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Procédé et appareil pour la séparation de charbon, minerais et matières analogues.
Cette invention concerne la séparation de fines par- ticules de charbon, minerai et matières analogues et, plus particulièrement, la séparation de particules qui sont trop petites pour être séparées par le procède de flottation au sable. Grâce à la différence des densités des particules de ces matières, on peut opérer la séparation des grosses parti- cules par le procédé de flottation au sable.
Dans le procédé de flottation au sable on forme par agitation une masse fluide d'un poids spécifique voulu, consti- tuée par un mélange de liquide (de préférence d'eau) et de ma- tière insoluble finement divisée (de préférence de sable). En- suite on emploie la masse fluide pour séparer des matières ayant une densité inférieure ou égale à celle de la masse flui-"
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de, de matières ayant une densité supérieure à celle de la masse fluide. Un procédé de ce genre est décrit uans le bre- vet anglais n .119.038.
La grosseur des particules susceptibles d'être séparées par le procédé de flottation au sable est toutefois limitée par la grosseur des particules de sable, étant donné que la séparation n'est pas efficace quand la grosseur de la matière à séparer est comparable à celle du sable. Aussi a-t- on l'habitude, avant de traiter le charbon par le procdé de flottation au sable, d'en séparer au moyen de tamis ou autres dispositifs appropriés toute matière qui est en-dessous d'une certaine grosseur, par exemple en-dessous d'une grosseur de 1,6 mm. Cette matière à souvent une teneur en cendres qui per- met de la remélanger au charbon lavé plus gros obtenu par le procédé de flottation au sable et d'assurer encore dans le mén lange la teneur voulue en cendres.
Toutefois, dans certains casla teneur en cendres de la matière est trop élevée pour une pareille manière de procéder., et dans ces cas il serait avantageux de réduire sa teneur en cendres en séparant les schistes fins et, au besoin, le charbon à haute teneur inhé- rente en cendres. Aussi est-il évident que dans certains cas un procédé simple pour la séparation de pareilles particules fines contribuerait à l'utilité du procédé de flottation au sable.
Si les fines particules étaient toutes de la même grosseur, on pourrait les séparer par classification à courant ascendant. Toutefois il est impossible de dimensionner les fines particules de manière qu'elles aient toutes la même grosseur; par conséquent le# plur grandes partienles à faible- densité descendraient avec de petites particules à forte den- sité et ne s'en sépareraient pas. Ainsi, dans le cas du char- @
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bon, les plus grandes particules de charbon léger descen- draient avec les schistes.
La présente invention a pour but de procurer un procédé et un appareil simples pour séparer ces fines par- ticules.
Suivant la présente invention, on sépare dans un liquide les fines particules à faible densité et faible gros- seur, de particules plus denses des matières à séparer, en procédant par classification à courant ascendant, tandis qu'on empêche la descente de particules de plus forte grosseur et faible densité en formant dans le liquide une masse fluide de ces particules plus denses à travers laquelle les dites par- ticules plus grosses ne peuvent passer, de sorte que ces par- ticules plus grosses se séparent conjointement avec les dites particules à faible densité et faible grosseur. Par "classi- fication à courant ascendant" on entend une séparation basée sur la différence des vitesses de chute des particules dans un liquide.
Par exemple, on peut agiter le liquide pour que les particules en suspension se stratifient de manière que les particules à faible densité et faible grosseur forment une couche dans le haut et soient ainsi séparées.
Le procédé conforme à l'invention peut être exécu- té dans un appareil comprenant un bac dans lequel on traite la matière,une auge d'alimentation'àune extrémité du bac, un déversoir de départ à l'autre extrémité de ce bac, des dispo- sitifs pour retirer les matières du fond du bac, des disposi- tifs pour envoyer du liquide au fond du bac et des disposi- tifs pour répartir le courant uniformément sur le fond du bac.
De préférence la hauteur du déversoir de départ est réglable.
L'invention est décrite ci-après à titre d'exemple avec référence au dessin annexé qui représente un appareil pour la séparation de charbon, minerais et matières analogues.
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Fig. 1 est une *vue en plan de l'appareil,
Fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1, et
Fig. 3 est une vue en bout, partie en coupe sui- vant la ligne III-III de la Fig. 2.
Comme le montre le dessin, le bac 1 comporte une auge d'alimentation 2, un déversoir de départ 3 et une sortie de refus 4. Une chicane 5 disposée à la sortie de l'auge sert à régler le courant de matière débitée dans le bac. Le déver- soir 3 comporte une hausse réglable coulissante 6 au'on reut lever ou baisser en faisant tourner l'écrou de réglage 7 pour faire ainsi varier la hauteur du barrage. De même, la sortie 4 est munie d'une vanne coulissante 8 qu'on peut lever ou baisser en faisant tourner l'écrou de réglage 9 pour faire varier l'ouverture de sortie. Il est prévu un transporteur 17 pour évacuer les refus par la sortie 4.
Le fond du bac est constitué par un tamis de fil métallique en pente 10 qui descend sous un angle aigu vers la sortie 4. En-dessous du tamis 10 sont disposés un certain nombre de tuyaux horizontaux 11 percés d'orifices de sortie orientés vers le bas. Chaque tuyau 11 est raccordé à une con- duite transversale 12 par une vanne-13 au moyen de laquelle on peut régler séparément le débit de liquide au tuyau. Les tuyaux 11 sont contenus dans une boite 14 et sont séparés par des tôles de cloisonnement 15. La boite 14 est bourrée de gra- vier 16.
Le fonctionnement de l'appareil est décrit ci-aprés dans l'hypothèse qu'on traite un charbon fin et que ce charbon est obtenu en soumettant à un criblage préalable un charbon qu'on veut traiter par le procédé de flottation au sable. Ce charbon fin est en-dessous d'une certaine grosseur prédétermi-
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née, par exemple entièrement en-dessous d'une grosseur de 1,6 mm, et on l'envoie dans le bac 1 par l'auge 2. On envoie de l'eau dans le fond du bac par les tuyaux 11 et l'eau mon- tant dans le bac déborde au-dessus du déversoir 3. La vites- se ascensionnelle de l'eau est très réduite, d'environ 21 cm. par minute, et elle suffit tout juste à empêcher les petites particules de charbon de tomber en-dessous du niveau du déver- soir 3 pendant leur trajectoire de l'auge 2 au déversoir 3, à travers le bac.
Par suite, ces particules sont emportées par dessus le déversoir. Les petites particules de schiste descen- dent cependant en-dessous du niveau du déversoir et de ce fait elles ne sont pas emportées par-dessus ce dernier. Certaines de ces particules de schiste sont maintenues en suspension et forment une masse fluide 18, tandis que les autres descendent avec-les plus grosses particules au fond du bac et forment un lit 19. La masse fluide est constituée par un mélange de schis- te et d'eau et elle a une densité qui est plus grande que celle du charbon. Par conséquent les particules de charbon 'relativement grosses, qui sont trop grosses pour être empor- tées par-dessus le déversoir par la seule circulation du cou- rant ascendant sont empêchées de descendre à travers la masse fluide et sont ainsi emportées par-dessus le déversoir.
Les schistes s'accumulant dans le lit 19 descendent graduellement le fond en pente 10 pour traverser la sortie 4 et sont empor- tés par le transporteur 17. La vitesse de circulation à tra- vers la sortie 4 est réglée par la vanne 8 de manière que le lit soit maintenu sensiblement à un niveau constant.
La grosseur des particules séparées dépend de la hau- teur du déversoir au-dessus du lit 19 ainsi que de la vitesse de circulation ascensionnelle de l'eau, de sorte qu'on peut régler la grosseur des particules en faisant varier l'un ou
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l'autre de ces facteurs. On peut faire varier la hauteur du déversoir au-dessus du lit soit en réglant la position de la hausse 6, soit en réglant la vanne 8 de manière à changer le niveau du lit. On peut faire varier la vitesse de circulation en réglant les vannes 13. On peut régler séparément le débit d'eau à chacun des tuyaux 11, les cloisons 15 empêchant le débit d'un tuyau de se mêler à celui d'un autre.
Le tamis de fil métallique en pente 10 et le bourrage de gravier 16 assu- rent une distribution uniforme du courant d'eau et empêchent ainsi des courants ascendants locaux de soulever le lit.
On voit que le procédé décrit ci-dessus, lorsqu'on l'emploie conjointement avec le procédé de flottation au sa- ble, permet de laver très avantageusement une gamme complète de grosseurs. En outre, bien que les boues provenant du procédé de flottation au sable soient beaucoup moins nombreuses qu'avec les lavoirs des autres types connus et que d'ordinaire il n'y ait pas d'intérêt pratique à les traiter pour récupérer la très petite quantité de charbon y contenue, on peut au besoin les envoyer dans le bac 1 par l'auge d'alimentation 2 et les traiter ainsi conjointement avec l'autre charbon fin avec peu ou pas de frais supplémentaires, de manière à retirer de cette combinaison le rendement maximum possible.
Toutefois il est à remarquer que le procédé et l'appareil conformes à l'inven- tion peuvent aussi être employés seuls ou conjointement avec des épurateurs-de charbon de tout autre type.
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Method and apparatus for the separation of coal, ores and the like.
This invention relates to the separation of fine particles of coal, ore and the like and more particularly to the separation of particles which are too small to be separated by the sand flotation process. Due to the difference in particle densities of these materials, the coarse particle separation can be achieved by the sand flotation process.
In the sand flotation process, a fluid mass of a desired specific weight is formed by stirring, consisting of a mixture of liquid (preferably water) and finely divided insoluble material (preferably sand). . The fluid mass is then used to separate materials having a density less than or equal to that of the fluid mass.
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de, of materials having a density greater than that of the fluid mass. One such process is described in British Patent No. 119,038.
The size of the particles that can be separated by the sand flotation process is, however, limited by the size of the sand particles, since separation is not effective when the size of the material to be separated is comparable to that of the sand. sand. It is therefore customary, before treating coal by the sand flotation process, to separate from it by means of screens or other suitable devices any material which is below a certain size, for example below a thickness of 1.6 mm. This material often has an ash content which allows it to be re-mixed with the larger washed coal obtained by the sand flotation process and to still maintain the desired ash content in the mixture.
However, in some cases the ash content of the material is too high for such a procedure, and in these cases it would be advantageous to reduce its ash content by separating the fine shales and, if necessary, the high grade coal. inherent in ashes. It is therefore evident that in some cases a simple process for the separation of such fine particles would contribute to the utility of the sand flotation process.
If the fine particles were all the same size, they could be separated by updraft classification. However, it is impossible to size the fine particles so that they all have the same size; therefore the # plur large low-density partienles would descend with small high-density particles and not separate from them. Thus, in the case of char- @
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well, the larger particles of light coal would descend with the shales.
It is an object of the present invention to provide a simple method and apparatus for separating these fine particles.
According to the present invention, the fine particles of low density and small size, of the denser particles of the material to be separated, are separated in a liquid by up-flow classification, while the descent of more particles is prevented. large size and low density by forming in the liquid a fluid mass of these denser particles through which said larger particles cannot pass, so that these larger particles separate together with said smaller particles. density and small size. By "updraft classification" is meant a separation based on the difference in falling rates of particles in a liquid.
For example, the liquid can be stirred so that the suspended particles stratify so that the low density and small size particles form a layer at the top and are thus separated.
The process according to the invention can be carried out in an apparatus comprising a tank in which the material is treated, a feed trough at one end of the tank, a starting weir at the other end of this tank, devices for removing material from the bottom of the tank, devices for sending liquid to the bottom of the tank and devices for distributing the current evenly over the bottom of the tank.
Preferably, the height of the starting weir is adjustable.
The invention is hereinafter described by way of example with reference to the accompanying drawing which shows an apparatus for the separation of coal, ores and the like.
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Fig. 1 is a * plan view of the device,
Fig. 2 is a section taken along line II-II of FIG. 1, and
Fig. 3 is an end view, partly in section taken along line III-III of FIG. 2.
As shown in the drawing, the tank 1 comprises a feed trough 2, a starting weir 3 and a reject outlet 4. A baffle 5 disposed at the outlet of the trough is used to regulate the flow of material delivered into the tank. bac. The weir 3 comprises a sliding adjustable rise 6 which can be raised or lowered by turning the adjusting nut 7 to thus vary the height of the dam. Likewise, the outlet 4 is provided with a sliding valve 8 which can be raised or lowered by rotating the adjusting nut 9 to vary the outlet opening. A conveyor 17 is provided to evacuate the refusals through exit 4.
The bottom of the tank is formed by a sloping wire sieve 10 which descends at an acute angle towards the outlet 4. Below the sieve 10 are arranged a number of horizontal pipes 11 pierced with outlet openings oriented towards the bottom. low. Each pipe 11 is connected to a transverse pipe 12 by a valve 13 by means of which the flow of liquid to the pipe can be separately regulated. The pipes 11 are contained in a box 14 and are separated by partition plates 15. The box 14 is stuffed with gravel 16.
The operation of the apparatus is described below on the assumption that a fine coal is treated and that this coal is obtained by subjecting a preliminary screening to a coal which is to be treated by the sand flotation process. This fine coal is below a certain predetermined size.
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born, for example entirely below a thickness of 1.6 mm, and it is sent into tank 1 through trough 2. Water is sent to the bottom of the tank through pipes 11 and 1 The water rising in the tank overflows above the weir 3. The upward speed of the water is very low, about 21 cm. per minute, and is barely enough to prevent the small coal particles from falling below the level of weir 3 as they travel from trough 2 to weir 3, through the trough.
As a result, these particles are carried over the weir. The small particles of shale, however, descend below the level of the spillway and therefore are not carried over the latter. Some of these shale particles are kept in suspension and form a fluid mass 18, while the others descend with the larger particles to the bottom of the tank and form a bed 19. The fluid mass consists of a mixture of schist. and water and it has a density which is greater than that of coal. Consequently the relatively large particles of coal, which are too large to be carried over the weir by the circulation of the updraft alone are prevented from descending through the fluid mass and are thus carried over the weir. weir.
The shales accumulating in the bed 19 gradually descend the sloping bottom 10 to cross the outlet 4 and are carried by the conveyor 17. The speed of circulation through the outlet 4 is regulated by the valve 8 in such a way. that the bed is maintained substantially at a constant level.
The size of the separated particles depends on the height of the weir above the bed 19 as well as the upward flow rate of the water, so that the size of the particles can be controlled by varying one or more.
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the other of these factors. The height of the weir above the bed can be varied either by adjusting the position of the spillway 6 or by adjusting the valve 8 so as to change the level of the bed. The speed of circulation can be varied by adjusting the valves 13. The flow of water to each of the pipes 11 can be adjusted separately, the partitions 15 preventing the flow of one pipe from mingling with that of another.
The sloping wire screen 10 and gravel packing 16 ensure an even distribution of the water stream and thus prevent local updrafts from lifting the bed.
It will be seen that the process described above, when employed in conjunction with the sand flotation process, very advantageously allows a full range of sizes to be washed. Furthermore, although the sludge from the sand flotation process is much less numerous than with washhouses of other known types and usually there is no practical benefit in treating it to recover the very small quantity of charcoal contained therein, if necessary they can be sent to the tank 1 through the feed trough 2 and thus treated together with the other fine charcoal with little or no additional cost, so as to remove from this combination the maximum possible yield.
However, it should be noted that the method and apparatus according to the invention can also be employed alone or in conjunction with carbon scrubbers of any other type.
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