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PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES ET AUX APPAREILS POUR LA. SEPARATION EN MILIEUX.LOURDS.
L'invention est relative à un procédé et à des dispositifs pour la séparation en milieux (ou médiums) lourds de concentrations de minerai et, plus particulièrement, à un procédé et à des dispositifs du type en question dans lesquels on utilise un séparateur à contre-courant. Le classeur "Hardinge" à contre-courant peut être adapté pour l'utilisation dans ce procédé.
Des études relativement récentes ont démontré que les séparations en milieux lourds sont particulièrement efficaces pour le traitement des minerais de qualité inférieure, du charbon et de certains autres types de matières qui ne peuvent pas être traitées économiquement par les procédés plus anciens de préparation des minerais. On a, par exemple, traité avec succès par ces procédés le minerai de fer et le minerai de fer manganifère, de même que divers minerais de plomb et de sine.
L'utilisation d'un procédé comportant une séparation à contre-courant s'est révélée particulièrement efficace dans ce buta
D'une manière générale, l'invention est relative à un procédé de séparation en milieux de densité élevée dans lequel la matière qui tombe au fond (dénommée ci-après "sink") est déplacée mécaniquement pour être évacuée d'une masse du milieu, ou médium, tandis que la matière qui flotte (ci- après dénommée "float") est déplacée, afin d'être évacuée de ladite masse, par une circulation du milieu à contre-courant par rapport au sens de déplacement des sinkso Le milieu déchargé à l'extrémité de sortie du sink et à l'extrémité de sortie du float du séparateur à contre-courant est ensuite nettoyé et épaissi,
une partie du milieu épaissi étant renvoyée, avec de l'eau ajoutée, à l'extrémité de sortie du float du classeur. Une autre portion du milieu épaissi est renvoyée, avec de 1,'eau ajoutée, à l'extrémité de sortie du sink du séparateur.
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Une caractéristique importante de l'invention réside dans le ré- glage de la densité du milieu à l'une ou l'autre des extrémités de la masse liquide, aussi bien que dans'la masse toute entière. Cela est possible parce que ladite masse est séparée en compartiments de la manière qui sera décrite plus loin.
Pour permettre de mieux comprendre l'invention, on en a repré- senté un mode de réalisation sur le dessin annexé., Mais il est bien enten- du, cependant, que le mode de réalisation figuré n'est donné qu'à titre d'il- lustration et que l'on pourrait le modifier de diverses manières, évidentes pour tout homme de l'art, sans que l'économie de l'invention s'en trouve, pour cela, altéréeo
Sur le dessin
La fig. 1 est un schéma de circulation d'un appareillage utilisé pour exécuter une séparation en milieux lourds conformément à la présente invention ;
La figo 2 est une coupe verticale d'un classeur "Hardinge" à con- tre-courant;
La figé 3, enfin, est une vue partielle en élévation de l'extré- mité des sinks du classeur représenté sur la fig. 2.
On comprendra mieux la pratiqué de la présente invention par l'ex- posé d'un traitement type. Dans cet exemple, on a choisi comme produit: à traiter un minerai de fer du genre Mesaba formé d'un mélange de minerai de fer et de minéraux constituant la gangue. Le milieu utilisé dans l'opération était du ferro-silicium d'une densité d'environ 6, 7, mais utilisé à des de- grés divers de densité au cours d'une opération continue. On pourrait toute- fois utiliser d'autres milieux susceptibles d'augmenter la densité, tels que le sable, etc..
Dans le mode opératoire représenté sur la figo 1, des quantités séparées de milieu, de minerai et d'eau indiquées par les nombres 1, 2 et 3, respectivement, sont introduites dans le séparateur ou classeur à contre- courant légèrement incliné 4 en un point 5, entre. les extrémités dudit séparateur et au-dessus du niveau de la pulpeo Dès amenées supplémentaires d'eau et de milieu, désignées par les nombres 6 et 7, respectivement, sont prévues à l'extrémité de sortie du sink du séparateur. Ce mélange forme un contre-courant par rapport au sens de déplacement du concentré de sinko
Le concentré de sink est évacué du classeur en 8 et passe sur un tamis de drainage 9 où il est séparé du milieu. Il passe ensuite sur un tamis de lavage 10.
Après avoir été lavé, le concentré de sink est dé- chargé en 11 et il constitue le produit final de traitement.
Le float résultant de la séparation en milieux denses passe sur un tamis de drainage 12 où,le milieu de densité élevée est séparé du float.
Le liquide restant, de faible densité, est passé à travers un, tamis de lavage 13 sur lequel le float 14 est séparé pour être rejeté, le milieu de faible densité étant envoyé dans un circuit de nettoyage 15 où le milieu de faible densité provenant du tamis de lavage 10 vient le rejoindre.
Le circuit de nettoyage 15 peut comprendre un séparateur magné- tique ou tout autre dispositif de séparation pour extraire les tailings du liquide de faible densité. Ces tailings sont rejetés et le milieu liquide de faible densité est ensuite envoyé à un dispositif 16 d'augmentation de la densité. Le milieu épaissi provenant du dispositif 16 et le milieu dense provenant du tamis 12 sont alors recueillis en 17. Le milieu provenant du tamis 9 est également recueilli en 17.
Cette matière recueillie est amenée, en passant par des robinets ou vannes de réglage 18 et 19: aux conduits d'a- limentation 1 et 7, respectivement, du séparateur 4. L'amenée d'eau au sé- parateur 4 est réglée par des robinets 20 .et 210
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Le séparateur à contre-courant 4 constitue une caractéristique importante de l'invention. Le type de séparateur à contre-courant repré- senté sur les figo 2 et 3 est un classeur "Hardinge" à contre-courant qui a été adapté pour l'utilisation dans la séparation en milieux denseso
Ce séparateur, désigné dans son ensemble par le nombre 4, comprend un tambour 25 rotatif muni de bandages annulaires 26 entraînés par des galets de friction 27.
Ces derniers sont calés sur un arbre 28 auquel un mouvement de rotation est imprimé par une source appropriée quel- conque de force motrice par l'intermédiaire d'une roue à chaîne et d'une chaîne 29. L'arbre 28 est monté entre des paliers 30. Il va de soi que le mouvement de rotation pourrait être transmis au tambour 25 par tout autre mécanisme tel qu'une couronne dentée, si on le désire.
La surface interne du tambour 25 est munie d'une hélice 310 Une caractéristique importante du séparateur est que l'hélice 31 est fixée sur lui et qu'elle tourne avec lui.
Le minerai précédemment indiqué, provenant de la source 2, est introduit dans l'extrémité du float du séparateur 4 par une goulotte 32 et il est déchargé par cette dernière en un point situé au-dessus du ni- veau de la pulpe. Le milieu lourd provenant de la source 1 et l'eau pro- venant de la source 3 sont amenés par des tuyères 33 et 34, respectivement, dans la goulotte d'alimentation 32 et entrent dans l'appareil avec le mine- raio
Pendant la rotation continue du tambour 25, les particules grosses se déposent;
elles sont déplacées en avant par l'hélice 31 et sont retournées à plusieurs reprises pendant ce mouvement vers l'avanto Il s'ensuit que la matière siliceuse légère monté à la surface, tandis que le minerai de fer dense et une certaine quantité de ferro-silicium den- se continuent leur mouvement vers l'avanto Les fines, l'eau de lavage et le milieu formant le float sont ensuite chassés vers l'arrière, vers l'ex- trémité de sortie du float du classeur par le mélange de milieu provenant de la source 7 et d'eau provenant de la source 6 pénétrant dans l'extrémi- té d'évacuation du sink du séparateur 4 par les tuyères 35 et 36, respec- tivemento Ce contre-courant oblige le float à s'écouler par dessus le déver- soir, ou lèvre,
37 prévu dans le séparateur 4 à l'extrémité de sortie du flo- ato Il est ensuite transporté au tamis de drainage 12 pour la séparation, de la manière précédemment décrite.
Pour obtenir la séparation maximum, il est nécessaire de régler la densité de la masse de milieu. Cela peut être fait de nombreuses façons.
Le procédé choisi dépend de la matière à traiter et des résultats recherchés.
L'angle (ou pente) du séparateur 4, sa vitesse de rotation et le taux d'alimentation du séparateur en minerai peuvent varier; il en résulte un effet bien déterminé sur la densité de la masse de milieu.
On a constaté, par exemple, que le travail du séparateur suivant l'un quelconque de ces procédés augmente suffisamment la descente du mixte pour qu'il soit pris dans le sinko
Une augmentation du volume du courant inverse refoule aussi le float vers l'extrémité de sortie du float. Une telle augmentation améliore par suite la séparation dans certaines conditions.
Le contrôle du milieu pénétrant dans l'appareil est particuliè- rement important. Ce contrôle peut être fait à l'une ou l'autre extrémité du tambour, ou aux deux. Le contrôle à une extrémité est efficace parce que le tambour est divisé en compartiments par les spires de l'hélice 31.
La partie immergée des spires divise la masse de la même manière.
Les spires de l'hélice sont de pas et de hauteur variables. Le pas décroît et la hauteur des spires augmente vers l'extrémité de sortie du
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sink. Pour cette raison, le volume compris entre les auges successives for- mées par l'hélice va en décroissant vers l'extrémité d'évacuation du sink.
Le résultat est que les matières solides déposées sont déplacées par sections de volume décroissant et que le liquide est obligé de s'écouler par dessus le bord des dernières spires, en laissant le concentré avec une certaine quantité d'humidité et de milieu entraîné pour être extrait du séparateur par la goulotte d'évacuation 38.
Cette construction permet un contrôle étroit de la différence de densité du milieu à l'extrémité de sortie du sink et à l'extrémité de sortie du float par réglage du milieu introduit à l'une des extrémités du séparateur ou aux deux. Ceci peut être avantageux. On peut, par exemple, réduire la densité du milieu à l'extrémité de sortie du sink (par rapport à la densité du milieu dans le reste de la masse) pour obliger les.mixtes en suspension entraînés dans cette région à tomber au fond pour être évacués avec le concentré de sink, si l'on désire récupérer ces mixtes. On peut obtenir le même effet en élévant la densité de la masse, à l'extrémité, de manière qu'elle soit supérieure à celle dumilieu à l'extrémité de sortie du sink.
Dans les deux cas, on suppose que la densité du mixte n'est pas plus faible que la densité apparente de la matière à rejeter. De plus, une densité élevée du milieu à l'extrémité de sortie du float oblige ce dernier à se porter à ladite extrémité.
Comme les spires forment des compartiments, la pulpe ne peut pas circuler directement de l'un à l'autre, en particulier lorsque le sépa- rateur est complètement levé.' Par suite, un changement de densité à l'une des extrémités du tambour, ou aux deux, a pour conséquence une différence de densité dans les diverses parties du tambour.
Les avantages du procédé et de l'appareil décrits sont nombreux.
L'action de roulement du tambour maintient, au sein de la partie principale de la masse, une densité plus uniforme du milieu que celle pouvant être ob- tenue par le séparateur à hélice, à drague ou à râteau. Cette action de roulement du sink met aussi en liberté le float emprisonné dans une mesure plus importante que ne le font les séparateurs des types précédemment men- tionnés. De plus, le contre-courant de milieu venant de l'extrémité de dé- chargement par dessus la dernière spire, à découvert, de l'hélice 31 em- pêche le float d'atteindre la goulotte 38 d'évacuation du sink quand le tambour est incliné. Ceci permet également de maintenir le milieu, à l'en- droit de l'évacuation du sink, à une densité différente de celle de la mas- se.
Il y a là une différence avec la "table sèche" ("dry deck") des sépara- teurs des types à hélice, à drague ou à râteau ou bien des séparateurs du type à tambour avec élévateurs parallèles. Dans ces séparateurs, le mixte est refoulé ou pressé dans la région où la masse rencontre une table sèche.
En ce point, la densité du milieu est la plus élevée et une grande partie du mixte est chassée au dehors, en raison de sa densité plus faible, et est dé- chargée sous forme de produit séparé.
Il y a lieu de noter, de plus, que le déversoir, ou lèvre, 37 de trop-plein de l'appareil décrit est petit par rapport au courant qui s'é- coule. Pour cette raison, il a une hauteur très grande par-comparaison avec les surfaces plus grandes de trop-plein que l'on rencontre habituellement avec d'autres types de séparateurs. En outre, cette lèvre tourne avec le tambour 25. Il s'ensuit que la matière légère grosse de dimensions supérieures à la hauteur du liquide de trop-plein venant contre la lèvre tend à être poussée par cette dernière, qui est animée d'un mouvement de rotation, dans le float déchargé et que la hauteur de la masse au point central de décharge est plus grande que cela ne serait le cas si la lèvre avait une surface plus grande réduisant la hauteur.
Il semble évident que le procédé et l'appareil décrits apportent une solution idéale à la séparation en milieu lourd parce qu'une densité con- trôlée est maintenue dans toute la masse pour former un sink, un float et un
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véritable mixte, dont la séparation est assurée par la rotation du tambour, par l'utilisation d'une spire à découvert pour empêcher le float d'atteindre l'extrémité de déchargement du sink et par le contrôle des densités relatives du milieu dans les diverses zones de la masse.
Bien que l'on ait figuré un mode choisi de réalisation de l'invention, il est bien entendu que diverses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil.
REVENDICATIONS
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IMPROVEMENTS IN METHODS AND APPARATUS FOR. SEPARATION IN HEAVY ENVIRONMENTS.
The invention relates to a process and devices for the separation in heavy media (or mediums) of ore concentrations and, more particularly, to a process and devices of the type in question in which a counter separator is used. -current. The counterflow "Hardinge" binder can be adapted for use in this process.
Relatively recent studies have shown that heavy media separations are particularly effective in processing low grade ores, coal, and certain other types of material which cannot be economically processed by older ore preparation processes. For example, iron ore and manganiferous iron ore, as well as various lead and sine ores, have been successfully processed by these processes.
The use of a process comprising a countercurrent separation has proved particularly effective in this purpose.
In general, the invention relates to a separation process in high density media in which the material which falls to the bottom (hereinafter referred to as "sink") is mechanically displaced in order to be discharged from a mass of the medium. , or medium, while the material which floats (hereinafter referred to as "float") is displaced, in order to be evacuated from said mass, by a circulation of the medium against the current with respect to the direction of displacement of the sinkso The medium discharged at the outlet end of the sink and at the outlet end of the float of the countercurrent separator is then cleaned and thickened,
some of the thickened medium being returned, with added water, to the outlet end of the workbook float. Another portion of the thickened medium is returned, with added water, to the outlet end of the separator sink.
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An important feature of the invention resides in the adjustment of the density of the medium at either end of the liquid mass, as well as in the entire mass. This is possible because said mass is separated into compartments in the manner which will be described later.
In order to allow a better understanding of the invention, an embodiment thereof has been shown in the accompanying drawing. However, it is of course understood that the illustrated embodiment is given only as a guide. illustration and that it could be modified in various ways, obvious to any person skilled in the art, without the economy of the invention being thereby impaired.
On the drawing
Fig. 1 is a flow diagram of an apparatus used to carry out a separation in heavy media in accordance with the present invention;
Fig. 2 is a vertical section of a "Hardinge" countercurrent filing cabinet;
Fig. 3, finally, is a partial elevational view of the end of the sinks of the binder shown in fig. 2.
The practice of the present invention will be better understood by setting out a typical treatment. In this example, the following product has been chosen: to treat an iron ore of the Mesaba genus formed from a mixture of iron ore and minerals constituting the gangue. The medium used in the operation was ferro-silicon with a specific gravity of about 6.7, but used in varying degrees of density during continuous operation. One could however use other media likely to increase the density, such as sand, etc.
In the procedure shown in fig 1, separate quantities of medium, ore and water indicated by the numbers 1, 2 and 3, respectively, are introduced into the slightly inclined countercurrent separator or classifier 4 in one. point 5, between. the ends of said separator and above the level of the pulp. Additional feeds of water and medium, designated by the numbers 6 and 7, respectively, are provided at the outlet end of the sink of the separator. This mixture forms a counter-current with respect to the direction of movement of the sinko concentrate.
The sink concentrate is discharged from the binder at 8 and passes through a drainage screen 9 where it is separated from the medium. It then passes through a washing sieve 10.
After being washed, the sink concentrate is discharged at 11 and constitutes the final treatment product.
The float resulting from the separation in dense media passes over a drainage screen 12 where the high density medium is separated from the float.
The remaining low density liquid is passed through a washing screen 13 on which the float 14 is separated for disposal, the low density medium being sent to a cleaning circuit 15 where the low density medium from the washing sieve 10 joins it.
The cleaning circuit 15 may include a magnetic separator or other separation device for extracting tailings from the low density liquid. These tailings are discarded and the low density liquid medium is then sent to a device 16 for increasing the density. The thickened medium coming from the device 16 and the dense medium coming from the sieve 12 are then collected in 17. The medium coming from the sieve 9 is also collected in 17.
This collected material is brought, passing through taps or regulating valves 18 and 19: to the supply conduits 1 and 7, respectively, of the separator 4. The water supply to the separator 4 is regulated by taps 20. and 210
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The countercurrent separator 4 constitutes an important characteristic of the invention. The type of countercurrent separator shown in figs 2 and 3 is a countercurrent "Hardinge" binder which has been adapted for use in separation in dense media.
This separator, designated as a whole by the number 4, comprises a rotating drum 25 provided with annular tires 26 driven by friction rollers 27.
These are wedged on a shaft 28 to which a rotational movement is imparted by any suitable source of driving force through a chain wheel and a chain 29. The shaft 28 is mounted between bearings 30. It goes without saying that the rotational movement could be transmitted to the drum 25 by any other mechanism such as a ring gear, if desired.
The inner surface of the drum 25 is provided with a propeller 310 An important feature of the separator is that the propeller 31 is attached to it and rotates with it.
The previously indicated ore, coming from the source 2, is introduced into the end of the float of the separator 4 by a chute 32 and it is discharged by the latter at a point situated above the level of the pulp. The heavy medium coming from the source 1 and the water coming from the source 3 are brought by nozzles 33 and 34, respectively, into the feed chute 32 and enter the apparatus with the mine.
During the continuous rotation of the drum 25, the coarse particles settle;
they are moved forward by the propeller 31 and are returned several times during this forward movemento It follows that the light siliceous material mounted to the surface, while the dense iron ore and a certain amount of ferro -silicon density- continue their forward movement o The fines, the washing water and the medium forming the float are then expelled towards the rear, towards the outlet end of the float of the binder by the mixture of medium from source 7 and water from source 6 entering the discharge end of the sink of separator 4 through nozzles 35 and 36, respectively o This counter-current forces the float to s' flow over the overflow, or lip,
37 provided in the separator 4 at the outlet end of the floato It is then conveyed to the drain screen 12 for separation, in the manner previously described.
To obtain the maximum separation, it is necessary to adjust the density of the mass of medium. This can be done in many ways.
The method chosen depends on the material to be treated and the desired results.
The angle (or slope) of the separator 4, its speed of rotation and the feed rate of the separator with ore may vary; this results in a definite effect on the density of the mass of medium.
It has been found, for example, that the work of the separator according to any one of these methods sufficiently increases the descent of the mixture for it to be caught in the sinko
An increase in the volume of the reverse current also pushes the float back to the outlet end of the float. Such an increase therefore improves the separation under certain conditions.
Particularly important is the control of the medium entering the apparatus. This control can be done at either end of the drum, or at both. Control at one end is effective because the drum is divided into compartments by the turns of the propeller 31.
The submerged part of the turns divides the mass in the same way.
The turns of the propeller are of variable pitch and height. The pitch decreases and the height of the turns increases towards the output end of the
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sink. For this reason, the volume between the successive troughs formed by the propeller decreases towards the discharge end of the sink.
The result is that the deposited solids are moved in sections of decreasing volume and the liquid is forced to flow over the edge of the last turns, leaving the concentrate with a certain amount of moisture and entrained medium to be. extracted from the separator via the discharge chute 38.
This construction allows close control of the difference in density of the medium at the outlet end of the sink and at the outlet end of the float by adjusting the medium introduced at one or both ends of the separator. This can be advantageous. One can, for example, reduce the density of the medium at the outlet end of the sink (relative to the density of the medium in the rest of the mass) to force the suspended mixtures entrained in this region to fall to the bottom to be evacuated with the sink concentrate, if it is desired to recover these mixtures. The same effect can be obtained by increasing the density of the mass at the end so that it is greater than that of the middle at the outlet end of the sink.
In both cases, it is assumed that the density of the mixture is not lower than the bulk density of the material to be rejected. In addition, a high density of the medium at the outlet end of the float forces the latter to go to said end.
As the turns form compartments, the pulp cannot flow directly from one to the other, particularly when the separator is fully raised. As a result, a change in density at one or both ends of the drum results in a difference in density in the various parts of the drum.
The advantages of the described method and apparatus are numerous.
The rolling action of the drum maintains a more uniform density of the medium within the main part of the mass than can be achieved by the helix, dredge or rake separator. This sink rolling action also releases the trapped float to a greater extent than do separators of the types previously mentioned. In addition, the backwash of the medium coming from the unloading end over the last uncovered turn of the propeller 31 prevents the float from reaching the discharge chute 38 of the sink when the drum is tilted. This also makes it possible to maintain the medium, where the sink is discharged, at a density different from that of the mass.
This is different from the "dry deck" separators of the propeller, dredge or rake type or alternatively drum type separators with parallel elevators. In these separators, the mixture is pushed back or pressed into the region where the mass meets a dry table.
At this point the density of the medium is highest and a large part of the mixture is driven out, due to its lower density, and is discharged as a separate product.
It should be further noted that the overflow weir, or lip, 37 of the disclosed apparatus is small relative to the flowing current. For this reason, it has a very large height compared to the larger overflow areas that are usually found with other types of separators. In addition, this lip rotates with the drum 25. It follows that the coarse light material of dimensions greater than the height of the overflow liquid coming against the lip tends to be pushed by the latter, which is animated by a rotational movement, in the unloaded float and that the height of the mass at the central point of discharge is greater than would be the case if the lip had a larger surface reducing the height.
It seems obvious that the method and apparatus described provide an ideal solution to heavy media separation because a controlled density is maintained throughout the mass to form a sink, a float and a.
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true mixed, the separation of which is ensured by the rotation of the drum, by the use of an uncovered coil to prevent the float from reaching the unloading end of the sink and by the control of the relative densities of the medium in the various mass areas.
Although a selected embodiment of the invention has been shown, it is understood that various modifications can be made to the method and to the apparatus.
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