<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Appar.11 pour la a<5par tion do m'lan&'. 4. aacpast9.ararr , La présente invention se rap- porte un appareil perfectionné pour la séparation de particules de poids spécifiques différents au moyen d'un* véhicule tourbillonnant de densité éle- vée dans lequel on utilise deux mouvements de tourbillonnement, dont la rotation a le même sono, mais qui se déplacent axialement dans des sens oppo- sés avec une décharge périphérique de particules de poids spécifique plus élevé .
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
La séparation de particule*
EMI2.2
de poida Ipda1t1quead1tt4ront'f telle qu'on loutilles
EMI2.3
pour l'amélioration de Binerais termes dans lequel
EMI2.4
on comprend le charbon, a "est révélée come une od-
EMI2.5
thode extrêmement efficace et économique chaque fois
EMI2.6
que la natvr. des matériaux en permettait 11 plcl4 ta première réa11aatlon connu. utilisait la force de pesanteur dans un craînmon statique comme un o$no
EMI2.7
qui était alimenté par un véhicule lourd, constitué
EMI2.8
habituellement de particules lourdes extrlmement fines eqkuapens10n dans l'eau oomme la magnétite ou le torrc.111oium.
Dans la technique cette méthode porte généralement le nom de "traitement par v4hlou. le lourds" Cepawl* Epoque qui précédait tout Jute la seconde euqrre mondiale jusqu'à Intenants
EMI2.9
on a construit des centaines d'usines traitant des
EMI2.10
tonn.1.: u. énormes de matériaux et utilisant cette
EMI2.11
Méthode. En dépit de la grande réussite pratique
EMI2.12
du traitement par véhiculée lourda, certains obstades le .ont présentés.
La foroe qui fait s'enfoncer les particules lourdes dans le véhicule de po1d..p4c1t1-
EMI2.13
que intermédiaire et fait flotter les particules
EMI2.14
légères était la pesanteur. et ceci soulevait de sérieux problèmes lorsqu'il fallait nw l.'.ordr des minerais ou du charbon en particules finement divî- ,408 parce que la vite... de chute d%4 particules
EMI2.15
lourde4 fines peut approcher celle de plus grandes
EMI2.16
particules légère...t, l'on obtenait un mélange de séparation et de olate#ent par poids spécifique .
<Desc/Clms Page number 3>
En conséquence, le traitement par véhicules lourde ne s'est révélé utile que pour lesminerai ou outrée mélanges de particules où ne se trouvaient pas de particules très fines . Malheureusement,, il faut broyer de nombreux minerais pour les réduire en très petites particules afin de libérer des éléments devaleur.; et d'autres changes, tels que le charbon de déchet (et autres mélanges semblables), peuvent se présenter ou se produire naturellement dans une gamme de dimensions comportant de très petites par- tioules, Il en résulte que le traitement par véhicu- les lourds ne pouvait s'appliquer à un certain nombre de minerais et autres méknges.
La seconde réalisation connue utilisait ce que l'on appelle l'hydrocyclone 6 Dans un appareil de ce genre, le milieu était pompé dans un caisson, souvent de forme conique, soue des pres- sions assez élevées Deux mouvements tourbillonnantess produisaient à l'intérieur du cône, dans le mens* sens de rotation, l'un se plaçant vers le haut et l'autre vers le bas.
La charge était introduite ha- bituellement avec le véhicule à la base du cône, les matériaux légers étaient déchargés à partir du centre de la base du cône par le mouvement tourbillon- nant intérieur ascendant!. les matériaux lourd étale- entraînés hors de la périphérie du cône et poussés vers le bas dans un orifice de décharge axial situé à la pointe du cône . Les hydrooyolones permettaient d'obtenir des succès pratiques avec certaine minérale dont la naturo du mélange rendait impropre la sépara-
<Desc/Clms Page number 4>
tien par véhicules lourde .Cependant, les hydrooy- clones, en retour,
se heurtaient à des limites de fonctionnement qui restreignaient le domaine dans lequel on pouvait utiliser ces caissons. Cette restriction était déterminée par l'inaptitude du caisson à séparer des matériaux légers très fins.
Ces matériaux pénétraient avec le véhicule sur la périphérie du cône et devaient être entraînés dans le mouvement tourbillonnant intérieur ascendant par la très faible force différentielle existant entre les particules légères et les particules fines du véhicule, De ce fait, une partie considérable du matériau léger très fin n'atteignait pas le mouve- ment tourbillonnant Intérieur et, ainsi , n'était pas rejetée dans un caisson de longueur raisonnable puisque cette très faible force différentielle n'a- vait pas suffisamment de temps pour faire mouvoir ces particules légères dans le centre du mouvement tourbillonnant, De ce fait,
l'hydrocyolone se trou* vait aussi strictement limité dans ces possibilités par la nature des mélanges de particules qu'il pouvait traiter .
La réalisation suivante était ce que l'on appelait le "tourbillon" souvent désigné par les anglo-saxons sous le non de "dynawhirlpool".
Dans ce type de caisson, la charge des Mélanges de particules à séparer se trouvait directement dans le mouvement tourbillonnant intérieur . Le véhi- cule était introduit tangentiellement par pompage
<Desc/Clms Page number 5>
pour créer deux mouvements tourbillonnants, et la décharge du matériau lourd se produisait périphérique- mont. l'extrémité du caisson opposée à celle par laquelle le véhicule était introduit tangentiellement.
Le mouvement tourbillonnant intérieur ce déplaçait vers une décharge axiale à l'extrémité du caisson opposée à l'entrée de la charge. Beaucoup de orissons à tourbillon fonctionnaient verticalement ou en posi- tien Inclinée légèrement sur la vertical* et. ainsi dans le rente de cette description qui.
trait 1 un système à tourbillon perfectionné, on utisern les termes haut et bas pour désigner respectivement l'extrémité par laquelle la charge est introduite et l'extrémité par laquelle le matériau léger ont dé- chargé axialement, Il est bien entendu que les systèmes à tourbillon peuvent être utilisés horizontalement, ou même, dans certains cas, avec la pointe inversée , de sorte qu'il n'y a pas lieu de considérer que la présenté invention soit limitée en aucune façon à l'u- tilisation de caissons verticaux, pas plus que les sys- tèmes à tourbillon ordinaires qu'on utilisait avant la présente invention n'étaient limités de oette façon.
Cependant, cela simplifie la description et l'on s'exprimera ainsi pour cette simple raison pratique .
Pour les systèmes à to urbil- lon dans lesquels le véhicule est introduit par le bas, selon la description qu'en fait Rakowsky dans son brevet américain n 2 725 983 du 6 Décembre 1955, un problème s'est présent du fait que le véhicule avait tendance, lorsque le Caisson était poussé à un grand
<Desc/Clms Page number 6>
débit de ,ortie, de refluer dans la canalisation
EMI6.1
de charge, oient-4-dire de 'échapper par l'extrémité* du sommet du caisson.
Dans le caisson mentionné dans
EMI6.2
le brevet précité, ce problème z été résolu grâce l'emploi d'une cheminée vertical* de hauteur 8uftl- sente pour prévenir tout débordement du véhicule
EMI6.3
4*tte solution donnait toute satisfaction avec les caissons qu'on devait utiliser verticalement ou jprusque verticalement nais, a8mc dans et eau là# elle entraînait une construction mécanique quelque peu incommode .
Le stade suivant du perfection- rament de la technique du système à tourbillon -est décrit dans le brevet Rakowsky américain n* 2 917 173 du 15 Décembre 1959. Dans ce brevet, la cheminée verticale n'existe pas, mais il existe un écran ver- tical qui entoure la canalisation de barge là ou elle
EMI6.4
dépasse dans le caisson, e1<é" étend vers lo tu au- dessous du niveau de la décharge périphérique lourde dite d'évacuation . Cette codification a résolu com- plètement le problème du véhicule débordant par le
EMI6.5
hait du caisson, et coo.1 sans l'incommode cheminée verticale juqu'o1 nécessaire Ceci.
par conséquent, rendait le système à tourbillon perfectionné utile .pratiquement dans toutes les positions, basse @
EMI6.6
à horizontale, ou même à sommet inversé, oe qui n'était -pas pratique avec la cheminée verticale ! puisque, naturellement la dite cheminée perdait toute
EMI6.7
Non efficacité si le iuîooon était trop près de la
<Desc/Clms Page number 7>
position horizontale.
Partout où la nature du minerai à améliorer le permet, les systèmes & tourbillon avec le perfectionnement de l'écran vertical cons-
EMI7.1
tituaient des dispositifs très satisfaisants Cepen* dant, là encore, certaines limites d'utilisation se sont révélées dans l'équipement et le minerai à tra1- ter qui diminuaient ses possibilité universelles d'application* Si l'on doit traiter une Came étendue
EMI7.2
de binerais, du charbon par exemple, qui peut et pré- aenter sous forme de particules de fortes dimensions ou même de petite bloc$ de Bom ou plut de diamètre jusqu'à des particules extrêmement fines,
il était
EMI7.3
nécessaire de disposer dus canalisations de grandes dimensions pour pouvoir traiter des particules plus imper tantes. Par exemple, il était nécessaire d'uti-
EMI7.4
liser des oanalt1ons de charge de l'ordre 4e 13 ft 15 om de diamètre ou même plus grande..Lorsqu'une canalisation de charge de cette sorte était entouré
EMI7.5
d'un écran vertical, l'espace comprit entre 114or&n et le caisson se resserrait, et l'espace mort compris entre l'écran et la canalisation de charge se boue
EMI7.6
chait quelquefois avec une stase d"IIIUMSe do minerai et de véhicule .
La présente invention a pour
EMI7.7
objet un système tourbillon perfectionné du genre de celui décrit dans le brevet Rakoweky américain n* 2 98,déjà cite, dans lequel le véhicule est introduit par le bas. Elle résout tous les problèmes résolut par l'écran vertical décrit au brevet américain
EMI7.8
n* 2 917 173 déjà cité mais tout en ne Posant aucun
<Desc/Clms Page number 8>
des problèmes qui se présentent dans le cas où l'es- pace entre l'écran et le caisson est trop réduit.
En d'autres termes, la présente invention résout le problème présenté dans le brevet original Rakowsky, et le résout pour uns gamme plus étendue de dimen- sions de minerais que celle qui convient pour le sys- tème à écran vertical * En même temps, la solution est extrêmement simple et permet de confectionner des caissons plus économiquement que ceux qui comportent l'écran vertical entourant la canalisa- tion de charge fondamentalement, la pré- sente invention utilise un écran horizontal à l'ex- trémité de la canalisation de charge,, On utilise encore le terme "horizontal" comme si le caisson était parfaitement vertical, En fait, naturellement,
oet écran se trouve pratiquement à angle droit par rapport à l'axe du caisson, et n'est pas nécessaire- ment horizontal si le caisson n'est pas vertical, Cet écran est mieux formé si on utilise une canalisation de charge avec une épaisseur de paroi accrueCopendant, naturellement, il nouet pas nécessaire qu'elle soit renforcée par un métal solide.
Elle peut être creuse parce que les mouve- monts tourbilonnants du véhicula et du minerai frappant la face inférieure de l'écran n'ont aucun rapport avec ce qui se passe à l'arrière de cette face, Bien que l'on puisse faire varier les dimen- atone de l'écran vertical dans la solution précédente selon unu gamme très étendue, les dimensions de
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
1' tarai vertical 4ont tout à fait O,1t1qu...
Il exista une gamme bien définie &tt-d#84*Uâ Ob au- dessus de laquelle en n'obtient pu de résultât* optimaux 14 cameµ bien que or 1 tique t'est P44 ai étroite qu'elle puisse présenter qti 3iqu* probib. ma lors de la construction pratique don cal4aon4è En général l'écran ne doit pu avoir mine de 13 D:tI1 et ne doit pas d'puISer 76 Ma.
On obtient le résultats minimaux au voisinage de 50 ta, Ceci sera mieux mis un lum1're graoe aux détail! quanti- tat1t. do.....1..rr.otUô. qui vont être #Xponds après la description du caisson qui va être faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure et une coupe verticale d'un caisson d'une taille commerciale, soit de 38 cm environ:
la figure ± { présente un en- semble de courbes de résultats obtenus selon des dimensions variable d'écran horizontal dans le cas du traitement du charbon et* la figure 3 représente un ensemble de courbes similaire pour le traitement
EMI9.2
d'un minerai de 11nc .
Dans la figure Ip 1..,."nt. à tourbillon est représenté aveo de parois exté. pleures (1) n Aut remarquer que la 411D6fta1on de 380m db diamètre Intérieur citée plus haut est celle d'un caisson du coassera*, et non colle d'un instrument de laboratoire.
Le véhicule *et introduit tangentiellement en (2) avec une pompe
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
du type classique (non représentée), Deux muvemnte 49 forment ot tourbillonnent dans le maint ont, Mia l'un au dôplaol tût1a1emerrt vers le!aut , 0 et l'autre ne déplace axialement vers Io bu, te ou* vement ascendant qui de propage le long du bôrd de la paroi du caisson te décharge p4r1,h4t1quemen' avec les particules coulien en (3)# et le mouvement tourbillonnant intérieur, qui normalement possède un noyau d'air creux, se c1doharôe axialement par 3.'orifice (4).
La charge est Introduite par le tube d'alimentation (5), dont le diamètre dans le caisson représenté sur la figure a un diamètre intérieur de 14 cm environ. Pour que de meilleurs résultats soient obtenus, il ne Aut pas que la tube d'alimentation soit plus grand que l'orifice (4),
EMI10.2
mais de préférence quelque peu plus ptt1t.
En fai- sant varier les diamètres extérieurs du tube d'ali- mentation dan3 le caisson, on obtient différentes dimensions de 1 'écran horizontal (6) formé parle bord inférieur de l'épaisseur du tube d'alimenta-
EMI10.3
tion. Cet éoran est tout simplement réalise par une partie de métal pleine, mais il peut âtre creux ou présenter tout autre ampoot, puisque le vdhicule tourbillonnant qui vient frapper sa face inférieure n'a aucun opntaot 4ec la ma.r1&u de atruuturs 40 tt,ouvant à l'arrière de la race .
Le aa1lson représenté sur la figure 1 est vertical* Mais oe n'est D'as du tout nécessaire puisque le nystéme & tourbillon peut être utilisé en position basculée, même au-des. sous de l'horizontale ou au-delà. En fait, pour
<Desc/Clms Page number 11>
certains fonctionnements, une position basculée plus près de l'horizontale donne des résultats légère- ment meilleurs, comme on le verra ci-après. Cependant, pour l'illustration et la description de l'invention, la représentation d'un caisson vertical permet de simplifier la présente description. Il est bien entendu aussi que l'on a fait la description d'un caisson de dimensions commerciales et bien définies sur le plan horizontal.
On peut faire varier ces dimensions, comme ce sont les dimensions de l'écran horizontal qui sont de première importance dans la présente invention. Cette dernière a pour objet un système à tourbillon pratique et perfectionne , et en aucune façon un instrument de laboratoire, Si l'on conçoit un très petit système à tourbillon pour laboratoire, les effets obtenue avec les dimen- sions de l'écran horizontal ,ne peuvent pas être for- cément adaptés à un instrument- de petites dimensions, Par conséquent, la présente description doit être considérée en fonction de caissons du commeros, et non en fonction de caissons de laboratoire de petites dimensions .
La présente invention sera il* lustrée par quelques essais effectués sur des minorais typiques. Le premier essai a été conduit avec des écrans de dimensions variables , en utilisant comme charge du charbon d'anthracite ayant des dimensions allant de 14 mm environ à des dimensions très fines.
La vitesse do charge était de l'ordre de 15 tonnes à l'heure, ce qui représente un assez bon débit pour
<Desc/Clms Page number 12>
un caisson de cette dimension. Dans des essais de comparaison effectuas avec des systèmes à tour- billons, il est nécessaire de maintenir une constan- ce de condition, au fur et à mesure que le poids spécifique du véhicule, dans ce cas de la magné- tite finomont divisée dans l'eau, varie de la décharge de flottement à la décharge de coulage,
{maison du fait que la force centrifuge des systèmes tourbil- lonnants agit aussi sur les particules du véhicule pour produire uno plus forte concentration du tour- billon extérieur se dirigeant vers l'orifice de décharge de couler. Il est courut, dans les essais de comparaison effectuas sur des systèmes à tourbil- lons,de Maintenir constante en (4) le poids spéci- fique de la décharge de flottement. Cette opération a été réalisée dans le présent essai, et l'on a choi- si une valeur de poids spécifique égale à 1,46, cette valeur représentant la meilleure valeur de poids spé- cifique pour le charbon particulier traité.
Il fut naturellement nécessaire de faire varier le poids spécifique du véhicula introduit, afin de maintenir ce poids spécifique particulier du flottement pour différentes dimensions d'écran horizontal. Le poids spécifique du coulage naturellement a lui aussi varié et, comma la caractéristique unique . pratique la plus importance est le contenu des oen- dres du charbon, on s'apercevra que la meilleure qualité do charbon correspondait au plus faible poids spécifique de coulage.Une analyse du char- bon a montré que, s'il existait une récupération
<Desc/Clms Page number 13>
théoriquement parfait, ell.
sortît environ do l'ordre de 64%. * Va tableau suivant indique
EMI13.1
les résulta ta obtenu* en fonction de 1* variation don dimonclonm de 1' écran horjontal ,
<Desc/Clms Page number 14>
@ TABLEAU 1
EMI14.1
<tb> Tube <SEP> d'alimentation <SEP> poids <SEP> spécifique <SEP> poids <SEP> spécifique <SEP> % <SEP> de <SEP> cendres <SEP> % <SEP> de <SEP> coulage <SEP> %de <SEP> % <SEP> de
<tb>
EMI14.2
)1amètre diamètre épaisseur de la charge du coulage dans le char- dars le tlct- charge bon flottement te'sec.t dans le cral coule- xtér1eur intérieur rait da= le cou- flotte¯ un liquide leee rioçte-
EMI14.3
<tb> de <SEP> poids <SEP> qui <SEP> cou- <SEP> ment
<tb> spécifique <SEP> lerait
<tb> 1,
7 <SEP> dans <SEP> un
<tb> liquide
<tb> de <SEP> poids
<tb> spécifi-
<tb> @ <SEP> que <SEP> 1,7 <SEP>
<tb>
EMI14.4
14 mom 14 an 1,6 am 1,97 2,17 8,2 5,8 0,60 56,5 î5 mm 14 ma 3,2 ma 1,965 2,165 7,6 6,4 0,55 67.1 15 mm t4tm 6,3 mm î,97 2,175 7,9 6,6 0,45 66,0 16 ma 14 NE 12,1mm 1,97 2,17 811 5,6 0,50 68.5 18 mm 14 ara 19 DID 1,915 2,115 7,4 3,9 0.60 63.1 19 mm 14mm 25.\ cm 1,905 2,105 7.7 3,4 0,40 62,7 211 mm Uni 50 - 1,86 2,055 6,9 1,1 0,20 60,7 29 mm 14 an 76 en 1,95 2,145 8,0 7,8 0.50 62,0 1 34 DIa 14 ara to cm t,955 2,17 8,3 7.7 0,60 64,0
<Desc/Clms Page number 15>
La figure .
2 représente le graphique des plus Importants résultats obtenu* à la suite de ces essais c'est-à-dire la qualité de charbon obtenu.. L'amélioration des résultats commence à se prédire aux environs de 13 mm, pour atteindre une valeur optimale à 50 mm environ* et se détériore rapidement à l'approche de 75 mm.
La seconde courbe indique que la qualité du charbon se trouve comparée parallèlement, avec le poids spécifique de coulage, et présente la même forme générale avec un minimum au même point. il est évitent que le premier résultat de la modification des dimension$ de l'écran horizontal codifia le poids spécifique du coulage, maïs ceci fournit dit résultats désastreux en ce qui concerne la qualité du charbon.
Sous oe rapport, il faut noter que les résultats optimaux obtenus pour 50 mm ne sont que de 1% environ du coulage dans le flottement, alors que le contenu de cendres indique une valeur infé- rieure à 7%. La raison en est qu'il exista des con- dres inhérentes au charbon qu'on ne peut séparer par aucun procédé physique.
Tout ce que peut faire une méthode quelconque de séparation par poids spécifique , c'est d'éliminer les cendrée qui sont présentes sous forme de particules séparées et, comme on le voit, ce sont les Matériaux lourde ap- paraissant dans la décharge de flottement , 4 Il faut remarquer ici qu'il s'agit d'un perfectionnement , apporté à un caisson capable de donner déjà de bons résultats commerciaux sans le présent perfection-
<Desc/Clms Page number 16>
EMI16.1
nôtoent* Las 5 à 6?5 de coulage que l'on observe pour des davans de 6 à 12 mm environ oon.t1tuen;
une amélioration Qommero1alement aoceptable t II est ainsi devenu possible grâce à la présente invention de dépasser pratiquement les résultats
EMI16.2
que l'on conslddrait autrefois comme parfaitement Aoaeptablo8 .
Le tableau 2 qui suit montre les résultats obtenus dans le cas du traitement d'un minerai de zine, le minerai particulier utilité étant constituté de sablas primaires de draguas dont les dimensions se situent entre 6= environ et
EMI16.3
0#25r.m. extraits des mines de l'"Amér1oan Oïno Load and Smeltïng CC" de Mà800t (Tennessee Etats-Unis d'Amérique.
Le débit, comme dans le cas du charte, était d'environ 15 tonnes k l'heure. La figure 3 est un graphique représentant les importants résultats portés sur le tableau suivant ,
<Desc/Clms Page number 17>
TABLEAU II
EMI17.1
<tb> Tube <SEP> d'alimentation <SEP> poids <SEP> spécifique <SEP> du <SEP> véhicule <SEP> % <SEP> de <SEP> la <SEP> % <SEP> récupéré
<tb> diamètre <SEP> diamètre <SEP> épaisseur <SEP> charge <SEP> coulage <SEP> flottement <SEP> charge <SEP> spécifique <SEP> 2,9 <SEP> apparaissant
<tb> trieur <SEP> intérieur <SEP> concen- <SEP> dans <SEP> 10 <SEP> concentré.
<SEP> de
<tb> tré <SEP> coulage
<tb>
EMI17.2
16 cm 14 om 1} l11D 2,94 3*12 2,60 1/2 10,1 81,8 19 cm 14 cm 25 DI11 2,94 3**1 2' î0'2 82,6 21 cm 14 cm 26 mm 2 9*± 3,07 2,61 10,5z- 80,0 24 cm 14 cm 50 mm 2,89 3.05 2,60 1/2 14,1 89,1 26 cm 14 cm 60 vm 2,92% },OS 2,61 7.9 82,9
<Desc/Clms Page number 18>
n remarquera que, comme dans le premier tableau, le poids spécifique de flottement a été maintenu constant. Ce poids spécifique se situait entre 2,605 et 2,61. Naturellement, ce poids spécifi- que est beauooup plus élevé que dans le cas du char- bon à cause de la nature du minorai traite .
Il faut aussi remarquer que, dans le cas du minerai de zinc, la caractéristique la plus importante est la récupéra- tion du zinc tandis que dans le cas du charbon , il s'agissait de la réduction du volume des cendres.
En dépit de la différence en nature des résultats souhaités, les formes des courbes des figures 3 et 2 sont très semblables bien que naturellement Inversées parc, que, dans le cas de la figure 2, les résultats optimaux sont exprimés comme des minimaux et, dans celui de la fi- gure 3, comma des maximaux. Comme d habitudeaveu des mirerai depoids spécifique élevé, le véhicule était constitué i d'un mélange de ferrosilicium et de magnétite c'est-à-dire environ 57% de ferrosilicium, dont les dimensions de particules sont intérieures à 0,074mm, pour 43% de magnétite du grade B
Comme on peut le voir sur les dessins,
l'écran horizontal est plat C'est évidemment la forme mécanique d'éoran la plus simple.
Cependant, il ne semble pas que sa fonction dépend* expressément de sa forme, Par exemple, un éoran à cannelures donne presque exactement les mêmes ré- sultats qu'on écran plat de mêmes dimensions* Par oon- saquent, il n'est pas question de restreindra l'inven- tion à la réalisation d'un écran parfaitement plat.