mais non suffisant pour permettre à toutes ces matières légères de flotter.
Ce milieu fluide peut être un liquide quelcon- que approprié ayant la fluidité désirée, c'est-à-dire un fluide quelconque non visqueux, tel que de l'eau ou des solutions non visqueuses de sels solubles dans l'eau, telles que la saumure, l'eau de mer, les solutions de chlorure de calcium, etc..., ou des mélanges de ces liquides ou solutions.
La présente invention est intéressante pour la séparation de substances au moyen d'un milieu fluide consistant en une suspension entretenue dans un liquide de particules solides plus lourdes que ce liquide et sensiblement insolubles dans celui-ci, comme cela est décrit dans les brevets américains ? 1.224.138 du 1er Mai 1917, 1.392.399 du 4 Octobre 1921 et la réissue 17.873 du 18 No- vembre 1930, dans lesquels ces milieux de séparation, leurs compositions et leurs caractéristiques sont décrits et définis.
Le perfectionnement selon la présente invention consiste à produire et à maintenir la circulation dans une masse d'un milieu fluide du genre en question, autour d'une zone sensiblement horizontale de cette masse. Le parcours décrit par cette circulation peut être circulaire, ellip-
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y ait écoulement longitudinal à la partie supérieure se continuant par un écoulement longitudinal en sens inverse dirigé vers le fond, et un écoulement montant reliant l'écoulement dirigé vers le fond avec celui de la partie supérieure, produisant ainsi une circulation dans ce milieu.
Lorsque les matières à séparer sont amenées dans la partie supérieure de ce milieu de circulation fluide, ces matières sont entraînées immédiatement par l'écoulement longitudinal à partir du point où se fait l'alimentation, suivant une couche relativement mince, d'où les matières plus lourdes peuvent tomber rapidement en laissant les matières légères flotter à la surface de ce milieu qui coule, et ces matières légères sont ainsi rapidement transportées dans une zone de sortie, à une extrémité du récipient de séparation, tandis que les matières plus lourdes, tombant dans le fond de ce récipient, sont amenées par le courant circulant en sens inverse à la partie inférieure de ce milieu, de façon à s'accumuler dans une zone d'où on peut les enlever facilement.
Les matières légères qui, par accident, peuvent être entraînées vers le bas, dans la partie inférieure du récipient de séparation,sont amenées, par le courant circulant en sens inverse à la partie inférieure de ce milieu, dans la zone du courant qui remonte et sont ainsi ramenées à la partie supérieure de ce milieu fluide et rejoignent les matières plus légères flottant dans cette zone. La 'séparation est ainsi effectuée rapidement et efficacement.
Dans son application au milieu fluide comprenant des particules solides en suspension dans un liquide, les particules solides les plus grandes et les plus lourdes,
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tendant à se déposer dans le bas et à s'accumuler à la partie inférieure de ce milieu, sont entraînées, par la circulation qui est réalisée dans ce milieu, vers sa partie supérieure et y sont réparties, tandis que les particules solides plus fines et plus légères, tendant à s'accumuler à la partie supérieure de ce milieu, sont entraînées vers le bas, du fait de la circulation vers cette partie inférieure et y sont réparties, ce qui maintient ainsi un mélange uniforme de ces particules solides dans la suspension.
La circulation joue donc deux rôles elle remélange les particules solides et elle transporte les matières plus légères de l'alimentation à la décharge, ainsi que les matières plus lourdes à l'endroit où l'on désire les évacuer. En outre, les matières sont également traitées de nouveau dans la partie inférieure du milieu, de sorte que les matières plus légères en sont retirées et ramenées à la partie supérieure.
Cette dernière façon de procéder est particulièrement utile dans un milieu fluide servant à séparer du charbon les impuretés qui y sont mélangées ou à séparer d'autres substances telles que des minerais, d'avec la gangue ou autres déchets, etc...
On voit donc que le procédé et l'appareil décrits ci-dessus peuvent être utilisés pour séparer des matières de poids spécifiques différents, dans lesquels les màtières de valeurs flottent comme cela est le cas pour nettoyer le charbon des matières étrangères lourdes, et, d'autre part, le procédé et l'appareil peuvent être utilisés pour concentrer des minerais métalliques dans lesquels les matières de valeur tombent et le minerai impur et/ou la matière, sans
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L'expression "sable" telle qu'elle est utilisée dans la description qui précède, s'entend pour toutes matières solides finement divisées, convenant au but envisagé, et l'expression "eau" comprend tous liquides, mélange de liquides ou solutions de sels solubles convenant pour faire un milieu du genre indiqué.
L'invention peut être appliquée pour la séparation de minerais de métaux lourds, des minerais de qualité inférieure, ou pour séparer des matières non métalliques de poids spécifiques différents, qu'il s'agisse de produits naturels tels que le calcaire et les barytes, ou de produits artificiels tels que ceux qui sont obtenus dans les fours chimiques ou électriques, etc...
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"METHOD AND APPARATUS FOR SEPARATING SUBSTANCES
OF DIFFERENT SPECIFIC WEIGHTS "'
The present invention relates to a method and apparatus for separating materials of different specific weights by flotation of the lighter material and immersion of the heavier in a fluid medium having a specific weight between those. of said materials;
the invention consists in creating and maintaining a circulation in a mass, not divided vertically, of this fluid medium, around a substantially horizontal zone of this mass, in causing this circulation to produce a substantially translational movement horizontal in the region adjacent to the upper part of this fluid medium, to cause this horizontal translational movement to be transformed into a descending translational movement in the region adjacent to one end of this mass, to cause this downward movement continues with a movement
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of translation in the opposite direction, directed towards the other end of this mass, to ensure that this translation in the opposite direction is continued by an upward translational movement,
in causing this upward movement to be continued by the substantially horizontal translational movement mentioned first, whereby a rotary translational movement, at a substantially uniform translational speed, is induced around the periphery of this mass;
to cause matter to separate in this mass, to cause the lightest of these matters to float in it and thereby be taken to a point from which they are withdrawn, and to cause the heavier matter to sink there to go, by this translation in the opposite direction, to a point of removal, this translation in the opposite direction, passing through the heavier material which falls, recovering the lighter material carried downwards by the heavier material which falls and this upward translation bringing the lighter material, entrained downwards, to horizontal translation, and to remove the heavier and lighter materials separately from this mass.
The present invention is also characterized by the fact that the central part of this fluid separation medium, between this upper stream moving horizontally and this stream moving in the opposite direction, has a substantial volume, not comprising any obstacles, so that matter can fall through this central part, then through this current in the opposite direction without being hampered;
that a secondary fluid mass is introduced at a relatively high speed above the separating fluid mass and in the same direction of circulation
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that the introduction of the material to be separated takes place in this fluid mass of separation, above the current moving in the opposite direction and that means, serving to create and maintain the circulation on the periphery of the mass separation fluid, comprise a number of liquid discharge conduits opening tangentially to the circulation path.
Fig. 1 is a vertical section showing the circulation of the fluid separation medium produced by the energy of the water introduced under pressure into this medium.
Fig. 2 is a vertical section showing schematically an apparatus in which the circulation is obtained by a paddle wheel whose axis of rotation is substantially horizontal.
Fig. 3 is a detail sectional view of a corner of a container, schematically showing another method of removing the lighter material constituted by a bucket elevator, but showing the use of a squeegee system, bucket, scoop, etc ... for this removal.
Fig. 4 is a section perpendicular to FIG.
2, taken along the line X-X, Y, Z and showing the supply of materials through the feed chutes 29 ', 29' inside the rotating paddle wheel 9.
For simplicity, the drawings show the apparatus arranged so as to produce dextrorotatory circulation in the liquid medium, but this direction of circulation is obviously not essential to the operation of the invention. The direction of circulation of the fluid medium is indicated by the arrows.
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It is obvious that the secondary devices shown in any one of the figures of the drawing can be used with the apparatus shown in any of the other figures.
In Fig. 1 schematically shows a container 1 having the shape of a rectangular container, but which may have any suitable shape or size and which is provided with an extension 2 which tapers downwards and serves to collect the materials heavier ones falling through the fluid separation medium 3, of the type indicated, and which fills the container. The receptacle is provided with inlets 4, controlled by taps, serving for the admission of water or water and sand mixed under pressure. A classification column 5, with water inlet 6, controlled by a tap, connects the base of the container 2 with an evacuation system to stop the heavier material and comprising registers and cylinders 8, 8 'serving to push these registers, with chamber 7 for waste.
In Fig, 2, the circulation of the fluid medium is obtained by means of a rotating impeller 9, provided with blades 10, mounted on a shaft 11, and which is actuated by any suitable motive force thus causing the circulation shown. by the arrows. A number of these paddle wheels can be arranged either in parallel or in series. The impeller 9 with its vanes 10 may be of the fully open type, the vanes or blades being carried by systems of stars or disks mounted on the shaft 11. There is shown at 12 a curved deflector which helps to convert the current. vertical in one neck
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horizontal rant.
These deflectors are useful, although not essential, as the device would work without them, but with some loss of energy due to eddies,
In the coal washing application, the medium effecting the separation may be a suspension in water of quartz sand passing through sieves between number 30 and number 80, this medium having a specific gravity more higher than that of coal and lower than very ashy coal, shale, rock or other mixed impurities.
The container 1 is provided with a feed pocket 13, an adjustable feed register 14 and a feed chute 15. The means for removing the charcoal floating at the top of 3 and which is indicated by line AA, are represented here as constituted by an overflow threshold with sieve 17 separating the sand and the water, the sand being deposited in the tank 18 and being pumped through the pipe 19 by the sand pump 20 which returns it to a box 21 from which it returns to the receptacle 1 and in which it enters the vicinity of the upper part of the medium 3 serving to make the separation, on the line AA.
The charcoal which floats comes out through the overflow sill 16 passing over the sieve 17 for separating the water and the sand, the charcoal going to ladles or sieve of classification 26 and the water and sand going to the tank sand 18.
The waste chamber 7, in addition to the inlet 22 controlled by a tap for pressurized water, comprises
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an air orifice 23, controlled by a valve, so as to allow the air to escape.
Another evacuation system has been shown in FIG. 3. This consists of a bucket elevator 24, the buckets of which are preferably perforated, so that the fluid medium mixed with the charcoal can fall back into the container 1 and this is aided by water spray jets 25.
The sand and water removed, with the waste, from the waste chamber 7 can be sent to the sewer or be brought into the container 1 to be reused there.
The pressurized water arriving from the inlets provided with taps 4 and 6 and from the spray jets 25 may be supplied by any foreign source or by the overflow 26 of the sandbox, but a certain quantity of water of supplement must be provided by a source foreign to the device.
This hydraulic method of obtaining the circulation of the separation medium is particularly suitable for maintaining in suspension a mixture of finely divided solids, such as are encountered in the washing of bituminous coals of low specific weight.
In media of this kind, the volume percentage of sand relative to water may not be greater than 25 or 30% sand to 75 or 70% water and the fluid medium is a relatively dilute mixture. In this mixture, the falling speed of the sand particles is much greater than in less dilute mixtures and, therefore, it is necessary to have a large amount of water rising to keep the sand particles in suspension,
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and with the improvement according to the invention, the kinetic energy of the incoming water is used to obtain the desired circulation.
The circulating water must above all be introduced below the liquid separation medium, as indicated by the larger diameters of the inlets 4, 4, 4 ', fitted with taps and arranged at the lower part of the containers in Figs. 1 and 2.
In the drawings, line BB indicates the upper limit of a body of water overlying the separation medium and in embodiments of the invention using the methods described in U.S. Patent No. 1,392,399 of October 4, 1921. These lines AA and BB are horizontal in the drawing, but, in practice, neither the upper part of the separation medium, nor the water covering it, are necessarily horizontal, but may present a slope from the point of supply to go to the corner where the charcoal is removed, or where the water is going.
In order to allow the replacement of the outlet valves of the operating mechanism or of the waste chamber for replacements or repairs, without removing the sand and the water it contains from the container, a register 28 can advantageously be placed (Fig. . 2), at the top of classification column 5, a register which is kept open when the apparatus is in service, but which can be closed before stopping its operation, so as to prevent the apparatus to be classified from fill with a compact mass of sand.
The fluid mass 3, contained in the separation vessel, must be maintained at a higher speed
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than that of the flow of feed materials entering it so that such materials can be entrained from the point of entry, thereby reducing the thickness of the floating materials.
The sand and the water circulated by the sand pump 20 constitute a secondary fluid mass which is injected directly on top of the fluid mass 3. This secondary fluid mass is preferably injected at a higher speed than that. of the surface of the fluid mass 3, thus helping to maintain the speed at the surface of this mass and, because of the energy due to its own speed, it carries the material which floats more quickly towards the point of discharge, thereby increasing hourly output and operating efficiency.
Fig. 1 represents a preferred form of introduction of materials to be separated; introduction takes place through the orifice of a supply duct 29 through which the material to be separated arrives in the neutral zone through one of the walls of the container 1 or through both.
A similar supply duct can obviously be applied in FIG. 2, the material being injected inside the rotary stirrer 9, as shown at 29 '.
If this feed duct is used, the feed chutes 15 can be omitted or used as auxiliary feed devices for the small-sized coal, but the box 21 and its trough are kept to bring back to the upper part. of the separation medium 3, the auxiliary fluid mass returned by the pump 20, coming from the sandbox 18, as is noted
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shown in Figs. 1 and 2, and this trough can, if desired, also be used to bring materials to be separated directly onto the upper part of the fluid separation medium 3.
The type of receptacle judged to be the best is a relatively long and narrow trough, the open top of which is horizontal or has a hydraulic slope from the supply to the discharge threshold and the bottom of which slopes downward to the side of the zone. where the feed takes place, so that the deepest part of the container is on the left when the direction of flow is dextrorotatory to the right, as seen in Fig. 2, but the container may be of any shape or size with respect to length, height and width.
In such a trough, the fluid separating mass can have a high surface speed and hence a high capacity for entraining the floating material from the feed to the discharge. The secondary fluid mass, superimposed in order to obtain the maximum efficiency and yield, must be sent over the liquid mass of separation, in the same direction and at a speed appreciably greater than that of the mass of separation, in thus transporting the material which floats, at a greater speed, towards the unloading threshold and above it.
The present invention is useful for the separation of substances of different specific gravities, separation carried out by flotation of the lightest material and dropping of the heaviest material in a medium.
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fluid having a specific gravity between that of lighter and heavier materials; it is also useful for separation by means of a fluid medium having a specific weight sufficient to retard the fall of some of the lighter materials, but not sufficient to allow all these light materials to float.
This fluid medium can be any suitable liquid having the desired fluidity, i.e. any non-viscous fluid, such as water or non-viscous solutions of water-soluble salts, such as brine, sea water, solutions of calcium chloride, etc., or mixtures of these liquids or solutions.
The present invention is useful for the separation of substances by means of a fluid medium consisting of a maintained suspension in a liquid of solid particles heavier than this liquid and substantially insoluble therein, as described in the United States patents. 1,224,138 of May 1, 1917, 1,392,399 of October 4, 1921 and the reissue 17,873 of November 18, 1930, in which these separation media, their compositions and their characteristics are described and defined.
The improvement according to the present invention consists in producing and maintaining the circulation in a mass of a fluid medium of the type in question, around a substantially horizontal zone of this mass. The route described by this circulation can be circular, ellip-
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there is longitudinal flow at the upper part continuing with a longitudinal flow in the opposite direction directed towards the bottom, and an upward flow connecting the flow directed towards the bottom with that of the upper part, thus producing a circulation in this medium.
When the materials to be separated are brought into the upper part of this fluid circulation medium, these materials are immediately entrained by the longitudinal flow from the point of supply, in a relatively thin layer, hence the materials. heavier materials can fall quickly by letting the light materials float on the surface of this flowing medium, and these light materials are thus quickly transported to an exit zone at one end of the separation vessel, while the heavier materials falling in the bottom of this container, are brought by the current flowing in the opposite direction to the lower part of this medium, so as to accumulate in an area from which they can be easily removed.
The light materials which, by accident, can be entrained downwards, in the lower part of the separation vessel, are brought, by the current flowing in the opposite direction to the lower part of this medium, in the area of the upward current and are thus brought back to the upper part of this fluid medium and join the lighter materials floating in this zone. The separation is thus effected quickly and efficiently.
In its application to a fluid medium comprising solid particles suspended in a liquid, the largest and heaviest solid particles,
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tending to settle in the bottom and to accumulate in the lower part of this medium, are entrained, by the circulation which is carried out in this medium, towards its upper part and are distributed there, while the finer solid particles and lighter, tending to accumulate at the upper part of this medium, are drawn down, due to the circulation towards this lower part and are distributed there, thus maintaining a uniform mixture of these solid particles in the suspension .
Circulation therefore plays two roles: it remixes the solid particles and it transports the lighter materials from the feed to the landfill, as well as the heavier materials to the place where they are to be discharged. In addition, the materials are also reprocessed in the lower part of the middle, so that the lighter materials are removed and returned to the upper part.
The latter method of proceeding is particularly useful in a fluid medium serving to separate from the coal the impurities which are mixed therein or to separate other substances such as ores, from gangue or other waste, etc.
It can therefore be seen that the method and apparatus described above can be used to separate materials of different specific gravities, in which the valuable materials float as is the case for cleaning the coal of heavy foreign materials, and, d On the other hand, the method and apparatus can be used to concentrate metallic ores into which valuable material falls and impure ore and / or material, without
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The expression "sand" as used in the preceding description is understood to mean any finely divided solids suitable for the intended purpose, and the expression "water" includes any liquids, mixture of liquids or solutions of soluble salts suitable for making a medium of the kind indicated.
The invention can be applied for the separation of heavy metal ores, lower grade ores, or for separating non-metallic materials of different specific gravities, whether they are natural products such as limestone and barites, or artificial products such as those obtained in chemical or electric furnaces, etc.