CA1176825A - Appareillage perfectionne destine au lavage et a la separation granulometrique de materiaux solides en suspension - Google Patents
Appareillage perfectionne destine au lavage et a la separation granulometrique de materiaux solides en suspensionInfo
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Abstract
Appareillage perfectionné, destiné à permettre des opérations de lavage de matériaux solides en suspension dans une phase liquide pour en éliminer les matières solubilisées et/ou effectuer des séparations granulométriques précises de matériaux solides en suspension dans ladite phase, se composant d'une colonne verticale dans laquelle sont placés des plateaux perforés horizontaux, des moyens d'alimentation en suspension à traiter et en liquide de traitement et d'extraction de la suspension traitée ainsi qu'un dispositif pulsatoire. L'appareillage est caractérisé en ce que, pour une colonne comportant N plateaux perfores réellement implantés, 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 délivrant la somme V des volumes transférés alternativement vers le haut et vers le bas par unité de temps, le liquide servant au lavage ou à la séparation granulométrique ayant une densité dn tandis que le liquide sortant par surverse a une densité do et que les matériaux solides en suspension ont une densité ds, g étant l'accélération de la pesanteur, on choisit un diamètre ? des perforations et une distance moyenne 1 entre ces perforations de telle manière que l'on règle un coefficient K1 associant les caractéristiques techniques de ladite colonne, défini par la relation <IMG> à une valeur au moins égale à 10 et de préférence comprise entre 20 et 300.
Description
~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
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
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.
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.
Claims (22)
1. Appareillage destiné à permettre des opérations de lavage de matériaux solides en suspension dans une phase liquide pour en éliminer les matières solubilisées et/ou effectuer des séparations granulométriques précises de matériaux solides en suspension dans ladite phase, se com-posant d'une colonne verticale dans laquelle sont placés des plateaux perforés horizontaux, des moyens d'alimentation en suspension à traiter, des moyens d'alimentation en liquide de traitement et des moyens d'extraction de la suspension traitée, ainsi qu'un dispositif pulsatoire, caractérisé en ce que, pour une colonne comportant N plateaux perforés réellement implantés, ayant chacun une surface S, un coeffi-cient de perforation p, rapport entre la surface totale des perforations et la surface dutit plateau, le dispositif pul-satoire délivrant la somme V des volumes transférés alterna-tivement vers le haut et vers le bas par unité de temps, le liquide servant au lavage ou à la séparation granulométri-que ayant une densité dn tandis que le liquide sortant par surverse a une densité do et que les matériaux solides en suspension ont une densité ds, g étant l'accélération de la pesanteur, on choisit un diamètre ? des perforations et une distance moyenne 1 entre ces perforations de telle manière que l'on règle un coefficient K1 associant les caractéris-tiques techniques de ladite colonne, défini par la relation:
à une valeur au moins égale à 10.
à une valeur au moins égale à 10.
2. Appareillage selon la revendication 1, carac-térisé en ce que, quand les densités dn du liquide de lavage et do du liquide sortant en surverse présentent un écart relatif inférieur à 2%, on associe au coefficient K1 un coefficient K2 défini par la relation dans laquelle v est la viscosité cinématique de la liqueur au niveau d'un plateau, que l'on règle à une valeur au moins égale à 100.
3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le coefficient de perforation p, rapport entre la surface totale des perforations d'un plateau et la surface de ce plateau, est compris entre les limites 0,001 et 0,25.
4. Appareillage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les N plateaux perfores réelle-ment implantés dans la colonne le sont dans une zone de forme cylindrique de ladite colonne.
5. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les N plateaux perfores réellement implantés dans la colonne le sont dans une zone de forme hyperbolique de ladite colonne.
6. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les N plateaux perfores réellement implantés dans la colonne le sont dans une zone constituée par la combinaison de plusieurs formes cylindro-coniques coaxiales de ladite colonne.
7. Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la zone constituée par la combinaison de plusieurs formes cylindro-coniques coaxiales de ladite colonne est l'enveloppe extérieure d'une forme hyperbolique.
8. Appareillage selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que, ? étant la viscosité
cinématique de la phase liquide au niveau d'un plateau ayant la surface S, on a sur toute la hauteur de la zone de forme hyperbolique le rapport S/? constant.
cinématique de la phase liquide au niveau d'un plateau ayant la surface S, on a sur toute la hauteur de la zone de forme hyperbolique le rapport S/? constant.
9. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite colonne verticale comprend dans sa partie supérieure, une zone cylindrique de collecte, dans sa partie médiane, une zone cylindrique de hauteur suffisante pour recevoir les N plateaux et de diamètre inférieur ou égal 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, dans sa partie inférieure ladite colonne verticale comprenant une zone conique dont la base est raccordée à la zone médiane cylindrique.
10. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite colonne verticale comprend dans sa partie supérieure, une zone cylindrique de collecte, dans sa partie médiane, une zone hyperbolique de révolution inversée, dont la grande base est raccordée à la zone cylin-drique de collecte et, dont la petite base, tournée vers le bas, est prolongée par une zone cylindrique formant la partie inférieure de ladite colonne qui s'achève par un cône de révolution inversé.
11. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite colonne verticale comprend dans sa partie supérieure une zone cylindrique, dans sa partie médiane, un tronc de cône inversé dont la grande base est solidaire de la zone cylindrique supérieure et de même diamètre, et dont la petite base est située vers le bas de ladite colonne, et, dans sa partie inférieure, une zone cylindrique, dont le diamètre est identique à celui de la petite base du tronc de cône précité, qui se prolonge par un cône de révolution dont la base est raccordée à la zone cylin-drique inférieure.
12. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite colonne verticale comprend une zone médiane de traitement qui est formée de zones cylindriques successives de diamètre décroissant du haut vers le bas de ladite colonne, chaque zone étant raccordée à la suivante par une surface tronconique inversée.
13. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite colonne verticale comprend dans les parties supérieure, médiane et inférieure, des zones cylindriques successives de diamètres décroissants, chaque zone étant raccordée à la précédente par des anneaux plans de fonction, la zone cylindrique inférieure se prolongeant vers le bas par un cône de révolution inversé.
14. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite colonne verticale comprend dans les parties supérieure, médiane et inférieur, des zones cylindriques successives de diamètres décroissants, chaque zone étant raccordée à la précédente par des troncs de cônes inversés, la zone cylindrique inférieure se prolongeant vers le bas par un cône de révolution inversé.
15. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite colonne verticale comprend une partie supérieure et une partie inférieure entre lesquelles est située une zone de traitement, lesdits plateaux perforés étant situés dans ladite zone de traitement, ces plateaux étant placés horizontalement et à égale distance les uns des autres.
16. Appareillage selon la revendication 1 ou 15, caractérisé en ce que lesdits plateaux perfores forment des groupes comportant chacun un ou plusieurs plateaux équidistants, la distance existant entre chaque groupe étant généralement supérieure à celle existant entre les plateaux.
17. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des extrémités de ladite colonne verticale est équipée desdits moyens d'alimentation en suspension à traiter, et de moyens d'évacuation de la phase liquide chargée de matières solubilisées et de maté-riaux élutriés, tandis que l'autre extrémité de ladite colonne verticale est équipée de moyens d'extraction des matériaux solides lavés et triés, et desdits moyens d'alimentation en liquide de traitement.
18. Appareillage selon la revendication 1 ou 17, caractérisé en ce que ledit dispositif pulsatoire est placé
dans une zone cylindrique inférieure de ladite colonne verti-cale, ce dispositif pulsatoire créant un mouvement de montée et de descente de la suspension à travers lesdits plateaux perforés placés dans une zone de traitement de ladite colonne verticale.
dans une zone cylindrique inférieure de ladite colonne verti-cale, ce dispositif pulsatoire créant un mouvement de montée et de descente de la suspension à travers lesdits plateaux perforés placés dans une zone de traitement de ladite colonne verticale.
19. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ? a une valeur comprise entre 300 et 5000.
20. Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le coefficient de perforation p, est compris entre 0.005 et 0.1.
21. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coefficient K1 a une valeur com-prise entre 20 et 300.
22. Appareillage selon la revendication 1, 20 ou 21, caractérisé en ce que le diamètre ? est supérieur à
six fois le diamètre des plus grosses particules présentes dans la suspension à traiter, et la distance entre deux desdits plateaux perforés est au moins égale à la distance moyenne entre lesdites perforations.
six fois le diamètre des plus grosses particules présentes dans la suspension à traiter, et la distance entre deux desdits plateaux perforés est au moins égale à la distance moyenne entre lesdites perforations.
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