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Perfectionnements à un procédé de séparation de matières granulaires solides ayant des densités différentes.
La présente invention concerne la séparation de matières granulaires solides ayant des poids spécifiaues différents;, au moyen d'un milieu liquide dont les caractéristiques sont telles qu'elles permettent aux substances moins denses de flotter alors que les produits plus denses se déposent dans le fond, comme cela se produit dans la séparation liquide de schistes et d'impuretés analogues du charbon ou dans la séparation de minerais à partir de roches ou de gangues dans les procédés d'extraction minéralo- giques.
Une telle opération est généralement effectuée au moyen d'un bac contenant le milieu liquide et muni de dispositifs
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permettant d'évacuer séparément les produits flottants et ceux qui reposent dans le fond, et dans certains cas également,les mixtes. Le milieu liquide peut être constitué par un liouide organique ou une solution chimique, ou encore une suspension stable ou demi stable, cette dernière pouvant être constituée par exemple par le mélange de différentes substances solides finement divisées avec de l'eau pour obtenir un poids spécifique déter- miné suivant les substances à séparer.
Il est généralement reconnu qu'il est essentiel dans de tels procédés de séparation d'éliminer tous remous dans le milieu liquide utilisé, de manière que la séparation puisse être commandée exclusivement par le poids spécifique et non pas par la forme ou la¯ grosseur des crains. Cependant, dans la pratique il est impossible de maintenir un tel milieu dans une condition de calme absolu;, étant donné que la simple évacuation des produits du bain entraîne nécessairement l'agitation du liquide, En outre, des particules ayant le même poids spécifique que le milieu liquide tendent à s'accumuler graduellement dans le bain, et si on ne les élimine pas d'une façon continue;
, leur accumulation peut être nuisible au dépôt des produits de fond, surtout si le bain n'est pas constitué par un liquide homogène mais par une suspension.
Etant donnée comme il a dit,. au''il est impossible d' éviter complètement tous mouvements dans le bain, il est très important que ces mouvements soient réduits et qu'ils soient d'une nature ne pouvant pas nuire au processus de séparation d'une manière appréciable. Si l'on tient compte que la séparation doit être seulement due à la gravité, c'est-à-dire à une force verticale,, on constatera qu'en utilisant un écoulement horizontal du liquide sur toute la largeur du bac l'interférence avec le travail de séparation sera minime.
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Les substances flottantes peuvent être évacuées au moyen d'un courant de surface, mais cela présente l'inconvénient que la distance verticale entre la surface du bain et le déver- soir de jaugeage doit être au moins égale à la grosseur maximum des grains soumis au traitement. Si la matière à traiter con- tient des grains ayant jusqu'à 150 mm, cette distance doit être supérieure à 150 mm, ce qui signifie la nécessité d'utiliser un volume horaire de liquide de a x 500 m3 ( a = largeur du bac en m. ). Indépendamment de la grande quantité d'énergie nécessaire pour faire circuler cet énorme volume, ainsi que le coût et les dimensions considérables de l'installation nécessaire pour tamiser ce liquide, la vitesse correspondante de 90 cm/seconde de ce courant de surface compromettrait sérieusement la précision de la séparation.
Cependant, si on élimine les produits de surface d'une façon mécanique à l'aide d'un transporteur à palettes à mouve- ments lents (ce qui sous-entend l'inclusion d'un racloir, d'une pelle rotative ou d'un dispositif analogue), la vitesse du courant de surface peut être très bien contrôlée. Avec ce type de dispositif, on obtient conjointement une grande capacité de traitement et une séparation plus serrée.
Ainsi qu'on l'a déjà dit, il est également nécessaire, en vue d'assurer une séparation suffisamment serrée, d'écouler la matière en suspension au moyen d'un courant horizontal s'éten- dant sur toute la largeur du bain. Cela implique la nécessité, pour ce courant qui se déplace dans le même sens que le convoyeur à palettes pour enlever les corps flottants, de circuler sans obstacle au-dessous du courant de surface.
Par conséquent, il est nécessaire que les corps flottants soient dirigés vers et par-dessus un plan incliné dont le bord antérieur est submergé dans le bain, et légèrement incliné vers le haut dans le sens du cou- @
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rant, mais cette disposition présente le danger au'une certaine quantité de substance franchisse le bord avant du déversoir audessous de la face inférieure de celui-ci, dans le cas où il y aurait des courants ou des remous ascendants.
Or, il a été constaté que des remous nuisibles se produisent principalement en raison du fait que le convoyeur à palettes ne déplace pas toujours exactement la même quaatité de liquide que celle introduite au même niveau, à l'extrémité d'ali- mentation du bac. Au cas ou le convoyeur ' palettes entraînerait un plus grand volume de liquide que celui reçu par le bac au même moment, l'excédent de ce volume devra être nécessairement remplacé par des courants s'élevant du dessous, sinon des produits du fond risqueraient de se mêler aux produits flottants.
Inver- sement;, si le volume de liquide entraîné par le convoyeur à pa- lettes est plus petit aue celui introduit au même niveau, l'excé- dent de ce niveau devra s'écouler au-dessous dudit convoyeur, d'où résulte une tendance à entraîner une partie des matières flottantes lesquelles, par conséquent se déplacent au-dessous de la face inférieure du déversoir à l'extrémité de sortie du bac. A cet effet, il y a lieu de remarquer que le volume de liquide aspiré par le convoyeur à palettes varie en fonction de la quantité de produits flottants attanués par ce convoyeur.
En vue de pallier à ces inconvénients on pourrait prévoir un moyen permettant de maintenir la charge du bac dans des limites pratiquement constantes, mais un tel moyen devrait nécessairement comprendre une trémie d'alimentation de dimen- sions comparativement grandes. Toutefois, cette trémie ainsi que les appareils transporteurs et doseursnécessaires à son utilisation, augmentent d'une manière appréciable le prix de l'installation, et en outre, la trituration à laquelle est soumise la matière contenue dans la trémie peut déterminer des pertes considérables.
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Or, conformément à l'invention, dans des appareils de lavage comprenant, en plus du moyen mécanique servant à évacuer la matière flottante, un moyen placé à l'extrémité d'alimenta- tion pour introduire du liquide sur toute la largeur du bac, ainsi qu'un déversoir de trop-plein pour le liquide, la forma- tion des remous dans le bain est évitée grâce à un moyen permet- tant d'évacuer les produits de fond par dessus le déversoir. Avec une telle disposition, le niveau du bain monte au descend suivant la quantité de produits de sédimentation dans le bac, et étant donné que cette quantité est également proportionnelle à la charge du bac, il est entendu qu'un accroissement de celle-ci fait monter le niveau du liquide.
En raison de ce qui précède, le convoyeur à palettes entraîne une quantité uniforme de liquide, étant donné que le volume de.liquide déplacé par les corps flot- tants est compensé par l'élévation du niveau, de sorte que le convoyeur à palettes entraîne ainsi une quantité accrue de liquide.
En raison de ce qui précède, l'invention consiste en premier lieu, en un procédé de séparation de matières granulaires solides présentant des densités différentes au moyen d'un courant de liquide présentant une caractéristique permettant de faire flotter les substances moins denses et de faire déposer les substances denses dans ledit milieu liquide, les deux produits flottants et déposés étant ensuite évacués par un moyen mécanique qui se déplace dans le même sens que le milieu liquide ; outre, dans l'appareil conforme à l'invention, le courant dudit milieu liquide s'écoule au-dessous de la cascade d'évacuation des produits flottants et par dessus la couche des produits de sédimentation évacués mécaniquement.
Pour mieux faire comprendre l'invention celle-ci est décrite ci-après à titre d'exemple avec référence au dessin annexé, sur lequel les figures 1 à 4 sont des élévations en coupe longitu- dinale:= relatives à 4 modes de réalisation différents, la figure 5, une vue en plan de l'appareil représenté figure 4, et la figure 6,
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une vue en coupe longitudinale, à une échelle agrandie, de La partie arrière d'un cinquième mode de réalisation. Sur les différentes figures, les chiffres et lettres de référence analogues se réfèrent à. des éléments semblables des différents appareils représentés.
L'appareil faisant )¯'objet de la figure 1 comprend, en plus d'un bac 1 relativement peu profond muni de parois lat@ra- les parallèles et verticales, rempli avec un milieu liouide 2 tel que mentionné plus haut, un convoyeur à palettes 3 dont la partie inférieure se déplace partiellement dans le liquide.
Ce convoyeur est établi de manière à pouvoir être entraîné dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de manière à. racler les produits flottants vers et par-dessus un plan incliné 4, dont l'extrémité inférieure 5 est tournée vers le bas à une distance relativement faible au-dessous de la surfacé 6 du bain liquide. Comme on le voit sur le dessin, ce plan incliné se confond au-dessus de la surface avec une partie inclinée vers le bas 7 s'étendant u-delà de l'extrémité arrière du bac.
Un eonvoyeur-dragueur 8 entraîné dans le sens des aiguilles d'une montre et s'étendant sur toute la longueur du bac est monté de manière que sa partie supérieure se déplace dans la partie inférieure du bac, de façon à pouvoir balayer le fond plat du bac et draguer ainsi les produits de sédimentation vers et par-dessus l'extrémité arrière la de ce fond.
L'avant du bac, ou côté alimentation, est muni de quatre ouvertures espacées verticalement, 9, 10, 11, 12 s'étendant sur toute la largeur du bac et servant d'ouvertures d'admission pour 1' agent licuide dirigé vers le bac à l'aide de conduits 13, 14, 15 et 16 respectivement, les matériaux à séparer étant intrduits dans le bac au moyen d'une trémie 17 s'ouvrant vertica- lement au-dessus des dites ouvertures d'admission et sensiblement à la surface du bain.
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La surface 6 du bain est maintenue à un niveau un peu plus élevé que celui du bord supérieur lb de la partie inclinée arrière la du fond du bac, ce bord formant ainsi déversoir pour l'évacuation simultanée du liquide et des matières de sédimentation dans un auget transversal et incliné18.
Le rapport entre les vitesses respectives des convoyeurs .3 et 8 devra être sensiblement égal à celui entre les volumes des matières flottantes et de sédimentation, respectivement, dans la matière à. préparer. La quantité de liquide admise chaque seconde dans le bac par l'ouverture supérieure 9 doit être égale à la quantité de liquide qui serait entraînée par le convoyeur à palettes 3 s'il n'y avait pas de matières flottantes.
Le convoyeur-dragueur 8 comprend deux chaînes maintenues à un certain écart latéral, soit à une distance sensiblement égale à la largeur du bac et reliées par des racleurs ou aubes de hauteur réduite et répartis à une distance appropriée, de manière que lorsque les produits de sédimentation atteignent le bord supérieur lb ils puissent être facilement évacués à travers les ouvertures qui s@parent les racleurs.
Le transporteur à palettes 3 est construit d'une manière analogue au dragueur 8, mais ses palettes ont une hauteur relative plus grande.
En ce qui concerne la partie arrière la du fond du bac, il est indispensable qu'elle présente une inclinaison telle que les produits déposés, dragués par le convoyeur 8, puissent être entraînés vers le haut sans retomber en arrière c'est-à-dire, de manière à être déchargés par-dessus le déversoir lb sous forme d'une couche serrée.
L'appareil représenté'figure 2 diffère principalement en comparaison de celui de la figure 1 en ce que les matières de sédimentation sont évacuées du bac 1 grâce à une courroie
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pleine sans fin 19, dont le degré de frottement de la surface peut être accru si nécessaire, par exemple, au moyen de saillies ou de nervures de hauteur réduite, et, en outre, en ce que le rouleau d'entraînement 20 de cette courroie est logé entièrement au-dessous de la surface-6 du bain de manière former véritablement le déversoir. Il y a lieu de réduire au maximum l'espace entre le rouleau 20 et le bord du bac.
Etant donné que le rouleau 20 est submergé, le liquide s'écoule dans le même sens que les broduits de sédimentation sur la courroie, jusqu'à un point déterminée au delà de celui où les produits déposés sont évacués.
Ceci présente un avantage particulier lorsque la courroie a une surface lisse, étant donné que ce courant empêche efficacement que les produits puissent glisser en arrière. Ainsi, il ne se produit aucune accumulation de matière et, pa.r conséquent, les produitsdu fond ne peuvent pas se mélanger à ceux de la surface.
De plus,. étant donné que les glissements en arrière de la matière sont éliminés, le courant liquide pa.ssant par-dessus la courroie permet d'augmenter en. quelque sorte la vitesse de celleci, ce qui affecte favorablement la capacité de l'appareil.
Ainsi qu'on l'a déjà indiqué plus haut, il est essentiel d'empêcher que le liquide qui s'écoule directement au--dessous des racleurs de la partie horizontale du transporteur 3 .et au-dessous du plan incliné perforé 4 n'entraîne des matières flottantes avec lui. Toutefois, le liquide qui alimente le bac a tendance à s'écouler vers le haut, et cette tendance, lorsqu'on utilise une suspension, est augmentée par le "sable" qui se dépose progressivement dans le sens de l'écoulement. En conséquence, dans le but de maintenir la vitesse de cet écoulement à la valeur requise, il est désirable que le bac soit muni à son extrémité d'évacuation. d'un moyen permettant de contrôler cet écoulement.
en nlus
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des moyens décrits, de façon à s'assurer qu'à tout instant, le convoyeur entraîne le même volume de liquide que celui intro- duit par l'ouverture d'admission 9. Un tel dispositif de con- trôle peut comprendre, suivant un procédé connu, un tamis 21 et une rigole de décharge 22 disposée verticalement au-dessous du tamis (figure 3), cette figure étant par ailleurs identique à la figure 1. Ce tamis s'étend sur toute la largeur du bac 1, et fait partie du fond incliné la tout en étant logé à un niveau in- termédiaire entre la surface du bain et la partie horizontale du fond du bac.
Conformément aux figures 4 et 5, l'appareil peut être muni d'un deuxième convoyeur horizontal à palettes 23 disposé en aval du convoyeur 3 et dont le rôle consiste à contrôler l'écou- lement du liquide directement au-dessous du plan incliné 4.
Dans cet appareil, le plan incliné 4 n'est pas perforé et ne s'étend pas au-delà du déversoir lb comme c'est le cas pour les figures 1 à 3, mais seulement jusqu'à un auget transversal et incliné 24, logé à peu près à mi-distance entre l'extrémité d'alimentation du bac et le déversoir lb, et qui sert à déchar- ger les matières flottantes ainsi que le liquide évacué du bain par le convoyeur 3. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'éliminer le tamis 21 indiqué sur la figure 3, de sorte qu'il se prête aussi bien au traitement de matériaux fins.
La fig. 6 montre un autre dispositif permettant éga- lement de contrôler l'écoulement immédiatement au-dessous du plan incliné perforé 4 dans un appareil sensiblement analogue à celui de la figure 1. Ce dispositif comporte un arbre rotatif et horizontal 25 s'étendant transversalement au bac et situé à une distance appréciable, à la verticale, au-dessus du bord antérieur
5 du plan incliné perforé 4. A chaque extrémité de cet arbre 25 se trouve un bras 26 lequel, lorsqu'il pend verticalement, par- vient jusqu'à une faible distance de l'extrémité arrière de la @ -
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partie horizontale du fond du bac et tout près de la paroi laté- rale du réservoir.
A proximité de leurs extrémités inférieures, ces bras sont reliés entre eux au moyen d'un arbre horizontal 27 supporté par des paliers.prévus dans ces bras: une aube 28 est fixée à cet arbre et s'étend également sur la presque totalité de la largeur du bac. A chaque extrémité:, on a. fixé à l'arbre 27 un bras de manivelle 29 sur lequel est articulée une tringle 30 associée à une extrémité d'un ressort à boudin 31, dont 1'* autre extrémité est fixée au bras 26. En outre, on a fixé à chaque extrémité de l'arbre 27 un disque 32.
Un bras de cliquet 33, rappelé par un ressort 34 et dont le mouvement ascendant est limité par une butée 33a est disposé de manière à coopérer avec une came 32a du disque 32.
On empêche de dernier de tourner relativement au bras 26, de même que ses organes associés (28, 27, 29) grâce à une butée 35 du bras 26, et aussi par la traction exercée par le ressort 31 agissant sur ces organes par l'intermédiaire du bras manivelle 29, lorsque le bras 26 se trouve dans sa position verticale représentée en traits pleins. Dans cette position, l'aube 28 est horizontale.
1'aube
La butée 35 empêche/de tourner,, relativement au dit 'ores,
EMI10.1
au-delà d'lm C1('iJ8-tte"!rnt C'2't2Vri.rOn 90 , dans le sens des aiguil- les d'une montre, en partant de cette position horizontale.
Chaque bras 26 est articulé entre ses extrémités sur une bielle 36 commandée par une 'Manivelle 37 solidaire d'un arbre horizontal 38 parallèle à l'arbre 25 et entraîné dans le sens inverse aux aiguilles d'une montre par un dispositif d'en- traînement non représenté. Les bras 26 peuvent ainsi osciller suivant un angle inférieur à 45 entre la position verticale a représentée en traits pleins et une position inclinée c indiquée en traits mixtes, b étant une position intermédiaire pendant le mouvement des bras vers !-extérieur.
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A chaque paroi latérale du bac est fixée une butée 39 établie de manière à coopérer avec une came 32b du disque correspondant 32 lorsque les bras 26 sont sur le point d'atteindre leur position finale pendant leur mouvement en direction du dévervoir lb.
Le dispositif de commande décrit ci-dessus fonctionne comme suit :
Si les bras 26, en partant de la position a, sont déplacés dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre en direction du déversoir lb, les disques 32 ainsi que leurs organes associés 27, 28, 29 tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, et contrairement à la traction exercée par les ressorts 31, par rapport aux bras précités, en raison de la rétension exercée par les cliquets 33 sur les caines 32a. Il en résulte que les angles formés entre les bras de manivelle 29 et leurs tringles correspondantes 30 (sur le côté droit des bras) sont graduellement réduits jusqu'à être annulés.
Un court instant plus tard, c'est-à-dire lorsque les tringles 30 composent déjà un angle très réduit avec les bras de manivelle 29 sur le côté gauche des bras, la came 32a libère le cliquet 33, de manière que les ressorts 31 impriment un brusque mouvement complémentaire de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre à l'ensemble du système 27, 28, 29, 32, de sorte que l'aube 28 prend une position parallèle aux axes longitudinaux des bras 26 et rencontre les butées 35.
Lorsque le système 27, 28, 29, 32 se trouve dans cette position par rapport au bras 26, les cames 32b sont placées de manière à rencontrer les butées 39 pendant le mouvement basculant successif des bras. Grâce à ces butées, les disques 32 tournent dans le sens inverse aux aiguilles d'une montre par rapport aux bras pendant la dernière partie du mouvement oscillant de ceux-ci vers l'extérieur.
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Immediatement avant la fin de la course vers l'extérieur,, 1'angle formé entre les tringles 30 et les bras de manivelle 29 sur le côté gauche de ceux-ci s'est annulé;, de sorte qu'un moment après, l'ensemble du système 27, 28, 29, 32 est de nouveau rappelé par les ressorts 31 dans une position où le plan de l'aube 28 forme un. angle droit avec l'axe des bras 26, cette position étant maintenue durant toute la course de retour des bras 26.
Il est évident que de cette façon, l'aube 28 aspire du liquide vers le déversoir lb pendant le mouvement vers 1''extérieur des bras 26, mais pendant la course de retour, cette même aube traverse le liquide sans rencontrer une résistance appréciable.
Le dispositif de commande qui vient d'être dé@rit, en comp@raison de celui représenté figure 4, présente quelques avantages considérables. En pre@ier lieu, Inaction d'aspiration de l'aube commence déjà dès le bord avant 5 du plan incliné 4, ce qui assure le contrôle désiré du liquide sur toute la longueur de la zone de séparation c'est-à-dire celle comprise entre l'extrémité d'alimentation du bac et ledit bord. En deuxième lieu, ce dispositif permet de réduire la longueur du bac.