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L'invention concerne un procédé pour la séparation de mélan- ges de particules différant par leur grosseur de grains et par leur poids spécifique, dans lequel le mélange est séparé., par tamisage humide, en une fine fraction et une grosse fraction, ces deux fractions étant ensui- te séparées selon le poids spécifique à l'aide d'une suspension de sépara- tion. Ce procédé convient surtout au lavage de houille non déschlammée ou de minerai brut.
Dans le procédé connu, le tamisage humide s'effectue à l'aide d'eau. Il s'ensuit que la suspension de séparation est diluée de façon continue avec de l'eau,en sorte qu'il faut prendre des mesures spéciales pour maintenir le poids spécifique de la suspension de séparation. Par ailleurs, dans le procédé connu, il est nécessaire de tamiser très finement la fine fraction obtenue par tamisage humide, afin d'extraire au moins une partie de l'eau de cette fraction. Ce tamisage très fin est souvent coû- teux, en particulier quand le mélange à séparer contient une grande quan- tité de particules très fines ; dans ce cas, la consommation d'eau est éga- lement élevée. Selon l'invention, le tamisage humide s'effectue à l'aide d'une suspension de séparation.
Dans ce cas, la suspension de sépara- tion n'est pas diluée, tandis qu'on n'a pas besoin de tamiser la fine frac- tion obtenue.
On préfère réaliser le procédé selon l'invention de sorte que, en combinaison : a) la suspension de séparation se compose de fines particules magnétiques en suspension dans du liquide : b) la fraction de fines particules est séparée, selon le poids spécifique, dans un hydrocyclone; c) -chaque fraction obtenue dans cet hydrocyclone est traitée dans un séparateur magnétique ; d) - les fractions de particules magnétiques obtenues dans les séparateurs magnétiques sont principalement utilisées pour le tamisage humide; e) - les particules du mélange, à l'exception éventuellement des particules les plus fines, sont séparées des fractions de particules non magnétiques;
f) - la fraction de grosses particules obtenues par le tamisage humide est séparée selon le poids spécifique dans un séparateur à suspension, les fractions séparées étant tamisées et la suspension non diluée obtenue dans ce traitement étant ramenée, du moins en majeure partie, au séparateur à suspension ; g) - les grosses particules sont ensuite arrosées sur des tamis d'arrosage, d'abord avec le liquide obtenu à partir des fractions de particules non magnétiques et ensuite avec de l'eau;
h) - une partie au moins de la suspension diluée des tamis d'arrosage est amenée aux séparateurs magnétiques, la suspension diluée du tamis d'arrosage pour particules spécifiquement légères étant amenée au séparateur magnétique pour particules spécifiquement légères et la suspension diluée du tamis d'arrosage pour particules spécifiquement lourdes étant amenées au séparateur magnétique pour particules spécifiquement lourdes,et i)- un liquide contenant une quantité minimum de particules magnétiques est évacué desdits circuits.
Ce système présente plusieurs avantages. La quantité de suspension de séparation, par exemple, dans le système de séparation pour fines particules peut être faible, parce que dans l'hydrocyclone, où s'effectue la séparation selon le poids spécifique, on peut opérer avec une
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concentration élevée en particules à séparer, même quand ces fines particules contiennent, en moyenne, beaucoup de particules très fines. Ensuite les fines particules se trouvant dans le circuit des grosses particules, à la suite de l'écrasement et d'erreurs dans le tamisage humide, sont amenées au circuit des fines particules, les particules de faible poids spécifique étant réunies à la fraction de fines particules spécifiquement légères, tandis que les particules lourdes sont réunies à la fraction des fines particules spécifiquement lourdes.
Ces particules sont maintenues séparées et sont obtenues conjointement avec des autres fines particules spécifiquement légères et spécifiquement lourdes respectivement.
En outre, les fractions obtenues dans l'hydrocyclone conviennent davantage air traitement dans les séparateurs magnétiques, par suite de l'adduction de suspension diluée. Ensuite, toute la quantité de suspension de séparation se trouvant dans le circui des fines particules, est épurée par voie magnétique à chaque cycle, ce qui supprime l'accumulation d'impuretés.
La séparation des grosses particules est effectuée de préférence dans un hydrocyclone, dont l'axe est à peu près horizontal, tandis que la suspension utilisée pour la séparation de grosses particules a un poids spécifique légèrement supérieur à celui de la suspension utilisée pour la séparation des fines particules.
Dans ce cas, la séparation des grosses particules ne demande que peu d'énergie et le poids spécifique de séparation pour la séparation des grosses particules et celui pour la séparation des fines particules sont à peu près égaux; lors d'un lavage dans un hydrocyclone, le poids spécifique de séparation dépend notamment de la grosseur de grains, en sorte que, si la même suspension de séparation est utili- sée, le poids spécifique de séparation des fines particules est plus éleVé
Pour réduire les pertes de magnétite, il importe que la fraction de particules non magnétiques d'un premier séparateur magnétique soit traité dans un second séparateur magnétique et que la fraction de particules magnétiques ainsi obtenue soit amenée à un épaississeur,
la fraction épaissie ainsi obtenue étant utilisée à nouveau pour la séparation, pour la séparation de grosses particules, et/ou pour la séparation des fines particules.
Les pertes de magnétite peuvent être réduites davantage en épaississant les fractions de particules non magnétiques des séparateurs magnétiques dans des hydrocyclones et en déshydratant davantage les fractions ainsi obtenues, en amenant une partie du liquide, obtenu par ces traitements et pouvant contenir de très fines particules, au dit épaississeur, en provoquant le dépôt des particules magnétiques dans cet épais- sisseur et en provoquant l'évacuation, par dessus le trop-plein, des très fines particules non magnétiques.
Il est nécessaire de régler les différentes opérations de fa- çon que la quantité de liquide et la quantité de particules magnétiques dans chaque circuit restent approximativement constantes. A cet égard, il importe que le liquide, à l'aide duquel les grosses particules spécifiquement lourdes sont arrosées en premier lieu, provienne de la fraction de particules non magnétiques spécifiquement lourdes et que le liquide servant à arroser les grosses particules spécifiquement légères en premier lieu, provienne de la fraction de particules non magnétiques spécifiquement légères.
L'invention sera expliquée davantage à l'aide du dessin schématique ci-annexé.
Le dessin représente un lavoir de charbons, dans lequel des fines brutes (-10mm) non déschlammées sont lavées à l'aide d'une suspension de magnétite. Les fines sont amenées à un tamis de déschlammage 1, audessus duquel sont disposés des gicleurs 2. Les fines brutes sont arrosées
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avec une suspension de magnétite; la fine fraction est recueillie dans un réservoir 3, tandis que la grosse fraction est amenée par une conduite
4 au réservoir mélangeur 5. La fine fraction du réservoir 3, mise en suspension dans la suspension de séparation, est amenée par une pompe 6 et par une conduite 7 à un hydrocyclone 8, dans lequel le charbon est séparé des schistes.
Par une conduite 9, la fraction de charbon est ame- née au séparateur magnétique 10, tandis que la fraction de schistes est amenée par une conduite 11 à un séparateur magnétique 12. Dans les sépa- rateurs magnétiques 10 et 12, les particules magnétiques sont séparées des particules non magnétiques. Les particules magnétiques du séparàteur magnétique 10 sont amenées par une conduite 13 et celles du séparateur magnétique 12 par des conduites 14 et 13 à un mélangeur l5, dans lequel une suspension de poids spécifique voulu est préparée par l'adduction d'eau par une conduite 16 équipée d'une soupape d'arrêt 17.
La quantité de suspension s'écoulant de l'organe mélangeur
15 par un diviseur de courant 18 aux' gicleurs 2 est telle que le niveau de suspension dans le réservoir 3 reste à peu près constant. Cette quantité est réglée à l'aide d'une soupape d'arrêt 19 montée dans une conduite 20 par laquelle le reste est amené à un épaississeur 21. Par une conduite 22, la fraction de particules non magnétiques du séparateur magnétique 10 (la fine fraction de charbon) est amenée à un séparateur magnétique 23, dans lequel se sépare encore une faible quantité de magné- tite qui est amenée par une conduite 24, à l'épaississeur 21. La frac- tion de particules non magnétiques du séparateur magnétique 23 (la fine fraction de charbon) est amenée par une conduite 25 et une pompe 26 à un hydrocyclone 27, dans lequel cette fraction est épaissie.
De l'eau, ren- fermant encore une quantité très petite de magnétite et les particules de charbon les plus fines (par exemple, -150 ) est évacuée par une conduite
28, la fraction de charbon épaissie est amenée par une conduite 29 à une centrifuge de déshydratation 30, dans laquelle on obtient en b une frac- tion de fines., tandis que l'eau renfermant les très fines particules est amenée, par une conduite 31, de la centrifuge 30 à l'épaississeur 21.
Si l'alimentation en liquide de la pompe 26 est insuffisante, une partie de la fraction de trop-plein de l'hydrocyclone 27 peut être ramenée par une conduite 32 et une soupape d'arrêt 33 à une conduite 25.
Ensuite, une partie de cette fraction peut être amenée par une conduite 34 avec soupape d'arrêt 35 à l'épaississeur 21.
La fraction de particules non magnétiques du séparateur magné- tique 12 (la fine fraction de schistes) est amenée par une conduite 36 à un séparateur magnétique 37, dans lequel une faible quantité de magnétite se sépare encore,cette magnétite étant amenée par une conduite 38 et par la conduite 24 à liépaissieseur 21.La fraction de particules non magnétiques du séparateur magnétique 37 (la fine fraction de schistes) est amenée par une conduite 39 et une pompe 40 à un hydrocyclone 41, dans le- quel cette fraction est épaissie. De l'eau renfermant encore une très petite quantité de magnétite et les particules de schistes les plus fines (p.e. -150 ) est évacuée par une conduite 42.
La fraction de schistes épaissie est amenée par une conduite 43 à une centrifuge de déshydratation 44, dans laquelle on obtient en c une fraction de schlamms, tandis que de l'eau renfermant de très fines particules est amenée par une conduite 45 à l'épaississeur 21. Une partie de la fraction de trop-plein de l'hydrocyclone 41 peut être ramenée par une conduite 46 et une soupape d'arrêt 47 à une conduite 39, tandis :qu'une autre partie de cette fraction peut être amenée par une conduite 48 avec soupape d'arrêt 49 à l'épaississeur 21.
Dans le réservoir mélangeur 5, la grosse fraction est mélangée à la suspension de séparation amenée par une conduite 50. Le mélange de grosse fraction et de suspension de séparation est amené par une conduite
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51 à un hydrocyclone 52, dont l'axe ne fait qu'un petit angle avec un plan horizontal. Dans ce cas, l'hydrocyclone n'a besoin que d'une faible pression d'amenée, soit 4,5 mm de suspension environ, pour la séparation du mélange y amené. Si on rend la différence de niveau entre le réservoir mélangeur 5 et l'hydrocyclone 52 suffisamment grande, on n'a pas besoin d'une pompe pour alimenter l'hydrocyclone 52. La fraction de trop-plein de l'hydrocyclone 52, à savoir la fraction de charbon, est amenée d'abord sur un tamis d'égouttage 53 et ensuite sur un tamis d'arrosage 54.
Au-dessus du tamis d'arrosage 54 se trouvent des gicleurs 55, qui sont alimentés par une conduite 28 en liquide clarifié, tandis que les gicleurs 56 sont alimentés en eau. Le charbon lavé est évacué en d et la suspension diluée qui est recueillie sous le tamis 54 est amenée par une conduite 57 au séparateur magnétique 10.
La fraction de soutirage de l'hydrocyclone 52, à savoir la fraction de schistes, est d'abord conduite sur un tamis d'égouttage 58 et ensuite sur un tamis d'arrosage 59. Au-dessus du tamis d'arrosage 59 se trouvent des gicleurs 60 qui sont alimentés en liquide clarifié par la conduite 42 et des gicleurs 61 qui sont alimentés en eau. Les schistes sont évacués en e et la suspension diluée, qui est recueillie sous le tamis 59,est amenée par une conduite 62 au séparateur magnétique 12. La suspension de séparation non diluée, qui est recueillie sous les tamis 53 et 58, est amenée par une conduite 63 à un récipient de suspension 64. La suspension épaissie de l'épaississeur 21 est amenée également au récipient de suspension 64, par une conduite 65, une, pompe 66 et une soupape d'arrêt 67.
Du récipient de suspension 64, la suspension est amenée au réservoir mélangeur 5 par une pompe 68 et une conduite 50. Dans le réservoir mélan- geur 5 se trouve un compartiment de trop-plein 69, dont le fond est muni d'un trou. Une partie de la suspension de séparation est amenée par ce compartiment 69 au réservoir mélangeur 5. La quantité totale de suspension amenée par la conduite 50 est plus grande que celle que l'hydrocyclone 52 peut traiter, en sorte qu'une partie de la suspension amenée au compartiment 69 déborde vers une conduite 70. De cette manière, le niveau de liquide dans le réservoir mélangeur 5 peut être maintenu constant, sans que des particules du mélange arrivent dans le trop-plein.
Le trop-plein du compartiment 69 retourne partiellement par un diviseur de courant 71 et une soupape d'arrêt 72 au récipient de suspension 64 et partiellement par ledivi- seur de courant 71 et une conduite 73 au mélangeur 15.
Par une conduite 74 équipée d'une bobine d'aimantation 75, de la magnétite fraiche est amenée à l'épaississeur 21. Le trop-plein de l'épaississeur 21 est évacué en f. Cette fraction sera généralement soumise à un traitement ultérieur. Elle se compose d'une suspension fortement diluée de très fines particules de charbon et de schistes, mais peut renfermer encore une faible quantité de fine magnétite. La fraction f peut être amenée par exemple à une petite installation de flottation, dans laquelle on obtient les charbons fins. L'écume est alors amenée, par exemple, à un filtre (Impérial). Le filtrat de ce filtre peut être ramené alors à l'épaississeur 21.
L'eau contenant des schlamms de l'installation de flottation peut être floculée dans un épaississeur et les schlamms peuvent être séchés par un filtre-presse. Dans ce cas, l'eau de trop-plein de l'épaississeur à floculation peut être employée à nouveau pour l'alimentation des gicleurs 56 et 61, pour le broyage de magnétite fraîche, et être ramenée à la conduite 16. Les pertes d'eau peuvent être compensées alors dans le bac de trop-plein de l'épaississeur à floculation. Pour ne pas rendre le dessin trop compliqué, ce traitement de la fraction f n'est pas représenté. En outre, différents réservoirs et conduites de soutirage qui sont nécessaires dans la pratique, ont été supprimés sur le dessin.
L'épaississeur 21 recueille également la totalité de l'eau perdue, tandis qu'une partie de la suspension diluée des tamis d'arrosage 54 et 59 peut être également ramenée à l'épaississeur.
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Le réglage du système s'effectue comme suit. La suspension de séparation, qui est amenée par les conduites 13 et 73 au mélangeur 15, doit avoir un poids spécifique qui n'est pas inférieur à la valeur nécessaire pour la séparation dans l'hydrocyclone 8. Le poids spécifique exact peut s'obtenir alors en réglant la soupape d'arêt 17. Le niveau dans le ré- servoir 3 est maintenu constant àl'aide de la soupape d'arrêt 19.
La suspension épaissie de l'épaississeur 21 doit. avoir un poids spécifique plus élevé qu'il n'est nécessaire pour la séparation dans l'hy- drocyclone 52. Le poids spécifique dans le récipient de suspension
64 est alors réglé à l'aide de la soupape d'arrêt 67. Le niveau de liqui- de dans le récipient de suspension 64 peut être réglé à l'aide de la sou- pape d'arrêt 72. Le fonctionnement des hydrocyclones 27 et 41 est réglé en choisissant exactement la grandeur de l'orifice au sommet. Le réglage complet s'effectue, de préférence, de façon automatique. Les dimensions de l'épaississeur 21 doivent être telles que la magnétite s'y dépose, mais que les fines particules de charbon et de schistes arrivent dans le trop- plein. Il va sans dire que ces dimensions dépendent de la capacité de l'é- paississeur.
Il importe que les quantités amenées aux séparateurs magnéti- 0 ques 10 et 12 aient une consistance favorable, c'est-à-dire que la te- neur en matière solide dans l'alimentation ne soit pas trop faible (ceci rendrait la capacité des séparateurs magnétiques trop faible) et pas trop élevée (ceci aurait une influence défavorable sur l'exactitude de la sé- paration). C'est pourquoi, il importe que la quantité de suspension ame- née par la conduite 9 soit dans un certain rapport avec la quantité de suspension diluée amenée par la conduite 57. La même chose s'applique aux quantités amenées par les conduites 11 et 62.
Ces quantités dépendent en premier lieu des quantités qui sont lavées dans l'hydrocyclone 8 et dans l'hydrocyclone 52 respectivement, c'est-à-dire dé la répartition de la gros- seur de grains du charbon brut et de la largeur des mailles du tamis 1.
Lorsqu'on lave des fines à moins de 10 mm le tamis 1 pourra séparer dans beaucoup de cas à une largeur de maille de 2 mm.
On peut encore mentionner les particularités suivantes pour un lavoir capable de laver 140 tonnes de fines à moins de 10 mm par heu- re : - tamis 1 : 2 tamis de 6' x 16" "Allis Chalmers Low Head", mailles de
1,5 x 20 mm.
- pompe 6 : de 255 m3/h; pression d'amenée : 14 m de suspension à l'hydrocyclone 8 - séparateurs magnétiques 10, 12, 23 et 37, au nombre de 7,2, 4 et 1 res- pectivement; tous ont une largeur de 4' .
-centrifuges 30 et 44 :"Escher Wyss".
- pompe 26 : capacité de 250 m3/h; pression d'amenée de 1,0 atm. surpres- sion-aux hydrocyclones 27.
- pompe 40 : capacité de 70 m3/h; pression d'amenée de 0,5 atm. surpres- sion aux hydrocyclones 41.
-réservoir mélangeur 5 : diamètre de 0,6 m.
- tamis 53 et 54 = 2 tamis "Allis Chalmers Low Head", 6' x 16' ; mailles de 0,5 x 20 mm.
- tamis 58 et 59; 1 tamis "Allis Chalmers Low Head", 6' x 16' ; mailles de 0,5 x 20 mm.
- pompe 68; capacité de 255 m3/h.
- épaississeur 21 : diamètre de 5 m.
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- pompe 66 :capacité de 15 m3/h.
Dimensions des hydrocyclones.-
EMI6.1
<tb>
<tb> Hydrocyclone <SEP> (no) <SEP> 8 <SEP> 52 <SEP> 27 <SEP> 41
<tb> Nombre <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 1
<tb> Diamètre <SEP> de <SEP> la <SEP> partie <SEP>
<tb> cylindrique <SEP> (mm) <SEP> 350 <SEP> 500 <SEP> 350 <SEP> 350
<tb> Hauteur <SEP> de <SEP> la <SEP> partie
<tb> cylindrique <SEP> (mm) <SEP> 150 <SEP> 200 <SEP> 150 <SEP> 150
<tb>
EMI6.2
Angle âu sommet 20 20 20 20
EMI6.3
<tb>
<tb> Diamètre <SEP> de <SEP> l'orifice
<tb> d'amenée <SEP> (mm) <SEP> , <SEP> 70 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 70
<tb> Diamètre <SEP> du <SEP> tube <SEP> de
<tb> trop-plein <SEP> (mm) <SEP> 150 <SEP> 215 <SEP> 70 <SEP> 150
<tb> Longueur <SEP> du <SEP> tube <SEP> de
<tb> trop-plein <SEP> (mm) <SEP> 150 <SEP> 200 <SEP> 150 <SEP> 150
<tb> Diamètre <SEP> de <SEP> l'orifice
<tb> au <SEP> sommet <SEP> (mm)
<SEP> 80 <SEP> 150 <SEP> variable <SEP> variable
<tb>
EMI6.4
angle entre axe et verti 0 75 0 0
EMI6.5
<tb>
<tb> cale
<tb> Pression <SEP> d'amenée
<tb> (atm <SEP> surpression)- <SEP> - <SEP> 1,0 <SEP> 0,5
<tb> Pression <SEP> d'amenée
<tb> (en <SEP> m <SEP> de <SEP> suspension <SEP> 14 <SEP> 4,5 <SEP> - <SEP> -
<tb>
La magnétite amenée par la conduite 74 est, pour 95%, inférieure à 40 Le poids spécifique de la suspension de séparation dans le réservoir 3 est ajusté à 1,55 environ, dans le récipient de suspension 64 à 1,75 environ. La fraction de particules magnétiques des séparateurs magnétiques 10 et 12 a un poids spécifique de 1,8 environ, la suspension épaissie de l'épaississeur 21 de 2,0 environ.
Le fonctionnement des hydrocyclones 27 et 41 est réglé de fa-
EMI6.6
çon que seules les particules inférieures à 150 lv( éventuellement 100 FM) arrivent dans la fraction de trop-plein.
REVENDICATIONS .
1. - Procédé pour la séparation de mélanges de particules différant par leur grosseur de grains et par leur poids spécifique, dans lequel le mélange est séparé par tamisage humide, en une fine fraction et une grosse fraction et dans lequel ces deux fractions sont séparées ensuite selon le poids spécifique à l'aide d'une suspension de séparation caractérisé en ce que le tamisage humide est effectué à l'aide d'une suspen- sion de séparation.