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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA SEPARATION DES MATIERES SOLIDES
DES LIQUIDES.
L'invention a pour objet un procédé de séparation des matières solides dans des liquides. Les eaux résiduaires contenant du schlamm et formées lors de la préparation des charbons et des minerais doivent notamment être épaissies, ou encore l'eau sale doit être épurée ou clarifiée. Dans cette catégorie d'opérations rentre également la récupération des matières chargeant des "liquide denses" tels qu'utilisés dans les procédés de préparation dans lesquels la séparation des matières s'effectue en matière "flottan- te" et matière "déposée".
Le procédé usuel antérieur utilisé pour clarifier ces liquides schlammeux ou encore pour concentrer les particules solides, consiste à faire passer ces liquides dans des
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épaissiseurs dans lesquels les schlamms se de'posent tandis que l'eau clarifiée s'écoule en trop plein. Ces épaississeurs sont d'un prix de revient relativement élevé et présentent un grand encombre- ment. On tend donc à en être aussi économe que possible . Pour cette raison on a déjà effectué des essais en vue de traiter les liquides schlammeux dans des dispositifs de centrifugation. Tous ces procédés et dispositifs ont toutefois l'inconvénient que l'on ne peut à l'aide de ceux-ci réussir à obtenir à côté du liquide trouble épaissi, de l'eau claire susceptible d'être utilisée à nouveau dans l'installation de préparation.
L'invention remédie à ces inconvénients.
L'invention consiste à introduire le liquide à clarifier sous forme d'une colonne de liquide en circulation, d'une longueur telle que les plus fines particules de matière solide puissent atteindre sa périphérie tandis que l'eau claire est évacuée en direction axiale. Si l'on soumet le liquide schiammeux à l'action de la force centrifuge, comme on le sait il se sépare de la colonne de liquide, tout d'abord les parties les plus lourdes ou denses car ce sont celles-ci qui tout d'abord sont projetées vers l'extérieur par la force centrifuge, tandis que les autres particules, d'une certaine grosseur de grain, restent en arrière dans le liquide.
Les machines centrifugée utilisées jusqu'à présent en pratique pour épaissir les liquides schlammeux, sont généralement maintenues d'un dévelop- pement tellement réduit que seules les particules les plus grossiè- res des matières solides sont expulsées par la force centrifuge et que les particules restantes sont évacuées avec l'eau claire. Or, si conformément à l'invention, on donne à la machine centrifuge, et partant à la colonne de liquide en circulation, une longueur telle que les particules de matière fines et les plus fines disposent d'un temps suffisant pour parvenir à la périphérie de la colonne, ces particules seront également séparées et il ne s'évacue que de l'eau claire par le 'trop plein à eau clarifiée de la machine cen- trifuge.
Selon un autre développement de l'idée inventive, suivant la longueur de l'axe de'rotation on ménage, pour les matières solides séparées de la colonne liquide des zones dans lesquelles, alors, pour
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'des matières solides /d'une même densité se sépare toujours essentiellement une certai- ne gamme de grosseurs de grains.
De cette façon, on réussit à opé- rer un classement des matières solides séparées et à amener les diverses grosseurs de -grains en condition pour différentes utili- sations. a
Conformément à l'intention qn prévoit en outra qu'une partie des matières solides qui ont été séparées sera ramenée à l'alimen- tation, en vue de réaliser en cet endroit un enrichissement de matières solides par unité de volume pour le cas où la teneur en matières solides du liquide trouble entrant ne serait pas suffisam- ment élevée. De cette manière on parvient à prévenir la sortis du liquide, dénommé "eau de refus" dans les diverses zones où s'affec- tue la séparation des matières solides.
Cette disposition est également appropriée, comme il sera exposé par après, pour assurer le réglage indirect de l'ouverture de sortie des tuyères ou ajutages de la machine centrifuge. Il convient en outre de dispo- ser horizontalement l'axe de la machine centrifuge car on réalise alors une disposition très simple pour les bacs collecteurs.
Dans le dessin annexé, on a représenté, sohématiquement et à titre d'exemple, un dispositif pour la réalisation du procédé selon l'invention. Dans ce dessin: Fig,l est une coupe longitudinale et verticale par un extrac- teur approprié à l'exécution du procédé; Fig.? est une coupe transversale de l'extracteur selon la fig
1.
Le dispositif pour l'exécution du procédé de l'invention consiste, selon l'exemple de réalisation, en un extracteur à axe horizontal. L'arbre creux 1 de l'extracteur est monté dans des paliers 2 à ses deux extrémités. L'arbre est fermé à une de ses extrémités et porte en cet endroit la poulie d'entrainement 3.
Dans l'autre extrémité de l'arbre 1 est engagé le conduit d'ali- mentation 4 du liquide schlammeux. Pour diviser le liquide trouble qui pénètre dans l'appareil, un organe diviseur ou distributeur, conique, 5, est monté en regard de l'ouverture de débit du conduit
4. Sur l'arbre 1, dans la direotion de l'écoulement de la matière,
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sont disposées l'une derrière l'autre, des chambras d'extraction, en formed'étoile, 6, au nombre de trois dans l'exemple d'exécu- tion, auxquelles fait encore suite 1.'évacuation de l'eau clarifiée 7. Chacune des chambres d'extraction 6 est établie sous forme d'étoile à quatre branches (fig.2), une tuyère ou ajutage 8 étant fixé dans chacune des pointes de l'étoile.
La section de ces tuyè- res ou ajutages est choisie ou réglée suivant les dimensions des grains à séparer.
Les chambres d'extraction 6 sont entourées d'une enveloppe 9 qui, en concordance avec la subdivision adoptée, telle la division en trois chambres d'extraction, est divisée en trois compartiments ou bacs de réception 10, 11, 12 et un espace collecteur 13 pour l'eau clarifiée. Les bacs de réception individuels 10, 11, 12, de l'enveloppe 9, qui, en coupe, entourent par lA haut, semi-circulai- rement, les chambres d'extraction 6, sont, vers le bas, individuel- lemeht étirés en pointes, 14,15 et 16.
Les débita des trois pointes 14, 15 et 16 sont réglés par des robinets ou vannes 17, 18 et 19. Dans chacune des pointes 14, 15 et 16 est en outre prévu un trop plein ou déversoir 20, par lequel se règle la hauteur ou niveau du liquide.
Chaque déversoir ou trop plein 20 conduit, par une tuyauterie 21 à un récipient collecteur 22, dans lequel peuvent, le cas échéant, déboucher tous les déversoirs.
En outre, chacune des pointes est encore reliée au récipient collecteur 22 par une tubulure 23 munie d'un organe d'obturation.
Dans l'extracteur décrit, le procédé de l'invention est exécu- té comme ci-après en vue de la clarification d'un liquide dense ou eau chargée. En supposant que l'extracteur est déjà en fonctionne- ment, l'eau sohlammeuse à clarifier pénètre dans l'extracteur par le conduit d'alimentation 4, tandis que l'eau clarifiée s'évacue constamment de la chambre 7. Il se produit donc un passage ou écoulement permanent des matières ou liquide à travers l'extrao- teur, tandis que ces matières ou liquide sont également mises en circulation sous l'action des chambres d'extraction en rotation.
Le liquide schlammeux trouble, entrant, débité par le conduit 4,
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subit, à son entrée dans la première"chambre d'extraction 5, l'actior. de la force centrifuge, avec le résultat que les particules solides de grosseur les plus grossières, jusqu'à une certaine limite' inférieure/désirée, qui est fonction de l'étendue axiale,'de la chambre d'extraction, sont projetées vers l'extérieur, où, arrivées dans les diverses pointes, elles.passent, par les tuyères ou ajutages 8, dans l'enve- loppe entourant les chambres d'extraction.
Oomme dans cette première chambre les grains les plus grossiers sont séparés, et que les ouvertures des ajutages ou tuyères sont complètement remplies, il ne s'évacue en même temps qu'une petite quantité de liquide, de sorte que dans le premier bac collecteur 10 de l'enveloppe 9, on retrouve un liquide trouble fortement épaissi, qui se rassemble dans la pointe 14 du bac 10, d'où il est débité aux fins d'utilisa- tion ultérieure par le robinet d'évacuation 17.
Après avoir traversé la première chambre d'extraction, le liquide trouble débarrassé de ses particules les plus grossières, arrive dans la seconde chambre dans laquelle les matières solides, de dimensions moyennes de grain par exemple, s'évacuant de la masse fluide en circulation permanente, gagnent la périphérie d'où, de la même manière que précédemment, les particules grossières sortant des tuyères ou ajutages 8 de la deuxième chambre d'extraction et se rassemblent. dans la pointe 15 du bac collecteur 11. La matière ou liquide trouble qui s'évacue en cet endroit est déjà plus fluide que celle séparée dans le premier bac.
Le même processus d'extraction des particules solides, et actuellement les plus fines ou plus légères particules, se répète dans la troisième chambre d'extraction, étant entendu que la longueur ou développement de la colonne liquide dans l'extracteur est approprié pour que, dans cette chambre, les plus fines particu- les de matière solide s'éliminent également à la périphérie de.''la colonne liquide en circulation, par les tuyères ou ajutages de cette chambre. Le liquide trouble séparé en cet endroit par centrifuga- tion , se rassemble dans la pointe 16 du bac collecteur 12. Le liquide complètement débarrassé des particules solides sort alors par l'évacuation 7.
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Le nombre de chambres d'extraction à disposer l'une derrière l'au- tre dépend de la composition ou nature du schlamm. Dans certains cas on peut obtenir de l'eau clarifiée déjà après passage dans deux
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chambres 1'<;x'-r.icLio:i. D<1.nJ J' cutrs8 cas, on disposera, au lieu des trois chambres prévues dans l'exemple de réalisation, une ou deux chambres d'extraction supplémentaires.
Comme il a été indiqué précédemment, les ouvertures des tuyè- res ou ajutages 8 des chambres d'extraction en forme d'étoile, 6, sont maintenues suffisamment petites pour ne laisser passer, autant que possible, que les particules de matière solide qui doi- obtenu, vent être séparées. Ce résultat est essentiellement/également lors- que, par unité de volume de liquide trouble à clarifier introduit, il y a suffisamment de matières solides.
Far exemple, ce sera presque toujours le cas dans la première chambre d'extraction. Par contre, il se peut que dans la deuxième et la troisième chambrer il y ait, par unité de volume, si peu de particules de matières solides, qu'en plus des particules de matiè- res solides, il passe encore une certaine quantité de liquide par les tuyères ou ajutages 8, ce qui, d'une part, entraine une perte considérable de liquide et a une influence défavorable sur la con- tinuité du processus de l'écoulement dans l'appareil, et, d'autre part, occasionnerait une dilution indésirable du liquide trouble qui se rassemble dans les autres bacs collecteurs 11 et 12.
Pour augmenter la teneur en particules de matières solides par unité de volume, on a donc prévu,conformément à l'invention, à l'intérieur de chacune des pointes 15, 16, un trop plein 20, dont le tuyau d'é- vacuation mène à un réservoir collecteur commun 22. Si donc, on constate que l'épaississement est insuffisant dans les pointes, on ferme plus complètement ou tout à fait les robinets 18 et 19, ce qui a pour résultat de\faire monter le niveau et finalement débor- der le liquide trouble,dans les pointes. Une pompe ou un disposi- tif de refoulement analogue ramène ce liquide trouble qui déborde et se rassemble dans le réservoir 22, dans le tuyau d'alimentation
4.
De cette façon, on assure indirectement le réglage de l'ouvertu- re des bacs qui, sinon, ne peut, être réalisé pratiquement.
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Le même processus opératoire est également appliqué à la pointe
14 lors de la mise en marche de l'extracteur, le trop plein étant réintroduit, après fermeture du robinet d'arrêt 17, jusqu'à ce que le liquide trouble se rassemblant dans la pointe 14 présente le degré d'épaississement désiré,
Le procédé décrit ci-dessus peut non seulement être appliqué à la récupération et à l'épaississement des "liquides denses ", mais également servir à clarifier de cette manière toute l'eau de lava- ge produite dans la préparation.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour la séparation ou l'extraction des matières ( solides des liquides, à l'aide de la force centrifuge, en particu- lier pour l'épaississement des liquides troubles ou schlamms de charbons et de minerais, ou analogues, caractérisé par le fait que ( le liquide à clarifier est introduit sous forme de colonne liquide ( en circulation d'un développement ou longueur tel que les plus petites particules de matière solide atteignent également la péri- ou (phérie de la colonne tandis que l'eau claire Úclarifiée est évacuée axiale en direction/ou axialement.