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La vitesse de chute d'une particule solide immergée dans un liquide, dépend de sa nasse spécifique, de ses dimensions, des cors tantes capillaires et de la viscosité du liquide.
Dans une masse complexe contenant des particules de diverses natures, les vitesses de chute de ces particules seront donc différentes selon les caractéristiques physiques de chacune et selon le coefficient de viscosité du liquide où elles sont immergées. A un instant donné de la chute elles seront ainsi échelonnées sur la vérticale de leur point d'immersion.
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Selon l'invention, on imprimer;, au liquide une vitesse déterminées constante ou non pour toute la tranche verticale qui comprend la verticale du point d'immersion, chaque particule décrira une trajectoire dont les constantes dépendent des carac- téristiques physiques de la particule, de la viscosité du liqui- de et de la vitesse du bain. De ce fait, elles atteindront la surface du fond du courant liquide en des points différents pour chacune d'elles et d'autant plus distants du pied de la vertical. d'immersion que leur vitesse de chute aura été ralentie dans le sens de la verticale descendante et le courant horizontal de translation plus rapide.
Par un choix judicieux: de la granulométrie, c'est-à-dire des dimensions des particules et du coefficient dé viscosité du liquide, comme de la vitesse de translation et.de la profon- deur verticale du courant liquide, on conçoit qu'il sera posible de séparer avec netteté de nombreuses particules de densités et de dimensions différentes, compte tenu des modifications apportées à cette densité par le jeu des forces capillaires.
Il est ainsi possible de traiter des masses de diverses matières pulvérulentes et en particulier des combustibles solide. sous leur forme "pulvérulente", "Schlamms", produits des bassins de décantation, des minerais métalliques broyés tels que certains minerais de zinc'et de manganèse, etc,..,
Les corps servant à modifier et généralement à accroître la viscosité de l'eau sont très différents, le se( marin (Nac1), le sucre, la glycérine et d'autres produits chimiques pourront être utilisés. Pour des conditions de prix de revient on utiliser de préférence la carboxyméthylcellulose commerciale, dont. on a la courbe de viscosité en solution..
Sur les dessins annexés on a représenté schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs, des exemples deréalisation dr l'invention.
Les figures 1 et 2 représentent respectivement en plan e en élévation un appareil en forme de caisson.
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'*Les figures 3 et 4 montrent un appareil de forme conique, A. Le caisson à section rectangulaire, figures 1 et 2, reçoit par urie de ses faces, faceavant Av, de l'eau dont on a amené le coefficient de viscosité à la valeur voulue, et de fagot à ce que le caisson étant préalablement rempli, l'arrivée d'eau soit également répartie dans toute la section de la face Av. Ia face opposée, face arrière Ar est aménagée pour évacuer toute l'eau admise en Av, de .façon à ce que toute la tranche arrivant sur Ar soit évacuée au même instant.
Si les faces Av et Ar ont la même section on a dans ces conditions entre Av et.Ar un courant uniforme dans toutes les sections du caisson, avec le même gradient de vitesse dans tous les points d'une quelconque de ces sections transversales.
Si la face Av a une section plus petite que la face Ar, la vitesse dans chaque section diminuera progressivement de Av en Ar, Si la face Av a une section plus grande que la face Ar, l'inverse aura lieu et l'on aura une accélération progressive de la vitesse de Av en Ar. La possibilité de réaliser ces modifier tions de vitesse de translation progressive est fournie par l'ad- jonction de cloisons longitudinales 0 entre Av et Ar, et la faci- llté de réduire ou d'augmenter le débit de l'évacuation du liqui.
de par Ar,
Le dispositif permettant d'admettre, dès Av, une distri- bution régulière-de l'eau d'alimentation peut être réalisé de diverses façons, soit par des ouvertures disposées dans la face Av et obturables plus ou moins, soit plus simplement mais un peu moins rigoureusement par l'adjonction, tout près de Av, d'un rideau de toiles métalliques de mailles égales ou inégales, l'ar- rivée d'eau se faisant entre elles et Av par un simple tuyau d'a sez gros calibre pour ne pas produire de jet à grande vitesse.
Enfin, soit immédiatement en aval de A , soit immédiate ment en aval du rideau de toiles métalliques, un couloir d à très faible pente amène avec une vitesse propre faible, les matières pulvérulentes sous la forme d'une boue plus ou moins claire.
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On peut avoir intérêt à modifier la profondeur du cou- rant entre Av et A en ayant la plus grande profondeur soit en amont, soit en aval. On parvient aisément à ce résultat en dis- posant un faux fond e incliné dans le sens désiré par rapport au fond du caisson, lui-même horizontal.
L'amenée des boues contenant la matière pulvérulente conduit à majorer la quantité d'eau totale dans le caisson, On parvient sans peine à maintenir la continuité, soit de la constance, soit à la variation de la vitesse du courant entre Av et Ar, en jouant sur l'admission et l'évacuation en Av et A1
On a prévu pour cet appareil une marche continue durant d'aussi longues périodes qu'on le désire, en aménageant sur une des faces latérales du. caisson des capacités f, f', f" .. s'éter dant au-dessous du fond du caisson. A leur aplomb le fond du caisson est ajouré d'une ouverture réglable.
Les capacités, sup- posées ouvertes, s'emplissent d'eau immobile et reçoivent les dé- pôts des matériaux qui se seraient posés sur le fond du caisson, Leur place sur le bord du caisson permet l'enlèvement par une noria quelconque de ces matériaux, sans interrompre l'alimentation
A. titre d'exemple du fonctionnement d'un tel appareil voici quelques chiffres résultant d'un essai par quelques kilogs de "pulvérulent" du Nord-Pas-de-Calais., dont voici les caractérie tiques au départ :
Calibrage 0,2mm-5 Teneur en cendres 27 % (sur sec) à l'arrivée deux produits (1) pris à l'origine du caisson et (2) à partir du milieu jusqutà la face arrière- (1) Calibrage 1,5 - 5 Teneur en cendres 14 % sur sec (2) Calibrage 0,2 - 1,5Teneur en cendres 19 % d la perte en charbon est de moins de 3% B.
L'appareil montré figures 3 et 4 est constitué par un entonnoir g dont un des secteurs a été aplati formant ainsi un triangle. Dans ce triangle plan à diverses hautemes sont situées
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des rainures h, h', h"... saillantes à l'extérieur et fendues à leur partie inférieure. Le cône de cet entonnoir est tourné vers le bas et tout à son extrémité est une arrivée d'eau de coeffi- cient de viscosité voulu et de débit réglable.
En znarehe, on admet, le cône étant rempli de l'eau visco= sée, un courant d'eau également viscosée, et à la partie supérieu re la boue plus ou moins fluide du matériau à traiter. Les fentes des rainures de la face plane sont ouvertes de façon à ce que le niveau d'eau dans l'entonnoir reste constant.
Dans les diverses sections de l'entonnoir l'eau circule en montant avec une vitesse de plus en plus faible. Les matières circulent en sens inverse en descendant. Le gradient de vitesse dans une section est constant, mais diminue d'une section à la section suivante, avec des discontinuités au niveau des rainures latérales de décharge. On obtient ainsi en réglant à la fois lied mission à la base et l'ouverture des fentes dans les rainures (par un volet coulissant i, i', i") au niveau de chaque rainure, une vitesse d'ascension qui correspond à telle vitesse de chute que l'on veut, la fente de la rainure évacue les particules dont les conditions structurales et physiques sont telles qu'elles n'ont plus de vitesse à ce niveau. Elles sont recueillies dans des gouttières disposées sous les rainures et évacuées.
C. Un cylindre peut remplacer le cône, spécialement lorsqu' on a seulement deux types de particules différentes à recueillir.
L'une sera recueillie à la base du cylindre, 'l'autre par débor- dement à la partie supérieure.
D. Les deux appareils cône, cylindre, sont intéressantes du fait de leur faible consommation d'eau.
On peut aussi employer au lieu du caisson décrit en A, un cylindre tournant dans lequél les matières et l'eau circulent comme dans le caisson,mais qui permet par des volets s'ouvrant suivant des sections transversales choisies d'évacuer les dépôts formés dans ces sections. La nécessité de donner un grand diamète
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à ce cylindre pour avoir une bonne hauteur de chute des particu- les, l'augmentation du prix de revient de l'opération du fait dé la force motrice nécessaire à la rotation du cylindre, la plus grande difficulté d'obtenir un gradient de vitesse uniforme avec une forme cylindrique qu'àvec la forme rectangulaire, réduisent le champ d'utilisation de cette forme d'appareil..
Récupération des eaux usées Les eaux évacuées sont chargées des impuretés dans la grande majorité des cas, formées de fines parti-' cules d'argiles, de calcaire, de silice etc... contenues dans les matières traitées. Elles sont abondantes et la sédimentation de leur charge ne se fait que très lentement, c'est la condition même de leur séparation. Dans certains cas il est désirable de no pas perdre de telles quantités d'eaux, qui d'ailleurs ne peuvent pas être purement et simplement rejetées à la rivière ou à l'égou qu'elles pollueraient et ensableraient rapidement.
Il convient donc d'envisager leur clarification la plus rapide possible, sans, autant que possible, changer le prix.de revient de l'opération,,.
On a utilisé, comme cela se fait dans certains charbonna= ges, des floculants à base d'amidon ou de farine.
Il est préférable d'utiliser pour une floculation rapide un électrolyte fort : sulfates métalliques et acides chlorhydri. ques qui ont un grand pouvoir floculant. A de très minime quanta té d'acide chlorhydrique de l'ordre du millionième, on obtient uns bonne clarification en 3 ou 4 heures.'Tout naturellement, on a mesuré le coefficient de viscosité des eaux clarifiées à l'Hc1.
Par rapport au coefficient nécessité au départ de l'opérationnel trouve une.légère diminution de ce coefficient. Il convient donc d'ajouter à chaque circuit environ 1/10 du viscosant nécessité au départ qui peut être de 1/10000ème.
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Cbservations. Dans les charbonnages la boue à introduire dans les . appareils est celle qui sort directement des lavoirs. Il faut comme il a été dit une proportion bien nettement supérieure d'eau neuve et viscosée pour assurer une bonne épuration. Mais il faut aussitôt remarquer que c'est toujours la même eau (aux certes') d'égouttage près) qui ressert. De même l'eau provenant,des lavoir et se retrouvant en fin de compte dans les bassins de clarifica- tion avec l'eau "renovée" peut servir de nouveau;au lavoir., car il ne semble pas que son coefficient de viscosité ramené à 90% de sa valeur soit un inconvénient pour le fonctionnement des lavoirs, bien au contraire,
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The speed of fall of a solid particle immersed in a liquid, depends on its specific trap, its dimensions, the capillary cores and the viscosity of the liquid.
In a complex mass containing particles of various natures, the fall speeds of these particles will therefore be different according to the physical characteristics of each and according to the viscosity coefficient of the liquid in which they are immersed. At a given moment of the fall they will thus be staggered on the vertical of their point of immersion.
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According to the invention, we print ;, on the liquid a determined velocity that is constant or not for the entire vertical slice which includes the vertical of the point of immersion, each particle will describe a trajectory whose constants depend on the physical characteristics of the particle, the viscosity of the liquid and the speed of the bath. As a result, they will reach the surface of the bottom of the liquid stream at different points for each of them and all the more distant from the bottom of the vertical. of immersion that their falling speed will have been slowed down in the direction of the downward vertical and the horizontal translational current faster.
By a judicious choice: of the particle size, that is to say of the dimensions of the particles and of the viscosity coefficient of the liquid, as of the speed of translation and of the vertical depth of the liquid stream, it is understood that it will be possible to separate with clarity many particles of different densities and dimensions, taking into account the modifications brought to this density by the play of capillary forces.
It is thus possible to treat masses of various pulverulent materials and in particular solid fuels. in their "pulverulent" form, "Schlamms", products of settling ponds, crushed metal ores such as certain ores of zinc and manganese, etc, ..,
The substances used to modify and generally increase the viscosity of water are very different, salt (marin (Nac1), sugar, glycerin and other chemicals may be used. For cost price conditions on preferably use commercial carboxymethylcellulose, the viscosity curve of which is given in solution.
In the accompanying drawings, there is schematically shown, by way of nonlimiting examples, examples of embodiment of the invention.
Figures 1 and 2 respectively show in plan e in elevation a box-shaped apparatus.
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'* Figures 3 and 4 show an apparatus of conical shape, A. The box with rectangular section, Figures 1 and 2, receives by uria of its faces, front front Av, water whose coefficient of viscosity has been brought to the desired value, and bundle that the box having been filled beforehand, the water inlet is equally distributed throughout the section of the front face. Ia opposite face, rear face Ar is arranged to evacuate all the water admitted in Av, so that all the section arriving on Ar is evacuated at the same time.
If the faces Av and Ar have the same section, we have in these conditions between Av and.Ar a uniform current in all the sections of the box, with the same speed gradient in all the points of any of these transverse sections.
If the Av face has a smaller section than the Ar face, the speed in each section will gradually decrease from Av to Ar, If the Av face has a larger section than the Ar face, the reverse will take place and we will have a progressive acceleration of the speed from Av to Ar. The possibility of achieving these modifications of progressive translational speed is provided by the addition of longitudinal partitions 0 between Av and Ar, and the facility to reduce or increase the flow rate of the liquid discharge.
from by Ar,
The device making it possible to admit, from Av, a regular distribution of the feed water can be produced in various ways, either by openings arranged in the face Av and more or less closable, or more simply but one. a little less rigorously by the addition, very close to Av, of a curtain of metal canvases of equal or unequal meshes, the water entering between them and Av by a simple large caliber ase pipe. so as not to produce a jet at high speed.
Finally, either immediately downstream of A, or immediately downstream of the curtain of metal screens, a very low slope corridor d brings, with a low inherent speed, the powdery materials in the form of a more or less clear mud.
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It may be advantageous to modify the depth of the current between Av and A by having the greatest depth either upstream or downstream. This result is easily achieved by arranging a false bottom e inclined in the desired direction with respect to the bottom of the box, which is itself horizontal.
The supply of sludge containing the pulverulent material leads to an increase in the total quantity of water in the box. Continuity is easily maintained, either of constancy, or of the variation of the speed of the current between Av and Ar, by adjusting the admission and evacuation in Av and A1
This device has been provided for continuous walking for as long as desired, by arranging on one of the side faces of the. caisson of capacities f, f ', f ".. being dant below the bottom of the box. Plumb the bottom of the box is perforated with an adjustable opening.
The capacities, assumed to be open, fill with still water and receive the deposits of materials which would have landed on the bottom of the box. Their place on the edge of the box allows the removal by any noria of these materials, without interrupting the supply
A. As an example of the operation of such a device, here are some figures resulting from a test by a few kilograms of "pulverulent" from Nord-Pas-de-Calais., Of which here are the initial characteristics:
Calibration 0.2mm-5 Ash content 27% (dry) on arrival two products (1) taken at the origin of the casing and (2) from the middle to the rear face - (1) Calibration 1, 5 - 5 Ash content 14% dry (2) Calibration 0.2 - 1.5 Ash content 19% d the carbon loss is less than 3% B.
The apparatus shown in FIGS. 3 and 4 consists of a funnel g, one of the sectors of which has been flattened, thus forming a triangle. In this plane triangle at various heights are located
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grooves h, h ', h "... projecting on the outside and split at their lower part. The cone of this funnel is turned downwards and at its very end is a water inlet of coefficient of desired viscosity and adjustable flow.
In znarehe, one admits, the cone being filled with viscous water = sée, a stream of also viscous water, and in the upper part the more or less fluid mud of the material to be treated. The slots in the grooves on the flat face are open so that the water level in the funnel remains constant.
In the various sections of the funnel the water circulates in ascending with an increasingly slower speed. The materials flow in the opposite direction going down. The velocity gradient in one section is constant, but decreases from one section to the next section, with discontinuities at the lateral discharge grooves. By adjusting both the base mission and the opening of the slits in the grooves (by a sliding shutter i, i ', i ") at each groove, an ascent speed is thus obtained which corresponds to such fall speed that you want, the slot of the groove evacuates the particles whose structural and physical conditions are such that they no longer have a speed at this level. They are collected in gutters placed under the grooves and evacuated .
C. A cylinder can replace the cone, especially when there are only two different types of particles to collect.
One will be collected at the base of the cylinder, the other by overflowing at the top.
D. The two cone and cylinder devices are interesting because of their low water consumption.
It is also possible to use instead of the box described in A, a rotating cylinder in which the materials and water circulate as in the box, but which allows through shutters opening along selected cross sections to evacuate the deposits formed in the box. these sections. The need to give a large diameter
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to this cylinder in order to have a good drop height for the particles, the increase in the cost of the operation due to the driving force necessary for the rotation of the cylinder, the greater difficulty of obtaining a speed gradient uniform with a cylindrical shape than with the rectangular shape, reduce the field of use of this device shape.
Wastewater recovery The discharged water is loaded with impurities in the great majority of cases, formed of fine particles of clays, limestone, silica, etc., contained in the treated materials. They are abundant and the sedimentation of their charge occurs very slowly, this is the very condition of their separation. In certain cases it is desirable not to lose such quantities of water, which moreover cannot be purely and simply discharged into the river or the sewer which they would pollute and silt quickly.
It is therefore necessary to consider their clarification as quickly as possible, without, as far as possible, changing the cost of the operation ,,.
Flocculants based on starch or flour have been used, as is done in certain charcoals.
It is preferable to use a strong electrolyte for rapid flocculation: metal sulphates and hydrochloric acids. ques which have a great flocculating power. With a very small quantity of hydrochloric acid of the order of a millionth, a good clarification is obtained in 3 or 4 hours. Quite naturally, the viscosity coefficient of the water clarified at Hc1 was measured.
Compared to the coefficient required at the start of the operational, there is a slight decrease in this coefficient. It is therefore appropriate to add to each circuit approximately 1/10 of the viscosity agent required at the start, which may be 1 / 10,000th.
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Observations. In the coal mines the mud to be introduced into the. appliances is the one that comes directly from the washhouses. As has been said, a much higher proportion of new and viscous water is required to ensure good purification. But it should immediately be noted that it is always the same water (to be sure ') from the drainage) which is used again. Likewise, the water coming from the wash-house and ultimately ending up in the clarification basins with the "renovated" water can be used again in the wash-house, because it does not seem that its reduced viscosity coefficient. at 90% of its value is a disadvantage for the operation of the wash houses, on the contrary,