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La présente invention concerne un procédé et une auge pour séparer les éléments lourds des éléments légers de so- lides fragmentés ou pulvérulents et, égale ment, pour opérer un classement par grosseur du matériau solide fragmenté.
L'invention est applicable au traitement de sables existant dans la nature, ou de ceux qui sont produits par le broyage et/ou le criblage de minerais ou d'autres matériaux solides, pour permettre de récupérer séparément les consti- tuants les plus légers ou les plus lourds ou les deux, selon la valeur de ceux-ci, et, à cet effet, l'invention a pour ob- jet un procédé èt des moyens qui permettent la récupération de tels constituants de valeur de la façon la plus efficace permise par l'emploi des auges ou rifles connus.
Le procédé destiné, selon l'invention,, à assurer la séparation des éléments de matériau solide fragmenté consiste
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à faire descendre ledit matériau, à l'état de boue, le long d'une auge, et à laisser tomber par gravité des éléments du matériau à travers un ou plusieurs trous du fond de l'auge, tout en maintenant l'orifice ou les orifices de sor- tie dudit ou desdits trous à une pression de gaz supérieure à la pression ambiante au-dessus de la boue.
Par l'expression "boue", il faut entendre des parti- cules solides mélangées avec une quantité de liquide suffi- sante pour permettre au mélange de couler comme un liquide, et le terme "gaz", dans cette description, doit être entendu- comme comprenant également l'air.
Les moyens destinés à assurer la séparation desdits constituants comprennent une auge, ou rifle, ..-un ou plusieuri trous d'évacuation percés dans le fond et des moyens pour maintenir l'orifice ou les orifices de sortie du ou des trous à une .pression de gaz supérieure à la pression ambiante dans l'auge.
Selon d' autres caractéristiques de l'invention, le fond de l'auge est formé de rigoles contiguës s'étendant parallèlement à la longueur dudit fond; des rangées transver- sales de trous traversent le fond des rigoles; la paroi de chaque trou s'étend vers le bas en prolongeant la face aval de la paroi du trou et celui-ci débouche dans un compartiment ledit compartiment étant disposé en dessous du fond de l'auge et agencé pour contenir un gaz ou de l'air à une pression su- périeure à la pression atmosphérique.
A titre nullement limitatif, on a représenté au dessin annexé différentes formes de réalisation de l'appareil destiné à la mise en oeuvre de l'invention, dessin sur lequel : la fig. 1 est une vue en perspective de l'auge; la fig. 2 est une vue en coupe, selon la ligne 2-2 de la fige 1 ;
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les fig. 3, 4, 5 et 6 sont des vues de détail, à plus grande échelle, de l'auge, et, la fig. 7 représente une forme d'auge différente.
Dans l'exemple représenté au dessin, l'auge 1 est in- clinée longitudinalement, mais est maintenue de niveau trans- versalement de façon à assurer un écoulement doux, régulier, et uniformément réparti de la boue, par @ avité, depuis l'auget d'admission 3.
La première partie du fond 4 de l'auge 1, contiguë à l'auget 3, peut être maintenue plane, de façon que la boue venant de l'auget 3 descende le long de cette partie sous for me d'une nappe à peu près unie, mais, comme représentée, elle est généralement munie de petites rigoles 5 très voisines les unesdes autres qui peuvent graduellement augmenter de profondeur en allant vers l'extrémité d'évacuation de l'auge.
Ces rigoles 5 sont parallèles les unes aux autres et s'éten- dent sur toute la largeur et sur toute la longueur du fond 4 de l'auge 1. A'intervalles6, lesfonds de chaque rigole 5 sont percés de trous 7 dont les diamètres sont sensiblement égaux à la largeur des rigoles 5 et les trous 7 sont disposés en rangées s'étendant transversalement au fond 4.
En-dessous de chaque rangée de trous 7, et fixé à la partie inférieure du fond 4, est monté un bac agencé pour con- tenir de l'air ou du gaz sous pression. La surface intérieure de la paroi de chaque bac 8, du côté aval, est alignée ou très voisine des parois aval 10 de'chaque rangée correspondante de trous 7 (voir figure 3).
Le fond 11 de chaque bac 8 descend en pente vers un orifice de sortie 12 en forme de joint liquide. L'autre côté de chaque bac 8 est muni d'un conduit d'entrée d'eau 13. De préférence, l'eau est aérée avant qu'elle n'entre dans chaque bac 8 en faisant débiter un robinet 14 dans un tube 15 ouvert
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et perforé qui débouche dans un joint d'eau et qui est raccor- dé au conduit 13,de telle sorte que l'air entraîné par l'eau s'échappe dans l'espace 16 du bac 8 et y maintient une pres- sion supérieure à la pression atmosphérique. Dans les condi- tions de travail, la pression de l' air est commandée de ma- nière qu'il ne puisse pas s'échapper par les trous 7 en vain- quant la pressiop du matelas de boue qui descend le long de l'auge 1.
La quantité d'eau maintenue dans le bac 8, et, par conséquent, la pression de l'air dans l'espace 16, est réglée par un tuyau de trop-plein 17 et peut être variable dans les différents bacs 8. Si le niveau d'eau dans le bac 8 s'abaisse en-dessous du tuyau 17, la pression de l'air dans l'espace 16 diminue et une plus grande quantité d'air et d'eau pénètre par le tube 13, et le tuyau 17 est à nouveau étanche à l'air.
Le diamètre du tuyau 12 est choisi pour correspondre à l'é- coulement du bac 8.
-Dans le fonctionnement d'une auge 1, selon l'invention, il est fait en sorte que, sur une certaine faible distance, la boue descend le long de la partie 4 du fond adjacente à l'auget 3 sans aucune interruption due à la présence de trous 7 dans les petites rigoles 5. Pendant cette première partie du trajet de la boue, même les petites particules des cons- tituants lourds 'de la boue tendent à descendre par gravité dans les rigoles 5 et progressent lentement le long de celles-ci.
Ces particules lourdes se séparent graduellement =Le l'ensemble de la masse de boue, et, du fait de la faible dimension des rigoles, demeurent séparées et, généralement, iescendent le long de l'auge plus lentement que l'ensemble le la masse de boue mais arrivent, éventuellement, au bord i'un trou 7 fréquemment accompagnées d'une certaine quantité ie sable, ou autre matériau plus léger, physiquement entrai- lée. Etant donné que chaque trou 7 débouche dans un bac 8
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l'air contenu dans chaque bac tend à s'échapper par les trous 7 mais en est empêché par le matelas de boue qui descend le long de l'auge.
La pression d'air dans les bacs 8 est réglée de telle sorte que tout liquide libre-tendant à s'écouler par les trous 7 est partiellement en suspension et la quan- tité de liquide qui s'écoule par les trous 7 est à peu près réduite à la partie qui mouille les particules lourdes, ce liquide s'égouttant le long des surfaces mouillées adjacen- tes 10 et 9 du bac 8, de sorte qu'il n'y a pas de perte ex- cessive de liquide, mais une perte suffisante pour faciliter le passage des particules lourdes.
Par réglage de la pression d'air comme indiqué ci- dessus, le liquide qui est dans la boue se trouve être par- tiellement en suspension sous forme de bulles aux trous 7, ces bulles tendant à empêcher les particules plus légères de tomber par les trous 7, tandis que les particules'plus lour- des passent sur les bulles vers les faces aval 10 des trous 7 et descendent le long de la surface 10 et des parois 9 dans le fond des bacs 8 d'ou elles sont évacuées par les tubes d'évacuation 12. L'effet est d'autant plus marqué que la pro- portion de particules lourdes dans la boue est plus grande, et ceci permet d'obtenir une séparation extrêmement efficace de constituants dont les poids spécifiques ne sont que très peu différents, à condition qu'il n'y ait pas de trop grandes variations de dimensions des particules.
Par exemple, en sé- parant les constituants lourds des sables d'ilmenîte, on s'est aperçu que la grosseur des particules ne doit pas va- rier de plus de 1 à 10, et la grosseur maximum des particules ne doit pas être supérieure à environ 1/10 de la largeur des rigoles 5. Si la variation des dimensions des particules dé- passe le rapport de 1 à 10, l'auge 1 peut être utilisée ini- tialement comme classeur par dimensions, le matériau étant
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amené à descendre le long de l'auge sous forme d'une boue, la grosseur moyenne des particules évacuées dans les bacs 8 al- lant en augmentant en direction de l'extrémité de l'auge 1.
Les fractions évacuées par chaque bac peuvent alors être trai- tées à nouveau séparément pour la séparation des constituants lourds, comme indiqué ci-dessus. Il est clair que des solides fragmentés de composition et de poids spécifique sensiblement uniformes peuvent être classés de la même manière en fonction de la grosseur des particules.
On s'est aperçu que certaines particules lourdes sont susceptibles de s'agglomérer fortement dans certaines rigoles 5, en particulier si ces particules sont très petites, du fai de la forme de section des rigoles 5 tendant à laisser les pa ticules d'une forme particulière se grouper et former des bar. rières sur la largeur de la rigole 5. D'une façon générale, une rigole 5 en V (figure 4) d'un angle d'environ 30 , donne les meilleurs résultats, dans l'ensemble, en empêchant la for- mation de barrières dans les rigoles; toutefois, des rigoles en U (figure 5) sont également utilisées efficacement.
On fait varier la pente du fond 4 selon le matériau à traiter, et, pour faciliter la rupture des barrières qui ont pu se former, on peut amener de l'eau fraîche ou de l'air, ou les deux, par des trous secondaires 18, reliés à des conduits d'arrivée d'air ou d'eau, tels que 19 (figure 6).
Ces trous secondaires 18 sont généralement les plus utiles lorsqu'ils sont placés devant la première ligne de trous 7.
Le fluide dans les conduits 19 peut recevoir une pulsation régulière pour être injecté, par les très petits trous 18, dans le fond des rigoles 5. Généralement, toutefois, la pro- jection de fluides, par les trous tels que 18, n'est pas nécessaire si l'on choisit convenablement la forme de la ri- gole 5 et que l'on règle, de manière également convenable,
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l'inclinaison du fond 4.
L'agglomération des particules peut également être réduite en soumettant périodiquement l'auge 1 à un coup ou à une série de vibrations, au moyen d'un marteau 20, ou d'un autre moyen, disposé à l'extrémité de l'auge. L'extré- mité opposée de l'auge 1 peut être convenablement chargée pour résister au coup du marteau 20.
On a trouvé également qu'avec certains matériaux, l'efficacité de la séparation peut être améliorée par l'em- ploi d'un agent mouillant dans la boue, en particulier d'un agent qui assure un mouillage préférentiel des particules les plus lourdes. La boue peut également être traitée par des agents de flottation pour faciliter la séparation de certains constituants de ceux qui passent, par gravité, par les trous 7.
Alors que la surpression dans les espaces 16 des bacs 8 agit pour empocher l'évacuation simultanée de l'eau avec les particules, une différence de pression analogue et un effet correspondant peuvent être obtenus en rédui- sant la pression au-dessus de la boue, tout en laissant les orifices d'évacuation des trous 7 ouverts à la pression atmosphérique. Dans ce cas, comme représenté à la fig. 7, la partie supérieure de l'auge est fermée par un couvercle étanche 21, la boue pénétrant, et le trop-plein s'éva- cuant, à travers des joints liquides 22, tandis qu'une pression inférieure à la pression atmosphérique est maîn- tenue au-dessus de la boue par une pompe à vide 23.
L'éva- cuatîon dos rangées de trous 7 est orientée par des cloi- sons 24 correspondant, en position, aux'parois 9 des bacs 8 et formant ainsi, en fait, des prolongements des parois aval 10 des trous 7. Si on le désire, les rangées de trous peuvent être remplacées par un trou unique en forme
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de fente transversale.
L'invention est généralement applicable à un grand nombre d'opérations de séparation et, s'il est nécessaire, des liquides autres que l'eau peuvent être utilisés pour former une boue, et des gaz autres que l'air utilisés pour maintenir au-dessus de la boue une pression plus faible que celle qui existe au voisinage des orifices de sortie des trous d'évacuation.
Il est également possible de supprimer les bacs 8 ou le couvercle 21, de sorte que les fonds des trous.7 et la surface supérieure de la boue soient à la même pression.
Avec une telle auge, la forme et la largeur desrigoles ainsi que la dimension des trous sont extrêmement critiques, et doivent être déterminées individuellement par des métho- des empiriques, pour chaque type de boue traitée. Une telle réalisation n'est donc pas avantageuse car elle n'est pas applicable aussi universellement que les formes de réalisa- tion selon l'invention toiles que décrites et représentées.
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The present invention relates to a method and a trough for separating the heavy elements from the light elements of fragmented or powdery solids and also for effecting a sizing of the fragmented solid material.
The invention is applicable to the treatment of naturally occurring sands, or of those produced by the grinding and / or screening of ores or other solid materials, to enable the lighter or lighter constituents to be recovered separately. the heavier or both, depending on their value, and to this end the invention has for its object a method and means which allow the recovery of such valuable constituents in the most efficient manner possible. by the use of known troughs or rifles.
The method intended, according to the invention, to ensure the separation of the elements of fragmented solid material consists
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in lowering said material, in the state of mud, along a trough, and in dropping by gravity elements of the material through one or more holes in the bottom of the trough, while maintaining the orifice or the outlet orifices of said hole or holes at a gas pressure greater than the ambient pressure above the mud.
By the term "slurry" is meant solid particles mixed with an amount of liquid sufficient to allow the mixture to flow as a liquid, and the term "gas" in this specification is to be understood. as also including air.
The means intended to ensure the separation of said constituents comprise a trough, or rifle, ..- one or more evacuation holes drilled in the bottom and means for maintaining the orifice or the outlets of the one or more holes. gas pressure greater than ambient pressure in the trough.
According to other characteristics of the invention, the bottom of the trough is formed of contiguous channels extending parallel to the length of said bottom; transverse rows of holes cross the bottom of the channels; the wall of each hole extends downwardly extending the downstream face of the wall of the hole and the latter opens into a compartment, said compartment being disposed below the bottom of the trough and arranged to contain a gas or l air at a pressure above atmospheric pressure.
In no way limiting, there is shown in the accompanying drawing various embodiments of the apparatus intended for implementing the invention, the drawing in which: FIG. 1 is a perspective view of the trough; fig. 2 is a sectional view, taken on line 2-2 of fig 1;
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figs. 3, 4, 5 and 6 are detail views, on a larger scale, of the trough, and FIG. 7 represents a different form of trough.
In the example shown in the drawing, the trough 1 is inclined longitudinally, but is kept level transversely so as to ensure a smooth, regular, and evenly distributed flow of the sludge, by avity, from the. intake trough 3.
The first part of the bottom 4 of the trough 1, contiguous to the trough 3, can be kept flat, so that the mud coming from the trough 3 descends along this part in the form of a little slick. almost plain, but, as shown, it is generally provided with small channels 5 closely adjacent to each other which may gradually increase in depth as it goes towards the discharge end of the trough.
These channels 5 are parallel to each other and extend over the entire width and over the entire length of the bottom 4 of the trough 1. At intervals 6, the bottoms of each channel 5 are pierced with holes 7 whose diameters are substantially equal to the width of the channels 5 and the holes 7 are arranged in rows extending transversely to the bottom 4.
Below each row of holes 7, and fixed to the lower part of the bottom 4, is mounted a container designed to contain air or gas under pressure. The inner surface of the wall of each tank 8, on the downstream side, is aligned with or very close to the downstream walls 10 of each corresponding row of holes 7 (see FIG. 3).
The bottom 11 of each tank 8 slopes down towards an outlet opening 12 in the form of a liquid seal. The other side of each tank 8 is provided with a water inlet pipe 13. Preferably, the water is aerated before it enters each tank 8 by causing a tap 14 to flow through a tube. 15 open
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and perforated which opens into a water seal and which is connected to the duct 13, so that the air entrained by the water escapes into the space 16 of the tank 8 and maintains a pressure therein greater than atmospheric pressure. In working conditions, the air pressure is controlled so that it cannot escape through the holes 7 overcoming the pressure of the mud mattress which descends along the trough 1.
The quantity of water maintained in the tank 8, and, consequently, the air pressure in the space 16, is regulated by an overflow pipe 17 and can be variable in the different tanks 8. If the water level in tank 8 drops below pipe 17, the air pressure in space 16 decreases and more air and water enters through pipe 13, and the pipe 17 is again airtight.
The diameter of the pipe 12 is chosen to correspond to the flow of the tank 8.
-In the operation of a trough 1, according to the invention, it is ensured that, over a certain short distance, the mud descends along part 4 of the bottom adjacent to the trough 3 without any interruption due to the presence of holes 7 in the small channels 5. During this first part of the mud path, even the small particles of the heavy constituents of the mud tend to descend by gravity into the channels 5 and progress slowly along those -this.
These heavy particles gradually separate = the whole mass of sludge, and, due to the small size of the gutters, remain separate and, generally, ascend along the trough more slowly than the whole mass. mud but eventually arrives at the edge of a hole 7 frequently accompanied by a quantity of sand, or other lighter material, physically entrained. Since each hole 7 leads into a container 8
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the air contained in each tank tends to escape through the holes 7 but is prevented from doing so by the mud blanket which descends along the trough.
The air pressure in the tanks 8 is adjusted so that any free liquid which tends to flow through the holes 7 is partially suspended and the amount of liquid which flows through the holes 7 is gradually. closely reduced to the part which wets the heavy particles, this liquid dripping along the adjacent wetted surfaces 10 and 9 of the pan 8, so that there is no excessive loss of liquid, but sufficient loss to facilitate the passage of heavy particles.
By adjusting the air pressure as indicated above, the liquid which is in the slurry is found to be partially suspended in the form of bubbles at the holes 7, these bubbles tending to prevent the lighter particles from falling through the holes. holes 7, while the heavier particles pass over the bubbles to the downstream faces 10 of the holes 7 and descend along the surface 10 and the walls 9 into the bottom of the tanks 8 from where they are discharged by the discharge tubes 12. The greater the proportion of heavy particles in the sludge, the greater the effect is, and this makes it possible to obtain an extremely efficient separation of constituents whose specific weights are only very. not very different, provided that there are not too large variations in particle size.
For example, by separating the heavy constituents from the sands of ilmenite, it was found that the particle size should not vary by more than 1 to 10, and the maximum particle size should not be greater than to about 1/10 of the width of the channels 5. If the variation in particle size exceeds the ratio of 1 to 10, the trough 1 can be used initially as a size sizer, the material being
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caused to descend along the trough in the form of a slurry, the average size of the particles discharged in the tanks 8 increasing in the direction of the end of the trough 1.
The fractions discharged from each tank can then be treated again separately for the separation of the heavy constituents, as indicated above. Clearly, fragmented solids of substantially uniform composition and specific gravity can be similarly classified according to particle size.
It has been found that certain heavy particles are liable to agglomerate strongly in certain channels 5, in particular if these particles are very small, due to the cross-sectional shape of the channels 5 tending to leave the particles of a solid shape. particular to group and form bar. lines across the width of the channel 5. Generally, a V-shaped channel 5 (Figure 4) with an angle of about 30, gives the best results, on the whole, by preventing the formation of barriers in gutters; however, U-channels (Figure 5) are also used effectively.
The slope of the bottom 4 is varied according to the material to be treated, and, to facilitate the breaking of any barriers which may have formed, it is possible to bring fresh water or air, or both, through secondary holes 18, connected to air or water inlet ducts, such as 19 (figure 6).
These secondary holes 18 are generally most useful when placed in front of the first row of holes 7.
The fluid in the conduits 19 can receive a regular pulsation to be injected, through the very small holes 18, into the bottom of the channels 5. Generally, however, the projection of fluids, through the holes such as 18, is not. not necessary if the shape of the rule 5 is suitably chosen and also suitably adjusted.
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inclination of the bottom 4.
The agglomeration of the particles can also be reduced by subjecting the trough 1 periodically to a blow or a series of vibrations, by means of a hammer 20, or other means, disposed at the end of the trough. . The opposite end of the trough 1 can be suitably loaded to resist the blow of the hammer 20.
It has also been found that with certain materials the efficiency of the separation can be improved by the use of a wetting agent in the sludge, in particular an agent which ensures preferential wetting of the heavier particles. . The sludge can also be treated with flotation agents to facilitate the separation of certain constituents from those which pass, by gravity, through the holes 7.
While the overpressure in the spaces 16 of the tanks 8 acts to prevent the simultaneous discharge of the water with the particles, a similar pressure difference and a corresponding effect can be obtained by reducing the pressure above the sludge. , while leaving the evacuation orifices of the holes 7 open to atmospheric pressure. In this case, as shown in fig. 7, the upper part of the trough is closed by a tight cover 21, the sludge entering, and the overflow evacuating, through liquid seals 22, while a pressure below atmospheric pressure is. held above the sludge by a vacuum pump 23.
The evacuation of the rows of holes 7 is oriented by partitions 24 corresponding, in position, to the walls 9 of the tanks 8 and thus forming, in fact, extensions of the downstream walls 10 of the holes 7. If this is the case. desired, the rows of holes can be replaced with a single shaped hole
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transverse slot.
The invention is generally applicable to a large number of separation operations and, if necessary, liquids other than water can be used to form a slurry, and gases other than air used to maintain at the temperature. above the mud a pressure lower than that which exists in the vicinity of the outlet orifices of the evacuation holes.
It is also possible to remove the trays 8 or the cover 21, so that the bottoms of the holes.7 and the upper surface of the mud are at the same pressure.
With such a trough, the shape and width of the drills as well as the size of the holes are extremely critical, and must be determined individually by empirical methods, for each type of sludge being treated. Such an embodiment is therefore not advantageous since it is not as universally applicable as the embodiments according to the invention canvases as described and shown.