Appareil pour le triage d'un 'mélange de matériaux fins On connaît un appareil pour la séparation de deux ou plusieurs matériaux de densité différente, dans lequel le mélange de matériaux à traiter est introduit dans un courant liquide parcourant un con duit incliné sur le fond duquel se forme au moins une dune stationnaire.
Dans ce type d'appareil, le triage dunaire n'est possible que pour des grains dont le diamètre est supérieur à quelques dixièmes de millimètre et, par exemple, cette limite peut se situer aux environs de 3 à ? dixièmes de millimètre pour -un matériau de densité 2,65 dans de l'eau.
Au-dessous de ce diamètre limite, l'appareil n'est plus sensible au facteur densité des grains, et ne per met pas, en conséquence, d'en effectuer le triage.
Par ailleurs, les essais ont montré que la concen tration de transport maximum admissible dans la conduite de triage est de 50 g environ par litre; au-delà de cette limite le triage ne s'effectue plus correctement.
Des études faites par la titulaire montrent que le triage densimétrique ou granulométrique des grains de diamètre inférieur à cette limite peut se faire dans un tube de triage incliné si l'on se place dans des conditions telles que le nombre de Reynolds de l'écoulement soit limité à une valeur voisine de celle correspondant à un écoulement laminaire et si l'on prévoit, dans la partie basse et sur le fond du tube, un seuil restreignant la section du tube.
La séparation des grains selon leur densité apparente ou leur poids apparent s'effectue alors sur toute la longueur du tube sans formation de dune de triage. Ces conditions conduisent pratiquement, compte tenu de l'ordre de grandeur de la vitesse d'écoulement du fluide de triage qui doit être comprise entre la vitesse limite d'entraînement du constituant le plus lourd et de celle du constituant le plus léger, à un conduit de très faible hauteur, le nombre de Reynolds étant fonction de la vitesse d'écoulement et du rayon hydraulique de la section du conduit.
Des essais systématiques effectués par la titulaire ont montré que, pratiquement, pour de l'eau, les conditions du nombre de Reynolds voisines de celles correspondant à un écoulement laminaire étaient remplies si l'on se limitait à une conduite dont la hauteur était inférieure à 20 mm.
La présente inven tion a pour objet un appareil pour le triage d'un mélange de matériaux fins comportant au moins une conduite inclinée fermée parcourue par un écoule ment ascendant de fluide pour le triage densimétrique et/ou granulamétrique de produits solides introduits au sein de l'écoulement fluide dans la conduite,
caractérisé en ce que la conduite a une section trans versale très aplatie avec une hauteur inférieure à quelques dizaines de millimètres permettant sensible ment un écoulement laminaire, en ce que le fond de la conduite est muni en partie basse d'un seuil ,sur toute la largeur de la conduite qui est adapté à recevoir le glissement à contre-courant le long dudit fond,
de la fraction lourde ou grosse de produits se dirigeant vers une sortie laquelle est voisine dudit seuil et laisse au-dessus d'elle un passage pour l'écou lement du fluide dans la conduite d'une manière à ce que cet écoulement ne gêne pas l'évacuation par cette sortie de la fraction lourde ou grosse des pro duits, en ce que l'extrémité supérieure de la conduite comporte un dispositif de forte perte de charge, d'action répartie sur toute la largeur de la conduite.
Un appareil comportant un tube incliné ayant par exemple moins de 20 mm de diamètre, ne permet de traiter que de petites quantités de matériaux ; cependant il peut trouver son application pour des préparations d'échantillons de matériaux en labora toire de minéralogie par exemple.
Par contre, afin d'assurer un débit de triage sus ceptible de présenter un intérêt industriel certain, il s'est avéré nécessaire, en raison de la faible hauteur du conduit, par exemple inférieure à 20 mm d'une part de lui donner une largeur relativement grande, par exemple de 200 mm, et d'autre part de constituer un ou plusieurs faisceaux avec un certain nombre de conduits.
Les essais effectués ont montré qu'il est nécessaire dans ces conditions que le conduit soit disposé de façon que la base de sa section droite soit horizon- tale. Dans le cas où, pour une raison quelconque, il serait difficile d'assurer une horizontalité parfaite, on pourrait y remédier au moyen d'ondulations latérales sur le fond du conduit.
Il a été trouvé, en outre, qu'il est avantageux de donner au seuil des formes propres à régulariser l'évacuation des matériaux au bas de l'appareil. Dans ce but, on peut, par exemple, aménager des rainures longitudinales sur ledit seuil.
La concentration de transport du mélange à l'in térieur du conduit de triage peut facilement atteindre 200 g par litre, ce qui permet un débit de triage intéressant pour des conduites de section relativement faible.
Le nombre de conduits nécessaire pour obtenir un dispositif ayant une capacité de triage voulue peut facilement se déterminer en se basant sur la concen tration de matériaux de 200 g par litre, admissible dans chaque conduit.
On choisit dans chaque conduit du faisceau ainsi calculé une vitesse d'écoulement du fluide de triage comprise entre les vitesses limites d'entraînement du constituant le plus lourd et du constituant le plus léger du mélange à trier.
Dans ces conditions, en raison de la hauteur limitée de chaque conduit, le triage s'effectue en régime d'écoulement tel que son Nombre de Reynolds présente une valeur voisine de celle correspondant à un écoulement laminaire. L'écoulement dans le conduit n'en est pas moins très turbulent en raison de la présence de la suspension constituée par les grains à trier.
A partir de leur point d'introduction intermé diaire entre les deux extrémités du conduit incliné de triage, les grains se mettent en suspension dans l'écoulement ainsi défini et constituent une masse expansée constamment brassée d'une manière parti culière, allant sensiblement d'une extrémité à l'autre du conduit, de sorte que la séparation des grains s'opère sur toute la longueur du conduit.
Grâce aux mouvements relatifs entre les grains dans cette masse constamment brassée et par suite de leurs différences de densité ou de poids apparents, les grains se classent de façon continue par couche de densité ou de poids apparents décroissant depuis le bas vers le haut:
par exemple, dans le cas d'un triage densimétrique, les grains légers sont entraîné vers le haut du conduit par le courant ascendant, où ils sont évacués, les grains lourds descendant à contre-courant, en partie sur le fond du conduit en partie dans le courant même, vers le bas du conduit où ils s'accumulent contre la partie aval du seuil formant la restriction de section et disposé sur le fond du conduit pour descendre peu à peu le long des rainures du seuil vers l'extrémité inférieure du conduit où ils sont évacués par des moyens appropriés.
Par ailleurs, la réalisation d'un appareil à capa cité de triage industrielle, constitué par un ou plu sieurs faisceaux de conduits individuels, amène à prendre un certain nombre de précautions.
C'est ainsi que l'on doit assurer, dans chaque conduit de triage, un débit égal et constant pendant toute la durée de fonctionnement de l'appareil, ce qui amène à prévoir, à l'extrémité aval de chaque conduit, des moyens en vue de réaliser une perte de charge suffisamment élevée et de même valeur pour chaque conduit de façon que les pertes de charge variables qui se produisent dans chaque con duit pendant le fonctionnement, dues à l'introduction du matériau et à ses fluctuations, au brassage de triage et toutes autres causes, soient négligeables devant celle réalisée à l'extrémité aval des conduits.
Il faut aussi assurer, dans le circuit complet de chaque conduit de triage, une même longueur de parcours du fluide et des matériaux, et, lorsque l'on utilise un nombre élevé .de conduits, il est nécessaire de les répartir en un certain nombre de faisceaux, tous à la même inclinaison, dont les bases sont calées à la même hauteur, de sorte que les entrées et les sorties des conduits de triage se trouvent sensi blement à la même hauteur.
D'autre part, pour réalier l'introduction dans chaque conduit du matériau à trier en quantités à peu près égales pour chacun, l'alimenation en maté riau se fait, par exemple, pour chaque conduit de triage, en un point intermédiaire entre ses deux ex trémités au moyen d'un orifice disposé sur l'une de ses parois latérales.
L'introduction du matériau à trier en quantités à peu près égales dans chaque tube d'alimentation, et en conséquence dans chaque conduit de triage, est assurée au moyen d'un dispositif approprié de répar tition disposé à l'amont du groupe desdits tubes d'alimentation. Ce dispositif peut être constitué, par exemple par un distributeur rotatif introduisant suc cessivement dans chaque tube d'alimentation une quantité égale de matériaux à trier.
Cette disposition permet, malgré une alimentation discontinue une bonne marche dans chaque conduit de triage lorsque la quantité de matériaux contenue dans, chaque paquet ainsi introduit ne dépasse pas environ le dixième de la quantité contenue dans lesdits conduits de triage. L'ensemble de ces mesures permet de réa liser une installation industrielle fonctionnant conve nablement avec un minimum de surveillance et de réglage.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exem ples, une forme d'exécution de l'objet de l'invention La fig. 1 est une vue en perspective d'un conduit de triage, la partie supérieure du conduit étant enle vée dans un but de clarté ; la fig. 2 est une vue en élévation latérale de la partie inférieure du conduit de la fig. 1, une paroi latérale de cette partie du conduit étant enlevée pour montrer sa construction plus clairement ; la fig. 3 est une vue en plan de la partie du conduit montrée à la fig. 2, la paroi supérieure de cette partie étant enlevée ;
la fig. 4 est une vue schématique en élévation latérale d'une installation industrielle de triage ; la fig. 5 est une vue en élévation latérale détail lée montrant la disposition de plusieurs groupes de conduits de triage dans une installation du type montré à la fig. 4.
Le conduit de triage représenté aux fig. 1 à 3 est désigné par la référence 1 et se compose de deux parois latérales longitudinales planes 2, 2' ayant une hauteur de 20 mm environ, un fond plan longitudi nal 3 ayant 200 mm de largeur environ, et une paroi supérieure plate 3' (fig. 2) ayant sensiblement les mêmes dimensions que le fond 3. Les parois 2, 2', 3, 3' définissent un conduit de forme rectangulaire qui est très large en comparaison de sa hauteur et a une longueur d'environ 8 fois la largeur dans l'exemple représenté.
La section transversale rectangulaire intérieure définie par de telles parois a des côtés relativement petits, inférieurs à 20 mm, et un plafond et une base d'environ 200 mm. Le conduit est monté de manière à être incliné suivant un angle A de 60 par rapport à l'horizontale, le fond 3 du conduit ayant le même angle sur toute sa largeur par rapport à l'horizontale. Le matériau brut à trier qui consiste en des particules d'un diamètre inférieur à 0,
4 mm de diamètre est introduit dans le conduit par un tuyau 4 comme il est indiqué par la flèche f à la fig. 1. Le conduit 4 est relié à la paroi latérale 2 d'un conduit de triage en un point intermédiaire entre les deux extrémités du conduit. Le débit d'ali mentation des produits bruts est réglé de façon à réaliser une concentration de transport de 200 g par litre.
L'eau de triage est introduite à la base du conduit comme il est indiqué par la flèche f 1 et s'écoule vers le haut vers l'extrémité supérieure du conduit où elle est déchargée en même temps que les particules les plus légères à travers plusieurs trous 6 ménagés dans une plaque supérieure transversale 5.
L'eau déchargée ainsi que les particules légères traversent une partie convergente 22 et pénètre dans un tuyau 24 comme il est indiqué par les flèches f2. Le tuyau 24 délivre le mélange déchargé dans un dispositif approprié pour séparer les particules légères de l'eau, par exemple un réservoir décanteur (voir en particu lier le réservoir 25 de la fig. 4) d'où les particules légères sont retirées par décantation.
Des moyens appropriés sont prévus, tels que montrés à la fig. 4, pour donner à l'eau parcourant le conduit de triage, une vitesse donnée comprise entre les vitesses limites d'entraînement des particules les plus lourdes et les plus légères du produit brut.
La plaque transversale supérieure 5 a pour but de créer une perte de charge qui soit suffisante pour rendre négligeables, comparativement, les pertes de charge à l'intérieur du conduit de triage, ce qui assure le débit constant qui est nécessaire lorsque le conduit fait partie d'un groupe de conduits réalisant la capa cité de triage voulue.
Un seuil 7 est monté sur le fond 3 du conduit à une petite distance de l'extrémité inférieure de ce conduit. Comme on le voit plus particulièrement aux fig. 2 et 3, le seuil a une section transversale en forme de coin et a une partie aval arrondie 12 à partir de laquelle le seuil diminue progressivement en épaisseur vers l'amont, de manière à présenter une surface supérieure inclinée par rapport à l'écoulement du liquide. La surface supérieure inclinée du seuil a une forme ondulée ménageant plusieurs rainures lon gitudinales 8.
Les rainures 8 assurent une progression uniforme des particules déposées qui sont collectées contre l'extrémité aval arrondie 12 du seuil, et per mettent ainsi une répartition appropriée des maté riaux solides sur toute la largeur du conduit.
A l'extrémité amont du conduit -est disposée une chambre 10 ménagée entre le fond 3 du conduit et une cloison longitudinale 13 qui est parallèle audit fond et espacée de celui-ci par une distance égale à environ un tiers de la hauteur du conduit. La cham bre 10 est divisée par une cloison oblique 9 qui s'étend d'un point de la paroi latérale 2' adjacente à la paroi terminale 21 de la chambre, en diagonale dans le conduit, vers l'aval jusqu'à un point de la paroi latérale 2 à l'extrémité aval de la chambre, d'une manière adjacente au seuil 7.
La zone de la chambre 10 limitée par le fond 3, la paroi 2', la cloison 13, et la cloison 9 dirige les particules lourdes se déchargeant des extrémités amont des rainures 8 du seuil, dans une sortie 11 raccordée à la paroi 2' suivant l'extrémité amont du conduit, comme il est indiqué aux fig. 1 à 3 par les flèches f3.
L'eau de triage est admise dans le conduit 1 au-dessus de la chambre 10 et passe au-dessus de cette chambre et au-dessus du seuil 7 pour entrer dans l'espace de triage du conduit compris entre ce seuil et la plaque supérieure 5. Les particules déchar gées dans l'écoulement dans cet espace de triage à partir du tuyau 4, entrent immédiatement en suspen sion et constituent une masse expansée qui s'étend sur toute la surface du conduit et qui est constamment brassée.
Par suite du mouvement continu des particu les, les particules les plus légères suivent le courant ascendant et sont déchargées avec l'eau par les orifices de la plaque supérieure 5 tandis que les particules les plus lourdes tombent à contre-courant sur le fond et vers l'extrémité amont du conduit. Quelques-unes des particules lourdes se déplacent le long du fond 3 et d'autres particules lourdes se déplacent à contre- courant dans le courant lui-même. L'ensemble de la masse expansée s'étend pratiquement depuis l'extré mité aval 12 du seuil 7 jusqu'à la plaque supérieure 5.
Les particules lourdes s'accumulent contre l'extré mité aval du seuil 7 et se déplacent ensuite le long des rainures 8 puis dans la partie en forme de coin de la chambre 10 qui les dirige dans le tuyau de sortie 11, comme il a été indiqué ci-dessus (flèche f3).
A la fig. 4, il est représenté une installation in- dustrielle pour le triage d'un mélange de sable sili ceux de densité de 2,65 et de minerai de titane de densité moyenne 4,2, les grains ayant un diamètre compris entre 0,1 et 0,4 mm.
L'appareil de triage se compose de cinq con duits 1 superposés pour former un groupe compact G. Chaque conduit du groupe a une construction sensi blement analogue au conduit 1 des fig. 1 à 3 et fonc tionne de la même manière. Les tuyaux d'alimentation en produits bruts 4, la plaque extrême 5 avec ses ouvertures 6, les seuils 7, les cloisons obliques 9 et les tubes de sortie 11 des conduits de la fig. 4, sont désignés par les mêmes références qu'aux fig. 1 à 3.
Chaque conduit 1 du groupe a des dimensions telles qu'il ait une hauteur intérieure de 16 mm et une largeur intérieure de 200 mm. Avec de tels conduits et une vitesse d'écoulement de l'eau de 15 cm par seconde et une concentration de transport de matière de 200 grammes par litre, l'installation assure le triage à un débit de 1,7 tonne par heure.
Les conduits d'alimentation 4 qui sont reliés au même point intermédiaire de chaque paroi latérale des conduits s'étendent verticalement vers le haut avec des directions parallèles et sont reliés par leur extrémité supérieure à l'extrémité de déchargement d'une trémie de distribution 17. Au-dessus de la tré mie 17, est prévu un tamis concave 15 ayant une largeur de maille de 0,4 mm.
Les matériaux bruts sont déchargés en même temps que de l'eau d'une trémie de réserve 14 sur le tamis 15, comme il est indiqué à la fig. 4 par les flèches f5. La partie du matériau brut qui traverse le tamis tombe dans la trémie 17 comme il est indiqué par les flèches <B>f6,</B> et, de là, les matériaux sont admis dans les cinq tuyaux d'alimentation 4.
Les matériaux qui entrent dans les tuyaux d'alimentation 4 contiennent ainsi de l'eau mais ils pourraient dans certains cas être alimentés par voie sèche. La partie du matériau brut qui est rejetée par le tamis (dimensions de particules supé rieures à 0,4 mm) est déchargée dans un tube 'de sortie 16.
L'eau de triage est alimentée par un réservoir 31 qui peut être maintenu automatiquement avec un niveau constant N par tout mécanisme approprié de robinet à flotteur. L'eau passe du réservoir 31 dans un tube d'alimentation 20 et dans un raccord 23 qui envoie l'eau venant du tuyau 20 simultanément dans les extrémités d'entrée des cinq conduits de triage 1, comme il est indiqué par les flèches f 1. L'eau de triage passe alors dans chaque conduit pour accomplir l'opération de triage de la manière précédemment décrite en référence aux fig. 1 à 3.
La plus grande partie de l'eau :traversant les :conduits de triage 1 est déchargée par les orifices des plaques supérieures 5, ces orifices pouvant être munis d'embouts tubu laires 6'. Les courants d'eau portant des particules légères, pénètrent dans les tuyaux individuels de décharge 24 et passent suivant les flèches f 8 jusqu'à un réservoir décanteur 25, dans lequel les parti- cules légères sont séparées par décantation.
Chaque conduit 24 est pourvu, au voisinage de son extrémité de décharge, d'une vanne 18 qui est réglable pour ajuster le débit d'eau dans le conduit de triage corres pondant 1. L'ensemble des vannes 18 est réglé, en sorte que les débits des courants de l'eau dans tous les conduits soient maintenus à la même valeur.
Les ,débits égaux de l'eau de triage restent cons tants pendant tout le fonctionnement de l'appareil et sont assurés dans chaque conduit de triage par l'en semble de la plaque perforée 5, du tube 24, et de la vanne 18. Cet ensemble est construit de manière- à procurer une perte de charge élevée qui soit prati quement la même et d'une valeur telle que les pertes de charge à l'intérieur du conduit proprement dit soient comparativement négligeables.
Les trous 6 de la plaque perforée 5 à l'extrémité aval de chaque conduit de triage ont une telle dimension et un tel espacement qu'ils égalisent les vitesses des courants sur toute la largeur du conduit de triage.
Les particules lourdes se séparent dans chacun des conduits de triage de la manière précédemment décrite et franchissent les seuils 7 puis accèdent par les chambres à cloison oblique 9 aux sorties 11 des extrémités inférieures des cinq conduits de triage. Chaque sortie 11 est reliée à un tuyau de décharge 26 qui amène les particules lourdes à un réservoir décan teur 32 où les particules lourdes se séparent.
Le dia mètre de chaque tuyau 26 est tel qu'il soit parcouru par un débit dix fois moindre que celui du tuyau correspondant 24 de sorte que l'effet qu'il pourrait avoir sur le réglage par la vanne 18 soit pratiquement négligeable.
Lorsqu'on désire obtenir une plus grande capacité dans une installation industrielle du type de la fig. 4, on peut augmenter le débit, en remplaçant le seul groupe de cinq conduits de la fig. 4 par plusieurs groupes dont chacun se compose de cinq conduits, comme il est représenté à la fig. 5. Ces groupes de cinq conduits sont indiqués par Gl, G2, G3 et G4. L'ensemble des groupes peut être relié au conduit d'alimentation 20' qui correspond au débit industriel désiré.
On voit à la fig. 5 que tous les conduits l' de tous les groupes Gl, G2, G3 et G4 s'étendent avec la même inclinaison, et que les extrémités inférieures des groupes sont reliées au conduit d'alimentation principale par des raccords 23' tels que les extrémités inférieures de tous les groupes soient sensiblement situées à la même hauteur.
Les conduits de triage l' de chaque groupe peuvent être reliés, par des tuyaux 4 à un dispositif d'alimentation en matériaux, de la manière indiquée à la fig. 4, et les tuyaux de décharge 24' sont reliés à un réservoir décanteur ou autre dispositif similaire de la manière indiquée à la fiz. 4.