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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Séparateurs électromagnétiques et procédé de concentration de matières.
Cette invention est relative au traitement de ma- tières telles que minerais, résidus, gangues, poussières de carneaux et matières analogues, en vue de séparer leurs cons- tituants métalliques de leurs constituants non métalliques.
Plus particulièrement, l'invention concerne les séparateurs électromagnétiques.
On a déjà proposé jusqu'ici un grand nombre de sépa- rateurs électromagnétiques destinés à traiter diverses ma- tières pour en récupérer ou concentrer les constituants métal- liques. Ces séparateurs ont été divisés dans leurs grandes
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lignes en deux catégories - celle des séparateurs "humides" et celle des séparateurs "secs". Un séparateur "humide" est un appareil où la matière à traiter est en suspension dans un milieu fluide tel que l'eau. Un séparateur "sec" est un appa- reil où la matière à traiter est entourée d'un milieu d'air.
La présente invention se rapporte aux séparateurs électro- magnétiques "humides".
Un grand nombre de séparateurs magnétiques "humides" de diverses constructions ont déjà été proposés jusqu'à pré- sent, mais les applications de ces séparateurs sont limitées à la séparation de matières de susceptibilité magnétique re- lativement élevée.
La présente invention a pour but de procurer: un séparateur électromagnétique perfectionné de la catégorie des séparateurs dits "humides", un séparateur électromagnétique "humide" destiné au traitement de matières de susceptibilité magnétique re- lativement faible, un dispositif perfectionné pour concentrer électro- magnétiquement des minerais, résidus, gangues et matières analogues dont les constituants métalliques ont une suscep- tibilité magnétique relativement faible, un procédé et un dispositif pour concentrer des minerais et résidus de fer et matières analogues dont la te- neur en fer se présente sous une ou plusieurs formes peu ma- gnétiques.
D'autres buts et avantages de l'invention ressor- tiront de la description détaillée qui suit.
Aux fins précitées la demanderesse a créé un sépara- teur électromagnétique d'un nouveau genre qui convient pour concentrer économiquement des matières en suspension dans un A
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milieu fluide, notamment des matières de perméabilité magné- tique relativement faible, et ce qui suit en est une descrip- tion complète et détaillée.
Avant de décrire la présente invention, on se référera aux dessins annexés, donnés à ti- tre d'exemple, dans lesquels:
Fig. 1 représente schématiquement un séparateur électromagnétique "humide" conforme à l'état antérieur de la technique de concentration des matières faiblement magnétiques;
Fig. 2 montre schématiquement un mode de séparation obtenu en employant un champ magnétique symétrique;
Fig. 3 indique schématiquement l'amélioration ob- tenue en faisant tourner les extrémités symétriques des pôles;
Fig. 4 indique schématiquement l'amélioration ob- tenue en introduisant le courant descendant de matières en sus- pension, près du pôle, au point d'intensité de champ minimum;
Fig. 5 est une vue schématique, prise dans le plan 5-5 de la Fig. 4, qui montre un autre perfectionnement rela- tif à la rotation des extrémités des pôles;
Fig. 6 est une élévation de côté, vue en coupe, d'une forme d'exécution spécifique du séparateur électromagné- tique conforme à la présente invention;
Fig. 7 en est une vue à plus grande échelle;
Fig. 8 est une vue prise dans le plan 8-8 de la Fig. 7;
Fig. 9 est une vue de dessus en plan, correspondant à la Fig. 6;
Fig. 10 est une vue à plus grande échelle d'un des éléments du séparateur conforme à l'invention;
Fig. 11 est une coupe à grande échelle;
Fig. 12 est une vue en perspective d'un autre élé- ment du séparateur conforme à l'invention;
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Fig. 13 est une coupe à grande échelle d'un troi- sième élément du séparateur conforme à l'invention;
Fig. 14 est une vue de dessus en plan d'une deuxième forme d'exécution spécifique de la présente invention;
Fig. 15 est une vue de côté prise dans le plan 15-15 de la Fig. 14;
Fig. 16 est une vue de dessus en plan d'une troisième forme d'exécution spécifique de la présente invention ; et
Fig. 17 est une vue de dessus en plan d'une quatriè- me forme d'exécution spécifique de la présente invention.
Les principes généraux sur lesquels est basée la présente invention ressortiront de la description des Figs.l à 5, inclusivement, des dessins annexés.
Dans son aspect le plus large la présente invention vise à procurer un séparateur électromagnétique destiné à traiter économiquement des matières en suspension dans un milieu fluide tel que l'eau. La concentration de matières en suspension dans l'eau présente des difficultés et des problè- mes qui n'existent pas dans la séparation de matières dans l'air. La viscosité et l'inertie de l'eau sont des forces qui s'opposent au mouvement libre d'une particule attirée ma- gnétiquement vers un pôle magnétique. Ces forces s'opposent aussi à l'extraction d'une particule attirée magnétiquement hors d'une suspension. Vu la nature des suspensions, il est impossible d'amener à un pôle magnétique la matière en suspen- sion à toute distance voulue ou déterminée de ce pôle, comme cela se pratique couramment dans les séparateurs magnétiques "secs".
En outre, le gros de la matière à traiter comprend des constituants métalliques dont les concentrés sont de va- leur économique relativement réduite, et par conséquent tout appareil économique doit avoir une capacité de tonnage rela-
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tivement grande avec un prix relativement peu élevé par tonne de concentrés récupérés.
Sur les dessins, les Figs. 1 à 6 inclusivement re= présentent schématiquement un séparateur électromagnétique conforme à l'invention.
Sur la Fig. 1 est représenté schématiquement le ré- sultat réel obtenu en employant la pratique antérieure du mé- tier. On fait circuler verticalement de haut en bas une sus- pension de minerai à travers un champ magnétique produit en- tre les extrémités de pôles magnétiques espacés 1 et 2. Les pôles 1 et 2 sont disposés près de la surfa.ce extérieure de la paroi du récipient 3. Le pôle 1 à la forme d'un couteau et le pôle 2 a une surface plane. Ceci produit entre les deux pôles une différence d'intensité de champ. On a prévu un dis- positif tel que la cloison 4 pour diviser la suspension en deux courants quand elle quitte le champ magnétique.
Le résultat obtenu se traduit, comme c'est indi- qué en 6, par une accumulation de particules attirées magné- tiquement, créée suivant la paroi intérieure du récipient près des arêtes vives des pôles. Cette accumulation continue jusqu'à ce que la matière 6 obstrue complètement la section de passage du récipient 3. Pour assurer ce résultat l'inten- sité du champ magnétique doit être au moins suffisante pour attirer et retenir contre la paroi les particules magnétiques.
Il est évident qu'avec une intensité de champ insuffisante pour attirer et retenir la matière, contre la surface inté- rieure de la paroi le plus qu'on peut obtenir par cette dis- position serait une déviation des particules magnétiques vers la surface de la paroi. Toutefois cette déviation tendrait vers les deux pôles et non pas vers l'un d'eux seulement, bien
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qu'il puisse se produire une certaine concentration des parti- cules moins magnétiques près du pôle dont le flux est plus concentré.
Cependant cette circonstance présente peu d'utilité dans la séparation et la concentration des minerais, résidus, poussières de carneaux et matières analogues étant donné que la perméabilité magnétique de ces matières peut varier dans de larges limites et qu'on désire récupérer sous forme de concentré toutes les particules magnétiques. Par suite, l'in- tensité de champ doit être au moins suffisante pour faire dévier les moins magnétiques parmi les particules, et les par- ticules plus fortement magnétiques sont alors attirées sur la surface de la paroi et y sont retenues de la façon décrite, tandis que les particules moins magnétiques sont simplement déviées et s'accumulent dans les deux compartiments inférieurs du récipient.
Au bout d'un laps de temps relativement court, l'accumulation de matière magnétique sur la surface intérieure de la paroi du récipient 3 s'étend à travers celui-ci et obstrue sa section.
On constate que lorsqu'on crée un champ magnétique symétrique, comme le montre la Fig. 2, les deux courants de suspension contiennent approximativement des quantités égales de particules magnétiques et non magnétiques après avoir tra- versé le champ magnétique, mais que la matière plus magnéti- que continue à être attirée sur la paroi intérieure du ré- cipient près des faces de pôles et à s'accumuler sur cette paroi de manière à obstruer finalement la section de passage entre les pôles. Cette accumulation de particules magnétique- ment attirées se produit sur la paroi intérieure du récipient 3 quand même la circulation dans le récipient 3 a une allure rapide.
Les forces magnétiques qui maintiennent la matière
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contre la surface intérieure sont suffisamment intenses pour permettre de déplacer effectivement les particules suivant la surface de la paroi en changeant la position de la pièce polaire.
La demanderesse a découvert que lorsqu'on fait tourner la surface périphérique de l'extrémité du pôle, comme c'est indiqué sur la Fig. 3, dans le sens de circulation de la suspension, les particules attirées magnétiquement de cette manière sont transportées progressivement de haut en bas à travers la zone d'intensité de champ maximum dans la zone d'intensité de champ moindre où elles se détachent de la sur- face de la paroi et sont emportées par le courant de suspension descendant verticalement.
Etant donné que les particules magnétiquement atti- rées sont relâchées près de la surface de la paroi,on peut diviser en trois courants le courant de suspension qui a tra- versé le champ magnétique, en prévoyant des dispositifs con- venablement disposés tels que des cloisons 4 et 5 espacées de la surface de la paroi, les deux courants extérieurs trans- portant le gros des particules magnétiquement attirées et le courant médian transportant le gros des particules non ma- gnétiques.
La, séparation obtenue de cette manière en faisant tourner les extrémités des pôles est notablement améliorée et facilitée par la construction représentée schématiquement sur la Fig. 4. Sur la Fig. 4, les parois latérales verticales du récipient 3 sont pourvues de cavités arquées 7, 7 dans les- quelles sont engagées les extrémités rotatives des pôles.
L'intervalle libre ou entrefer compris entre les extrémités rotatives des pôles reste le même que celui choisi à volonté.
Dans cette disposition les particules magnétiquement attirées
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au moment où elles traversent la zone d'intensité de champ maximum (située dans le plan horizontal passant par les axes longitudinaux des pôles) sont retenues sur la surface inté- rieure du récipient et sont déplacées suivant cette surface par la rotation du pôle, puis descendent suivant la face in- férieure de la cavité arquée 7 pour quitter la trajectoire de la suspension descendant verticalement. Quand une parti- cule traverse le champ magnétique faiblissant, elle est re- lâchée et emportée dans le canal de circulation distinct amé- nagé en disposant convenablement les cloisons 4 et 5.
Un autre perfectionnement consiste à diviser en deux moitiés sensiblement égales l'intérieur de la partie supérieure du récipient 3 au moyen d'un organe 8, et l'on peut diriger dans chaque moitié le courant de suspension sur la paroi du récipient, vers le point d'intersection de cette paroi avec le sommet de sa partie arquée creuse. La profon- deur de la partie arquée 7 peut être telle qu'en ce point la suspension entre dans le champ magnétique régnant entre les pôles 1 et 2 dans une zone d'intensité de champ minimum et qu'elle soit ensuite projetée à l'intérieur, vers le milieu de l'intervalle libre ou entrefer compris entre les pôles.
De cette façon les particules non magnétiques sont rejetées de la surface intérieure de la paroi arquée du ré- cipient 3, tandis que les particules magnétiques sont mainte- nues près de cette surface par attraction magnétique. Les par- ticules magnétiques sont transportées suivant la surface de la paroi arquée par la rotation du pôle et passent d'abord à travers la zone d'intensité de champ maximum dans la zone inférieure d'intensité de champ moindre, puis dans les deux courants extérieurs de suspension en circulation, comme c'est décrit ci-dessus. Les particules non magnétiques tendent à se
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concentrer dans le courant de suspension médian.
Dans tout appareil basé sur ce principe fondamental (Figs. 3 et 4) il est recommandable de prévoir sur la périphé- rie rotative des pôles 1 et 2 une série de pointes de concen- tration de flux 9 pour assurer l'attraction des particules ma- gnétiques sur la surface intérieure arquée du récipient 3. En prévoyant ces pointes de concentration de flux il faut tenir compte du fait que, théoriquement, la suspension fluide de particules traversant le récipient est une dispersion de par- ticules magnétiques et non magnétiques sensiblement uniforme sur toute sa section transversale.
Les particules magnétiques sont attirées par l'in- tensité du champ magnétique vers les surfaces intérieures de la partie arquée du récipient 3 et sont ainsi concentrées dans deux courants extérieurs de suspension quittant le champ magnétique. Pour tout espacement donné des pointes à la pé- riphérie du pôle dans un plan horizontal, l'intervalle com- pris entre ces pointes assure que de la matière non magnétique puisse s'écouler continuellement suivant la face intérieure arquée et se mélanger aux particules magnétiques dans les deux courants extérieurs. Aussi peut-on régler la proportion relative de ces particules magnétiques et non magnétiques con- tenues dans chaque courant extérieur en réglant convenable- ment l'espacement des pointes de concentration de flux magné- tique sur la surface de la périphérie rotative des pôles.
Un autre réglage de la proportion relative de par- ticules magnétiques et non magnétiques peut être produit en disposant convenablement le bord supérieur 10 des cloisons 4 et 5, eu égard à l'écartement entre ce bord et la surface intérieure de la paroi et à la distance à laquelle le bord est situé en-dessous de la zone d'intensité de champ maximum.
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En principe, il ne faut pas disposer le bord supérieur de la cloison intérieurement au-delà d'un plan vertical tangent à la surface intérieure de la partie arquée du récipient 3 au point d'intensité de champ maximum. L'écartement entre ce bord et la paroi du récipient peut varier dans de larges limites suivant le caractère de la matière à traiter (par exemple sui- vant la grosseur des particules, la perméabilité magnétique, la vitesse de circulation de la suspension dans le récipient, l'intensité du champ magnétique, etc). Il est avantageux que la position du bord supérieur 10 des cloisons 4 et 5 puisse être réglée, comme c'est décrit ci-après avec plus de détails.
Suivant une autre caractéristique de perfectionne- ment fondamentale, les pôles 1 et 2 sont sensiblement rectan- gulaires en coupe transversale et trapézoïdaux en coupe lon- gitudinale, l'extrémité la plus étroite du pôle étant creusée en arc par rapport à un axe parallèle à la plus longue ligne médiane de la section transversale rectangulaire de manière qu'on puisse y engager l'extrémité de pôle cylindrique rotati- ve 13 avec interposition d'un entrefer relativement étroit. La surface périphérique de l'extremité rotative du pôle est gar- nie d'une série de pointes espacées 9, faites en une matière à saturation magnétique relativement forte, qui constituent les pointes de concentration de flux désirées.
La section transversale des pôles 1 et 2 peut va- rier dans de larges limites, sans au'on sorte du cadre de la présente invention, suivant la nature de la matière à traiter, suivant la capacité de débit voulue de l'appareil et suivant d'autres facteurs analogues.
L'espace libre ou entrefer compris entre les extré- mités rotatives 13 des pôles peut varier dans de larges limi- tes en conformité avec les mêmes facteurs, sans qu'on s'écarte
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de l'esprit de la présente invention.
On peut aussi faire varier dans de larges limites l'angle de la section trapézoïdale des pièces polaires, ainsi que la distance de la base de la pyramide à l'extrémité con- cave. Les dimensions exactes des pièces polaires peuvent être choisies arbitrairement pour satisfaire à toute demande pré- sumée de capacité de tonnage à traiter. En ce qui concerne la construction des électroaimants, la demanderesse préfère se conformer aux principes généraux énoncés antérieurement à
Paris, France, pour la construction d'un électroaimant ex- périmental, dont les détails ont été publiés dans les Comptes
Rendus de l'Académie des Sciences Française le 9 Juillet 1928.
En substance cet électroaimant comporte une pièce polaire relativement courte, épaisse et effilée dans le sens de son axe, et une bobine électromagnétique coaxiale à cette pièce polaire et enfermant sensiblement toute la longueur du pôle, les spires de la bobine étant enroulées normalement à la longueur du pôle et étant en contact étroit avec celui-ci.
Les extrémités les plus étroite des pôles sont espacées entre elles de la distance voulue pour fournir un entrefer déterminé et les extrémités opposées, plus larges, des pôles sont re- liées entre elles magnétiquement par une culasse qui comporte deux trajets fermés de sens opposés pour le flux magnétique.
La perméabilité magnétique du trajet et son aptitude à con- duire un flux sont de nature à réduire à un minimum relati- vement faible les pertes d'énergie par dispersion dans l'at- mosphère ambiante. La majeure partie des pertes produites dans un électroaimant de cette construction sont dues au passage du flux à travers le milieu situé dans l'entrefer compris entre les extrémités étroites espacées des pôles.
Une concentration du flux magnétique sur les extrémités espa-
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cées des pôles est produite du fait que le pôle s'effile depuis la culasse jusqu'à son extrémité étroite. Les extra-- espacées des pôles peuvent avoir une surface plane ou arrondie ou avoir la forme d'un couteau.
Un électroaimant construit suivant ces principes procure une concentration de flux aux extrémités des pôles plus grande que dans tout autre électroaimant proposé jusqu'à présent, avec un minimum de pertes dans l'atmosphère ambiante.
En limitant la longueur de la partie pyramidale des pièces polaires à celle requise pour permettre la rotation de l'ex- trémité cylindrique, de manière à disposer l'axe de rotation de cette extrémité en substance à fleur des faces de la bobine magnétisante enroulée sur cette pièce polaire, on arrive aux meilleurs résultats au point de vue de la production du flux magnétique et de son passage entre les pièces polaires es- pacées. En réglant convenablement le courant magnétisant exci- tant la bobine on peut donner toute grandeur voulue à l'in- tensité du champ.
L'espace libre ou entrefer compris entre les pôles 1 et 2 peut, lui aussi, être varié dans de larges limites suivant le résultat prévu ou désiré. On remarque qu'en amé- nageant des pièces polaires de section rectangulaire et en y prévoyant une extrémité cylindrique rotative ayant un axe de rotation parallèle à la plus longue ligne médiane du rectan- gle, on obtient entre les extrémités espacées des pôles une section rectangulaire à travers laquelle circule la suspen- sion de matières à traiter. En réglant convenablement les dimensions de émette section et la vitesse de circulation de la suspension à travers celle-ci, on peut assurer toute capa- cité de débit voulue.
On obtient facilement un réglage appro- prié de la vitesse de circulation de la suspension en choi -
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sissant ou en réglant convenablement les ouvertures de sortie du fond du récipient 3 dans chacun des trois compartiments et en maintenant dans le récipient une charge hydrostatique sensiblement constante au moyen de vannes de trop-plein con- venablement disposées et réglées, et en outre en réglant con- venablement la vitesse d'alimentation en suspension du réci- pient 3.
En outre la demanderesse a constaté qu'il faut limiter le trajet libre moyen des particules de suspension dans le sens horizontal, et par conséquent on divise le cou- rant de suspension, comme cela sera décrit plus complètement ci-après, en plusieurs trajets de circulation verticaux com- pris dans la zone d'intensité de champ maximum.
Il découle clairement de la description ci-dessus qu'on peut modifier dans de larges limites les principes gé- néraux de la présente invention de manière à adapter celle-ci au traitement de toute variété de minerai de fer, concentré, gangue, résidu ou matière analogue. Aussi ne décrira-t-on, à titre d'exemple d'exécution spécifique de l'invention, que les détails d'un appareil construit pour concentrer électro- magnétiquement des matières dont la teneur en fer se présente sous forme de composés peu magnétiques tels l'hématite, la limonite, etc.
Il existe de grandes réserves naturelles de minerais contenant du fer, tels que l'hématite, la limonite et autres composés, de perméabilité magnétique relativement faible. Ces minerais sont généralement associés à une quantité de gangue suffisant à rendre le minerai impropre à la réduction directe en fonte brute, soit parce qu'il faudrait y ajouter une quan- tité disproportionnée de fondants, soit parce qu'en raison du degré de concentration (teneur en Fe) relativement peu élevé
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il faut leur faire subir une opération de concentration préa- lable. Dans l'un et l'autre cas les frais sont tels que le minerai ne peut concurrencer les autres minerais de fer à teneur plus élevée en fer ou les minerais où le fer est con- tenu sous forme de magnétite qu'on peut traiter plus facile- ment par les procédés de concentration connus.
Pour atteindre le but de la présente invention, la demanderesse a créé et étudié un procédé et un dispositif pour concentrer de tels minerais, de manière à procurer un produit concentré à un prix qui permettrait de rendre un pareil concentré propre à concurrencer les minerais de fer plus riches ou les mine- rais de magnétite, qui jusqu'à présent étaient préférés par les producteurs d'acier et de fer.
Sur les Figs. 6 à 14, inclusivement, des dessins annexés, on a représenté un appareil, convenant pour traiter des minerais de fer, dans lequel on produit un champ magnéti- que symétrique entre deux pièces polaires espacées 1 et 2 qui ont une section transversale rectangulaire et une section lon- gitudinale trapézoïdale et qui sont pourvues d'extrémités cy- lindriques rotatives symétriques 13, 13 dont l'axe de rota- tion a-a est dans un plan horizontal et est normal à l'axe longitudinal horizontal b-b des pôles 1-1.
On produit un champ magnétique d'intensité voulue au moyen de bobines électromagnétiques 14, 14 disposées au- tour de ces pôles 1, 2 et il est prévu une culasse 15 pour concentrer le flux magnétique dans un circuit fermé de per- méabilité relativement élevée. On produit le flux voulu en réglant convenablement le nombre d'ampères-tours des bobines 14, 14 et le courant envoyé à ces bobines.
Pour réduire les pertes d'énergie et pour assurer la concentration du flux aux extrémités des pôles, on donne aux pôles 1, 2 une forme rec-
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tangulaire et s'effilant vers ces extrémités en substance comme c'est indiqué ci-dessus, l'angle exact de la partie effilée et la longueur de la section rectangulaire des pôles étant choisis en tenant compte de la surface qu'on veut donner aux extrémités des pôles, de l'intensité voulue du champ magnétique et d'autres facteurs.
L'intensité du champ magnétique à établir entre les extrémités rotatives 13, 13 des pôles dépend en premier lieu de la perméabilité magnétique de la matière à traiter et de la largeur de l'entrefer compris entre les extrémités es- pacées des pôles. Aux fins de la présente invention on choisit arbitrairement la largeur de l'entrefer égale à environ 5 à 20 centimètres. Ceci donne une capacité de débit adaptée à l'exploitation commerciale de la présente invention appliqùée au traitement des minerais d'hématite. La demanderesse a trouvé qu'une intensité de champ d'environ 10. 000 à 20.000 Gauss est généralement requise pour ces minerais quand l'entrefer a une largeur d'environ 5 centimètres.
L'intensité de champ peut s'écarter très sensiblement de cette valeur approximative quand on fait varier un ou plusieurs des autres facteurs, par exemple la densité de la suspension, la proportion relative des particules magnétiques et non magnétiques y contenues, la vitesse de circulation de la suspension à travers l'espace libre ou entrefer, la grosseur des particules et les dimensions de l'entrefer. Chacun de ces facteurs doit être coordonné aux autres pour atteindre le but de la présente invention.
Comme on l'a spécifié ci-dessus, la demanderesse a constaté que lorsqu'on envoie à travers un champ symétrique d'intensité appropriée une suspension fluide de matières, cha- que extrémité de pôle attire magnétiquement les matières. Vu que la force d'attraction varie avec la distance de la matière
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à la face du pôle, avec le temps d'exposition au champ magné- tique et avec la perméabilité magnétique de la matière, il est essentiel qu'en faisant passer une suspension fluide à travers le champ magnétique et l'entrefer on prévoie des dis- positifs pour régler ces facteurs.
Aussi aménage-t-on des dis- positifs pour limiter la distance de la face du pôle vers la- quelle peuvent cheminer les particules de matière circulant verticalement à la hauteur du pôle; on prévoit aussi des dis- positifs pour limiter le trajet libre moyen de toute particule se déplaçant latéralement, dans un sens transversal à la di- rection de la chute, excepté dans la direction du pôle; et on prévoit aussi des dispositifs pour régler le temps d'ex- position des particules à l'action du champ magnétique.
La trémie 16, du séparateur, qui est une variante du récipient 3 des Figs. 1 à 5 inclusivement, est agencée de manière à contenir tous ces dispositifs et elle est supportée verticalement dans un plan normal à l'axe longitudinal hori- zontal des pôles 1 et 2. La partie supérieure de la trémie 16 du séparateur a une largeur 'sensiblement égale à la largeur de la section rectangulaire des faces rotatives 13, 13 des pôles et une profondeur notablement plus grande que la lar- geur de l'entrefer compris entre ces faces, les surfaces la- térales de la trémie étant cintrées vers l'intérieur dans la partie médiane de manière à constituer des cavités ar- quées 7, 7 dans lesquelles sont engagées à grande proximité les faces 13, 13 des pôles.
La partie inférieure de la tré- mie 16 du séparateur est de largeur moindre que la partie supérieure et elle comporte des ouvertures de sortie régla- bles 17, 18, 19 et 20 disposées dans son fond et deux cloi- sons 4 et 5 dirigées de bas en haut et terminées par des vo- lets réglables 21 et 22 disposés.;- sensiblement dans un plan
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vertical normal à l'axe horizontal des pôles.
Les cloisons verticales 4 et 5 sont disposées à égales distances du milieu de l'entrefer et elles sont espacées entre elles d'une distance sensiblement égale à la largeur de l'entrefer ; divisent la partie inférieure de la trémie 16 en trois compartiments distincts, dont les compartiments extérieurs recueillent la matière déviée magnétiquement et passant autour des volets 21 et 22 et dont le compartiment médian recueille la matière non magnétique.
L'intérieur de la partie supérieure de la trémie 16 est divisé au moyen d'un organe 8 (Fig. 12) en deux moitiés symétriques qui, elles-mêmes, sont divisées en une série de canaux verticaux par des ailettes 23. La partie inférieure 24 de l'organe 8 se prolonge vers le bas et ses faces extérieu- res sont concaves de manière à diviser la partie arquée 7, 7 de la trémie 16 en deux compartiments sur une distance allant au moins au-delà de l'axe longitudinal b-b des pôles 1 et 2, qui constitue la ligne médiane horizontale du champ magnétique.
Les faces concaves de la partie 24 de l'organe 8 servent à limiter la distance maximum de la face du pôle, à laquelle une particule peut circuler en tombant verticalement à tra- vers l'entrefer, et pour faciliter le réglage elles peuvent être remplaçables, en substance comme c'est représenté.
La hauteur de la trémie 16 au-dessus de la partie arquée 7, 7 est choisie en rapport avec la pression hydrosta- tique de suspension fluide qu'on veut produire. La vitesse de circulation de la suspension fluide passant de la trémie 16 à travers la partie arquée 7, 7 et, par-delà celle-ci, dans la partie inférieure cloisonnée, est réglable au moyen des ou- vertures 17 à 20. Des dispositifs tels qu'une conduite de trop- plein 25 et une conduite d'alimentation d'eau 26 maintiennent
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dans le récipient 16 une colonne de fluide constante. Il est aussi prévu un dispositif 26' pour envoyer la suspension fluide dans la trémie 16 et on peut aménager, si on le désire, des chicanes 27 pour assurer la distribution égale de la sus- pension entre les deux moitiés de la partie supérieure de la trémie.
Le courant de suspension fluide circulant dans la trémie 16 est d'abord dirigé par l'organe 8 vers l'angle su- périeur des parties courbes 7, 7 de la trémie, de part et d'autre de l'organe 8, dans les canaux verticaux délimités par les ailettes 23, puis la direction du courant de suspension change brusquement pour s'orienter à l'intérieur en créant ainsi une tendance centrifuge prononcée en un point où la sus- pension entre dans le champ magnétique.
La matière magnéti- quement perméable de la suspension est empêchée par l'effet du champ magnétique de quitter la surface courbe de la partie 7, 7 du récipient, bien que la viscosité et l'inertie du flui- de et l'action de balayage des particules non magnétiques as- sociées puisse tendre à détacher les particules magnétiques de la surface intérieure des parois courbes 7, 7 où à les em- pêcher de s'y poser. La matière non magnétique tend à être projetée vers l'intérieur depuis la surface des parties cour- bes 7, 7 de la paroi.
Toutefois, étant donné que la vitesse de circulation de la suspension et la vitesse de rotation de la périphérie des extrémités 13, 13 des pôles sont sensible- ment identiques, les particules magnétiques sont déviées vers la face du pôle et sur la surface intérieure de la partie courbe 7, 7 de la trémie sans égard aux facteurs de viscosité et d'inertie du fluide, à condition que la durée d'exposition soit suffisamment longue et que l'intensité du champ magnéti- que soit suffisante.
Les particules ainsi déviées magnétique-
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ment sont transportées le long de la surface courbe 7, 7, par la rotation des extrémités 13, 13 des pôles, en un point si- tué au-delà des aubes 21 et 22 dans un champ magnétique de moindre intensité où le courant d'eau tend à déloger les par- ticules et à les emporter vers le bas hors du champ magnéti- que en séparant et en recueillant ainsi dans les compartiments extérieurs délimités par les cloisons 4 et 5 les particules magnétiquement déviées, tandis que les particules non magnéti- ques tombent en substance verticalement dans le compartiment médian.
Ainsi que cela se pratique dans le métier, il est avantageux de concentrer les lignes de force du champ élec- tromagnétique en un certain nombre de points sur les parties rotatives 13, 13 des pôles. Ceci peut être réalisé très com- modément en prévoyant sur la périphérie rotative des extré- mités des pôles une série d'éléments encastrés 28 à satura- tion magnétique relativement élevée. A titre d'exemple d'exé- cution on a représenté ces éléments encastrés sous la forme de barres rectangulaires encastrées dans la surface des ex- trémités rotatives, ces barres étant disposées suivant la longueur de la section rectangulaire des extrémités des pôles.
On-ne s'écarterait pas du domaine de la présente invention en employent à titre de variante une série de goujons encastrés 9 espacés entre eux, comme c'est représenté sur la Fig. 5, ou en garnissant l'extrémité des pôles d'une série de pointes aigues ou d'arêtes vives, telles qu'on les employait jusqu'ici dans la pratique du métier.
On peut imprimer la rotation aux extrémités des pôles de toute manière appropriée. Toutefois, comme le montre la Fig. 9, on préfère caler ces extrémités sur des arbres 29 supportés à leurs extrémités dans des paliers 30 portés par la
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culasse 15. Il est prévu un dispositif comprenant un arbre moteur 31, un pignon d'entraînement 32 et des pignons entrai- nés conjugués 33 et 34 pour faire tourner les arbres 29 de la manière connue.
En pratique, le procédé conforme à l'invention com- prend les phases suivantes: On broie le minerai d'hématite jusqu'à une grosseur traversant un tamis de 16 à 40 mailles par centimètre par exemple, la grosseur choisie dépendant de la grosseur des particules requise pour assurer la séparation de l'hématite d'avec les gangues ou impuretés y associées; on classe le minerai broyé suivant une grosseur de particules re- lativement uniforme en éliminant la boue et les particules trop grosses et on forme alors une pâte ou suspension conte- nant de 2 à 4 parties d'eau pour 1 partie de minerai classé.
On envoie ensuite la pâte en courant ininterrompu dans la partie supérieure de la trémie 16, puis à travers le champ magnétique symétrique créé en travers de la partie arquée 7, 7 du récipient 16, puis dans les compartiments inférieurs dé- limités par les cloisons 4 et 5 et, par les ouvertures de sortie 17 à 20, dans les bassins de décantation 37.
Comme on le comprend facilement, on peut faire va- rier dans de larges limites la vitesse de circulation de la pâte à travers l'appareil sans s'écarter sensiblement du ca- dre de la présente invention. On préfère faire tourner les extrémités 13, 13 des pôles à une vitesse correspondant sen- siblement à une vitesse périphérique voisine de la vitesse de circulation de la suspension, bien que cette vitesse puisse être plus élevée ou moins élevée sans qu'on s'écarte sensi- blement du cadre de la présente invention.
Sur les Figs. 14 et 15 on a représenté une variante de construction convenant aux fins de la présente invention.
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Les extrémités rotatives 13, 13 sont logées à l'intérieur des bobines 14, 14 aussi loin que le permet la pratique, en raccourcissant ainsi les pôles 1, 2.
La variante représentée sur la Fig. 16 montre une construction de séparateur destinée à accroître la capacité de traitement du séparateur sans apporter de vices constructifs.
Des pôles rectangulaires 40, larges et relativement peu épais, sont munis chacun d'extrémités rotatives 41 qui sont divisées en deux sections montées sur un arbre non magnétique 45, des bobines excitatrices 42 étant montées sur les pôles en substan- ce comme c'est indiqué sur le dessin . Les extrémités rota- tives opposées 41 des pôles sont montées à la distance voulue l'une de l'autre de manière qu'on ait entre elles un entrefer de toute largeur voulue choisie arbitrairement. Des paliers non magnétiques, montés sur la culasse 44 de la manière dé- crite avec référence aux Figs. 6 à 15, supportent les extré- mités opposées d'arbres non magnétiques 45 sur lesquels sont calées les extrémités rotatives 41 des pôles.
Un organe de liaison non magnétique 49 est pourvu de surfaces portantes pour réduire la flexion des arbres 45 sous l'action du champ magnétique intense. Il est prévu deux trémies séparatrices 16 qui sont en substance identiques à celles décrites ci-dessus en se référant à la variante représentée sur les Figs. 6 à 13, et des dispositifs comprenant des pignons entraîneurs et en- traînés conjugués 46 et 47 sont prévus pour faire tourner les arbres 45 sensiblement comme c'est décrit ci-dessus.
La variante représentée sur la Fig. 17 montre une autre construction qui augmente encore davantage la capacité de traitement. Des pôles rectangulaires 50, larges et relati- vement épais, sont munis chacun de trois extrémités rotatives espacées 51 et de bobines excitatrices 52. Les extrémités ro-
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tatives opposées 51 des pôles sont montées à la distance vou- lue l'une de l'autre de manière qu'on ait entre elles un entre- fer de toute largeur voulue choisie à volonté.
Des paliers non magnétiques, montés sur la culasse 53 sensiblement de la ma- nière décrite avec référence aux Figs. 6 à 13 inclusivement, sont aménagés pour chaque extrémité des arbres non magnétiques 54 sur lesquels sont calées les extrémités rotatives 51 des pôles, et entre les extrémités rotatives espacées 51 se trou- vent des organes de liaison 55 pour réduire la flexion de ces arbres 54 sous l'attraction magnétique des extrémités 51 des pôles. Il est prévu des dispositifs 46 et 47 pour faire tourner les arbres 54, comme c'est décrit dans le premier exemple d'exécution spécifique de l'invention.
Les Figs. 10 et 11 permettent de se rendre compte du fonctionnement des volets réglables 21 et 22 conformes à la présente invention. Les extrémités 60 des volets 21 et 22 tra- versent les parois latérales de la trémie 16 ; peuvent pivoter chacune excentriquement dans un collier rotatif 61, et des moyens de serrage 62 permettent de fixer le collier 61 à la paroi latérale. En faisant tourner le collier 61 on peut soulever et abaisser les volets 21 et 22 dans les limites in- diquées sur la Fig. 11 où 60' représente la position abaissée et 60 la position levée.
Il est prévu des dispositifs pour régler l'écartement entre l'extrémité supérieure des volets et la surface intérieure courbe 7, 7 de la trémie 16, ces dispositifs comprenant en substance des index 63 calés sur chaque bout des arbres 60, les extrémités des index 63 engre- nant de toute manière appropriée avec des filets de vis ro- tatifs 64. En faisant tourner dans l'un ou l'autre sens les vis 64 au moyen des dispositifs 65, on imprime une rotation à l'arbre 60 de manière à approcher ou écarter de la surface
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intérieure de la paroi courbe 7, 7 le bord supérieur des vo- lets 21 et 22. Une échelle 66 permet de régler avec précision l'écartement du bord supérieur du volet.
Une façon commode de régler l'écoulement de la sus- pension fluide à travers les ouvertures 17 à 20 est indiquée sur la Fig. 13. D'ordinaire il est difficile de régler l'écou- lement d'une suspension à travers une vanne, étant donné que les particules de matière viennent se loger à l'intérieur de la vanne en s'opposant ainsi à l'ouverture et à la fermeture de celle-ci ou en obstruant partiellement l'ouverture établie.
Le dispositif de réglage représenté sur la Fig. 13 comporte un raccord taraudé 70 destiné à être vissé sur l'ex- trémité inférieure du conduit de sortie 17, 18, 19 ou 20 et fixé à ce conduit au moyen d'une vis de blocage 71. Une ron- delle 72, percée d'une ouverture centrale de diamètre déter- miné, est intercalée à l'endroit indiqué en travers de l'extré- mité inférieure du tuyau de sortie 19 et y est retenue au moyen d'un tube fileté 73. En choisissant convenablement la grandeur de l'ouverture de la rondelle 72, on assure toute vitesse d'écoulement voulue de la suspension quittant l'ouver- ture de sortie 19 et toute hauteur voulue de la colonne fluide située au-dessus de cette ouverture, et l'ouverture ne sbbstrue pas facilement. En outre, si l'ouverture s'agrandit par abra- sion, on peut remplacer facilement la rondelle.
On a décrit la présente invention dans ses lignes générales et dans ses détails et on en a représenté et dé- crit trois variantes spécifiaues; toutefois il est évident qu'on peut encore lui apporter diverses modifications sans s'écarter de son esprit ainsi qu'il ressort des revendications suivantes.