Procédé et dispositif de séparation de substances en dispersion dans des liquides.
L'invention se rapporte à un procédé de séparation de substances en dispersion dans des liquides, dans lequel on fait mousser le liquide au moyen d'un gaz fortement divisé que l'on introduit dans le liquide de manière qu'il se forme une .colonne verticale de mousse au-dessus de ce dernier, et on laisse écouler hors de la mousse le liquide que cell-e-ci con- tient tout en poursuivant l'opération de la formation de mousse.
On a reconnu qu'en mettant en oeuvre le procédé ci-dessus, le rendement et la vitesse de certaines séparations sont quelquefois fortement perturbés par des remous se produisant à l'intérieur des colonnes de mousse par suite d'une montée dissymétrique des bulles mousse dans ces colonnes. La turbulence de certaines régions des colonnes de mousse provoque un nouveau mélange de fractions déjà séparées, par exemple en faisant redescendre des parties supérieures d'une colonne de mousse vers des parties inférieures ou inversement. Ces phénomènes perturbateurs sont surtout fréquents dans les régions très fluides des colonnes de mousse. Ils se produisent, en outre, d'autant plus facilement que les sections des colonnes de mousse sont plus grandes et que le débit gazeux est plus fort.
L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient et < le de faire en sorte que, dans la colonne de mousse, la composition ou la concentration des substances constituant la mousse soit homogène dans chaque anneau concentrique à l'axe de la colonne.
Dans ce but et suivant le procédé de l'invention, on communique à la colonne de mousse un mouvement de rotation autour de l'axe vertical de cette colonne, afin d'éviter la turbulence dans les couches successives de la colonne de mousse.
L'invention comprend encore un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Ce dispositif comporte une capacité conteniant le liquide à traiteur, un distributeur de gaz dans ladite capacité, un tube vertical disposé au-dessus de ce distributeur et suscep centrifuge peut ajouter son effet à celui de la pesanteur pour intensifier cette évacuation du liquide hors de la mousse, celle-ci se trouvant alors soumise, à l'intérieur même de la colonne, à une véritable centrifugation.
Au dessin annexe, qui montre, à titre d'exemple un appareil pour la mise en oeuvre de l'invention:
la fig. 1 est une vue schématique dudit appareil, et
la fig. 9 est un schéma explicatif.
En se référant au dessin, 1 désigne un tube vertical surmontant le récipient 2 destiné à recevoir le liquide contenant les matières à séparer et à la base duquel est bran chée une arrivée de gaz comprimé, traversant une cloison poreuse quelconque appropriée. destinée à diviser le gaz en fines bulles provoquant le moussage du liquide. Dans la colonne de mousse qui se forme dans le tube 1, il s'établit un double courant: un courant ascendant de mousse et un courant descendant de liquide.
Par suite des différences de vitesse du liquide sur les interfaces des bulles de mousse et dans 'les canicules capillaires séparant celles-ci, il se produit un enrichissement des interfaces en éléments dissous dans le liquide et, par conséquent un gradient de concentration s'établit tout le long de la colonne de mousse, la concentration en lesdits éléments diminuant, du sommet vers la base de la colonne. En même temps, il peut se produire, le cas échéant, un fractionnement des divers éléments lorsque la solution en contient plusieurs.
Lorsque toutes les bulles d'une même sec- tion horizontale, X-Y (fig. 2) ont la même vitesse d'ascension, la concentration en éléments adsorbés est uniforme dans toute cette section. Toutefois. il peut arriver avec certaines mousses, surtout si le tube possède une forte section ou si le débit gazeux est très fort, que la vitesse d'ascension des bulles ne soit pas uniforme dans une même section et qu'il se produise à un moment donné une turbulence, comme indiqué par les flèches, ayant pour effet de remélanger les fractions antétible de contenir la mousse produite par le gaz introduit dans le liquide, et un agitateur monté de façon à pouvoir tourner autour de l'axe vertical dudit tube, et propre à ent.
raî- ner la mousse dans un mouvement circulaire autour dudit axe, en vue d'assurer un déplacement laminaire de celle-ci en excluant tout phénomène de turbulence.
Les colonnes de mousse sont entraînées dans un mouvement de rotation de telle sorte que si aucune pression gazeuse ne s'exerçait à la base de ces tubes, chaque bulle parcourrait une trajectoire circulaire dans un plan horizontal. Si, par suite de l'ascension de gaz dans la colonne, les conditions sont telles que la colonne de mousse ait tendance à se déplacer (par exemple vers le haut), la composante ainsi introduite provoque un déplacement des bulles, non plus sur un cercle, mais sur une hélice.
Le procédé suivant l'invention, qui a essentiellement pour but d'éviter toute turbulence (la vitesse de rotation doit être telle que l'on n'atteigne jamais le régime 'de Reynolds), présente au surplus un autre avantage, qui est un allongement considérable du parcours que les bulles ont à suivre depuis la région ou elles sont créées (liquide) jusqu'à leur point d'arrivée (sommet de la colonne de mousse).
En effet, en l'absence d'agitation et aussi en l'absence de turbulence, la trajectoire d'une pareille bulle serait pratiquement une ligne brisée à zigzags de très petites am plitudes. ! en direction verticale par exemple, taudis que par l'emploi dudit agitateur ce parcours s'étend sur une hélice dont le pas peut être réglé à volonté par la vitesse de rotation (composante tangentiel ! le) et par le débit gazeux (composante vertieale).
L'allongement de la trajectoire ainsi réalisé permet d'assurer l'évacuation complète du liquide hors de la mousse dans une colonne de hauteur moindre que celle qu'il faudrait prévoir en l'absence de toute rotation.
En outre, si la vitesse de rotation communiquée à la mousse est suffisante, la force rieurement séparées, la ligne de concentration uniforme étant par exemple M-N.
Pour éviter cet inconvénient, on dispose à l'intérieur du tube 1 un agitateur destiné à communiquer aux bulles un mouvement de rotation dans chaque plan horizontal X-Y, ce mouvement se composant avec le mouvement vertical d'ascension des bulles. Dans l'exemple indiqué, l'agitateur comporte un axe central 5 et des bras radiaux 6 pourvus d'éléments verticaux 7, mais bien entendu, on pourrait utiliser toutes espèces d'agitateurs, pourvu qu'ils remplissent les conditions exposées précédemment.
L'agitateur peut être rigide ou souple; il peut être entraîné par un moteur quelconque, par exemple un moteur électrique 8.
Comme exposé ci-dessus, l'agitation peut avoir un triple effet:
10 Supprimer les turbulences qui perturbent l'établissement d'un gradient progressif de concentration et d'un régime d'équilibre stable.
20 Accroître le trajet des bulles de mousse et, par suite, augmenter la quantité de liquide evacuée hors de la mousse pour une hauteur de colonne de moussage donnée.
30 Intensifier l'évacuation du liquide hors de la mousse par l'effet centrifuge, s'ajoutant à celui de la pesanteur.
REVENDICATIONS:
I. Procédé de séparation de substances en dispersion dans un liquide en introduisant dans ce liquide un gaz fortement divisé de manière à former au-dessus de ce dernier une colonne verticale de mousse et laissant écouler hors de la mousse le liquide que celle-ci contient, tout en poursuivant l'opération de la formation de mousse, caractérisé en ce qu'on communique à la colonne de mousse un mouvement de rotation autour de l'axe vertical de cette colonne, afin d'éviter une turbulence dans les couches successives de la colonne de mousse.