<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention se rapporte à la séparation de mélanges hétéro- gènes formés de particules solides en fractions qui diffèrent au point de vue densité, et elle concerne à la fois un procédé et un appareil permettant cette séparation. Plus spécialement, l'invention se rapporte à un procédé de sépara- tion par introduction du mélange de particules dans une masse fluide qu'on fait tourner dans un espace clos par admission d'un courant de fluide tangentiellement à l'intérieur de cet espace et éjection continue d'une partie de ce fluide, con- jointement aux particules ayant la densité la plus faible, axialement par une ex- trémité dudit espace, tandis que le reste du fluide et les particules ayant la densité la plus élevée sont évacuées par la périphérie vers l'autre extrémité de cet espace.
L'invention apporte des perfectionnements au procédé décrit dans le brevet américain N 2.7250983, du 6 décembre 1955. Dans ce brevet sont décrites différentes manières d'effectuer une séparation densimétrique et un procédé et un appareil appropriés à cet effet,ce procédé consistant à introduire un milieu fluide dans un espace clos de forme allongée et à provoquer l'écoulement hélicoi- dal de ce fluide autour de cet espace, et à travers celui-ci, avec une vitesse angulaire suffisante pour engendrer un tourbillon ouvert.
La matière à l'état de particules devant être séparée en plusieurs fractions est introduite dans la face interne du tourbillon et la pression d'admission et le débit sont maintenus à des valeurs suffisantes pour provoquer la formation de deux tourbillons ouverts concentriques tournant dans le même sens, le tourbillon interne se déplaçant lon- gitudinalement vers l'orifice de sortie axial tandis que le tourbillon externe se déplace longitudinalement en sens inverse. Suivant ce procédé, les particules de matière admises ayant une densité plus faible que la densité de séparation choisie sont évacuées axialement hors de cet espace clos à une extrémité, à sa- voir par l'extrémité inférieure, tandis que la fraction ayant la densité la plus élevée est évacuée avec le fluide par l'autre extrémité ou extrémité supérieure dudit espace.
L'invention concerne d'une façon générale un procédé analogue à celui décrit dans 'le brevet américain ? 2.725.983 en ce sens qu'on utilise ici encore deux tourbillons ouverts concentriques tournant dans le même sens, le tourbillon interne se déplaçant longitudinalement vers l'orifice de sortie axial tandis que l'autre se déplace longitudinalement en sens opposé. Dans chaque cas, le milieu fluide est introduit tangentiellement vers une extrémité de cet espace clos, les particules ayant la densité la plus faible sont évacuées axialement par la même extrémité et les particules les plus lourdes sont évacuées par un orifice de sor- tie périphérique voisin de l'extrémité opposée de cet espace clos.
Il existe toutefois des différences importantes entre la présente invention et l'objet du brevet précité,:- En fait lors de la mise en oeuvre de ce dernier, quand la pres- sion d'admission et le débit augmentent dans une mesure suffisante pour permettre la production d'une pression supérieure à la pression atmosphérique dans l'extré- mité supérieure du récipient de séparation, le milieu fluide s'élève dans l'ori- fice ou le conduit d'admission de la matière à l'état de particules, et peut, dans certains cas,être évacué par l'extrémité supérieure du séparateur. Cette difficulté est supprimée suivant l'invention. Il devient en outre possible de disposer le récipient séparateur de telle façon que son côté ou son axe prenne des positions inclinées appropriées.
En outre, quand des pressions supérieures à la pression atmosphérique sont engendrées dans l'extrémité de sortie périphérique du récipient séparateur, les fractions de la matière sous forme de particules qui sont entraînées dans le tourbillon interne et dans le tourbillon externe ont tendance à se mélanger l'une à l'autre dans la zone annulaire voisine de l'orifice de sortie périphérique.
Ainsi, certaines des particules les plus lourdes peuvent être déviées par la pa- roi terminale supérieure du séparateur en direction du tourbillon interne s'écou-
<Desc/Clms Page number 2>
lant vers le bas alors que certaines des particules plus légères peuvent être dé- viées vers le tourbillon extérieur, afin d'être entraînées avec la fraction la plus lourde et le milieu ou l'agent fluide, par le conduit de sortie périphérique.
Ce mélange des particules entre les tourbillons internes et externes a évidemment un effet nuisible sur la précision de la séparation des fractions de particules plus légères et pins lourdes.
L'un des buts de l'invention est de perfectionner ce procédé de sépa- ration ainsi que l'appareil utilisé pour sa mise en oeuvre de manière à augmenter la précision de la séparation, et à fournir une garantie contre l'évacuation du milieu liquide à travers le conduit d'admission quand des pressions sensiblement; supérieures à la pression atmosphérique sont engendrées dans la partie terminale périphérique de sortie de l'espace clos ou l'enceinte formant la chambre du sépa- rateur.
Un autre but de l'invention est d'empêcher dans un procédé du type décrit qu'un écoulement radial ne provoque le mélange des particules entraînées par les tourbillons internes et externes dans la zone annulaire voisine de l'ex- trémité de sortie du tourbillon extérieur.
L'invention a encore pour but de créer un appareil du type décrit com- portant un déflecteur annulaire entqurant l'orifice d'admission de la matière so- lide sous forme de particules, et espacé de cet orifice et de l'orifice de sortie périphérique de manière à séparer la partie terminale de sortie du tourbillon con- centrique extérieur de la partie voisine du tourbillon intérieur.
L'invention concerne également un récipient séparateur présentant un corps tubulaire allongé et une paroi d'obturation terminale formant couvercle, munie d'un orifice central par lequel la matière à séparer est introduite axiale- ment dans le corps, en combinaison avec un déflecteur tubulaire coaxial entourant l'orifice d'admission espacé à la fois de cet orifice et du corps tubulaire, de telle sorte que le fluide qui se trouve à une pression supérieure à la pression atmosphérique et qui est contenu dans le récipient est empêché de s'échapper par l'orifice d'admission quand ce récipient est placé de façon telle que son axe oc- cupe toute position angulaire désirée.
On a représenté sur le dessin annexé des récipients de séparation cy- lindriques, à titre d'exemples mais on comprendra que le récipient peut être sen- siblement conique ou tronconique, ou bien avoir une forme représentant une por- tion de cône ou de cylindre, sans s'écarter de l'invention.
La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé donné à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale par un plan médian montrant schématiquement un mode de réalisation possible de séparateur suivant l'invention
La fig. 2 est une vue de profil schématique montrant des variantes du séparateur permettant son utilisation dans une position telle que son axe soit sensiblement horizontal ou fasse un angle avec une composante verticale.
La fig. 3 est une vue en coupe verticale schématique par un plan mé- dian montrant certaines modifications apportées à la partie supérieure de l'in- vention.
La fig. 4 est une vue en coupe verticale schématique montrant certai- nes modifications apportées à la partie inférieure du séparateur.
On a montré sur la fig. 1 un mode de réalisation de séparateurs uti- lisant les principes qui sont à la base de l'invention. Dans ces séparateurs, un élément tubulaire'-5 délimite un espace clos formant l'enceinte dans laquelle l'ef fet de séparation se produit. Cet élément 5 a, de préférence, une section droite circulaire, mais il peut avoir également des proportions et une forme différentes @
<Desc/Clms Page number 3>
Un premier couvercle 6 est fixé de façon appropriée sur l'élément 5 sur son ex- trémité qui se trouve normalement à sa partie inférieure.
Un second couvercle 7 est fixé sur l'extrémité opposée de cet élément 5, La communication avec l'en- ceinte est assurée à travers un orifice central ménagé dans le couvercle 6, par un second élément tubulaire 8 qui présente un orifice d'entrée 9 disposé coaxiale- ment par rapport à l'élément 5 afin de permettre le passage du milieu fluide et des particules solides. Il est prévu au voisinage du couvercle terminal supérieur 7 un conduit de sortie périphérique 10 présentant un orifice 11 communiquant avec cette enceinte. Le débit de sortie à travers le conduit 10 peut être commandé par un dispositif de commande de débit 10a qui peut être constitué par un dia- phragme à iris élastique, une vanne ou tout autre dispositif approprié.
Dans les installations dans lesquelles on doit assurer à travers le conduit 10 l'évacuation de minerais grossiers, il n'est pas possible d'étrangler ce conduit. Dans ces installations, le dispositif 10a formant vanne peut être supprimé et la commande du débit à travers l'orifice de sortie périphérique peut être assurée en prévoyant un conduit souple 10 du type en col de cygne tel que celui représenté sur la fig.
4, afin de commander le débit de sortie axial. On peut régler le débit de sortie en faisant varier la position en hauteur de l'extrémité de sortie du conduit sou- ple 10.
Le milieu fluide est introduit dans l'enceinte précitée par un conduit 12 et un orifice 13. Cet orifice est, de préférence, disposé au voisinage du couvercle terminal ¯6; il occupe une position propre à assurer une introduction tangente au milieu de cette enceinte. Le milieu arrive ainsi dans l'enceinte sous une pression et avec un débit tels qu'il en résulte la formation de deux tourbillons ouverts concentriques y tournant dans le même sens, le tourbillon in- terne se déplaçant longitudinalement vers l'orifice d'entrée -2 de l'élément 8 tandis que le tourbillon externe se déplace longitudinalement vers le couvercle terminal 7.
Les mélanges de matière solide sous forme de particules devant être séparés en plusieurs fractions ayant des densités moyennes différentes sont intro- duits dans l'espace clos par un conduit d'admission 14 qui est, de préférence, disposé coaxialement par rapport à l'élément tubulaire 5 et qui communique avec cet espace clos à travers un orifice central ménagé dans le'couvercle 7? Pour les installations comportant un séparateur maintenu dans une position telle que son axe soit sensiblement vertical (comme montré sur les figs. 1 et 3) l'extrémi- té inférieure du conduit d'admission 14 présente un orifice 15 et un élément dé- flecteur 16 étudié de manière à diriger la matière admise vers la face interne d'un tourbillon ouvert libre s'étendant le long de l'axe du séparateur.
Un troisième élément tubulaire 17 fait saillie dans l'espace clos à partir du couvercle terminal 7, coaxialement au conduit d'admission 14 et à l'élé- ment tubulaire 5. Cet élément 17 forme un déflecteur annulaire qui est espacé radialement vers l'extérieur du conduit d'admission 14 et vers l'intérieur de l'orifice de sortie périphérique ¯Il. L'élément 17 sépare ainsi une chambre annu- laire 18 entourant le conduit d'admission 14 d'une autre chambre annulaire 19 prévue à l'extérieur de ce déflecteur, cette dernière chambre communiquant de fa- çon continue avec l'orifice 11. Le couvercle terminal 7 coopère avec l'élément 17 pour inverser le sens d'écoulement du tourbillon intérieur longitudinalement au séparateur tandis que ledit élément 17 empêche l'écoulement radial direct en- tre la chambre 18 et la chambre 19.
Lors du fonctionnement du séparateur représenté sur la fig. 1, le mi- lieu de séparation est introduit dans l'espace clos délimité par l'élément 5 à travers le conduit 12 et l'orifice 13, dans une direction tangentielleo Ce mode de traduction communique un mouvement rotatif au milieu fluide quand il pénètre dans l'espace clos et quand il se déplace en un mouvement ascendant à l'intérieur de celui-ci. Le fluide est introduit dans l'espace clos sous une pression suffi-
<Desc/Clms Page number 4>
sante et en un volume suffisant pour remplir cet espace et engendrer une pression qui soit au moins légèrement supérieure à la pression atmosphérique régnant dans l'extrémité de l'espace clos qui est voisine du couvercle terminal 7.
La partie du milieu fluide -en rotation qui pénètre dans la chambre annulaire 18 est déviée à l'écart du couvercle terminal 7 et elle subit une inversion de sens d'écoule- ment de manière à former un tourbillon intérieur concentrique et un tourbillon extérieur et se déplaçant longitudinalement vers l'orifice de sortie axial 9.
La face interne de ce tourbillon intérieur, désignée par la référence 20, coincid avec la face externe d'une colonne d'air ouverte qui s'étend normalement depuis l'orifice de sortie axial 9 jusqu'au couvercle terminal 7, selon une position es- pacée radialement vers l'extérieur par rapport au conduit d'admission 14 ou à son extrémité de sortie ouverte. Une paire au moins du tourbillon concentrique ex- térieur est évacuée à travers l'orifice 11 et le conduit 10, tandis que le reste est dirigé vers l'intérieur, puis vers le bas le long du déflecteur 17 pour re- joindre le tourbillon intérieur au-dessous de ce déflecteur 17. La partie inter- ne formant noyau du tourbillon intérieur est évacuée par l'orifice de sortie axial 9.
Un autre résultat, en soi inattendu, de la coopération entre le dé- flecteur 17 et le couvercle terminal 7 à l'intérieur de la chambre 18 est l'impos sibilité du milieu fluide à pénétrer dans le conduit d'admission même si des pres sions sensiblement supérieures à la pression atmosphérique sont engendrées dans ce milieu fluide au voisinage de ce conduit d'admission ou dans l'extrémité du séparateur recevait la charge admise. Ce résultat a été démontré en faisant fonc tionner le séparateur, objet de l'invention, dans une position telle que son axe prenne différentes inclinaisons, ce qui engendre ainsi des pressions hydrostati- ques relativement élevées dans l'extrémité du conduit d'admission.
Plus spécia- lement, le séparateur peut fonctionner alors que son axe se présente selon diffé- rentes inclinaisons (comme indiqué sur la fig. 2) ou même quand son axe est hori- zontal, ou encore dans une position retournée selon laquelle l'orifice d'entrée du conduit d'admission débouchant dans l'espace clos se trouve à un niveau infé- rieur au niveau de-l'orifice de sortie axial 9.
Dans la variante représentée sur la fig. 2, l'élément tubulaire 5 occupe une position telle que son axe fasse un angle de 30 environ par rapport à l'horizontale. -' La matière sous forme de particules devant être séparée est in- troduite dans le séparateur par un conduit d'admission 21 débouchant par un orifi ce médian 22 prévu dans le couvercle terminal 7. Cet orifice 22 est coaxial au déflecteur tubulaire 17-mais il en est espacé radialement vers l'intérieur. On remarquera que les autres éléments du séparateur représenté sur la fig. 2 sont analogues à ceux que montre la fig. 1 et qu'ils comprennent l'orifice de sortie 9, l'élément tubulaire 8, le conduit 10 et l'orifice 11 constituant le dispositif de sortie périphérique.
Les organes servant à amener le milieu sous pression et comprenant le conduit 12 et l'orifice 13 et le dispositif 10a permettent de com- mander le débit de sortie par le conduit 10.
' Pendant le fonctionnement de l'appareil constituant la variante re- présentée par la fige 2, le milieu est introduit par la conduit 12 sous une pres- sion suffisante et en un volume suffisant pour remplir l'espace clos et engendrer une pression supérieure à la pression atmosphérique dans l'extrémité de cet espa- ce clos qui est voisine du couvercle terminal 7. Le milieu fluide est alors as- treint à former des tourbillons ouverts intérieurs et extérieurs entourant un noyau central analogue au tourbillon dont la face interne est indiquée en 20. Le débit est réglé afin 9.'obtenir une proportion correcte entre le débit par l'ori- fice de sortie axial 9 et le débit par l'orifice de sortie périphérique 11.
La matière sous formé de particules devant subir la séparation est introduite ici à travers le conduit d'admission 21 et elle pénètre dans l'espace clos par l'orifi- ce 22. Etant donné que le séparateur occupe une position inclinée, la matière admise formant la charge pénètre par gravité dans la face interne 20 du tourbillo intérieur.
@
<Desc/Clms Page number 5>
Le déflecteur 17 empêche l'écoulement radial du milieu et la matière formant charge de façon directe entre la chambre 18 et la chambre annulaire 19 communiquant avec l'orifice de sortie périphérique 11. Les fractions les plus lourdes de la matière formant la charge lorsqu'elles atteignent la périphérie in- férieure du déflecteur 17 peuvent se déplacer radialement vers l'extérieur pour pénétrer dans le tourbillon extérieur s'écoulant en direction du haut vers la chambre 19. En même temps, la plus grande partie de la matière plus légère et du milieu pénétrant dans la chambre 18 est déviée à l'écart du couvercle terminal 7 jusque dans cette chambre pour inverser son sens d'écoulement et former le tour- billon intérieur, qui se déplace vers l'orifice axial 9.
Etant donné que la ma- tière plus légère ne peut pas s,e déplacer directement vers l'extérieur pour péné- trer dans le tourbillon extérieur tant qu'elle n'a pas été entraînée au delà de la périphérie inférieure du déflecteur 17, seule une quantité minimum de la matiè- re de charge plus légère est évacuée avec les fractions plus lourdes par l'orifi- ce de sortie périphérique 11. Un réglage approprié du dispositif de commande de débit 10a permet de régler les proportions de matière sortant par l'orifice de sortie périphérique et par l'orifice de sortie axial.
L'utilisation du déflecteur 17 permet d'obtenir une séparation plus précise ou plus nette entre les fractions plus légères et plus lourdes ; em- pêche également le fluide qui se trouve dans l'extrémité du conduit d'admission du séparateur de s'élever dans ce conduit ou de s'échapper à travers celui-ci, Ces résultats désirables sont obtenus même quand l'orifice débouchant dans l'espa- ce clos à l'extrémité de distribution du conduit d'admission se trouve à l'affleu- rement de la surface interne du couvercle terminal 7 et quelle que soit la posi- tion angulaire de l'axe du séparateur.
Tant que l'orifice d'admission de la charge est espacé radialement vers l'intérieur du déflecteur annulaire 17, le couvercle terminal annulaire 7 provoque à l'intérieur de la chambre 18 une dévia- tion du tourbillon intérieur à l'écart de l'orifice d'admission de la charge et en direction de l'orifice de sortie axial 9.
On a représenté sur la fig. 3 des modifications se rapportant à la partie du séparateur qui se trouve normalement vers le haut. Selon ces modifica- tions, les positions du déflecteur annulaire, du couvercle terminal de la chambre 18 et du conduit d'admission peuvent être réglées le long de l'axe du séparateur.
Un déflecteur tubulaire allongé 23 est monté à coulissement dans un manchon 7a constituant le couvercle terminal 7. Il est prévu pour assurer l'étanchéisation du joint ainsi constitué une bague d'étanchéité 24 résistant à la pression qui est logée dans une cavité annulaire ménagée dans le couvercle terminal 1 afin de coopérer par coulissement avec la périphérie externe du déflecteur 23. Ainsi, la distance de pénétration du déflecteur tubulaire 23 à l'intérieur de l'élément tu- bulaire 5 peut être réglée en vue d'une adaptation à la séparation de différents types de matière, dans des conditions de travail également différentes, y compris des pressions et des débits différents du milieu, ainsi que des débits d'admis- sion également différents de la matière sous forme de particules.
Suivant une autre modification également visible dans la fig, 3, on prévoit une paroi annulaire mobile 25 pour délimiter la chambre 18, cette paroi étant réglable axialement par rapport à la périphérie interne de l'élément tubu- laire 23 et coopérant avec la périphérie externe du conduit d'admission 14. Cet- te paroi terminale 25 présente des zones de portée annulaires allongées 26 étu- diées de manière à coulisser sur le déflecteur 23 et sur le conduit d'admission 14. Une bague d'étanchéité élastique 27 résistant à la pression est appliquée contre la périphérie du conduit d'admission 14 tandis qu'une bague analogue 28 réalise l'étanchéisation du joint coulissant entre la paroi 25 et la périphérie interne du déflecteur tubulaire 23.
Suivant cette variante, on utilise un cou- vercle terminal 25 qui est réglable axialement au séparateur indépendamment du déflecteur tubulaire réglable 23 et du conduit d'admission 14. Les longueurs des chambres 18 et 12 peuvent ainsi être modifiées indépendamment l'une de l'autre et
<Desc/Clms Page number 6>
l'orifice de sortie 15 et le déflecteur 16 peuvent être disposés selon les posi- tions désirées soit à l'intérieur du déflecteur 23, soit sur son bord inférieur ou au-dessous de celui-ci.
Sur la fig. 3 on a montré le séparateur dans une po- sition telle que son axe soit vertical, mais on comprendra qu'il peut être main- tenu dans une position telle que son axe prenne différentes inclinaisons, en n'apportant que des modifications de détail au conduit d'admission et au conduit de sortie axial, par exemple comme indiqué sur la fig. 2.
On a montré schématiquement sur la fig. 4 des modifications intéres- sant la partie terminale inférieure du séparateur. Sur cette figure l'orifice de sortie axial est situé sensiblement à l'affleurement de la face interne du couvercle inférieur 6, et l'orifice 13 servant à l'introduction du milieu fluide se trouve à un niveau qui est situé au-dessus de l'orifice de sortie axial. Une autre modification réside dans la présence d'organes appropriés pour régler le dé bit à travers l'orifice de sortie axial.
A l'extérieur du séparateur, le conduit de sortie axial 8 porte un conduit souple 29 muni d'un orifice de sortie terminal 30 pouvant être amené à différentes hauteurs afin de commander la vitesse de sor- tie à travers l'orifice 8. L'élément tubulaire ¯8 peut être réglable longitudina- lement dan un manchon prévu dans le couvercle terminal 6 afin de régler la hau- teur de l'orifice de sortie axial. Ce réglage est décrit plus en détails dans le brevet américain ? 2.725.983 déjà cité.
La précision de la séparation est améliorée par un choix approprié du diamètre du déflecteur tubulaire 17 ou 23 interposé entre le point ou le con- duit d'admission et l'orifice de sortie périphérique. Quand la matière sous for- me de partieules à séparer est formée principalement par la fraction la plus lé- gère devant être évacuée et par l'orifice de sortie axial, on doit utiliser un déflecteur tubulaire 17 ou 23 de diamètre relativement grand. Si la matière for- mant la charge est constituée principalement par la fraction la plus lourde, le déflecteur doit avoir un diamètre relativement petit et être situé relativement près du conduit d'admission, un espace relativement large étant ménagé avec l'élé ment tubulaire 5 et l'orifice 11.
Grâce à ces proportions appropriées, le déflec teur empêche le mélange par écoulement radial des parties intéressées des tour- billons extérieur et intérieur vers l'extrémité supérieure ou extrémité d'admis- sion du séparateur.
Les différentes particularités avantageuses de l'invention décrite dans le brevet ? 2.725.983 se retrouvent ici. Les deux inventions permettent de travailler avec une matière de charge couvrant une large gamme granulométrique Ainsi par exemple, on peut traiter avec succès des particules dont les dimensions sont inférieures à 38'mmo et supérieures à 0,42 mm. A cet égard, l'invention est comparable aux systèmes de flottation appartenant à la technique antérieure, dans lesquels on utilisait une masse statique importante formée par un milieu de sépa- ration relativement au repos et relativement immobile. Toutefois ces systèmes présentent plusieurs inconvénients intrinsèques qui sont supprimés grâce à l'in- vention.
Parmi ces inconvénients, on peut mentionner les dimensions physiques et le nombre des appareils nécessaires ainsi que les milieux relativement coûteux qui sont nécessaires pour obtenir la séparation de solides de densité élevée, par exemple de ceux ayant une densité supérieure à 2,5 environ.
Par suite des forces exercées par l'écoulement hélicoïdal utilisé suivant le procède, objet de l'invention, il est possible de réaliser une sépara- tion des matières sous forme de particules en fractions ayant une densité de sé- paration apparente supérieure à la densité du fluide de séparation afférent.
Ces forces réduisent'également la viscosité du milieu de séparation et augmentent ainsi la vitesse de séparation en fractions légères et lourdes.
Par comparaison avec l'opération utilisant des cyclones dans lesquels les vitesses doivent être suffisamment élevées pour assurer la formation d'un tourbillon inversé déplacé en un mouvement ascendant, on peut indiquer que des
<Desc/Clms Page number 7>
vitesses beaucoup plus faibles suffisent suivant le procédé, objet de l'invention.
Ceci réduit les frais de pompage et de nettoyage du milieu fluide et abaisse no- tablement l'effet d'abrasion des matières solides et des particules de minerais sur les surfaces internes du séparateur. Un autre avantage encore de l'invention par rapport aux cyclones réside dans le fait qu'on peut réaliser des séparations à partir de matières de charge couvrant une large gamme dimensionnelle. Il ne semble pas possible de traiter des minerais ayant une dimension particulaire su- périeure à 6,3 mm. dans un séparateur à cyclone, alors que des minerais ayant des grosseurs de grain atteignant 38 mm. et même plus peuvent être traités sans diffi- cultés suivant l'invention.
L'invention correspond à une grande capacité quelles que soient les dimensions choisies pour l'installation. Ainsi par exemple, une petite installa- tion pilote comprenant un récipient de séparation d'un diamètre de 20 cm. et d'une longueur de 48 cm. environ peut traiter plus de cinq tonnes de minerai par heure. Dans ce séparateur, le déflecteur annulaire 17 a un diamètre de 10 cm. environ et s'étend vers le bas à partir de l'extrémité de sortie périphérique.
Sur une distance de 10 cm. environ l'orifice de sortie axial a une largeur de 7, 5 cm; le conduit de sortie du concentré a un diamètre de 5 cm. et il est con- jugué à un conduit mesurant 5 cm. pour l'admission de la matière sous forme de particules, qui porte un déflecteur latéral à son extrémité inférieure, comme in- diqué sur la fige 1. Une pompe Wilfley de 7,5 cm. entraînée par un moteur à vi- tesse variable de 15 CV est utilisée pour amener le milieu fluide au conduit d'ad- mission 12. Ce dispositif est utilisé pour obtenir les résultats indiqués dans les différents exemples mentionnés ci-après.
EXEMPLE 1.
Minerai de fer de Mesabi.
On a effectué des essais sur des minerais de fer de Mesabi en utili- sant du ferro-silicium mélangé à de la magnétite comme matière solide. Les échan- tillons de minerai soumis à l'essai étaient formés par des grains de dimensions inférieures à 22 mm. et supérieures à 4,7mm, et on les a traités en milieu lourd statique en utilisant des récipients à dépôt. Ces essais étaient effectués en vue d'élever la teneur en fer et de réduire la teneur en silicium.
On a obtenu les résultats indiqués ci-après :
EMI7.1
<tb> Densité <SEP> Concentré <SEP> pour <SEP> cent <SEP> Produit <SEP> de <SEP> queue
<tb> pour <SEP> cent
<tb>
<tb> Essai: <SEP> Mine- <SEP> : <SEP> Mi- <SEP> Con- <SEP> : <SEP> Pro- <SEP> : <SEP> Poids <SEP> : <SEP> Fe <SEP> : <SEP> SiO2 <SEP> :% <SEP> de <SEP> :Poids <SEP> Fe <SEP> :SiO
<tb> n <SEP> . <SEP> rai <SEP> lieu <SEP> cen- <SEP> . <SEP> duit <SEP> : <SEP> 2 <SEP> : <SEP> Fe <SEP> ré:
<tb> . <SEP> char- <SEP> . <SEP> in- <SEP> tré <SEP> de <SEP> :cupé-:
<tb> : <SEP> gé <SEP> : <SEP> tro- <SEP> : <SEP> queue: <SEP> : <SEP> ré <SEP> :
<tb> % <SEP> de <SEP> : <SEP> duit <SEP> : <SEP>
<tb> Fe <SEP> :
<tb>
EMI7.2
-.-.- - # - -.# .##.-..
Ù Ù ' 22e2g%32y83:47,84
<Desc/Clms Page number 8>
EXEMPLE 2.
Minerai de Mangenèse d'Anaconda.
On a effectué une autre série d'essais en utilisant un séparateur analogue pour traiter du minerai de manganèse d'Anaconda.
EMI8.1
<tb>
Pourcentage
<tb> Essai <SEP> :Charge <SEP> : <SEP> Densité <SEP> de <SEP> Mn <SEP> Pourcentage
<tb>
EMI8.2
n :% de Mn :Milieu :Concen-: Produit:Concen-:Produit :Extraction Rebut
EMI8.3
<tb> : <SEP> : <SEP> tré <SEP> : <SEP> de <SEP> tré <SEP> :de
<tb>
<tb> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> queue <SEP> : <SEP> :queue <SEP> : <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> : <SEP> 5,30 <SEP> : <SEP> 2,53 <SEP> : <SEP> 2,54 <SEP> : <SEP> 2,50 <SEP> : <SEP> 10,22 <SEP> : <SEP> 1,39 <SEP> : <SEP> 85,43 <SEP> 55,63
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> : <SEP> 5,69 <SEP> : <SEP> 2,57 <SEP> : <SEP> 2,84 <SEP> : <SEP> 2,52 <SEP> : <SEP> 18,48 <SEP> : <SEP> 1,52 <SEP> : <SEP> 79,85 <SEP> 75,41
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5,61 <SEP> : <SEP> 2,57 <SEP> : <SEP> 2,58 <SEP> : <SEP> 2,56 <SEP> : <SEP> 10,78 <SEP> :
<SEP> 1,39 <SEP> . <SEP> 86,39 <SEP> 55,00
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 5,57 <SEP> : <SEP> 2,57 <SEP> : <SEP> 2,58 <SEP> : <SEP> 2,56 <SEP> : <SEP> 10,78 <SEP> : <SEP> 1,08 <SEP> : <SEP> 89,50 <SEP> 53,85
<tb>
Dans les essais 3,5 et 6, les solides du milieu étaient formés par de la magnétite d'une grosseur de particules inférieure à 0,074 mm. et pour l'essai n 4 par du ferro-silicium ayant une grosseur de particules identique. L'échan- tillon de fer utilisé comme matière de charge pour l'essai n 3 avait une gros- seur de grain inférieure à 12,7 mm. mais supérieure à 0,42 mm. et pour les autres essais de cette série, la charge avait une grosseur de grain inférieure à 12,7 mm mais supérieure à 2 mm. On remarquera que la densité du milieu introduit par l'orifice d'admission est comprise entre 2,53 pour l'essai n 3 et 2,57 pour les autres essais.
A titre de comparaison, des essais effectués avec des liquides lourds sur le même minerai dans un séparateur statique ont montré qu'un milieu ayant une densité égale à 2,8 est nécessaire pour obtenir des résultats compara- bles.
EXEMPLE 3.
On a effectué avec le même séparateur une autre série d'essais sur des minerais de zinc et de plomb et sur un minerai de zinc de faible qualité, avec les ,résultats suivants :
EMI8.4
<tb> Essai:Minerai <SEP> formant <SEP> : <SEP> Densité <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> n <SEP> : <SEP> la <SEP> charge-% <SEP> de <SEP> :Milieu <SEP> : <SEP> :Concentré <SEP> : <SEP> Produit <SEP> : <SEP> Concentré: <SEP> Produit:Extrac-: <SEP> %
<tb>
<tb> :titrage <SEP> : <SEP> de <SEP> queue <SEP> : <SEP> :de <SEP> queue:tion <SEP> :Rel
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 2,27 <SEP> Zn <SEP> : <SEP> 2,53 <SEP> . <SEP> 2,54 <SEP> 2,52 <SEP> : <SEP> Zn <SEP> 15,30 <SEP> 0,18 <SEP> :86,84Zn:92,
<tb>
<tb> 0,51 <SEP> Pb <SEP> :Pb <SEP> 6,02 <SEP> . <SEP> 15 <SEP> :75,73Pb:
<tb>
<tb>
<tb>
EMI8.5
8 1,54 zn 2,53 : 2,55 2,52 zon 21,56 :
0,42 :7°,l2zn:94,
EMI8.6
<tb> 0,44 <SEP> Pb <SEP> :Pb <SEP> 8,08 <SEP> : <SEP> 0,01
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9 <SEP> 1,22 <SEP> Zn <SEP> : <SEP> 2,52 <SEP> . <SEP> 2,53 <SEP> 2,51 <SEP> :Zn <SEP> 5,00 <SEP> . <SEP> 0,30 <SEP> :80,33Zn:80,
<tb>
<tb>
<tb> 0,588Pb <SEP> :Pb <SEP> 2,83 <SEP> : <SEP> 04 <SEP> 94,55Pb
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 0,754Zn <SEP> : <SEP> 2,55 <SEP> : <SEP> 2,58 <SEP> 2,52 <SEP> :Zn <SEP> 5,34 <SEP> : <SEP> 0,34 <SEP> 58,64 <SEP> 91,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 11 <SEP> 0,86 <SEP> Zn <SEP> : <SEP> 2,52 <SEP> : <SEP> 2,53 <SEP> 2,51 <SEP> : <SEP> Zn <SEP> 4,40 <SEP> : <SEP> 0,32 <SEP> :67,83 <SEP> :86;
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
Pour l'essai N 7, le minerai formant la charge avait une grosseur de grain inférieure à 19 mm. et supérieure à 2 mm.
Pour les essais N 8 et 9 une grosseur de grain inférieure à 19 mm et supérieure à 0,42 mm, et pour les essais N 10 et 11 une grosseur de grain inférieure à 12,7 mm. et supérieure à 2 mm.
Il est évident que le minerai traité au cours des essais N 10 et 11 était un mi- nerai de zinc de mauvaise qualité. Ces échantillons formant la charge étaient des produits de queue qui ont déjà été rejetés après le traitement dans une in- stallation de criblage du minerai de zinc de type usuel sur le terrain. Des es- sais effectués sur ces minerais avec des liquides lourds dans un séparateur sta- tique ont montré qu'un milieu ayant une densité de 2,63 à 2,65 est nécessaire pour obtenir des résultats comparables.
On effectue des essais additionnels avec le séparateur qui est alors maintenu dans des positions telles que son axe soit horizontal et incliné selon des angles différents. Ces essais montrent la remarquable efficacité du déflec- teur annulaire utilisé pour empêcher la sortie du fluide de séparation par le conduit d'admission et éviter le mélange des particules portées par les tourbil- lons intérieur et extérieur au voisinage de l'extrémité de sortie périphérique du séparateur quand des pressions supérieures à la pression atmosphérique sont engendrées à l'extrémité d'admission de ce séparateur.
Des essais antérieurs avaient révélé que des résultats excellents pouvaient être obtenus quand l'axe du séparateur est incliné de 45 , le tourbillon extérieur ayant alors une compo- sante de déplacement ascendante sensible et la charge s'écoulant par gravité pour pénétrer dans la face interne du tourbillon intérieur.
Les détails de réalisation et de mise en oeuvre peuvent être modifiés dans le domaine des équivalences techniques sans s'écarter de l'invention.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de séparation d'un mélange de matière se présentant sous la forme de particules ayant des densités différentes en des fractions de densi- tés moyennes également différentes, respectivement supérieures et inférieures à la densité particulière choisie, consistant à introduire un fluide de densité ap- parente se rapprochant de cette densité choisie, mais inférieure à elle, dans un espace clos de forme allongée dont une extrémité se trouve à un niveau supérieur à l'autre extrémité, à provoquer un écoulement du fluide suivant un trajet héli- coïdal autour de cet espace et à travers celui-ci, avec une composante de dépla- cement ascendante, à évacuer une partie de la masse fluide par la périphérie de cet espace clos au voisinage de son extrémité supérieure et le reste axialement par son extrémité inférieure,
à maintenir la pression d'admission et le débit suffisamment élevés pour obtenir deux tourbillons ouverts concentriques tournant dans le même sens, le tourbillon interne se déplaçant longitudinalement vers l'orifice de sortie axial tandis que l'autre se déplace longitudinalement en sens opposé, et suffisamment élevés pour engendrer une pression supérieure à la pres- sion atmosphérique vers l'extrémité supérieure de cet espace, à introduire ce mé- lange formé de particules dans la face interne de ces tourbillons, à prélever la fraction de densité élevée avec le fluide par l'orifice de sortie périphérique, à évacuer la fraction de densité plus faible avec une autre partie du fluide par l'orifice de sortie axial,
et à empêcher le mélange par écoulement radial des parties des tourbillons intérieur et extérieur qui sont voisins de l'extrémité supérieure de cet espace clos.