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Procédé et installation de lavage et séparation par flottation des charbons, des minerais et autres matières pulvérulentes.
On connaît le procédé de lavage et séparation par flottation des charhons, des minerais et autres matières p.ulvérentes consistant à provoquer une émulsion, par l'introduction et le brassage dans l'eau de mouillage des produits à traiter, de diverses sortes dthuile de qualité appropriée à la nature du charbon ou du mineraio Cette émulsion permet la récupération de matières utiles,que ne permet pas la séparation par densité, au moyen de l'eau dans le cas de produits réduits à un degré de finesse très élevé.
Ltapplication industrielle du procédé de flotta- tion, donne des résultats plus ou moins heureux, suivant les procédés mis en jeu. Un bon procédé industriel, doit permettre à la fois un bon classement, et une bonne récu-
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pération des produits, avec des frais de traitement peu élevés.
La présente invention a pour objet des perfection- nements au procédé de lavage et de séparation des char- bons ou des minerais pulvérulents, et elle vise également l'installation pour Inapplication dudit procédé perfec- tionné.
Selon une caractéristique de ltinvention le bras- sage destiné à provoquer l'émulsion du mélange eau-air- huile-charbon ou minerai, à traiter,est obtenu, réglable et permanent, à l'aide d'une pompe centrifuge aspirante et foulante, qui fonctionne en circuit fermé ce circuit étant agencé de manière à permettre l'entraînement métho- dique à partir de l'atmosphère de L'air indispensable à l'émulsion.
Suivant une autre caractéristique l'installation comporte au moins une caisse de flottation disposée dans le circuit d'une pompe centrifuge, celle-ci aspirant le mélange à émulsionner un peu au-dessus du fond de la cuve, et le refoulant par une ou plusieurs rampes de pulvérisa- tion, disposées à l'air libre, à une certaine hauteur au- dessus de la cuve.
D'autres caractéristiques résulteront de la des- cription qui va suivre.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple:
La fig. 1 est une coupe, verticale, schématique de l'ensemble dtune installation suivant l'invention.
La fig. 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, du dispositif d'alimentation en huile*
La fig, 3 est une coupe transversale de ce dis-
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positif.
La figa 4 est une coupe partielle, suivant la ligne 4-4 de la fige 1 de la caisse supérieure de flot- tation.
La fig. 5 représente la même coupe, à plus grande échelle suivant la ligne 5-5 de la fig 6, de la caisse de flottation,
La fige 6 est une coupe verticale,. suivant la ligne 6-6 de la fige 5.
La fig.' 7 est une vue en plan, correspondant aux figures 5 et 6.
Dans la description qui va suivre, on a supposé le procédé et l'installation appliqués au traitement des charbons pulvérulents ou schlamme, mais bien entendu ils s'appliquent également au traitement de tous les mi- nerais ou autres matières pulvérulentes, compte tenu de la récolte de la matière utile, oelle-ci suivant les pro- duits à traiter, se trouvant soit dans la partie flottée, soit, au contraire, dans la partie non flottée..
Suivant l'invention, on fait un mélange d'eau et de charbon pulvérulent à traiter, dans des proportions convenables, pour avoir le meilleur rendement, dans le traitement du produit. On envoie ce mélange dans un réci- pient conique (voir coupe schématique d'ensemble (fig, 1) muni d'un tube de trop plein 1 fonctionnant constamment.
Le récipient a, que l'on remplit jusqu'à fonctionne- ment du trop plein, joue uniquement le rôle de vase à niveau constant. Il permet d'envoyer dans l'installation de flottation proprement dite, par son orifice inférieur 2, un débit du mélange, eau et charbon, à traiter, abso- lument constant. L'orifice inférieur 2 du récipient coni- que A, alimente par l'intermédiaire d'un tuyau 3 due pre- mière caisse de flottation B.
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L'introduction de l'huile dans une proportion dé- terminée, (mais dans tuas les cas très faible) dans le mélange eau et charbon, a lieu pour la totalité, ou en partie seulement, suivant les cas, dans le tuyau 3 à l'aide d'un dispositif C.
Le dispositif C (figures 1,2 et 3) qui permet une alimentation constante en huile, est constitué par une roue à aubes 4. Cette roue tourne, pour un réglage donné à une vitesse constante, grâce à l'arrivée d'un débit invariable d'eau charbonneuse venant du cône à niveau constant A, par un tuyau 5 muni d'une vanne de réglage 6, Cette roue à aubes, commande une noria 7, formée par une chaîne sur laquelle sont fixés des godets 8 ayant une forme appropriée, pour que le déversement de l'huile dans le couloir 9 s'opère d'une façon rationnel- le. Le couloir 9 amène dans le tuyau 3 d'alimentation de la caisse à flottation B, l'huile ainsi que l'eau ayant servi de force motrice à la roue à aubes 4.
La noria 7 puise l'huile, tout en la remuant pour éviter les dépôts qui peuvent se former, dans un récipient 10 de capacité quelconque, mais suffisante pour l'alimentation de ltins- tallation en huile, pendant une journée ou au moins plu- sieurs heures. Pour faire varier le débit en huile, on peut agir soit sur la vitesse de la roue à aubes, soit sur le nombre de godets, soit sur leur capacité.
L'huile employée est celle employée couramment pour la flottation des charbons.
La caisse à flottattion B (figures 1, 4,5, 6 et 7) peut être formée-d'une partie conique surmontée dtune partie cylindrique ou ainsi qu'il est reprédenté d'une partie pyramidale 11, surmontée d'une partie prismati- que 12. La section droite peut être quelconque, par exem-
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ple carrée.
La hauteur de la partie prismatique 12 a par exemple environ la moitié de la hauteur de la partie py- ramidale 11.
Cette caisse B est partagée par une cloison mé- diane 13 qui s'arrête aux deux tiers environ de la hau- teur de la pyramide 11 La cloison 13 porte à sa partie supérieure, un couloir 14 en forme de V ou analogue- dont les deux arêtes supérieures servent de déversoir naturel aux produits flottés. Ces arêtes sont à une distance convenable du bord supérieur 15 de la caisse pour éviter les projections de liquide hors de la caisse, pendant le brassage.
Le fond du couloir 14 est incliné, suivant la pente reconnue nécessaire, à l'é- coulement naturel du produit flotté que l'un traitée
Des cloisons brise-remous 16 et 17 parallèles à la cloison médiane 13 et de hauteur voisine de celle de la partie prismatique 12 sont placées dans chaque compartiment à des distances 1 des parois égales à en- viron le tiers de l'intervalle 1 compris entre la cloi- son 13 et les parois de la caisse qui lui sont parallè- les,
Le tuyau d'alimentation 3 de la caisse arrive en 18 à cheval, sur la cloison médiane,, aux trois quarts environ de la hauteur du prisme 12 à partir du sommets Un tuyau 19 sert de trop-plein accidentel de la caisse (Le liquide déversé par ce trp-plein étant capté, pour être remis en circuit).
Un tuyau 20 surmonté .l'un chapeau circulaire 21 dtun diamètre légèrement supérieur à celui du tuyau 20 est relié à l'aspiration d'une pompe centrifuge quel- conque à palettes 22. Le chapeau 21 est fixé au fond @
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de la cloison médiane 13. La pompe centrifuge 22 d'un débit adapté à l'installation est munie d'une vanne de réglage 23, Le centre de l'orifice supérieur du tuyau 20, est placé sur l'axe vertical de la pyramide 11, à une distance du chapeau 21 assez grande pour que la section annulaire comprise entre le tuyau 20 et le cha- peau 21 soit au moins égale à la section de l'aspiration de la pompe.
La pompe centrifuge 22 qui aspire dans la partie inférieure de la caisse B par le tuyau 20 refoule dans un tuyau 24. Ce tuyau 24 est divisé en deux rampes 25 et 26 placées à vingt centimètres environ au-dessus de la caisse B et symétriquement de chaque coté de la cloison médiane 13, dans l'axe des intervalles com- pris entre les cloisons 16 et 17 et les parois de la caisse. Chacune de ces rampes est percée de petits orifices 27 (figure 5) suivant ses génératrices infé- rieures. La somme des sections de ces orifices 27 est légèrement inférieure à la section du tuyau de refoule- ment 24.
A la pointe de la caisse, se trouve un orifice ré- glable 28.
Le fonctionnement est le suivant: Ainsi qu'il a été dit, le mélange charbon-eau et huile, à traiter est introduit dans la caisse B en 18 en proportions constan- tes grâce dtune part au remplissage constant du réser- voir conique A et d'autre part au débit constant de la no- ria 7,. Ce mélange est aspiré par la pompe centrifuge 22 dans la partie inférieure de la caisse B par le tuyau 20. Ce mélange est refoulé avec force à quarante centi- mètres environ au-dessus du niveau dTeau normal de la caisse B par les petits orifices 27 des rampes 25 et 26.
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La pompe centrifuge 22 fonctionne en circuit fermé, et grâce à un réglage approprie de la vanne 23, elle as- sure un brassage du produit, permanent, réglable et peu coûteux. Le brassage du,, dtune part aux palettes de la pompe, et dautre part à la chute des filets liquides re- foulés sur l'eau de la caisse,, réalise, d'une façon par- faite, le mélange intime: eau, charbon, huile.
Du même coup, grâce aux ramoes perforées 25 et 26 qui divisent le mélange refoulé en de multiples fi- lets liquides, tombant librement de quarante centimètres environ de haut, on introduit dans le mélange la quantité d'air nécessaire et indispensable pour la formation des bulles
La zone active de formation du mélange intime, eau-air-charbon brut et huile, est délimitée par les cloisons brise-remous 16 et 17 et les parois de la cais- se B qui leur sont parallèles. La base inférieure de cette zone qui se trouve à hauteur de l'arête inférieu- re des cloisons brise-remous 16 et 17 est l'origine dtun classement de produits, ce classement résultant de l'affinité, plus ou moins grande avec lhuile, des divers composants du charbon brut.
Ce classement que permettent, la disposition en 18 de l'arrivée des produits bruts dans la caisse, la disposition de l'aspiration 20 et du refou- lement en 25-26 de la pompe, et Inorganisation même de Itintérieur de la caisse,, est judicieusement utilisé, sans aucun trouble pour l'évacuation naturelle des pro- duits flottés et non flottés. Ce classement en question des produits dans/la caisse, durant sa marche. a'opére donc en trois zones différentes.
Dans une zone supérieure viennent se dégager, sous forme dE mousse persistante, les bulles dtair intrduites méthodiquement dans le brassage lors du mélange. Ces bul-
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les, qui sont éminemment favorables à l'enrobage du char- bon, lequel a une très grande affinité pour lthuile em- ployée entraînent, dans leur mouvement ascensionnel vers la zone supérieure de la caisse, les particules flotta- bles. Ce mouvement est respecté, et stopète pour cela dans les zones calmes prévues entre les cloisons brise- remous 16 et 17 et la cloison médiane 13. Par suite de ce mouvement ascensionnel des particules flottables, il y a une accumulation, sous forme de mousse, de charbon pur à la partie supérieure de la caisse.
Cette mousse sans rien troubler se déverse d'elle-mêne, par trop- plein, sans aucun secours mécanique, et par suite sans risque de désagrégation, dans le couloir à fond incliné 14. De là, on la conduit à l'aide de couloirs appropriés 29 et 30 (fig. 1) dans un dispositif d'égouttage natu- rel ou dtégouttage artificiel.
Dans une zone inférieure se rassemblent les particules sans affinité pour l'huile et par suite non flottables. Ces particules ont un mouvement descendant, et viennent s'accumuler au fond de la caisse, d'où on les évacue, sans aucun secours mécanique, par 1''orifice inférieur réglable 28. La partie inférieure de la caisse est ainsi utilisée, sans trouble pour la récolte logique et naturelle des produits non flottés. Enfin dans une zone intermédiaire, les particules sont toutes en mouve- ment, chacune d'elles cherchant à se classer suivant l'af- finité qu'elle a pour l'huile introduite dans le mélange.
C'est cette zone intermédiaire, où les produits sont en- core brouillés, que lion utilise judicieusement, pour alimenter en 18 la caisse B en produits bruts, et pour placer l'aspiration 20 de la pompe centrifuge 22, qui brasse ainsi le mélange, sans troubler et détruire le classement des produits que permet et favorise l'ensemble
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du dispositif.
Ainsi, l'ensemble du cône à niveau constant à de la caisse à flottation B et de l'appareil à alimentation à huile C constitue une unité complète de flottation, qui peut fonctionner seule puisqu'elle permets une ali- mentation régulière des produits à traiter;, un mélange intime de ces produits,, l'intreduction méthodique dair nécessaire à la flottation des macères flottables, l'é- vacuation automatique des produits flottés et non flottés.
Toutefois, si l'on veut augmenter le tonnage ho- raire des produits à traiter, ou si l'on veut obtenir plusieurs catégories dans les qualités des produits ré- coltés, il faut, pour obtenir ces résultats, mettre plu- sieurs caisses à flottation en cascade de façon que, par gravi,'9-6, les eaux aillent, de la partie inférieure d'une caisse, dans le tuyau d'alimentation de la caisse suivante. Ces caisses absolument identiques, comme cons- truction et comme fonctionnement, à la caisse B décrite ci-dessus, seront munies, ou non, d'un dispositif d'in- troduction d'huile également identique au dispositif C déjà décrit..
La figure 1 représenté. à titre d'exemple, une installation avec trois caisses en cascade B-B', et B".
Les caisses B et B' sont seules représentées avec des dispositifs d'alimentation constante en huile C et C'.
L'installation de plusieurs caisses en cascade;, permet, par exemple, d'obtenir dans le traitement des charbons pour les produits flottés et non flottés, des qualités différentes de produits, dont les teneurs en centres vont en croissant, depuis la caisse supérieure jusqu'à la caisse inférieure.
Naturellement l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui n'ont 0té choisisqu'à titre d'exemple.,