EP1598114B1 - Method of separating silica and olivine from a mixture containing these substances and device for carrying out said method - Google Patents
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- EP1598114B1 EP1598114B1 EP05290795A EP05290795A EP1598114B1 EP 1598114 B1 EP1598114 B1 EP 1598114B1 EP 05290795 A EP05290795 A EP 05290795A EP 05290795 A EP05290795 A EP 05290795A EP 1598114 B1 EP1598114 B1 EP 1598114B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
- B03C3/28—Plant or installations without electricity supply, e.g. using electrets
- B03C3/30—Plant or installations without electricity supply, e.g. using electrets in which electrostatic charge is generated by passage of the gases, i.e. tribo-electricity
Definitions
- the present invention also relates to a device for implementing this method.
- the invention relates to a process for recycling a mixture containing silica and olivine from the manufacture of metal parts by molding.
- the resulting part is extracted from the mold by a shake operation of separating the particles from the metal part obtained.
- chromite and olivine can be used as sand in contact with steel, said contact sand, the sand to fill the rest of the mold, said sand fill, which can be constituted of silica.
- olivine For the manufacture of this type of metal parts, the use of olivine as contact sand has certain advantages since its cost is lower than that of chromite, olivine does not have any constraints on the rejects contrary to chromite which can lead to the formation of Cr VI , and the fineness of the grain of olivine makes it possible to manufacture parts with properties of improved surfaces.
- WO 02/48036 discloses a chemical and thermal process for the separation of silica / magnesium and olivine.
- the main subject of the invention is therefore a process for separating olivine and silica in a mixture containing them for the purpose of recycling them.
- the heat treatment chamber 25 is constituted by a fluidized bed furnace in which the equilibrium mixture of olivine and silica 4 progresses in the furnace by fluidization at a temperature of about 650 ° C.
- This heat treatment step 6 notably makes it possible to obtain a physical dissociation of the grains silica and olivine which may be agglomerated by the presence of the chemical components used in the molding operation such as resins for example.
- the rebalanced olivine and silica mixture 7 obtained at the end of the heat treatment step 6 then undergoes a second magnetic sorting step 8 at the end of which a regenerated silica 11 mixture containing more than 70% is separated.
- silica which is directed to a storage silo for reuse as anchor sand
- strongly magnetic particles 12 which are removed from the circuit and a mixture of olivine and silica 10 which again undergoes the second magnetic sorting step 8.
- the presence of the first drum 16 is preferable to prevent fouling of the second drum 21 and thus obtain optimum separation at the second drum 21.
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de séparation de silice et d'olivine dans un mélange en contenant.The present invention relates to a process for separating silica and olivine in a mixture containing it.
La présente invention concerne également un dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé.The present invention also relates to a device for implementing this method.
Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de recyclage d'un mélange contenant de la silice et de l'olivine issu de la fabrication de pièces métalliques par moulage.More particularly, the invention relates to a process for recycling a mixture containing silica and olivine from the manufacture of metal parts by molding.
Lors d'une telle fabrication de pièces métalliques, des particules ou un mélange de particules, souvent mélangées à des durcissants tels que des résines, sont utilisées pour constituer la structure rigide provisoire servant de moule et destinée à recevoir le métal en fusion.In such manufacture of metal parts, particles or a mixture of particles, often mixed with hardeners such as resins, are used to form the temporary rigid structure serving as a mold and intended to receive the molten metal.
Lorsque le métal est refroidi et durci, la pièce obtenue est extraite du moule par une opération de décochage consistant à séparer les particules de la pièce métallique obtenue.When the metal is cooled and hardened, the resulting part is extracted from the mold by a shake operation of separating the particles from the metal part obtained.
Parmi les particules habituellement utilisées, la silice présente de nombreux avantages. En effet, ce type de sable présente une abondance de gisements importants, son extraction est facile, sa réfractairité est suffisante puisque sa température de fusion est proche de 1700°C et son prix de revient est faible.Among the particles usually used, silica has many advantages. Indeed, this type of sand has an abundance of large deposits, its extraction is easy, its refractoriness is sufficient since its melting temperature is close to 1700 ° C and its cost is low.
Néanmoins, la silice peut réagir chimiquement et/ou thermiquement avec certains métaux au niveau de l'interface avec le métal utilisé ce qui limite son utilisation.Nevertheless, silica can react chemically and / or thermally with certain metals at the interface with the metal used which limits its use.
Par exemple, lors de la fabrication de pièces en acier au manganèse, le contact entre la silice et ce type d'acier est proscrit en raison de la formation d'un eutectique à bas point de fusion entraînant de l'abreuvage et/ou de la vitrification.For example, during the manufacture of manganese steel parts, the contact between the silica and this type of steel is prohibited because of the formation of a eutectic with a low melting point resulting in watering and / or vitrification.
L'utilisation d'autres types de particules au contact de l'acier est alors nécessaire.The use of other types of particles in contact with the steel is then necessary.
A cet effet, il est bien connu que la chromite et l'olivine peuvent être utilisées comme sable au contact de l'acier, dit sable de contact, le sable permettant de remplir le reste du moule, dit sable de remplissage, pouvant être constitué de silice.For this purpose, it is well known that chromite and olivine can be used as sand in contact with steel, said contact sand, the sand to fill the rest of the mold, said sand fill, which can be constituted of silica.
Pour la fabrication de ce type de pièces métalliques, l'utilisation d'olivine comme sable de contact présente des avantages certains puisque son coût est inférieur à celui de la chromite, l'olivine ne présente pas de contraintes sur les rejets contrairement à la chromite qui peut conduire à la formation de CrVI, et la finesse du grain de l'olivine permet de fabriquer des pièces à propriétés de surfaces améliorées.For the manufacture of this type of metal parts, the use of olivine as contact sand has certain advantages since its cost is lower than that of chromite, olivine does not have any constraints on the rejects contrary to chromite which can lead to the formation of Cr VI , and the fineness of the grain of olivine makes it possible to manufacture parts with properties of improved surfaces.
Lors de l'utilisation d'un mélange d'olivine, comme sable de contact, et de silice, comme sable de remplissage, l'opération de décochage conduit à obtenir un mélange de silice et d'olivine non utilisable en tant que tel pour être réutilisé en sable de contact.When using a mixture of olivine, as contact sand, and of silica, as filling sand, the shaking operation leads to obtaining a mixture of silica and olivine which can not be used as such for be reused in contact sand.
Le document
Contrairement à la chromite, pour laquelle on connaît un procédé de séparation avec la silice par une simple opération de tri magnétique, aucun procédé de séparation magnétique de silice et d'olivine permettant d'obtenir au moins de l'olivine recyclable n'a été, à ce jour, porté à la connaissance du demandeur.Unlike chromite, for which a separation process with silica is known by a simple magnetic sorting operation, no magnetic separation process of silica and olivine to obtain at least recyclable olivine has been , to date, brought to the attention of the applicant.
L'invention a donc principalement pour objet un procédé de séparation d'olivine et de silice dans un mélange en contenant dans le but de les recycler.The main subject of the invention is therefore a process for separating olivine and silica in a mixture containing them for the purpose of recycling them.
A cet effet, le procédé de l'invention comporte principalement les étapes suivantes :
- (a) une étape de tri magnétique 2,8; et
- (b) une étape de traitement thermique 6,
- (a) a magnetic sorting step 2,8; and
- (b) a heat treatment step 6,
Avantageusement, le procédé de l'invention comprend les étapes suivantes :
- (a) une première étape de tri magnétique 2 dudit mélange 1 de laquelle il résulte notamment un premier mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 et un mélange enrichi en
silice 3; - (b) une étape de traitement thermique 6 du premier mélange régénéré en olivine 4 issu de l'étape (a) ; et
- (c) une deuxième étape de tri magnétique 8 du mélange 7 issu de l'étape (b) de laquelle il résulte notamment un mélange régénéré en olivine 9 et un mélange régénéré en silice 11.
- (a) a first step of magnetic sorting 2 of said mixture 1 which results in particular a first equilibrium mixture of olivine and silica 4 and a mixture enriched in
silica 3; - (b) a heat treatment step 6 of the first regenerated olivine mixture 4 from step (a); and
- (c) a second step of magnetic sorting 8 of the mixture 7 resulting from step (b), which results in particular from a regenerated mixture of olivine 9 and a regenerated mixture of silica 11.
De préférence, le procédé comporte dans l'ordre, les étapes suivantes :
- (a)la première étape de tri magnétique 2;
- (b)l'étape de traitement thermique 6 du mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 obtenu à l'étape (a) ; et
- (c)la deuxième étape de tri magnétique 8 du mélange 7 obtenu à l'étape (b).
- (a) the first magnetic sorting step 2;
- (b) the heat treatment step 6 of the equilibrium mixture of olivine and silica 4 obtained in step (a); and
- (c) the second magnetic sorting step 8 of the mixture 7 obtained in step (b).
Selon l'invention, le mélange contenant de la silice et de l'olivine 1 peut être issu de l'opération de décochage effectuée lors de la fabrication de pièces métalliques par moulage et contient entre 5 et 40% d'olivine, de la silice et des particules fortement magnétiques telles que des particules d'oxyde de fer.According to the invention, the mixture containing silica and olivine 1 can be obtained from the shake-out operation carried out during the manufacture of metal parts by molding and contains between 5 and 40% of olivine, silica and highly magnetic particles such as iron oxide particles.
De façon préférentielle, la première étape de tri magnétique 2 du procédé de l'invention comporte au moins les étapes suivantes :
- (a1) une première étape de séparation magnétique 14 pour isoler des particules fortement magnétiques 5 du mélange contenant de l'olivine et de la silice 1; et
- (a2) une seconde étape de séparation magnétique 15 du mélange appauvri en particules fortement magnétiques 19 obtenu à l'étape (a1) pour éliminer les particules fortement magnétiques résiduelles 5 et obtenir :
- le mélange enrichi en
silice 3, et - le mélange rééquilibré en silice et en olivine 4.
- le mélange enrichi en
- (a1) a first
magnetic separation step 14 for isolating highly magnetic particles from the mixture containing olivine and silica 1; and - (a2) a second step of
magnetic separation 15 of the highly magnetic particulate depletedmixture 19 obtained at step (a1) for removing residual strong magnetic particles and obtaining:- the mixture enriched with
silica 3, and - the rebalanced mixture of silica and olivine 4.
- the mixture enriched with
Selon l'invention, le mélange enrichi en silice 3 peut être utilisé comme sable de remplissage.According to the invention, the mixture enriched with
Egalement selon l'invention, le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 contient approximativement 50% de silice et 50% d'olivine.Also according to the invention, the equilibrium mixture of olivine and silica 4 contains approximately 50% silica and 50% olivine.
Préférentiellement, l'étape de traitement thermique 6 du procédé de l'invention consiste à soumettre le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 à une température supérieure à 400 °C.Preferably, the heat treatment step 6 of the process of the invention consists in subjecting the rebalanced mixture to olivine and silica 4 at a temperature above 400 ° C.
Avantageusement, l'étape de traitement thermique 6 consiste à traiter le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 dans un four à lit fluidisé 25 à une température d'approximativement 650°C.Advantageously, the heat treatment step 6 comprises treating the rebalanced mixture of olivine and silica 4 in a fluidized bed furnace at a temperature of approximately 650 ° C.
Il est également avantageux que le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 soit refroidi à une température comprise inférieure à 50°C.It is also advantageous if the equilibrium mixture of olivine and silica 4 is cooled to a temperature of less than 50 ° C.
Selon l'invention, la deuxième étape de tri magnétique 8 comporte avantageusement au moins les étapes suivantes :
- (c1) une première étape de séparation magnétique 34 pour séparer les particules fortement magnétiques 12 du mélange 7 issu de l'étape de traitement thermique 6; et
- (c2) une deuxième étape de séparation magnétique 35 du mélange appauvri en particules fortement magnétiques 39 obtenu à l'étape (c1) pour éliminer les particules fortement magnétiques résiduelles 12 et obtenir :
- le mélange régénéré en silice 11,
- le mélange régénéré en olivine 9, et
- le mélange d'olivine et de
silice 10.
- (c1) a first
magnetic separation step 34 for separating the stronglymagnetic particles 12 from the mixture 7 resulting from the heat treatment step 6; and - (c2) a second step of magnetic separation of the strongly magnetic particulate depleted mixture obtained in step (c1) to remove the residual strongly
magnetic particles 12 and obtain:- the regenerated mixture of silica 11,
- the regenerated mixture of olivine 9, and
- the mixture of olivine and
silica 10.
Avantageusement, le mélange régénéré en silice 11 peut être utilisé comme sable d'accrochage et le mélange régénéré en olivine 9 contient plus de 90% d'olivine et peut être utilisé comme sable de contact.Advantageously, the regenerated mixture of silica 11 may be used as anchoring sand and the regenerated mixture of olivine 9 contains more than 90% olivine and may be used as contact sand.
Selon l'invention, le mélange de silice et d'olivine 10 obtenu à l'étape (c2) peut subir de nouveau la deuxième étape de tri magnétique 8.According to the invention, the mixture of silica and olivine obtained in step (c2) can again undergo the second magnetic sorting step 8.
L'invention concerne également un dispositif pour séparer la silice de l'olivine dans un mélange 1 en contenant qui comprend au moins:
- une machine de tri magnétique 13, 33, et
- une enceinte de traitement thermique 25.
- a
13, 33, andmagnetic sorting machine - a
heat treatment chamber 25.
De préférence, le dispositif de l'invention comprend au moins :
- une première machine de tri magnétique 13,
- une enceinte de traitement thermique 26, et
- une deuxième machine
de tri magnétique 33.
- a first magnetic sorting
machine 13, - a
heat treatment chamber 26, and - a second magnetic sorting
machine 33.
Avantageusement, la première machine de tri magnétique 13, l'enceinte de traitement thermique 25 et la deuxième machine de tri 33 sont disposées dans cet ordre et en série.Advantageously, the first magnetic sorting
En outre, la première machine de tri magnétique 13 peut comporter un premier séparateur magnétique 16 réglé pour séparer les particules fortement magnétiques 12 du mélange contenant de l'olivine et de la silice 1 et un deuxième séparateur magnétique 21 pour séparer, du mélange appauvri en particules fortement magnétiques 12, les particules fortement magnétiques résiduelles 12 et obtenir un mélange enrichi en silice 3 et un mélange rééquilibré en olivine et en silice 4.In addition, the first magnetic sorting
De préférence, les premier 16 et second 21 séparateurs magnétiques sont constitués par des premier 16 et second 21 tambours métalliques aimantés en rotation sur lesquels le mélange à séparer 1, 19 circule à une vitesse appropriée et par un ou plusieurs volets d'inclinaison réglable 20, 23, 24 disposés en aval des tambours 16,21 de façon à séparer les différents jets de sable projetés par les tambours 16,21 et correspondants respectivement aux particules fortement magnétiques 5, au mélange enrichi en silice 3 et au mélange rééquilibré en olivine et en silice 4.Preferably, the first 16 and second 21 magnetic separators are constituted by first 16 and second 21 rotating magnetized metal drums on which the mixture to be separated 1, 19 circulates at an appropriate speed and by one or more shutters.
Plus précisément, un volet 20 peut être disposé en aval du premier tambour magnétique 16 de façon à séparer du mélange contenant de l'olivine et de la silice 1 les particules fortement magnétiques 5.More specifically, a flap 20 may be disposed downstream of the first
En ce qui concerne le deuxième tambour 21, deux volets peuvent être disposés en aval du deuxième tambour 21 de façon à séparer sélectivement, du mélange appauvri en particules fortement magnétiques 19, les particules fortement magnétiques résiduelles 5, le mélange enrichi en silice 3, et le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4.As regards the
Avantageusement, l'enceinte de traitement thermique 25 est constituée par un four à lit fluidisé dans lequel le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 progresse dans le four par la fluidisation à une température d'environ 650°C.Advantageously, the
De préférence, un refroidisseur 32 est disposé en aval du four et permet de porter le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 à une température inférieure à 50°C.Preferably, a cooler 32 is disposed downstream of the furnace and makes it possible to bring the equilibrium mixture back to olivine and silica 4 at a temperature below 50 ° C.
Selon l'invention, la seconde machine de tri magnétique 33 peut comporter un premier séparateur magnétique 36 réglé pour séparer les particules fortement magnétiques 12 du mélange issu du traitement thermique 7 et un deuxième séparateur magnétique 41 réglé pour séparer, de ce mélange appauvri en particules fortement magnétiques 39, les particules fortement magnétiques résiduelles 12, le mélange régénéré en silice 11, le mélange régénéré en olivine 9 et un mélange d'olivine et de silice 10.According to the invention, the second magnetic sorting
De préférence, les premier et second séparateurs magnétiques 36,41 sont constitués par des premier 36 et second 41 tambours métalliques aimantés en rotation sur lesquels le mélange à séparer 7,39 circule à une vitesse appropriée et par un ou plusieurs volets d'inclinaison réglable 40, 43, 44, 45 disposés en aval des tambours 36,41 de façon à séparer les différents jets de sable projetés par les tambours 36,41 et correspondants respectivement aux particules fortement magnétiques 12, au mélange régénéré en silice 11, au mélange régénéré en olivine 9 et au mélange d'olivine et de silice 10.Preferably, the first and second
En ce qui concerne le premier tambour 36, un volet 40 peut être disposé en aval de ce premier tambour magnétique 36 en étant réglé de façon à séparer, du mélange issu du traitement thermique 7 circulant sur le premier tambour, les particules fortement magnétiques 12.With regard to the
En ce qui concerne le deuxième tambour 41, trois volets 43, 44, 45 peuvent être disposés en aval de ce deuxième tambour 41 en étant réglés de façon à séparer sélectivement du mélange appauvri en particules fortement magnétiques 39 circulant sur le deuxième tambour 41, les particules fortement magnétiques résiduelles 12, le mélange régénéré en silice 11, le mélange régénéré en olivine 9 et le mélange d'olivine et de silice 10.With regard to the
En outre, le dispositif de l'invention peut comporter des moyens pour que le mélange d'olivine et de silice 10 soit introduit de nouveau dans la deuxième machine de tri magnétique 33.In addition, the device of the invention may comprise means for the mixture of olivine and silica to be introduced again into the second magnetic sorting
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés qui représentent des exemples non limitatifs de réalisation du procédé et du dispositif de l'invention et sur lesquels :
- la
figure 1 est un organigramme illustrant les principales étapes du procédé de l'invention, - la
figure 2 représente schématiquement les principaux constituants de la première machine de tri, - la
figure 3 représente schématiquement le four à lit fluidisé utilisé pour le traitement thermique, et - la
figure 4 représente schématiquement les principaux constituants de la deuxième machine de tri.
- the
figure 1 is a flowchart illustrating the main steps of the process of the invention, - the
figure 2 schematically represents the main constituents of the first sorting machine, - the
figure 3 schematically represents the fluidized bed furnace used for heat treatment, and - the
figure 4 schematically represents the main constituents of the second sorting machine.
Après l'opération de décochage réalisée à une température inférieure à 200°C, le sable, constitué d'un mélange d'environ 85% de silice, de 15% d'olivine et de particules d'oxyde de fer et de particules métalliques issues de la coulée en faibles quantités, est criblé et tamisé pour éliminer des ferrailles ou des morceaux de sable aggloméré.After the shakeout operation performed at a temperature below 200 ° C, the sand, consisting of a mixture of about 85% silica, 15% olivine and iron oxide particles and metal particles from casting in small quantities, is screened and screened to remove scrap or pieces of sintered sand.
Après dépoussiérage et refroidissement, le sable est expédié, par transport pneumatique, vers un silo tampon.After dedusting and cooling, the sand is sent by pneumatic transport to a buffer silo.
En référence à la
En termes quantitatifs, le mélange enrichi en silice représente environ 60% rééquilibré de la masse de sable 1, le mélange régénéré en olivine et en silice représente environ 30% de la masse de sable 1 et les particules fortement magnétiques environ 10%.In quantitative terms, the silica-enriched mixture represents about 60% rebalanced of the mass of sand 1, the regenerated mixture of olivine and silica represents about 30% of the mass of sand 1 and the strongly magnetic particles about 10%.
Le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 subit alors une étape de traitement thermique 6 à une température d'environ 650°C suivie d'un refroidissement à une température inférieure à 50°C.The rebalanced olivine and silica mixture 4 then undergoes a heat treatment step 6 at a temperature of about 650 ° C followed by cooling to a temperature below 50 ° C.
Cette étape de traitement thermique 6 permet notamment d'obtenir une dissociation physique des grains de silice et d'olivine qui peuvent s'être agglomérés par la présence des composants chimiques utilisés lors de l'opération de moulage tels que les résines par exemple.This heat treatment step 6 notably makes it possible to obtain a physical dissociation of the grains silica and olivine which may be agglomerated by the presence of the chemical components used in the molding operation such as resins for example.
Le mélange rééquilibré en olivine et en silice 7 obtenu à l'issue de l'étape de traitement thermique 6 subit alors une deuxième étape de tri magnétique 8 à l'issue de laquelle sont séparés un mélange régénéré en silice 11 contenant plus de 70% de silice qui est dirigé vers un silo de stockage en vue d'être réutilisé comme sable d'accrochage, un mélange régénéré en olivine 9 contenant plus de 90% d'olivine et qui peut être réutilisé comme sable de contact lors de la fabrication d'une nouvelle pièce métallique, des particules fortement magnétiques 12 qui sont éliminées du circuit et un mélange d'olivine et de silice 10 qui subit de nouveau la deuxième étape de tri magnétique 8.The rebalanced olivine and silica mixture 7 obtained at the end of the heat treatment step 6 then undergoes a second magnetic sorting step 8 at the end of which a regenerated silica 11 mixture containing more than 70% is separated. of silica which is directed to a storage silo for reuse as anchor sand, a regenerated mixture of olivine 9 containing more than 90% olivine and which can be reused as contact sand in the manufacture of a new metal part, strongly
En termes quantitatifs, le mélange régénéré en silice représente environ 10% en poids de la masse de sable 1, le mélange régénéré en olivine représente environ 15% en poids de la masse de sable 1, les particules fortement magnétiques environ 0,5% et le mélange d'olivine et de silice 10 environ 8,5%.In quantitative terms, the regenerated mixture of silica represents about 10% by weight of the mass of sand 1, the regenerated mixture of olivine represents about 15% by weight of the mass of sand 1, the strongly magnetic particles about 0.5% and the mixture of olivine and silica about 8.5%.
En référence à la
La première étape de séparation magnétique 14 consiste à récupérer une partie des particules fortement magnétiques telles que des particules d'oxyde de fer et des particules métalliques issues de la coulée se trouvant dans le sable de décochage 1 afin de faciliter la deuxième étape de séparation magnétique 15.The first
Pour cela, une première machine de séparation magnétique 16 est constituée par un premier tambour en rotation 16 comportant une enveloppe métallique à l'intérieur de laquelle sont disposés des aimants permanents en terres rares.For this, a first
Le sable de décochage 1 est amené jusqu'au premier tambour en rotation 16 par un tapis vibrant 17 surmonté d'une raclette réglable en hauteur 18 permettant de répartir de façon homogène le sable sur le tapis 17.The shaking sand 1 is brought to the first
Le sable 1 est alors entraîné par le tambour 16 et les différents composants du sable 1 sont, sous l'influence combinée de leurs propriétés magnétiques respectives, de la force centrifuge issue du tambour 16 en rotation et de l'effet de la gravité, projetés en aval du tambour sous la forme de jets de sable selon des inclinaisons différentes.The sand 1 is then driven by the
Dans le cas présent, on récupère les particules fortement magnétiques 5 qui restent en contact le plus longtemps avec le tambour aimanté 16 et un mélange appauvri en particules fortement magnétiques 19 grâce à un volet d'inclinaison réglable 20 séparant les deux jets de sable.In the present case, the strongly magnetic particles which remain in contact with the
L'inclinaison du volet 20 est réglée de façon à récupérer un maximum de particules fortement magnétiques.The inclination of the flap 20 is adjusted so as to recover a maximum of highly magnetic particles.
Selon le même principe, le mélange appauvri en particules fortement magnétiques 19 est amené jusqu'à un deuxième tambour en rotation 21 par un tapis vibrant 22.According to the same principle, the mixture depleted of strongly
Deux volets d'inclinaison réglables 23 et 24 sont disposés en aval du deuxième tambour en rotation de façon à récupérer les particules fortement magnétiques résiduelles 5, un mélange enrichi en silice contenant environ 85% de silice et un premier mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 contenant environ 50% de silice et 50% d'olivine.Two adjustable inclination flaps 23 and 24 are arranged downstream of the second rotating drum so as to recover the residual strongly magnetic particles 5, a mixture enriched in silica containing about 85% of silica and a first equilibrium mixture of olivine and silica 4 containing about 50% silica and 50% olivine.
La présence du premier tambour 16 est préférable pour éviter l'encrassement du deuxième tambour 21 et obtenir ainsi une séparation optimale au niveau du deuxième tambour 21.The presence of the
En référence à la
Le four à lit fluidisé comprend principalement une enceinte métallique isolée thermiquement par un garnissage réfractaire 26, des caissons de fluidisation 27, des rampes de brûleurs constitués de tubes perforés équipés d'injecteurs 28 et de brûleurs pilotes 29 destinés à enflammer le mélange air-gaz utilisé dans les rampes et la mise en veille de l'installation.The fluidized bed furnace mainly comprises a metal enclosure thermally insulated by a
Les fumées issues de la combustion sont dirigées dans une chambre de post-combustion 30 dans laquelle un brûleur au gaz va les porter à une température d'environ 800°C afin de détruire les composés toxiques.The flue gases from the combustion are directed into an
Ces fumées sont ensuite dirigées vers un dépoussiéreur à manches non représenté, via un récupérateur d'énergie permettant de récupérer l'énergie calorifique qui est alors utilisée pour réchauffer l'air de fluidisation.These fumes are then directed to a bag dust collector, not shown, via an energy recuperator for recovering the heat energy which is then used to heat the fluidizing air.
Le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 est introduit dans le four par l'intermédiaire d'un tube vibrant 30a permettant de doser le débit du mélange injecté.The equilibrium mixture olivine and silica 4 is introduced into the furnace via a vibrating
Ce mélange 4 est alors mis en suspension et brassé grâce aux caissons de fluidisation 27. Les rampes de brûleurs assurent alors la combustion des résines enrobant les grains de sables contenus dans le mélange 4 en suspension dans le four à une température d'environ 650°C.This mixture 4 is then suspended and stirred by the
Le sable progresse dans le four pendant un temps de traitement que l'homme du métier peut déterminer et qui est de préférence compris entre 10 minutes et deux heures puis le sable est évacué vers un refroidisseur 32 par débordement.The sand progresses in the oven during a treatment time that the skilled person can determine and which is preferably between 10 minutes and two hours and then the sand is discharged to a cooler 32 by overflow.
Le refroidisseur 32 est constitué de deux caissons non représentés comprenant un échangeur tubulaire non représenté alimenté par de l'eau elle-même refroidie dans une tour aéroréfrigérante.The cooler 32 consists of two boxes, not shown, comprising a tubular heat exchanger shown fed with water itself cooled in a cooling tower.
Le refroidisseur 32 comporte également un lit fluidisé non représenté qui assure le brassage du sable dans les caissons de refroidissement.The cooler 32 also comprises a not shown fluidized bed which ensures the mixing of the sand in the cooling boxes.
A la sortie du refroidisseur, la température maximale du mélange rééquilibré en olivine et en silice 7 est d'environ 40°C et ce mélange 7 est évacué par débordement.At the outlet of the cooler, the maximum temperature of the rebalanced mixture of olivine and silica 7 is about 40 ° C and this mixture 7 is discharged by overflow.
En référence à la
De façon similaire à la première étape de tri magnétique 2 et à la première machine de tri magnétique 13, le mélange 4 subit une première étape de séparation magnétique 34 suivie d'une deuxième étape de séparation magnétique 35.Similar to the first magnetic sorting step 2 and the first magnetic sorting
La première étape de séparation magnétique 34 consiste à récupérer les particules fortement magnétiques 12 afin de faciliter la deuxième étape de séparation magnétique 35.The first
Pour cela, une première machine de séparation magnétique 36 est constituée par un premier tambour en rotation comportant une enveloppe métallique à l'intérieur de laquelle sont disposés des aimants permanents en terres rares.For this, a first
Le mélange rééquilibré en olivine et en silice 7 est amené jusqu'au premier tambour en rotation 36 par un tapis vibrant 37 surmonté d'une raclette réglable en hauteur 38 permettant de répartir de façon homogène le sable sur le tapis 37.The equilibrium mixture of olivine and silica 7 is brought to the first
Le mélange 7 est entraîné par le tambour 36 et un volet d'inclinaison réglable 40 disposé en aval du tambour 36 permet de récupérer les particules fortement magnétiques 12 et un mélange appauvri en particules fortement métalliques 39.The mixture 7 is driven by the
Ce mélange 39 est amené jusqu'à un deuxième tambour puissance en rotation 41 par un tapis vibrant 42.This
Trois volets d'inclinaison réglables 43, 44 et 45 sont disposés en aval du deuxième tambour en rotation 41 de façon à récupérer les particules fortement magnétiques résiduelles 12, le mélange régénéré en silice 11 contenant plus de 70% de silice et pouvant être utilisé comme sable d'accrochage, le mélange de silice et d'olivine 10 destiné à subir une nouvelle fois la deuxième étape de tri magnétique 33 et le mélange régénéré en olivine 9 contenant plus de 90% d'olivine.Three adjustable tilt flaps 43, 44 and 45 are arranged downstream of the second
Ce mélange régénéré en olivine 9 peut alors être utilisé comme sable de contact pour fabriquer une pièce métallique nécessitant comme sable de contact un sable autre que la silice.This regenerated mixture olivine 9 can then be used as contact sand to make a metal part requiring sand as contact sand other than silica.
Dans la deuxième machine de tri 33, la puissance des aimants des deux tambours 36, 41 est de préférence supérieure à celle des aimants disposés dans ces deux tambours 16, 21 de la première machine de tri 13.In the
Le procédé de séparation de l'invention peut notamment s'appliquer à la fabrication de pièces de grandes dimensions en acier moulé telles que les coeurs de voies réalisés le plus souvent dans un acier à 13% de manganèse.The separation process of the invention can particularly be applied to the manufacture of large parts of cast steel such as the hearts of channels made most often in a steel with 13% manganese.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et en particulier, l'homme du métier pourra mettre en oeuvre toute machine de séparation magnétique permettant de réaliser les première 2 et deuxième 8 étapes de tri magnétique et tout dispositif de traitement thermique permettant de porter à une température supérieure à 400°C le mélange rééquilibré en olivine et en silice 4 issu de la première étape de tri magnétique 2.The present invention is not limited to the embodiments described above and in particular, those skilled in the art can implement any magnetic separation machine for performing the first 2 and second 8 stages of magnetic sorting and any processing device thermal allowing to bring to a temperature above 400 ° C the equilibrium mixture of olivine and silica 4 from the first step of magnetic sorting 2.
Claims (28)
- A method for separating silica and olivine in a mixture containing same (1), said method including at least the following steps:a. a magnetic sorting step (2, 8);b. a heat treatment step (6),from which notably results an olivine-regenerated mixture and a silica-regenerated mixture (11).
- The method according to claim 1, including at least the following steps:a. a first step (2) for magnetically sorting said mixture (1) from which notably results a mixture rebalanced in olivine and in silica (4) and a mixture enriched in silica (3);b. a step for heat treatment (6) of the mixture rebalanced in olivine and in silica (4) stemming from step (a); andc. a second step (8) for magnetically sorting the mixture (7) stemming from step (b) from which notably results an olivine-regenerated mixture (9) and a silica-regenerated mixture (11).
- The method according to any of the preceding claims, including at least the following steps in this order:a. the first magnetic sorting step (2);b. the heat treatment step (6) for the first mixture rebalanced in olivine and silica (4) obtained in step (a); andc. the second step (8) for magnetically sorting the mixture (7) obtained in step (b).
- The method according to any of the preceding claims, wherein the mixture containing silica and olivine (1) stems from the knock-out operation carried out during the making of metal parts by casting and contains between 5 and 40% of olivine, silica and strongly magnetic particles such as iron oxide particles.
- The method according to any of the preceding claims, wherein the first magnetic sorting step (2) includes at least the following steps:(a1) a first magnetic separation step (14) for isolating strongly magnetic particles (5) from the mixture containing olivine and silica (1); and(a2) a second step (15) for magnetically sorting the mixture depleted in strongly magnetic particles (19) obtained in step (a1) in order to remove the residual strongly magnetic particles (5) and to obtain:- the mixture enriched in silica (3), and- the mixture rebalanced in olivine and in silica (4).
- The method according to any of the preceding claims, wherein the mixture enriched in silica (3) is recycled and used as filling sand.
- The method according to any of claims 4 to 6, wherein the mixture rebalanced in olivine and silica (4) contains approximately 50% of silica and 50% of olivine.
- The method according to any of the preceding claims, wherein the heat treatment step (6) consists of submitting the mixture rebalanced in olivine and in silica (4) to a temperature above 400°C.
- The method according to any of the preceding claims, wherein the heat treatment step (6) consists of treating the mixture rebalanced in olivine and in silica (4) in a fluidized bed oven (25) at a temperature of approximately 650°C.
- The method according to claim 9, wherein the mixture rebalanced in olivine and silica (4) is cooled to a temperature below 50°C.
- The method according to any of the preceding claims, wherein the second magnetic sorting step (8) includes at least the following steps:(c1) a first magnetic separation step (34) for separating the strongly magnetic particles (12) from the mixture (7) stemming from the heat treatment step (6); and(c2) a second step (35) for magnetically sorting the mixture depleted in strongly magnetic particles (39) obtained in step (c1) in order to remove the residual strongly magnetic particles (12) and to obtain:- the silica-regenerated mixture (11),- the olivine-regenerated mixture (9), and- the mixture of olivine and silica (10).
- The method according to claim 11, wherein the silica-regenerated mixture (11) may be used as a bonding sand.
- The method according to any of the preceding claims, characterized in that the olivine-regenerated mixture (9) contains more than 90% of olivine and may be used as a contact sand.
- The method according to any of claims 12 and 13, wherein the mixture of silica and olivine (10) obtained in step (c2) again undergoes the second magnetic sorting step (8).
- A device for separating silica from olivine in a mixture (1) containing same, comprising at least:- one magnetic sorting machine (13, 33), and- one heat treatment enclosure (25).
- The device according to claim 15, comprising at least:- a first magnetic sorting machine (13),- one heat treatment enclosure (26), and- a second magnetic sorting machine (33).
- The device according to claim 16, wherein the first magnetic sorting machine (13), the heat treatment enclosure (25) and the second sorting machine (33) are positioned in this order and in series.
- The device according to any of claims 16 and 17, wherein the first magnetic sorting machine (13) includes a first magnetic separator (16) adjusted for separating strongly magnetic particles (12) from the mixture containing olivine and silica (1) and a second magnetic separator (21) for separating the residual strongly magnetic particles (12) from the mixture depleted in strongly magnetic particles (12), and obtaining a mixture enriched in silica (3) and a mixture rebalanced in olivine and silica (4).
- The device according to claim 18, wherein the first (16) and second (21) magnetic separators are formed by rotating first (16) and second (21) magnetized metal drums over which the mixture to be separated (1, 19) circulates at a suitable speed and by one or more flaps with adjustable tilt (20, 23, 24) positioned downstream from the drums (16, 21) so as to separate the different sand jets projected by the drums (16, 21) and corresponding to the strongly magnetic particles (5), to the mixture enriched in silica (3) and to the mixture rebalanced in olivine and silica (4), respectively.
- The device according to claim 19, wherein a flap (20) is positioned downstream from the first magnetic drum (16) and is positioned so as to separate the strongly magnetic particles (5) from the mixture containing olivine and silica (1).
- The device according to any of claims 19 and 20, wherein two flaps are positioned downstream from the second drum (21) and are positioned so as to selectively separate the residual strongly magnetic particles (5), the mixture enriched in silica (3), and the mixture rebalanced in olivine and silica (4), from the mixture depleted in strongly magnetic particles (19).
- The device according to any of claims 15 to 21, wherein the heat treatment enclosure (25) is formed by a fluidized bed oven in which the mixture rebalanced in olivine and silica (4) advances in the oven by fluidization at a temperature of about 650°C.
- The device according to claim 22, comprising a cooler (32) positioned downstream from the oven allowing the mixture rebalanced in olivine and silica (4) to be set to a temperature below 50°C.
- The device according to any of claims 16 to 23, wherein the second magnetic sorting machine (33) includes a first magnetic separator (36) adjusted for separating the strongly magnetic particles (12) from the mixture stemming from the heat treatment (7) and a second magnetic separator (41) adjusted for separating the residual strongly magnetic particles (12), the silica-regenerated mixture (11), the olivine-ragenerated mixture (9) and a mixture of olivine and silica (10), from this mixture depleted in strongly magnetic particles (39).
- The device according to any of claims 18 to 24, wherein the first and second magnetic separators (36, 41) are formed by rotating first (36) and second (41) magnetized metal drums over which the mixture to be separated (7, 39) circulates at a suitable speed and by one or more flaps with adjustable tilt (40, 43, 44, 45) positioned downstream from the drums (36, 41) so as to separate the different sand jets projected by the drums (36, 41) and corresponding to the strongly magnetic particles (12), to the silica-regenerated mixture (11), to the olivine-regenerated mixture (9) and to the mixture of olivine and silica (10), respectively.
- The device according to claim 25, wherein a flap (40) is positioned downstream from the first magnetic drum (36) and is adjusted so as to separate the strongly magnetic particles (12) from the mixture stemming from the heat treatment (7) circulating over the first drum.
- The device according to any of claims 25 and 26, wherein three flaps (43, 44, 45) are positioned downstream from the second drum (41) and are adjusted so as to selectively separate the residual strongly magnetic particles (12), the silica-regenerated mixture (11), the olivine-regenerated mixture (9) and the mixture of olivine and silica (10), from the mixture depleted in strongly magnetic particles (39) circulating over the second drum (41) .
- The device according to any of claims 24 to 27, including means in order that the mixture of olivine and silica (10) is again introduced into the second magnetic sorting machine (33).
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