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Procédé et appareil pour séparer des matières de poids spécifiques différents.
Cette invention est relative à un procédé et à un appareil perfectionnés pour séparer des matières de poids spécifiques différents par immersion dans une masse fluide constituée par un mélange d'un liquide, tel que l'eau, et d'une matière solide finement divisée telle que le sable, d'un poids spécifique plus élevé que celui de ce liquide et plus élevé que celui d'une ou plusieurs des matières à séparer.
Dans un appareil pour exécuter un procédé de ce-genre, la masse fluide est contenue dans un récipient et le liquide
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débordant de la partie supérieure du récipient emporte de l'appareil les matières séparées plus légères flottant à la partie supérieure de la masse fluide; les matières séparées plus lourdes descendent au sein de la masse fluide et sont évacuées par le fond du récipient.
La masse fluide et le liquide qui la surmonte reçoivent une rotation d'un agitateur rotatif et cette rotation aide à transporter les matières plus légères depuis le point d'alimentation jusqu'à un déversoir de trop-plein par-dessus lequel les dites matières sont emportées par la masse fluide et le liquide qui débordent.Les matières plus légères circulent ainsi suivant un trajet annulaire qui peut être notablement plus long que le diamètre de la partie supérieure de la masse fluide.
Les matières plus lourdes à séparer sont aussi transportées du point d'alimen- tation vers le déversoir de trop-plein, et il est nécessaire qu'elles n'atteignent pas le déversoir avant d'être descendues à travers la masse fluide à une profondeur suffisante pour ne pas être emportées par-dessus le déversoir; cette profondeur peut être notablement plus grande que la profondeur du déversoir, étant donné qu'il se forme en-dessous du déversoir un tourbillon qui emporte les matières par-dessus le déversoir même quand elles sont tombées en-dessous du niveau du déversoir. La profondeur du tourbillon dépend dans une large mesure de la profondeur du déversoir.
Toutefois, quand les matières plus légères comprennent de grosses particules le déversoir doit être suffisamment profond pour permettre que ces grosses particules soient emportées par le haut, et de ce fait la profondeur du tourbillon et, partant, la profondeur à laquelle doivent tomber les matières plus lourdes, doivent être relativement grandes. Il s'ensuit la difficulté que lorsque les matières plus lourdes soutiennent des parti eu-
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les de très faible grosseur, les petites particules peuvent ne pas être à même de descendre à la profondeur relativement grande requise pour qu'elles ne soient pas emportées pardessus le déversoir. En outre cette difficulté est accentuée par la tendance des petites particules des matières plus lourdes à flotter sur les grosses particules des matières plus légères.
L'invention vise à empêcher des matières lourdes de faible grosseur d'être emportées par-dessus le déversoir avec les matières légères.
Suivant la présente invention, dans un procédé pour séparer des particules de matières légères et lourdes par immersion dans une masse fluide constituée par un mélange d'un liquide et d'une matière solide finement divisée et ayant un poids spécifique intermédiaire entre celui des dites légères.particules et celui des dites lourdes particules, de manière que les lourdes particules descendent et se séparent ainsi des légères particules qui sont emportées par-dessus un dévidoir,
on introduit de petites particules de ces matières dans la masse fluide en-dessous du niveau de celle-ci conjointement avec une certaine quantité du liquide de manière que la masse fluide se dilue au point d'introduction et que les légères particules soient ainsi obligées de descendre à une profondeur telle qu'elles soient ensuite contraintes de monter et de passer par-dessus le déversoir. On introduit de grosses particules des matières au-dessus du niveau du liquide.
Un appareil convenant, pour exécuter le procédé suivant l'invention est constitué par un récipient pour la masse fluide, comportant un déversoir de trop-plein et une ouver- ture d'alimentation disposée en-dessous du niveau de la partie supérieure du récipient, par des dispositifs pour envoyer
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du liquide à travers l'ouverture en vue d'entraîner les matiè- res à travers celle-ci, et par des dispositifs pour introduire dans le récipient en un point éloigné de cette ouverture la matière solide finement divisée. On peut prévoir une goulotte d'alimentation pour envoyer les grosses particules de matière dans la partie supérieure du récipient.
On décrira ci-après l'invention à titre d'exemple en se référant au dessin annexé., dans lequel:
Fig. 1 est une vue en plan d'un appareil suivant l'invention.
Fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1.
Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 2.
Fig. 4 montre schématiquement les caractéristiques de l'appareil et peut être considérée comme un développement de l'appareil représenté sur les Figs. 1, 2 et 3,
On comprendra facilement les principales caractéristiques de l'invention en se référant à la Fig. 4. Comme celleci le montre, un bac 1 comporte une ouverture d'alimentation 2 et un déversoir de trop-plein 3. Une vanne réglable 4 est prévue pour régler la profondeur de l'ouverture d'alimentation par rapport à la partie supérieure du bac. Un plan incliné 5 est disposé de manière à diriger des matières tombant d'une goulotte 6, dans l'ouverture 2. En outre, un tuyau 7 percé d'orifices appropriés est prévu pour envoyer du liquide à travers l'ouverture 2 de manière à entraîner les matières dans le bac.
Une goulotte d'alimentation 8 est disposée audessus du bac pour envoyer des matières à la partie supérieure du bac.
On décrira ci-après le fonctionnement de l'appareil dans le cas du traitement du charbon par flottation au sable.
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Le bac 1 contient une masse fluide de sable et d'eau 9 et une couche d'eau 10 qui la surmonte. Il est bien connu de produire une masse fluide de ce genre, par exemple comme c'est décrit dans le brevet anglais n .119.038. Le niveau de la masse fluide est tel qu'elle déborde du déversoir 3 avec la couche d'eau 10, la masse fluide circulant depuis l'ouverture d'alimentation jusqu'au déversoir 3.
On divise d'abord le charbon à traiter, au moyen de tamis ou autres dispositifs analogues, en petites particules et en grosses particules. Par exemple, les grosses particules peuvent avoir une grosseur de 150 mm à 19 mm et les petites particules une grosseur de 19 mm à 1,6 mm. Ensuite on débite les grosses particules 11 dans le bac 1 au-dessus du niveau du liquide et elles sont entraînées par la circulation vers le déversoir 3. Les particules de charbon,légères, flottent près de la surface et sont emportées par-dessus le déversoir.
Par contre, les particules de schiste et matières analogues, plus lourdes, descendent graduellement, de sorte qu'au moment où elles atteignent le déversoir elles se trouvent à un niveau trop bas pour passer au-dessus du déversoir; par conséquent, elles descendent au fond du bac et sont recueillies en-dehors de ce bac de la manière connue.
' Les petites particules 12 sont débitées par la goulotte 5. De là elles sont entraînées à travers l'ouverture 2 dans le bac 1 par l'eau sortant du tuyau 7. Cette eau dilue la matière fluide aux abords de l'ouverture 2 dans une mesure telle que tant les particules légères que les grosses particules descendent à une profondeur qui est notablement en-dessous du niveau du déversoir 3. Ensuite les particules de charbon, légères, montent dans la masse fluide et elles sont emportées par-dessus le déversoir conjointement avec les grosses parti-
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cules de charbon, également légères. Les particules de schiste, plus lourdes, continuent à descendre et elles sont recueillies en-dehors du fond du bac conjointement avec les grosses particules de schiste.
On voit ainsi que le procédé suivant l'invention surmonte la difficulté due au fait que lorsque les petites particules sont débitées à la surface de la masse fluide, les particules lourdes peuvent ne pas avoir le temps de descendre suffisamment bas pour ne pas être emportées par-dessus le déversoir avec les particules légères. Evidemment cette difficulté est aggravée par la présence de grosses particules parce que, primo, les petites particules lourdes peuvent flotter sur les grosses particules légères et que, secondo, la profondeur du déversoir doit être suffisante pour permettre aux grosses particules légères de passer par le haut.
Toutefois, même quand il n'y a pas de grosses particules, il doit y avoir une profondeur de liquide appréciable au-dessus du déversoir, cette profondeur étant déterminée par l'allure de circulation re- quise pour maintenir le .sable en suspension dans la masse fluide.
En service, on débite du sable dans le bac en tout point approprié pour remplacer le sable emporté par-dessus le déversoir. Toutefois il ne faut pas débiter le sable dans le bac au même point que les petites particules, car le but de l'invention ne serait plus atteint du fait que la densité de la masse fluide augmenterait aux abords de l'ouverture 2 et que les petites particules monteraient ainsi instantanément à la surface. Il importe pour l'invention que la masse fluide soit diluée au point d'entrée des petites particules et que sa densité soit ainsi réduite.
Les Fig. 1, 2 et 3 montrent l'invention appliquée à un bac de section transversale circulaire. Les éléments corres-
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pondant à ceux de la Fig. 4 sont désignés par les mêmes chif- @ fres. Dans ce cas, la masse fluide tourne dans le sens indi- qué par les flèches. Cette rotation est produite de la manière - connue par un agitateur approprié (non représenté). Le char- bon entrant par les goulottes 5 et 8 est emporté autour du bac dans le sens des flèches vers le déversoir 3. Il est prévu une goulotte d'alimentation 13 pour introduire dans le bac un mélan- ge de sable et d'eau en remplacement de celui qui déborde du déversoir 3. On voit que cette goulotte est située bien à l'é- cart et plus près du déversoir 3 que de la goulotte 5.
Le sable entrant est ainsi empêché de s'opposer à la descente initiale des particules légères entrant par la goulotte 5.
L'invention peut aussi s'appliquer au bac à partie supérieure carrée décrit dans le brevet anglais n .415.881,où la circulation est transversale au lieu d'être circulaire. Son application résulte de manière évidente de la description ci- dessus.
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A method and apparatus for separating materials of different specific gravities.
This invention relates to an improved method and apparatus for separating materials of different specific gravities by immersion in a fluid mass consisting of a mixture of a liquid, such as water, and a finely divided solid material such as water. than sand, of a specific weight higher than that of this liquid and higher than that of one or more of the materials to be separated.
In an apparatus for carrying out such a method, the fluid mass is contained in a vessel and the liquid
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projecting from the top of the container carries away from the apparatus the separated lighter materials floating at the top of the fluid mass; the heavier separated materials descend into the fluid mass and are discharged through the bottom of the container.
The fluid mass and the liquid above it receive a rotation of a rotary agitator and this rotation helps to transport the lighter materials from the point of supply to an overflow weir over which the said materials are. carried away by the fluid mass and the overflowing liquid. The lighter materials thus circulate in an annular path which can be notably longer than the diameter of the upper part of the fluid mass.
The heavier material to be separated is also transported from the feed point to the overflow weir, and it is necessary that they do not reach the weir before being lowered through the fluid mass to a depth. sufficient not to be washed over the weir; this depth can be significantly greater than the depth of the weir, since a vortex forms below the weir which carries the material over the weir even when it has fallen below the level of the weir. The depth of the vortex depends to a large extent on the depth of the weir.
However, when the lighter materials include large particles the weir must be deep enough to allow these large particles to be carried upward, and hence the depth of the vortex and hence the depth to which the larger material must fall. heavy, must be relatively large. It follows the difficulty that when the heavier subjects support European parties
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At very small sizes, small particles may not be able to descend to the relatively large depth required so that they are not carried over the weir. Further this difficulty is accentuated by the tendency of the small particles of the heavier materials to float on the large particles of the lighter materials.
The object of the invention is to prevent heavy materials of small size from being carried over the weir with the light materials.
According to the present invention, in a process for separating particles of light and heavy materials by immersion in a fluid mass consisting of a mixture of a liquid and a finely divided solid and having a specific weight intermediate between that of said light .particles and that of said heavy particles, so that the heavy particles descend and thus separate from the light particles which are carried over a reel,
small particles of these materials are introduced into the fluid mass below the level thereof together with a certain amount of the liquid so that the fluid mass dilutes at the point of introduction and the light particles are thus forced to descend to such a depth that they are then forced to climb and pass over the weir. Large particles of the material are introduced above the liquid level.
A suitable apparatus for carrying out the process according to the invention consists of a container for the fluid mass, comprising an overflow weir and a supply opening disposed below the level of the upper part of the container, by devices to send
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liquid through the opening in order to entrain the material therethrough, and by means of means for introducing into the container at a point remote from this opening the finely divided solid material. A feed chute can be provided to send the large particles of material into the upper part of the container.
The invention will be described below by way of example with reference to the accompanying drawing, in which:
Fig. 1 is a plan view of an apparatus according to the invention.
Fig. 2 is a section taken along line II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a section taken along line III-III of FIG. 2.
Fig. 4 schematically shows the characteristics of the apparatus and can be considered as a development of the apparatus shown in Figs. 1, 2 and 3,
The main characteristics of the invention will easily be understood by referring to FIG. 4. As shown, a tank 1 has a feed opening 2 and an overflow weir 3. An adjustable valve 4 is provided to adjust the depth of the feed opening relative to the top of the tank. bac. An inclined plane 5 is arranged so as to direct material falling from a chute 6 into the opening 2. In addition, a pipe 7 pierced with suitable orifices is provided to send liquid through the opening 2 in such a manner. to entrain the materials in the bin.
A feed chute 8 is disposed above the bin to send material to the upper part of the bin.
The operation of the apparatus will be described below in the case of the treatment of coal by sand flotation.
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The tank 1 contains a fluid mass of sand and water 9 and a layer of water 10 which surmounts it. It is well known to produce such a fluid mass, for example as described in UK Patent No. 119,038. The level of the fluid mass is such that it overflows from the weir 3 with the water layer 10, the fluid mass circulating from the supply opening to the weir 3.
The carbon to be treated is first divided by means of sieves or other similar devices, into small particles and large particles. For example, large particles can be 150mm to 19mm in size and small particles 19mm to 1.6mm in size. Then the large particles 11 are discharged into the tank 1 above the liquid level and they are carried by the circulation towards the weir 3. The carbon particles, light, float close to the surface and are carried over the weir .
The heavier particles of shale and the like, on the other hand, gradually descend, so that by the time they reach the weir they are at a level too low to pass over the weir; therefore, they descend to the bottom of the tank and are collected outside this tank in the known manner.
'The small particles 12 are discharged from the chute 5. From there they are entrained through the opening 2 in the tank 1 by the water leaving the pipe 7. This water dilutes the fluid material around the opening 2 in a measure such that both the light particles and the large particles descend to a depth which is notably below the level of the weir 3. Then the carbon particles, light, rise in the fluid mass and are carried over the weir together with the big parties
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charcoal, also light. The heavier shale particles continue to descend and are collected outside the bottom of the tank together with the large shale particles.
It can thus be seen that the method according to the invention overcomes the difficulty due to the fact that when the small particles are discharged from the surface of the fluid mass, the heavy particles may not have time to descend sufficiently low so as not to be carried away by the fluid mass. above the weir with the light particles. Obviously this difficulty is aggravated by the presence of large particles because, first, the small heavy particles can float on the large light particles and, secondly, the depth of the weir must be sufficient to allow the large light particles to pass through the top. .
However, even when there are no large particles, there must be an appreciable depth of liquid above the weir, this depth being determined by the rate of flow required to keep the sand suspended in the weir. the fluid mass.
In service, sand is discharged into the tank at any suitable point to replace the sand carried over the weir. However, the sand should not be discharged into the tank at the same point as the small particles, because the aim of the invention would no longer be achieved due to the fact that the density of the fluid mass would increase near the opening 2 and that the small particles would instantly rise to the surface. It is important for the invention that the fluid mass is diluted at the point of entry of the small particles and that its density is thus reduced.
Figs. 1, 2 and 3 show the invention applied to a tank of circular cross section. The corresponding elements
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laying down with those of FIG. 4 are designated by the same numbers. In this case, the fluid mass rotates in the direction indicated by the arrows. This rotation is produced in the known manner by a suitable stirrer (not shown). The coal entering through the chutes 5 and 8 is carried around the tank in the direction of the arrows towards the weir 3. A feed chute 13 is provided for introducing a mixture of sand and water into the tank. replacing that which overflows from the weir 3. It can be seen that this chute is located well out of the way and closer to the weir 3 than to the chute 5.
The incoming sand is thus prevented from opposing the initial descent of the light particles entering through the chute 5.
The invention can also be applied to the tray with a square top part described in British Patent No. 415,881, where the circulation is transverse instead of circular. Its application is evident from the above description.
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