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Appareil perfectionné pour la séparation de particules de poids spécifiques différents.
La présens invention se rapport à un appariel perfectionne pour la séparation de particules de poids spécifiques différente au moyen d'un véhicule tourbillon- natnt de haute densité dans lequel on utilise deux mouvements de tourbillon tournant dans le même sens, mais se déplaçant socialement dans des sens opposas avsa une décharge périphé- rique des particules de poids spécifique plus élevé La séparation de particules de poids spécifiques différents comme utilisée pour l'amélioration des minerais,
terme dans lequel il faut comprendre le charbon, %'est révélée extrêmement efficace et économique comme méthode, chaque fois que la nature des matériaux en permettait l'emploi. La première réalisation utilisait la force de
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la pesanteur dans un caisson statique en forage de cône qui était alimenté par un véhicule lourd, constitué d'habitude de particules lourdes très finement divisées d'un Matériau comme la magnétire ou le ferrosiolicium mises en suspension dans l'eau.
Dans le domaine de la @ Depuis la période junte avant la seconde guerre mondiale Jusqu'à maintenant, on a construit des centaines d'usines où l'on utilise cette méthode, En dépit du grand succès pratique du procédé de traitement par véhi- cules lourde, certaines restrictions se présentent ,
La force qui fait couler les particules lourdes dans le véhicule de poids spécifique intermédiaire et fait flotter les particules légères était la pesanteur et cette force soulevait de sérieux problèmes lorsqu'il fallait améliorer des minorait finement divisés ou du charbon,
parce que la vitesse de chute des particules lourdes tint* peut approcher celle des particules légère plus grandes, et il en résulte un mélange de sépa- ration et de classement par poids spécifique. En consé- quenoe, le traitement par véhicule lourd a seulement été utile pour des minerais ou d'autres mélanges de parti- cules où ne se trouvaient pas de très fines particules, Malheureusement, il faut broyer beaucoup de minerais en très fines particules afin de libérer des éléments de valeur,
et d'autres mélanges, comme le charbon de rebut et d'autres mélanges du même genre, peuvent see présenter ou titre produits naturellement avec une gamme de dimenaiona de particules comportant de très petites particules.
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Il en résultait que le traitement par véhicules lourds ne pouvait être employé pour un certain nombre de minerais et d'autres mélanges.
La réalisation suivante constituait se qu'on
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appelle "hydrOQ101one . Dans ce type d'appareil, le véhicule était pompé dans le caisson, souvent de forme conique$ août des pressions relativement élevées.
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Deux mouvement% tourbillonnants se produisaient à 1'ta. térieur du cône, tournant dans le même sens, l'un se dirigeant vers le haut et l'autre vers le bas, On
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Introduisait la charge ordinairement avec le véhicule à la base du cône* les matériaux légers se ddohargeaient par le contre de la base du orne par le aouvesant tour- billonnant ascendant intérieur, et les matériaux lourde étaient entraînés à la sortie de la périphérie du cane, et poussé vers le bas dans une décharge axiale au sommet du oene.
Les hydrooyolonse ont permis 4 f oUt.rd... des tuocès pratiques avec certains minorais dont la nature du mélange rendait impropre la séparation par véhicules lourds. Les hydrocyclones, en retour, et heurtaient cependant a des limites qui restreignaient le domaine d'emploi de ces caissons , Cette restriotion
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était définie par l'inaptitude du ooirron 8 séparer des matériaux ld6.ra très tins, Ces matériaux pénétraient Avec le véhicule sur la périphérie du cône et devaient être entraînés dans le mouvement tourbillonnant inté- rieur par la très petite force différentielle qui existe entre les particules légères et les particules
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tinte du véhicule.
Il en résulte qu'une parti' consi- dérable des matériaux légers très tins n'atteignait pas
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le Mouvement Qrftf9nntn t"'rf'*,f op '4a,.' pa. ainsi rejetée dan# u 94$qfpl $f, tq.UP &1.onnable, puisque la très petite fopa 4!!'enHle n'avait pas suffisamment de temps pour fa4? passer es particules légères dans le mouvement 9rt++onnant central. De ce rait, l'hydrooyolone et tro4v4$t agent udvbrement limité par la nature des mélange de partoulei qu'il pouvait
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traiter.
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La ra.at10n Rivante 'att ce qu'on appelle "le système A tour1pna" et que let Ar4lo-Saxons ddnom-
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ment quelquefois le Ndyp&wh1rlpoQ." pw< ce type de z1480 1
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ta. onarge aes mélanges al pars|pityet a séparer étais en- voyee 41reot.menb . . 3rfi "uaa pur111onnant fnteeur.
Le v1nJ.t. pFrg4p par pompage tabgen - e).<ment por gr'ir |eu rjipHVffj fif teurb$lj,onn&nti, et la ddohartiô de, roAtrfriaax 104. ,. p,04u1Ia1, p43phériqurt ment lfextt4m1t' du opposée à celle Ob Iton introduisait le véhicule ,.*tl&i. Le mouvement prblonnant intérieur 4.p,,, vers un point da 44parte axial X'çxtfémtfrff Jm |||f0on Qpo.4. l'entrée de la charge.
Beaucoup d@ a1"Qne effet de tourbillon $ont utilisée verticalement, OM bien légèrement inclinas sur ;* vertical* et, Pour cettt riison, dans la rente de cette description quia trait à un système à tourbillons per- sectionné, on utp18era les t<rM* "haut" et "baa" pour désigner respectivement l'<txtya! par laquelle on intro- duit la charge et l'extr6m1d par laquelle les matériaux légers sont déohargcîs bx4a;
OmOn, Il est bien entendu que l'on peut utiliser les systèmes à tourbillons dans la
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position horizontale, ou môme dans certaine cas avec
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@ l'extrémité Inversée, de aorte qu'il ne faut considérer en aucune façon que la présente invention est limiée à l'emoli de caisson* verticaux pas plus que celui des systièmes à tourbillons ordinaires qu'on ut t lisait avant la réalisation de la prisent* invention n'était Usité . cependant,
cela simplifie la description et l'on en usera ainsi pour cette considération pratique.
Selon la présente inventent on s'est aperçu' que dans les systèmes à tourbillons où l'on introduisait le véhicule tangentilelment par le bas avec une décharge de massd de coula,* périphérique au *omet et une décharge de moto de flottement axiale par le bas avec une intro- duction de la charge au contre du sommet,
le fonctionne. met était sérieusement influence par la contre-pression exercée sur la décharge périphérique. Théoriquement, les conditions de fonctionnement optimales forment un équili- : bre entre la vitesse d'introduction du véhicule, l'orifice de la décharge de la masse de flottement. et la contre- pression de la décharge de la masse de coulage pdriphé- rique etc..;
cependant, sur le plan pratique. dans une installation particulière, s'il doit se produire un changement défini par la présente invention vital.mont nécessaire pour obtenir des conditions de fonctionnement optimales, il faut faire varier la contre-pression sur la décharge de la nasse de coulage périphérique, puisqu'il n'es pas pratique de faire varier aucune autre des cvaraco térisitiques qui contribuent au fontoimemt du caisson,
car il faudrait nécessairement arrêter le fonctiomment du caisson et le reconstruire partiellement.
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On pourrait penser que, lorsqu'on a déterminé quelle était la maileur conre-pressi, on pouvait construire le caisson avec des Moyen* fixai pour obtenir la conre-pression particulier par rapport aux autres facteurs que l'on vient de citer, Bien que cette théorie en ici fût attrayante, on s'est aperçu qu'elle n'était pas pratique, Une installation ordi- naire traitant des minerait, y compris le oharbon,
pro- venant dfUne mine ordinaire se heurte' des variations dues à la teneur du minerai. Ces variations peuvent se produire de jour en jour., ou mime quelquefois d'heure en heure, au fur et à moeurs que différentes parti.. du minerai sont trait'... Par conséquet, si l'on a déterminé une contre-pression fixe pour la décharge de la musse de coulage périphérique dans un caisson, cette condition ne serait valable que pour un minerai qui serait exacte- ment le même que celui qui a été utilisé dans les essais qui ont servis à déterminer cette contre-pression,
les variations se produisant au cours du fonctionnement pratiquement normal d'un système d'améli- ration de minerai à tourbilons indiqueraient de divergences dans les résultats optimaux au fur et à meurs que la nature des minerais se modifie.
On n'avait pas compris cela autrefois, parce que les systèmes à tou- billons étaient si efficaces, particulièrement dans le cas de matériaux à particules légères très fines comme par exemple le charbon fin, que les variations résultant de modification* dans le minerai donnaient encore des résultats dans des games autrefois acceptables, Ce
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fut seulement lorsqu'on a procédé à des essaie pour améliorer plus encore les résultats qu'on pouvait obtenir avec des systèmes de séparation à tourbillon,
qu'on s'est aperçu qu'il était possible d'améliorer ces systèmes en faisant varier la contre-pression sur la décharge de la masse de coulage périphérique pour maintenir les conditions de fonctionnement opteimales à tout moment.
On peut donc cosjidérer la présente invention comme un perfoectionemnt apporté à un appareil déjà trie efficace, et le fait qu'on peut obtenir de$ résulags commercialement acceptables, sens la prêtante invention, n'amoindrit en rien ses avantages lorsque l'ultime effi- caoité de séparation est souhaitée.
En réaité, le haut degré d'efficacité du système de séparation par tourallons en fait un système d'autant plus inattendu du fait qu'une simple variation d'une caractéristique de fonctionnement permet d'obtenir des résultats mime meilleurs.
La présente invention ne se prête pas à être définie de manière fondemnaale à l'aide de valeurs numériques de certains paramètres car comme on l'a déjà démontré oi-desaus, il n'existe pas de contre-pression optimale. Elle varie avec lo minerai et, même avec du minerai provenant de la marne mine, selon les époques différentes. Le perfectionnement de la présente invention est donc un perfectionnement d'appareil, qui ajoute au système de séparation par tourbillon ou caissons, dos moyens pour faire varier
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la contre pression sur la décharge périphérique de la masse de coulage.
Il est nécessaire qu'on puisse faire varier cette quantité continuellement pendant le fonction- nement afin d'obtenir les résultats apportas par l'objet de la présente invention. La meilleure contre-presion à une heure déterminés peut ne pas tre la meilleure une heur pljjis tard si un changement dans la qualité du minerai intervient,
Dans son esseund ,la présente invention exige des moyens pour faire varier la contre-pression de décharge périphérique en cours de fonctionnement, La conception mécanique exacte de ces moyens n'est pas cepen- dant critique, et c'est un avantage que confère la présente invention qu'on puisse utiliser un certain nombre différent de modèles de variation de contre-pression,
ce qui ajoute ainsi une grande souplesse de réalisaon à la dite inven- tion, et permet son adaptation 4 dos installations de trai- tement de diverses importances et à des installations d'é- quipemetns destinés à traiter une gamme très large de minerais différents.
Deux méthodes générales d'obtention de contre-pression se sont ravalées de grand intérêt dans le fonctionnement pratique. La première et, dans la plupart des cas, celle qui est préférable, consiste à faire varier la hauteur du conduit de décharge pour la décharge de la masse de coulage périphérique. On peut réaliser cette condition au moyen d'une canalisation souple qu'on peut facilement élever ou abaisser pendant le fonctionnement grâce à des moyens simples. De nette façon, on peut
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t'.111.t une s<Mm< es étendue de variations de oontte-prOs81cn simplement et daonomî4uomont.
Une seconde méthode pratiqua pour faire varier la conre-
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pression est un système qui consiste à f&iM varier l'étranglement de la canalisation, Sur le plan mdoafti- que, ce d1800li1r oot également de Gona.pt1on simple# mais sa ranime d'utilisation est limitée du fait quoi si l'on doit augmenter trop fortement la contre -priai ion,
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l'ouverture de l'cirn;
lamant peut et r4véltr trop petite on fonotion de la taille des particules de minerai qui y passent, Naturelloment, ceci ne soulève aucun problème qualle que soit la méthode préférée par laquelle on élva la canalisation de décharge pour faire varier sa hauteur, et la variation de contre-pression s'effectue simplement par pression hydrostatique nana restriction de la dimension de la canalisation.
Par conséquent la présente invention, sous son aspect le plus particulier* consiste à établir la pression hydrostatique variable sur la décharge de la masse de coulage, et cette condition de fonctionnement est ddorite particulièrement, Soue son aspect le plus large, la présente invention ne sa limite pas aux moyens mécaniques particuliers grâce auxquels s'effectue la variation de la contre-pression saut que des moyens doivent être de nature à pouvoir être utilisas
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pendant que le système À towbillons est pratiquaient eh fonctionnement et à ne pas nécessiter d'arrêté du système,
La présente invention va être décrite avec plus amples détails en référence aux dessins annexa, sur lesquels ;
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La figure'1 représente une coupe vericals d'un caisson à système tourbillonnant.
La figure représente une séris de courbes d'un ORNAI effectué avec du charbon avec de* variations de contre* pression de du*charge de la masse de coulage et,
La figure 3 représente une série semblable de courbes d'un essai effectua avec un minorai de zino.
Pour simplifier, on a représenté sur la figure 1 le caisson en position vertioale, bien que souvent pour un fonctionnement pratique il .sera basculât Cette représentation verticale cependant simplifie la description en donnant la possibilité d'utiliser des références au sommet et au bas, verticalement ot hori- zontalement, etc... pour définir les diverses positions des différents éléments du caisson.
Sur la figure 1, on a représente un caisson à système tourbillonnant possédant une paroi extérieure (1), et un orifice d'admission (2) pour introduire un véhicule, par exemple de la manétite ou du ferrosili- cium finement divises en suspension dans l'eau. Ce véhicule est introduit par pompage comme d'habitude au moyen d'une pompe du type classique non représentée.
La véhicule tourbillonna tout autour du caisson en donnant naissance à deux mouvements tourbillonnants tournant dans le marne gens* mais se déplaçant axiale ment dans des sens différents. ]Le mouvement tourbillon- nant extérieur, dans lequel le matériau lourd issu de la charge se concentre somme une décharge de masse de
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coulage, se déplace vers le haut et sort périphériquement par l'ouverture (3), Le mouvement tourbillonnant inté- rieur, qui d'habitude est creux, puisqu'il comprend une colonne d'air en son centre, se déplace vers le bas et se décharge axialement par la canalisation (4).
Le matériau à traiter, tel qu'un minerai, terme qui comprend le charbon, est introduit par une canalisation d'alimentation (5) située au sommet du caisson, la partie inférieure de cette canalisation se déployant en forme d'écran horizontal (6). De préférence, le diamètre intérieur de la canalisa- tion d'alimentation est plus petit que celui de la déchar- ge de flottement (4). La décharge de la masse de coulage périphérique qui traverse l'ouverture (3) passe dans la canalisation souple (7), dont l'extrémité de décharge est élevée ou abaissée par la chaîne (8) qui passe sur le pignon dentelé (9). L'élévation ou l'abaissement de cette canalisation de décharge fait varier la contre-pression dans le décharge de la masse de coulage.
L'écran horizontal (6) ou, plus exactement, l'écran qui fait un angle droit avec l'axe du caisson, ne constitue pas une partie de la présente invention, mais il fait l'objet d'une demande de brevet belge déposée ce même jour par le demandeur pour ;:
" APPAREIL POUX LA , !
La présente invention n'est en aucune façon limitée à cette modification, et d'autres formes de systèmes à tourbillons, tels que ceux qui sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n* 2 917 1373 du 15 décembre 1959
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qui utilise un écran vertical au lieu d'un 4oran horizontal, conviennent également bien aux buts que se propose la présente invention,
Les essais suivants vont permettre d'illus- trer la sensibilité du fonctionnement du système à tour- billons avec contre-pression sur la déchargea la masse de coulage, Afin de maintenir une plus grande uniformité du minerai, qui était du charbon d'anthracite,
les essais ont été conduits dans un appareil d'un centre d'études, car l'appareil de dimensions normales du com- meroe utilise une telle quantité de chargeque les risques de variation de cette charge sont plus grands.
L'expérience a prouva que les essais conduits dans les grande centres d'études correspondant avec un degré élevé de précision au fonctionnement d'appareils du commerce de dimensions normales.
Le caisson, qui a la forme générale repré- sentée sur la figura 1, avait un diamètre intérieur de 24 on) et une longueur de 1,37 m. On l'a fait fonction- ner avec une Inclinaison de 65 sur l'horizontale, La canalisation d'alimentation avait un diamètre intérieur de 10 cm environ, l'écran horizontal(6) avait une largeur de 19 mm et la canalisation d'alimentation dépassait de 19 cm dans le caisson. La canalisation de décharge de la masse de flottement (4) avait un diamètre de 13 om, et la canalisation de la Massa de coulage(3) un diamètre de 75 mm.
La canalisation d'alimentation (2) du véhicule avait aussi un diamètre de 75 mm. Les essaie ont été effectués aveu du charbon d'anthracite d'une gamine de dimensions allant de 14mm environ,
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Jusque des dimensions inférieures, à la vitesse de 6 tonnes à l'heure. La figure 2 illustre les résultats de cet essai, la masse des cendres étant séparée pour la charbon de gros calibre et le charbon fin, On remarquera qu'il existe un minimum bien défini de la teneur de cendres pour un charbon do plus Gros calibre et une hauteur de la canalisation de 1,88 m.
Le charbon de fin calibre donnait une game plus d tendue de cendres de moindre volume, mais commaençit à se détérieir lorsque l'organe de décharge dépassait 2,13 m. On a obtenu des résultats semblables au cours d'autres essais, ce qui indique qu'il n'y a pas de modifications sensibles de la nature du charbon en cours d'essai. D'autres essais mon- trent que, lorsque la nature du charbon change, la contre- pression nécessaire pour obtenir des résultats optimaux change aussi. Il faut remarquer que, dans lo cas du charbon, une faible tenru de cendres :est extrêmement importante , Cette condition est tellement critique qu'une petite modi- fiction peut oréer la différence qui exista entre un charbor commercialement acceptable et un charbon qui ne l'est PAS.
Le pourcentage de cendres en présece dans le ocharbon rpré- sent' sur la fleurs 2 n'est pas aussi critique que la quantité de la masse de coulage dans le- cas du charbon , Tout charbon a un volume inhérent de cendres qu'on/peut séparer avec aucune méthode de séparation par pesanteur puisqu'il n'a pas été libéré. L'efficaité de la méthode se révèle extraordinairement éevée dans le cas ou l'orifice de décharge est porté à une hauteur de 1,88 m environ. On a noté seulement 1,6 de volume de cendres séparable .
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L'influence de la contre! pression sur la décharge de la masse de coulage a été contrôlée par des essais dans le même appareil, mais en utilisant des résidus de minerai de zinc. Le véhicule naturellement avait un poids spé-
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cifique plus élevé" et l'on a utilise l'appareil aveo une posai- tion inclinée de 35 au lieu do 65 . La vitesse du d6bit était environ de 9 tonnes à l'heure. Le véhicule de poids spécifique le plus élevé était un mélange de 75% de ferrosilicium et
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bzz de maxnétite car les deuré-a de poids sp6ci.'t'iquou voulus ne pouvaient pas s'obtenir pratiquement avec la manétte seule.
Le poids spécifique de la masse de flottement fur maintenu à 2,35.
Les résultats sont indiqués sur le tableau suivant :
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<tb> Hauteur <SEP> Hauteur <SEP> Charge <SEP> Poids <SEP> spé- <SEP> Masse <SEP> Flotte- <SEP> Titrage <SEP> en
<tb>
<tb> de <SEP> de <SEP> la <SEP> du <SEP> civique <SEP> de <SEP> ment
<tb>
<tb> l'orifice <SEP> décharge <SEP> de <SEP> la <SEP> coulage <SEP> dans <SEP> la <SEP> de <SEP> la <SEP> mass
<tb>
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de la masse du i'lexim vëhi- masse de en masse d6 do coulage de coulage ble cule coulage flotte- ooulaGo de Zn en ±ffl en cm ¯¯¯¯¯¯ ment tw !.!H .n,U,,,,,,H!..,f. <-<)M..,.....1..,,,...,t - ri < 11 12 0 3,63 ;>,07 H, 2 C-6 31 4,16 >1 2,68 >,0'i 3,6 52,0 26 48 Fil 2$63 0095 ,,; 45#9 5#72
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La figure 3 est un Graphique qui reprdsente les résultats des essais.
On remarquera qu'il existe un @ effet très marqué de la récupération du zinc et, dans ce cas* j c'est la masse de coulage au lieu de la masse de flottement qui
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est r6ou6rée oumdans le cas du charbon, Il n'existe aucun lien numérique direct entre les contre-pressions appliquées aux minerais dat charbon et de zno² et a 'est pourquoi il est nucea- saire que l'appareil puisse disposer d'une contre-pression variable que l'on peut régler en coure de fonctionnement.