~17~2 L'invention concerne un nouvel appareillaye destiné
au lavage de matériaux solides en suspension dans une phase liquide pour en éliminer les matières solubilisées et/ou destiné à la réalisation d'une séparation granulométrique précise desdits matériaux, ledit appareillage se présentant sous la forme d'une colonne de traitement à liquide pulsatoire, munie de plateaux perforés.
Depuis longtemps déjà, lalittérature spécialisée a décrit de nombreux appareillages dont les uns étaient par-ticulierement adaptés au lavage de solides en suspensionaqueuse, tandis que les autres étaient plus orientés sur les opérations de classification des materiaux solides en sus-pension dans une phase liquide.
Cependant, des appareillages ayant la double pos-sibilité de permettre le lavage de suspensions aqueuses dematériaux solides et leur classification ont été proposés à l'homme de l'art.
C'est dans cet esprit que le brevet français n 1 282 826 a décrit une colonne à liquide pulsatoire per-mettant d'effectuer le lavage en continu d'une suspensionaqueuse de matériaux solides, dans laquelle la phase liquide est une liqueur aqueuse contenant en solution des matériaux solubilisés, lors de l'attaque d'un minerai par exemple, liqueur qui doit etre remplacée, lors de l'opération de lavage, par l'eau introduitè à cet effet.
Selon ce document, l'appareillage permettant de réaliser une telle opération de lavage, et qui peut permettre le débourbage d'un minerai, mis en suspension dans une phase liquide, est formé d'une colonne verticale, à l'intérieur de laquelle sontdisposées des plaques perforées, ou autres obstacles, s'étendant horizontalement en travers de la colonne, et espacées verticalement les unes par rapport aux autres, des moyens pour introduire des solides ou une suspen-sion a l'une des extrémités de ladite colonne, et d'autres moyens pour introduire un liquide de traitement dans ladite i~7~Z5 colonne au voisinage de l'autre extremite, des moyens per-mettant d'extraire une phase liquide ou une suspension de la première extrémité mentionnée, ainsi que des moyens pour extraire des solides en suspension dans le liquide de trai-tement par l'autre extrémité, enfin, des moyens pour créerune pulsation au contenu de la colonne de maniere a obliger les matériaux solides et la phase liquide a traverser les perforations des plaques s'étendant horizontalement en tra-vers de la colonne.
Ainsi, selon un tel appareillage, il est possible d'effectuer, par exemple, le lavage d'une suspension aqueuse résultant de l'attaque d'un minerai, par contact intime entre des matieres solides qui se déplacent du haut vers le bas de ladite colonne et un liquide de traitement ascendant, introduit au pied de la colonne.
La présence des plaques perforées, ou autres obstacles, réparties dans la colonne selon des distances intermédiaires judicieuses, provoque un fractionnement de la suspension entre les plateaux constituant des étages de traitement ainsi qu'un déplacement forcé de ladite suspen-sion, ce phénomene étant favorisé par un effet pulsatoire provoqué par l'introduction du liquide de traitement selon des intervalles de temps espaces.
Ainsi, selon cet appareillage et selon le procédé
qui lui est associé, il apparaît possible d'extraire, de façon discontinue, par le bas de la colonne, la suspension de solides lavés ne contenant plus qu'une faible partie des matieres en solution, en introduisant de façon discontinue par le bas de la colonne, et d'une maniere pulsatoire, le liquide de lavage dont une partie sort avec la suspension extraite tandis que l'autre partie remonte vers le haut de la colonne d'ou elle ressort par surverse avec le liquide d'alimentation et avec la presque totalité des matieres en solution et des materiaux a eliminer.
1~7~Z5 Or, malgre toutes les precautions que pouvait prendre l'homme de l'art, en particulier en s'astreignant à la reproduction du materiel decrit dans le document pre-cite et le respect des conditions d'application dudit procede, il est apparu à la demenderesse que les resultats obtenus etaient decevants. En effet, l'efficacite du lavage obtenu, evaluee d'apras les regles classiques du lavage à contre courant s'est revelee très inferieure à la valeur theorique que l'homme de l'art pouvait calculer.
Forte de cette constatation, la demanderesse, poursuivant ses recherches, a trouve et mis au point une technologie perfectionnee de la colonne precitee, condui-sant à des résultats très performants, vraiment proches de ceux que l'on peut attendre par la theorie.
Selon l'invention, l'appareillage perfectionne, destine à permettre des operations de lavage de materiaux solides en suspension dans une phase liquide pour en elimi-ner les matières solubilisées et/ou effectuer des séparations granulométriques precises de materiaux solides en suspension dans ladite phase, se compose d'une colonne verticale dans laquelle sont places des plateaux perfores horizontaux, des moyens d'alimentation en suspension a traiter, des moyens d'alimentation en liquide de traitement et des moyens d'extraction de la suspension traitee, ainsi qu'un dispositif pulsatoire, et se caracterise en ce que, pour une colonne com-portant N plateaux perfores reellement implantes, ayant chacun une surface S, un coefficient de perforation p, rapport entre la surface totale des perforations et la surface dudit plateau, le dispositif pulsatoire delivrant la somme V des volumes transferes alternativement vers le haut et vers le bas par unite de temps, le liquide servant au lavage ou a la separa-tion granulometrique ayant une densite dn tandis que le liquide sortant par surverse a une densite do et que les matériaux solides en suspension ont une densite ds, g etant ~ 117~2~
l'accélération de la pesanteur, on choisit un diametre 0 des perforations et une distance moyenne 1 entre ces per~o-rations de telle manière que l'on regle u~ coe~ficient Kl associant les caracteristiques techniques de ladite colonne, defini par la relation:
~ r V 1 N dn do lP ~ l-g do - dn ds à une valeur au moins egale à 10.
10De préférence lecoefficient a une valeur comprise entre 20 et 300.
Selon l'invention, l'appareil perfectionné comporte donc une colonne verticale de traitement, destinee a per-mettre un contact tres intime entre des materiaux solides se deplaçant du haut vers le bas de ladite colonne, et une phase liquide de traitement.
Les materiaux solides à traiter sont genéralement introduits sous la forme d'une suspension aqueuse et/ou or-ganique dans lesquelles des matieres peuvent être en solu-tion, tandis que la phase liquide de traitement peut être de l'eau, une solution aqueuse et/ou un liquide d'origine organique, éventuellement sous la forme de melange oud'émulsion.
~a colonne verticale de traitement peut être cylindrique sur toute sa hauteur. Mais, la zone de ladite colonne contenant les plateaux est préférentiellement de forme hyperbolique, ou constituée par la combinaison de cylindres et/ou de troncs de cône enveloppant une hyperbole théorique. Cette hyperbole théorique est telle que, v étant la viscosite cinematique de la phase liquide au niveau d'un plateau ayant la surface S, on a sur toute la hauteur de ladite zone le rapport S/v constant.
Selon une première disposition, la colonne ver-ticale peut comprendre, dans sa partie superieure, une zone cylindrique de collecte, dans sa partie mediane, une zone cylindrique ~1~7~Z5 de hauteur suffisante pour recevoir les N plateaux et de diamètre inférieur ou egal à celui de la zone cylindrique supérieure, les zones supérieure et médiane étant raccordées entre elles par un tronc de cône inversé dont la grande base est solidaire de la zone cylindrique supérieure, enfin, dans sa partie inferieure, d'une zone conique dont la base est raccordee à la zone mediane cylindrique.
Selon une deuxième disposition, la colonne verti-cale peut comprendre, dans sa partie superieure, une zone cylindrique de collecte, dans sa partie médiane, une zone hyperbolique de révolution inversée, dont la grande base est raccordée a la zone cylindrique de collecte et, dont la petite base, tournée vers le ba.s, est prolongée par une zone cylindrique formant la partie inférieure de ladite colonne qui s'acheve par un cone de révolution inversé.
Selon une autre disposition, la colonne verticale peut etre également munie dans sa partie superieure d'une zone cylindrique, dans sa partie médiane, d'un tronc de cone inversé dont la grande base est solidaire de la zone cylin-drique supérieure et de meme diamètre, et dont la petite baseest située vers le bas de ladite colonne, enfin, dans sa partie inférieure, d'une zone cylindrique, dont le diametre est identique a celui de la petite base du tronc de cone précité, qui se prolonge par,un cone de révolution dont la base est raccordée à la zone cylindrique inférieure.
Enfin, selon une dernière disposition, la colonne verticale peut etre constituée, dans les parties supérieure, médiane et inférieure, par des zones cylindriques successi-ves de diametres décroissants, chaque zone étant raccordée à la précédente par des anneaux plans de jonction, ou des troncs de cones inverses, la zone cylindrique inferieure se prolongeant vers le bas par un cone de revolution inverse.
A l'interieur de la colonne verticale est alors creee .~
1~76~25 une zone de traitement se situant entre les parties cylin-driques supérieure et inférieure précitees. Cette zone de traitement est munie desdits plateaux perfores qui sont de preference placés horizontalement et~à egale distance les uns des autres. Lesdits plateaux perforés, peuvent egalement former des groupes comportant chacun un ou plusieurs plateaux equidistants, la distance existant entre chaque groupe etant generalement superieure à celle existant entre les plateaux.
L'une des extremites de la colonne peut être equipee desdits moyens permettant l'introduction de la sus-pension à laver et/ou à elutrier, et de moyens d'evacuation de la phase liquide chargee de matières solubilisees et/ou de materiaux elutries, tandis que l'autre extremite de ladite colonne peut être equipee de ~oyens d'extraction des materiaux solides laves et/ou tries et desdits moyens d'introduction de la phase liquide de lavage et/ou d'elutriation.
Le dispositif pulsatoire est de preference place sur la zone cylindrique inferieure et est destine à creer dans l'enceinte un mouvement de montee et de descente de la sus-pension à travers les plateaux perfores places dans la zone de traitement.
En multipliant ses recherches et en conduisant ses experimentations pour mettre au point l'appareillage selon l'invention, la demanderesse a ete amenee à constater et à etablir que les divers parametres techniques d'une colonne destinee au lavage et à la separation granulometri-que precise de materiaux en suspension ainsi que les nom-breux parametres attaches aux divers milieux traites et traitants etaient associes dans des relations definissant deux coefficients Kl et K2. C'est ainsi que, tel qu'explique plus haut,pour une colonne verticale comportant N plateaux per-fores réellement implantes, ayant chacun une surface S, un coefficient de perforation p et munie d'un moyen de pulsation delivrant la somme V des volumes transferes alternativement vers le ,~
,~ .
~1~761~2~
haut et vers le bas par unlte de temps, le llquide de lavage ayant une densite dn et le llquide sortant en surverse par la partie superieure de la colonne verticale une denslte do suffisamment differente de dn, et les matériaux solides en suspension une densité ds, on choisit un diamètre 0 pour les perforations et une distance moyenne 1 entre lesdites perforations de telle manière que l'on ragle un coefficient Kl par la relation précitée:
Kl ¦PS] 1 g do - dn ds (1) à une valeur au moins égale à 10 et de préférence comprise entre 20 et 300.
Dans le cas où les densités dn du liquide de lavage et do du liquide sortant en surverse, présentent un ecart relatif inférieur à 2~, un coefficient K2 défini par la relation:
K2 pS v (2) dans laquelle v est la viscosité cinématique de la liqueur au niveau d'un plateau de surface S, de diamètre de perfo-ration 0 et de coefficient de perforation p, le coefficient K2 doit être associé au coefficient Kl précité, ce coefficient K2 ayant une valeur au moins égale à 100 et de préférence comprise entre 300 et 5000.
Dans ces deux relations, la demanderesse a été
amenée à constater expérimentaIement que le coefficient de perforation p, rapport entre la surface totale des perfo-rations d'un plateau et la surface de ce plateau, doitêtre compris entre les limites 0,001 et 0,25 et, de préfé-rence, entre 0,005 et 0,1.
Tous les parametres caractérisant les valeurs à donner à Kl et K2 doivent etre pris dans un système 1~7~2~ii d'u~lite coherent.
Par ailleurs, tous ces parametres sont bien connus de l'homme de l'art et peuvent être aisement definis par lui dans chaquP cas d'espèces.
Ainsi, la surface S de décantation, encore connue sous le nom de surface du plateau, est definie selon les regles classiques et bien connues de la decantation pour assurer un tonnage souhaite de production.
De même, le volume V transfere alternativement vers le haut et le bas de la colonne verticale par unite de temps, est fixe a une valeur au moins egale au volume necessaire pour operer le transfert des solides en suspen-sion d'un etage a l'autre, et sur la base d'une production horaire donnee. Ce volume V est deplace d'une maniere dis-con*inue et pulsatoire par le bas de la colonne grâce a la presence de moyens prevus pour assurer ladite pulsation, de telle sorte que le liquide de lavage soit evacue par partie avec la suspension lavee et extraite tandis que l'autre partie remonte vers le haut de la colonne d'o~
elle ressort par surverse avec le liquide d'alimentation et avec la presque totalite des matieres en solution.
La demanderesse a constate que l'efficacite du traitement est d'autant meilleur que le debit instantane de suspension produit par les pulsations dans chaque sens se rapproche d'un débit continu pendant chaque fraction du cycle, c'es~-a-dire pendant chaque déplacement force de ladite suspension vers le haut et vers le bas.
Le nombre de plateaux n theoriquement nécessaires est évidement déterminé par l'homme de l'art en fonction du degré de lavage ou de classification desire, d'apres les regles de l'art.
Le nombre N de plateaux reellement implantes est toujours inférieur a deux fois le nombre n de plateaux théoriquement necessaires dans la colonne verticale.
1~L7682S
De plus, le diametre 0 des perforations dans chaque plateau est, de préférence, supérieur ~ six fois le diametre des plus grosses particules présentes dans la suspension a traiter, et la distance entre deux plateaux doit etre au moins égale à la distance moyenne 1 entre les perforations.
Quant aux coefficients Xl et K2, ils ont éte definis expérimentalement et les limites entre lesquelles ils peu-vent se situer sont celles pour lesquelles des essais ont ete exécutes aussi bien avec des suspensions qu'avec des solutions exemptes de phase solide.
L'invention sera mieux comprise grâce à la descrip-tion de l'appareillage représenté en coupe verticale selon les figures 1 à 4.
Selon la figure 1, la colonne verticale de traite-ment, destinée au lavage et à la séparation granulométrique sélective de materiaux solides en suspension, comporte une zone mediane cylindrique 1 de traitement surmontee d'une zone cylindrique superieure 2 munie d'une surverse 3, les zones mediane 1 et superieure 2 étant raccordées entre elles par la surface tronconique inversée 4, puis une zone cylindrique inférieure 5 se prolongeant par une surface conique de révolution 8.
A l'extrémite superieure de la colonne, c'est-a-dire dans la zone 2 est disposée une conduite d'alimentation 10 par laquelle la suspension à traiter est introduite dans la colonne. Le liquide de trait~ment pénètre`dans la zone cylindrique inferieure 5 par l'intermediaire de la canali-sation 7 sous l'action, par exemple, d'une pompe (non pre-sentee). Dans la zone mediane de traitement 1, sont places - 30 les N plateaux 16 munis de perforations 17 distantes les unes des autres d'une longueur moyenne 1. La zone mediane de traitement 1, d'etendue verticale appreciable, est destinee à permettre un contact très intime entre les phases liquides a traiter et de traitement et la phase solide des matières à elutrier. La suspension dans une phase liquide ~!~dl',;, des materiaux solides à traiter etant introduite par la cana-lisation lO, un moyen mecanique de pulsation 6, placé dans la z:one cylindrique inférieure 5 de la colonne assure le mouvement de monte-et-baisse de la matiere contenue dans ladite colonne. Une fraction du liquide de traitement in-trocluit par la canalisation 7 se deplace du bas vers le haut de la colonne en entrant en contact intime avec les mate-riaux solides en traitement, grâce à une circulation à
contre-courant par rapport auxdits materiaux. Cette fraction du liquide de traitement est alors dechargee par la surverse 3 dans la zone cylindrique de collecte 2 de la colonne. Les materiaux solides qui, au cours du traitement, se deplacent vers le bas de la colonne, sont evacues avec l'autre frac-tion du liquide de traitement par l'intermediaire de la canalisation 9, appelee sousverse de la colonne.
Selon les autres figures, la zone mediane de trai-tement est une surface hyperbolique de revolution 12 dans le cas de la figure 2, dont la petite section est tournee vers le bas, tandis que dans le cas de la figure 3 cette zone mediane de traitement est constituee d'une surface tronconique inversee 13 et que, dans le cas de la figure 4, ladite zone médiane de traitement est formée de zones cylin-driques successives 14 de diamètre décroissant du haut vers le bas de ladite colonne, chaque zone cylindrique étant raccordée à la suivante par une surface tronconique inver-sée 15.
Quant à la séparation-par élutriation des matériaux solides en suspension dans la phase liquide, elle se réalise par transfert desdits matériaux, d'un plateau à l'autre, sous l'action du volume de la suspension déplacée par les pulsations, puis par la remise en suspension desdits maté-riaux entre chaque plateau constituant un étage de traite-ment, la fraction des solides les plus fins migrant vers le haut de la colonne, tandis que la fraction des solides les ~76~25 les plus grenus se deplaçant vers le bas de ladite colonne.
Ainsi, chaque etage de traitement defini par l'intervalle compris entre deux plateaux constitue un hydroseparateur alimente par l'association des debits de suspension des ma-teriaux solides, provenant de l'etage immediatement superieurquand la pulsation se propage vers le bas et provenant de l'etage immediatement inferieur quand la pulsation se propage vers le haut. Dès lors, cet etage produit une suspension de materiaux solides grenus quand la pulsation se propage vers le bas de la colonne et une suspension de materiaux solides fins quand la pulsation se propage vers le haut de ladite colonne. Les materiaux solides arrivant a la sousverse 9 de la colonne sont donc passes successivement dans une serie d'hydroseparateurs dans lesquels ils ont ete remis en sus-pension et redecantes et par voie de consequence, sont deplus en plus appauvris en materiaux solides fins.
Dès lors, l'efficacite de la separation des materiaux solides en deux fractions, l'une grenue et l'autre fine au moyen des N + 1 etages d'hydroseparation est tras supérieure a celle obtenue avec un hydroséparateur classique.
Des lors, l'appareillage selon l'invention se ré-vele tras efficace non seulement pour réaliser le lavage d'une suspension d'un matériau solide dans une phase liquide, mais aussi pour effectuer des separations granulometriques tres precises des matières solides selon deux classes, l'une fine partant avec la surverse, l'autre grenue etant extraite par la base de la colonne.
Cet exemple illustre une tentative de lavage et classification d'alumine trihydratée, en suspension dans une liqueur sodique de densite 1,28, a la temperature de 54C, de granulometrie moyenne 60-65 ~, au moyen d'une colonne pilote realisee selon les donnees de l'art anterieur.
Ladite colonne était d'un type cylindro-conique, 1~7~2S
d'une hauteur totale de 4 mètres, comportant du haut vers le bas:
- une premlère zone cyllndrlque de collecte et de surverse de diamètre 01 = 2,25 m, reliee au moyen d'un tronc de cône à
- une deuxième zone cylindrique d'une hauteur de 0,5 mètre et de diamètre 02 = 1,67 m, contenant 10 pla-teaux espacés de 40 millimètres, perces de trous de 9 milli-mètres de diamètre, disposes selon une maille carree de 40 millimètres de côte, correspondant à un pourcentage de per-foration p = 3,5%, ladite zone etant reliee au moyen d'un tronc de cône à
- une troisième zone cylindrique d'une hauteur de 1 mètre et de diametre 03 = 1,05 m, munie de 20 plateaux espaces de 40 millimètres, perces de trous de 11 millimètres selon une maille carree de 40 millimètres de côte, correspon-dant à un pourcentage de perforation de 6,26%.
Cette troisième zone se prolongeait par une partie cylindrique de même diamètre et de hauteur 0,5 m, qui etait munie d'un pulseur pneumatique et d'une canalisation d'entree pour l'eau de lavage. Cette troisième zone se terminait par un cône debouchant sur l'ouverture de sousverse.
La colonne etait alimentee par la première zone cylindrique au moyen de 7,1 m3/h d'une suspension`aqu~use contenant 5 tonnes de trihydrate d'alumine.
Dans le même temps, ladite colonne recevait dans la zone cylindrique inferieure 5,5 m3/h d'eau de lavage dont ~ 17 ~ 2 The invention relates to a new apparatus for washing solid materials suspended in a phase liquid to remove solubilized materials and / or intended for carrying out a particle size separation specifies said materials, said apparatus being in the form of a pulsating liquid treatment column, fitted with perforated trays.
Specialized literature has been around for a long time described many devices, some of which were particularly suitable for washing solids in aqueous suspension, while the others were more oriented towards classification of solid materials in addition to pension in a liquid phase.
However, switchgear with double pos-sibility to allow the washing of aqueous suspensions of solid materials and their classification have been proposed to the skilled person.
It is in this spirit that the French patent No. 1,282,826 described a pulsating liquid column carrying out the continuous washing of an aqueous suspension of solid materials, in which the liquid phase is an aqueous liquor containing materials in solution dissolved, during the attack on an ore for example, liqueur which must be replaced, during the operation of washing with water introduced for this purpose.
According to this document, the apparatus making it possible to perform such a washing operation, and which can allow settling of an ore, suspended in a phase liquid, consists of a vertical column, inside from which perforated plates, or the like are arranged obstacles, extending horizontally across the column, and spaced vertically from each other others, means for introducing solids or suspension at one end of said column, and others means for introducing a treatment liquid into said i ~ 7 ~ Z5 column near the other end, per-putting out a liquid phase or suspension from the first end mentioned, as well as means for extract solids suspended in the processing liquid finally by the other end, finally, means for creating a pulsation with the content of the column so as to force solid materials and the liquid phase to pass through perforations of the plates extending horizontally across column worms.
Thus, according to such an apparatus, it is possible for example, washing an aqueous suspension resulting from the attack of an ore, by intimate contact between solid matter moving from top to top the bottom of said column and an ascending treatment liquid, introduced at the foot of the column.
The presence of perforated plates, or other obstacles, distributed in the column according to distances judicious intermediaries, causes a splitting of the suspension between the plates constituting stages of treatment as well as a forced displacement of said suspension sion, this phenomenon being favored by a pulsating effect caused by the introduction of the treatment liquid according to spaces time intervals.
Thus, according to this apparatus and according to the process associated with it, it appears possible to extract, discontinuously, from the bottom of the column, the suspension washed solids containing only a small part of the matter in solution, by introducing discontinuously from the bottom of the column, and in a pulsating manner, the washing liquid, part of which comes out with the suspension extracted while the other part goes up to the top of the column from which it emerges by overflow with the liquid feed and with almost all the materials in solution and materials to be eliminated.
1 ~ 7 ~ Z5 However, despite all the precautions that could take the skilled person, in particular by constraining himself to the reproduction of the material described in the document quotes and compliance with the conditions of application of said process, it appeared to the plaintiff that the results obtained were disappointed. Indeed, the efficiency of the washing obtained, evaluated according to the classic rules of backwashing current turned out to be much lower than the theoretical value that one skilled in the art could calculate.
On the strength of this finding, the plaintiff, continuing his research, found and developed a advanced technology of the aforementioned column, health to very effective results, really close to those that can be expected by theory.
According to the invention, the apparatus improves, intended to allow operations of washing of materials solids suspended in a liquid phase to eliminate ner solubilized materials and / or perform separations precise particle sizes of suspended solids in said phase, consists of a vertical column in which are placed horizontal perforated trays, suspension supply means to be treated, means for supplying treatment liquid and means for extracting the treated suspension, as well as a device pulsating, and is characterized in that, for a column comprising bearing N perforated trays actually implanted, each having a surface S, a perforation coefficient p, ratio between the total area of the perforations and the area of said tray, the pulsating device delivering the sum V of the volumes alternately up and down by unit of time, the liquid used for washing or separating particle size distribution having a density dn while the liquid coming out by overflow has a density do and that the suspended solids have a density ds, g being ~ 117 ~ 2 ~
the acceleration of gravity, we choose a diameter 0 perforations and an average distance 1 between these per ~ o-rations in such a way that we regulate u ~ coe ~ trust Kl combining the technical characteristics of said column, defined by the relation:
~ r V 1 N dn do lP ~ lg do - dn ds to a value at least equal to 10.
10 Preferably the coefficient has a value understood between 20 and 300.
According to the invention, the improved apparatus comprises therefore a vertical treatment column, intended to to put a very intimate contact between solid materials moving from the top to the bottom of said column, and a liquid phase of treatment.
The solid materials to be treated are generally introduced in the form of an aqueous suspension and / or or-in which materials can be in solu-tion, while the liquid phase of treatment can be water, an aqueous solution and / or an original liquid organic, possibly in the form of a mixture or emulsion.
~ a vertical treatment column can be cylindrical over its entire height. But, the area of said column containing the trays is preferably from hyperbolic form, or constituted by the combination of cylinders and / or truncated cones surrounding a hyperbola theoretical. This theoretical hyperbola is such that, v being the kinematic viscosity of the liquid phase at a tray with surface S, we have over the entire height of said zone the constant S / v ratio.
According to a first provision, the column ver-ticale may include, in its upper part, an area cylindrical collection, in its middle part, a cylindrical zone ~ 1 ~ 7 ~ Z5 of sufficient height to receive the N trays and diameter less than or equal to that of the cylindrical zone upper, the upper and middle zones being connected between them by an inverted truncated cone whose large base is integral with the upper cylindrical zone, finally, in its lower part, of a conical zone whose base is connected to the cylindrical middle zone.
According to a second provision, the vertical column wedge may include, in its upper part, a zone cylindrical collection, in its middle part, an area hyperbolic of reverse revolution, whose large base is connected to the cylindrical collection zone and, the small base, facing the ba.s, is extended by a cylindrical zone forming the lower part of said column which ends with an inverted cone of revolution.
According to another arrangement, the vertical column can also be provided in its upper part with a cylindrical zone, in its middle part, of a cone trunk inverted whose large base is integral with the cylinder area upper dike of the same diameter, and the small base of which is located towards the bottom of the said column, finally, in its lower part, of a cylindrical zone, the diameter of which is identical to that of the small base of the cone trunk supra, which is extended by, a cone of revolution whose base is connected to the lower cylindrical area.
Finally, according to a final provision, the column vertical can be formed, in the upper parts, middle and lower, by successive cylindrical zones ves of decreasing diameters, each zone being connected to the previous one by planar junction rings, or reverse cone trunks, lower cylindrical area extending downward through a cone of revolution reverse.
Inside the vertical column is then created . ~
1 ~ 76 ~ 25 a treatment zone located between the cylindrical parts above and lower bricks above. This area of treatment is provided with said perforated trays which are of preferably placed horizontally and ~ at equal distance each other. Said perforated trays can also form groups each comprising one or more platforms equidistant, the distance between each group being generally higher than that existing between the plates.
One end of the column can be equipped with said means allowing the introduction of the above board to wash and / or elutrier, and means of evacuation of the liquid phase charged with solubilized materials and / or of spent materials, while the other end of said column can be equipped with ~ material extraction means solid washes and / or sorted and said means for introducing the liquid washing and / or elutriation phase.
The pulsating device is preferably placed on the lower cylindrical zone and is intended to create in the enclosure a movement of ascent and descent of the board through the perforated trays placed in the area treatment.
By increasing research and conducting his experiments to develop the equipment according to the invention, the plaintiff has been led to note and to establish that the various technical parameters of a column for washing and particle size separation that specifies suspended materials as well as the names many parameters attached to the various environments treated and were associated in relationships defining two coefficients Kl and K2. This is how, as explained above, for a vertical column with N trays per-actually implanted fores, each having a surface S, a perforation coefficient p and provided with a pulsation means delivering the sum V of the volumes transferred alternately to the , ~
, ~.
~ 1 ~ 761 ~ 2 ~
up and down in a long time, the washing liquid having a density dn and the outgoing llquide overflows by the upper part of the vertical column a denslte do sufficiently different from dn, and solid materials in suspension a density ds, we choose a diameter 0 for the perforations and an average distance 1 between said perforations in such a way as to coagulate a coefficient Kl by the above relationship:
Kl ¦PS] 1 g do - dn ds (1) at a value at least equal to 10 and preferably included between 20 and 300.
In case the densities dn of the washing liquid and do outgoing liquid overflow, have a gap relative less than 2 ~, a coefficient K2 defined by the relationship:
K2 pS v (2) in which v is the kinematic viscosity of the liquor at the level of a surface plate S, of perfo-ration 0 and perforation coefficient p, the coefficient K2 must be associated with the aforementioned coefficient Kl, this coefficient K2 having a value at least equal to 100 and preferably between 300 and 5000.
In these two relationships, the plaintiff was brought to experience experimentally that the coefficient of perforation p, ratio between the total area of the perfo-rations of a tray and the surface of this tray, must be between the limits 0.001 and 0.25 and, preferably between 0.005 and 0.1.
All the parameters characterizing the values to give to Kl and K2 must be taken into a system 1 ~ 7 ~ 2 ~ ii of coherent utility.
Besides, all these parameters are well known skilled in the art and can be easily defined by him in each case.
Thus, the settling surface S, still known under the name of surface of the plate, is defined according to classic and well-known rules of settling for ensure a desired tonnage of production.
Likewise, volume V transfers alternately up and down the vertical column by unit of time, is fixed at a value at least equal to the volume necessary to effect the transfer of suspended solids from one floor to another, and on the basis of a production given time. This volume V is moved in a dis-con * inue and pulsating from the bottom of the column thanks to the presence of means provided to ensure said pulsation, so that the washing liquid is drained off part with the suspension washed and extracted while the other part goes back to the top of the column o ~
it emerges by overflow with the feed liquid and with almost all of the materials in solution.
The Applicant has found that the effectiveness of the the better the instantaneous flow of suspension produced by pulsations in each direction approximates a continuous flow during each fraction of the cycle, that is to say during each displacement force of said suspension up and down.
The number of trays n theoretically necessary is obviously determined by the skilled person in function the degree of washing or classification desired, according to state of the art.
The number N of trays actually implanted is always less than twice the number n of trays theoretically necessary in the vertical column.
1 ~ L7682S
In addition, the diameter 0 of the perforations in each tray is preferably greater than ~ six times the diameter of larger particles present in the suspension to be treated, and the distance between two shelves must be at least equal at the average distance 1 between the perforations.
As for the coefficients Xl and K2, they have been defined experimentally and the limits between which they can wind are those for which tests have was executed with suspensions as well as with solutions free of solid phase.
The invention will be better understood thanks to the description tion of the apparatus shown in vertical section according to Figures 1 to 4.
According to Figure 1, the vertical milking column intended for washing and particle size separation selection of suspended solids, has a cylindrical median zone 1 of treatment surmounted by a zone upper cylindrical 2 provided with an overflow 3, the zones median 1 and upper 2 being connected to each other by the inverted frustoconical surface 4, then a cylindrical zone lower 5 extending by a conical surface of revolution 8.
At the upper end of the column, that is say in zone 2 there is a supply line 10 by which the suspension to be treated is introduced into the column. Milking fluid enters the area cylindrical lower 5 through the canali-sation 7 under the action, for example, of a pump (not pre-sentee). In the middle treatment zone 1, are placed - 30 the N trays 16 provided with 17 remote perforations of each other of average length 1. The middle zone treatment 1, of appreciable vertical extent, is intended to allow a very intimate contact between the phases liquids to be treated and treatment and the solid phase of materials for elutrier. The suspension in a liquid phase ~! ~ dl ',;, solid materials to be treated being introduced by the cana-lisation lO, a mechanical means of pulsation 6, placed in the z: one cylindrical lower 5 of the column ensures the up-and-down movement of the material contained in said column. A fraction of the processing liquid trocluit by line 7 moves from bottom to top of the column by coming into intimate contact with the mate-solid rials in treatment, thanks to a circulation against the current with respect to said materials. This fraction treatment liquid is then discharged through the overflow 3 in the cylindrical collection zone 2 of the column. The solid materials which move during processing towards the bottom of the column, are evacuated with the other frac-tion of the treatment liquid through the line 9, called column underflow.
According to the other figures, the middle zone of treatment tement is a hyperbolic surface of revolution 12 in the case of Figure 2, whose small section is rotated down, while in the case of Figure 3 this middle treatment area consists of a surface inverted frustoconical 13 and that, in the case of FIG. 4, said median treatment zone is formed by cylindrical zones successive dikes 14 of decreasing diameter from the top towards the bottom of said column, each cylindrical zone being connected to the next by a reverse frustoconical surface 15.
As for the separation-by elutriation of materials solids suspended in the liquid phase, it takes place by transferring said materials from one tray to another, under the action of the volume of the suspension displaced by the pulsations, then by resuspending said materials between each tray constituting a milking stage ment, the fraction of the finest solids migrating to the top of the column, while the fraction of solids ~ 76 ~ 25 the gravest moving towards the bottom of the said column.
So, each stage of treatment defined by the interval between two plates constitutes a hydroseparator fed by the association of the suspension rates of the ma-solid terials, coming from the immediately higher stage when the pulsation propagates downwards and coming from the immediately lower floor when the pulse propagates to the top. Therefore, this floor produces a suspension of grainy solid materials when the pulsation propagates towards the bottom of the column and a suspension of solid materials ends when the pulsation propagates upward of said column. Solid materials arriving in the underflow 9 of the column are therefore passed successively in a series hydroseparators in which they were put back pension and redecantes and consequently, are more and more impoverished in fine solid materials.
Therefore, the efficiency of the separation of solid materials in two fractions, one grainy and the other fine by means of the N + 1 hydroseparation stages is very greater than that obtained with a conventional hydroseparator.
Consequently, the apparatus according to the invention becomes very efficient not only for washing of a suspension of a solid material in a liquid phase, but also to carry out particle size separations very precise solids according to two classes, one fine starting with the overflow, the other grainy being extracted by the base of the column.
This example illustrates an attempt to wash and classification of alumina trihydrate, suspended in a 1.28 density sodium liquor at a temperature of 54C, of average particle size 60-65 ~, by means of a column pilot made according to prior art data.
Said column was of a cylindro-conical type, 1 ~ 7 ~ 2S
with a total height of 4 meters, from top to bottom low:
- a first cyllndrlque collection area and overflow with diameter 01 = 2.25 m, connected by means of a trunk of cone to - a second cylindrical zone with a height 0.5 meter and diameter 02 = 1.67 m, containing 10 plates tones spaced 40 millimeters apart, holes drilled 9 milli-meters in diameter, arranged in a square mesh of 40 millimeters of coastline, corresponding to a percentage of borehole p = 3.5%, said zone being connected by means of a trunk of cone to - a third cylindrical zone with a height of 1 meter and diameter 03 = 1.05 m, fitted with 20 trays 40 millimeter spaces, 11 millimeter hole drills according to a square mesh of 40 millimeters of coast, corresponding with a perforation percentage of 6.26%.
This third zone was extended by a part cylindrical of the same diameter and height 0.5 m, which was equipped with a pneumatic blower and an inlet pipe for washing water. This third zone ended with a cone leading to the underflow opening.
The column was supplied by the first zone cylindrical by means of 7.1 m3 / h of a suspension containing 5 tonnes of alumina trihydrate.
At the same time, said column received in the lower cylindrical zone 5.5 m3 / h of washing water, of which
2,8 m3/h etaient transferes vers la surverse. Le de~it total de pulsation dans les deux sens reprësentant 13,4 m3/h.
On extrayait de la colonne 3,7 m3/h d'une suspension contenant 2,4 tonnes de solides par la sousverse.
Les densites respectives des phases liquide et solide etaient:
1~768;~S
surverse colonne : do = 1,2 eau de lavage : dn = 1 solide : ds - 2,4 Le rapport de concentration en sels dissous dans les phases liquides d'alimentation et de sousverse était seulement de 7,5, resultat que l'on aurait dû obtenir avec un nombre théorique de plateaux n = 3, alors que 30 plateaux étaient installes.
Simultanement a l'operation de lavage, se réali-sait la classification des grains d'hydrate d'alumine.
L'efficacité de la classification était définie par la méthode de la courbe de partage connue sous le nom de ffTROMP CURVE~>, référencée T~OMP K.F. Neue Wege fur die Beurteilung der Aufbereitung von Steinkohlen Gluckauf 73 (1937) 125/131 - 151/156, qui donnait un d50, diametre de particules ayant une probabilité 0,5 de sortir en sousverse, égale a 67 microns, et une imperfection de courbe de partage (imperfection Index) d75 d Les données précitées de construction et de fonc-tionnement de la colonne conduisaient a un coefficient Kl = 0,65.
Cet exemple illustre l'appareillage perfectionné
selon l'invention avec lequel ont été exécutés un lavage et une classification d'alumine trihydratée en suspension dans une liqueur sodique de densité 1,09, à la température de 52C, de granulométrie moyenne 60-65 ~, au moyen d'une colonne pilote realisee selon les donnees de l'invention.
Ladite colonne était d'un type cylindro-conique, d'une hauteur totale de 4 metres, comportant du haut vers le bas:
-une première zone cylindrique de collecte et de surverse de diamètre 01 = 1,60 m, reliée au moyen d'un tronc de cône à
- une deuxième zone cylindrique d'une hauteur de 0,5 mètre et de diamètre 02 = 1,07 m contenant 10 plateaux expacés de 40 millimètres, perces de trous de 6 millimètres de diamètre, disposés selon une maille carrée de 40 milli-mètres de côte, correspondant à un pourcentage de perfora-tion p = 1,8%, ladite zone etant reliee au moyen d'un tronc de cône à
- une troisième zone c~lindrique d'une hauteur de 1 mètre et de diamètre 03 = 0,97 m, munie de 17 plateaux espaces de 40 millimètres, perces de trous de 9 millimètres selon une maille carree de 40 millimètres de côte, corres-pondant a un pourcentage de perforation de 4~.
Cette troisieme zone se prolongeait par une partie cylindrique de même diamètre et de hauteur 0,5 m, qui etait munie d'un pulseur pneumatique et d'une canalisation d'entree pour l'eau de lavage. Cette troisième zone se terminait par cône debouchant sur l'ouverture de sousverse.
La colonne etait alimentee par la première zone cylindrique au moyen de 11,3 m3/h d'une suspension aqueuse contenant 6 tonnes de trihydrate d'alumine.
Dans le même temps, ladite colonne recevait dans la zone cylindrique in~erieure 3,1 m3/h d'eau de lavage dont 1,6 m3 etait transfere vers la surverse. Le debit total de pulsation dans les deux sens représentait 14,9 m3/h.
On extrayait de la colonne 2,3 m3/h d'une suspen-sion contenant 1,9 tonne de solides par sousverse.
Les densites respectives des phases liquide et solide etaient:
surverse colonne : do = 1,09 eau de lavage : dn - 1 solide : ds = 2,4 1176~Z5 Le rapport de concentration en sels dissous dans les phases liquides d'alimentation et de sousverse était seul.ement de 103, resultat que l'on aurait dû obtenir avec un nombre theorique de plateaux n = 15,5 alors que 27 pla-teaux étaient installés.
Simultanément à l'opération de lavage, se realisait la classification des grains d'hydrate d'alumine.
L'effi.cacite de la classification etait definie par la methode de la courbe de partage qui donnait un d50, diamètre de particules ayant une probabilite 0,5 de soxtir en sousverse, egale à 73 microns, et une imperfection de courbe de partage (imperfection Index) I = 752d 25 = 0,15 Les donnees precitees de construction et de fonctionnement de la colonne conduisait a un coefficient Kl = 10.
Cet exemple illustre l'appareillage perfectionne selon l'invention avec lequel ont ete executes un lavage .
et une classification d'alumine trihydratee en suspension dans une liqueur sodique de densite 1,09 à la temperature de 52C, de granulometrie moyenne 60-65 ~, au moyen d'une colonne pilote realisee selon les donnees de l'invention.
Ladite colonne était d'un type cylindro-conique, d'une hauteur totale de 4 mètres, comportant du haut vers le bas:
- une premiere zone cylindrique de collecte et de surverse de diametre 01 = 1,60 m, reliée au moyen d'un tronc de cone a - une deuxieme zone cylindrique d'une hauteur de 0,5 mètre et de diamètre ~2 = 1,07 m, contenant 10 plateaux ~L7~2~i espaces de 40 millim~tres, percés de trous de 5 millimetres de diametre, disposes selon une maille carrée de 40 milli-mètres de côté, correspondant à un pourcentage de perforation p = 1,2%, ladite zone étant reliee au moyen d'un tronc de cône à
- une troisième zone cylindrique d'une hauteur de 1 mètre et de diamètre 03 = 0,97 m, munie de 17 plateaux espaces de 40 millimètres, percés de trous de 6,5 millimètres selon une maille carree de 40 millimetres de côte, correspon-dant à un pourcentage de perforation de 2,1%.
Cette troisième zone se prolongeait par une partie cylindrique de même diamètre et de hauteur 0,5 m, qui etait munie d'un pulseur pneumatique et d'une canalisation d'en-tree pour l'eau de lavage. Cette troisième zone se terminait par un cône debouchant sur l'ouverture de sousverse.
La colonne était alimentée par la première zone cylindrique au moyen de 11 m3/h d'une suspension aqueuse contenant 5,8 tonnes de trihydrate d'alumine.
Dans le même temps, ladite colonne recevait dans la zone cylindrique inférieure 2,7 m3/h d'eau de lavage dont 1,1 m3/h était transferé vers la surverse. Le debit total de pulsation dans les deux sens representait 14,1 m3/h.
On extrayait de la colonne 2,4 m3/h d'une suspen-sion contenant 2 tonnes de solides par la sousverse.
Les densités respectives des phases liquide et solide étaient:
surverse colonne : do = 1,09 eau de lavage : dn = 1 solide : ds = 2,4 Le rapport de concentration en sels dissous dans les phases liquides d'alimentation et de sousverse etait seulement de 220, resultat que l'on aurait dû obtenir avec un nombre théorique de plateaux n = 23 alors que 27 plateaux etaient installes.
6~Z~
Simultanement a l'opération de lavage, se realisait la classification des grains d'hydrate d'alumine.
L'efficacité de la classification etait definie par la méthode de la courbe de partage qui donnait un d50, diametre de particules ayant une probabilité 0,5 de sortir en sousverse, égale a 75 microns, et une imperfection de courbe de partage (imperfection Index>~) d75 _ d25 2d50 Les données précitées de construction et de fonc-tionnement de la colonne conduisait à un coefficient Xl = 30. 2.8 m3 / h were transferred to the overflow. The total of ~ it pulsation in both directions representing 13.4 m3 / h.
3.7 m3 / h were extracted from the column from a suspension containing 2.4 tonnes of solids through the underflow.
The respective densities of the liquid phases and solid were:
1 ~ 768; ~ S
column overflow: do = 1,2 wash water: dn = 1 solid: ds - 2.4 The concentration ratio of dissolved salts in the liquid feed and underflow phases was only 7.5, which should have been achieved with a theoretical number of trays n = 3, while 30 trays were installed.
Simultaneously with the washing operation, is carried out knows the classification of alumina hydrate grains.
Classification efficiency was defined by the partition curve method known as from ffTROMP CURVE ~>, referenced T ~ OMP KF Neue Wege fur die Beurteilung der Aufbereitung von Steinkohlen Gluckauf 73 (1937) 125/131 - 151/156, which gave a d50, diameter of particles with a probability of 0.5 of going out underwater, equal to 67 microns, and an imperfection in the partition curve (imperfection Index) d75 d The aforementioned construction and operating data column operation led to a coefficient K1 = 0.65.
This example illustrates the advanced apparatus according to the invention with which washing and a classification of alumina trihydrate suspended in a sodium liquor of density 1.09, at the temperature of 52C, of average particle size 60-65 ~, by means of a pilot column produced according to the data of the invention.
Said column was of a cylindro-conical type, with a total height of 4 meters, comprising from top to the bottom:
-a first cylindrical collection and overflow with diameter 01 = 1.60 m, connected by means of a trunk from cone to - a second cylindrical zone with a height of 0.5 meter and diameter 02 = 1.07 m containing 10 trays 40 millimeters apart, 6 millimeter hole drills in diameter, arranged in a square mesh of 40 milli-meters of coast, corresponding to a percentage of perfora-tion p = 1.8%, said zone being connected by means of a trunk from cone to - a third cylindrical zone with a height of 1 meter and diameter 03 = 0.97 m, with 17 trays 40 millimeter spaces, 9 millimeter hole drills according to a square mesh of 40 millimeters of coast, corresponding to laying a percentage of perforation of 4 ~.
This third zone was extended by a part cylindrical of the same diameter and height 0.5 m, which was equipped with a pneumatic blower and an inlet pipe for washing water. This third zone ended with cone leading to the underflow opening.
The column was supplied by the first zone cylindrical using 11.3 m3 / h of an aqueous suspension containing 6 tonnes of alumina trihydrate.
At the same time, said column received in the inner cylindrical area 3.1 m3 / h of washing water of which 1.6 m3 was transferred to the overflow. The flow total pulsation in both directions represented 14.9 m3 / h.
2.3 m3 / h were extracted from the column from a suspension sion containing 1.9 tonnes of solids per underflow.
The respective densities of the liquid phases and solid were:
column overflow: do = 1.09 wash water: dn - 1 solid: ds = 2.4 1176 ~ Z5 The concentration ratio of dissolved salts in the liquid feed and underflow phases was only 103, which should have been achieved with a theoretical number of plates n = 15.5 while 27 plates teaux were installed.
Simultaneously with the washing operation, was carried out classification of alumina hydrate grains.
The effectiveness of the classification was defined by the division curve method which gave a d50, diameter of particles with a probability 0.5 of sextir in underflow, equal to 73 microns, and an imperfection of partition curve (imperfection Index) I = 752d 25 = 0.15 The aforementioned construction and column operation led to a coefficient Kl = 10.
This example illustrates the improved apparatus according to the invention with which a washing was carried out.
and a classification of alumina trihydrate in suspension in a sodium liquor of density 1.09 at temperature 52C, average size 60-65 ~, using a pilot column produced according to the data of the invention.
Said column was of a cylindro-conical type, with a total height of 4 meters, comprising from top to the bottom:
- a first cylindrical collection and overflow with diameter 01 = 1.60 m, connected by means of a cone trunk a - a second cylindrical zone of a height 0.5 meters and diameter ~ 2 = 1.07 m, containing 10 trays ~ L7 ~ 2 ~ i 40 mm ~ very spaces, drilled with 5 millimeter holes in diameter, arranged in a square mesh of 40 milli-side meters, corresponding to a percentage of perforation p = 1.2%, said zone being connected by means of a trunk of cone to - a third cylindrical zone with a height of 1 meter and diameter 03 = 0.97 m, with 17 trays 40 millimeter spaces, drilled with 6.5 millimeter holes according to a square mesh of 40 millimeters of coast, corresponding with a 2.1% perforation percentage.
This third zone was extended by a part cylindrical of the same diameter and height 0.5 m, which was equipped with a pneumatic blower and a supply line tree for washing water. This third zone ended by a cone opening onto the underflow opening.
The column was supplied by the first zone cylindrical using 11 m3 / h of an aqueous suspension containing 5.8 tonnes of alumina trihydrate.
At the same time, said column received in the lower cylindrical zone 2.7 m3 / h of washing water, of which 1.1 m3 / h was transferred to the overflow. Total flow pulsation in both directions represented 14.1 m3 / h.
2.4 m3 / h were extracted from the column from a suspension sion containing 2 tonnes of solids through the underflow.
The respective densities of the liquid phases and solid were:
column overflow: do = 1.09 wash water: dn = 1 solid: ds = 2.4 The concentration ratio of dissolved salts in the liquid supply and underflow phases were only 220, which should have been achieved with a theoretical number of trays n = 23 while 27 trays were installed.
6 ~ Z ~
Simultaneously with the washing operation, was carried out classification of alumina hydrate grains.
Classification efficiency was defined by the division curve method which gave a d50, particle diameter with a probability of 0.5 going out in underflow, equal to 75 microns, and an imperfection of partition curve (imperfection Index> ~) d75 _ d25 2d50 The aforementioned construction and operating data column operation led to a coefficient Xl = 30.