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Il Perfectionnements aux procédés et appareils pour l'ex- traction d'impuretés magnétiques à partir de matières finement divisées "
La présente invention se rapporte à des procédés et appareils pour l'extraction de particules très finement divisées de matière magnétique, telle que le fer métallique, à partir de boues ou de suspensions de matière non magnétique finement divisée, et elle concerne particulièrement l'extraction de petites particules de fer métallique à partir des résidus finement divisés, résultant du doucissage des glaces ou plaques de verre au moyen de sable.
L'invention permet d'obtenir un appareil pour l'extraction de fer , à l'état finement divisé, du sable résiduaire , appareil qui est capable de réduire à une proportion exceptionnellement faible la teneur en fer de la boue ou suspension de sable résiduaire.
Lorsque l'on doucit les glaces en vue de faire dis-
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paraître des irrégularités'de surface, il est de pratique oourante de sceller les glaces ou plaques de verre sur la face supérieure d'une table tournante ou d'un chariot mobile et d'amener ensuite la surface du verre en contact avecdes blocs rotatifs de fonte, en même temps que l'on envoie, sur la surface soumise au traitement,une boue ou suspension de sable ou d'un abrasif analogue. Sous la pression exercée par les blocs rotatifs, les particules de sable enlèvent par abrasion les irrégularités de la surface du verre. Toutefois, en même temps, les particules de sable sont usées et broyées graduellement, de sorte qu'elles deviennent moins efficaces comme agent abrasif.
De temps en temps, on soumet la boue à une opération de classement, au cours de laquelle les particules de silice constituant le sable sont séparées les unes des autres suivant leur finesse. Les particules de matière les plus grosses peuvent être renvoyéespour être utilisées à nouveau dans le cycle d'opérations. Quant à la matière plus fine, on l'utilise dans les passes ultérieures de traitement ou bien on la jette au rebut, si elle est trop fine pour pouvoir être utilisée ultérieurement.
Tout le sable est finalement réduit à un état de subdivision tellement fin qu'il est impossible de l'utiliser plus longtemps pour le doucissage des glaces. La boue résultante est constituée essentiellement par des particules de silice provenant du sable, par du verre enlevé des glaces ou plaques par abrasion, avec une certaine quantité de plâtre résiduaire, et par environ 1 ou 2 % de fer enlevé par abrasion des disques en fonte. Bien entendu, toute cette matière solide est en suspension dans de l'eau.
La grosseur moyenne des particules de matière est vraisemblablement voisine de 20 microns, et on constate que la majeure partie de cette matière passe par un tamis d'environ 300 ou 400 mailles au pouce linéaire.
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Il a été proposé de nombreuses applications pour cette matière; par exemple, on a proposé de la substituer au sable et aux débris de verre dans une charge servant à la fabrication de verre, de la substituer au silex et au feldspath dans la fabrication de poteries, et de la substituer à l'argile dans des sables de f onderie. Pour la plupart de ces usages, il est nécessaire d'éliminer une proportion considérable du fer contenu dans cette matière résiduaire. Il a été constaté qu'il est possible d'extraire ce fer en traitant la matière par un acide dilué pour dissoudre le fer par voie chimique et enlever ensuite par lavage les sels de fer.
Il a également été constaté qu'une proportion considérable du fer présent, notamment si la matière vient d'être reçue des tables de doucissage ou des chariots, se trouve encore à l'état métallique et est par conséquent relativement très magnétique. Il a été proposé d'extraire ce fer métallique en le soumettant en suspension dans l'eau à l'action d'un séparateur magnétique de type courant. Par ce moyen, il a été possible de réduire d'environ 50 % la teneur en fer.
Cette réduction de la proportion de fer n'est toutefois pas satisfaisante pour beaucoup d'usages. Une extraction satisfaisante du fer métallique par un dispositif magnétique a jusqu'ici été impossible, ou du moins Irréalisa- ble en pratique . On pourrait avec raison avoir supposé que l'échec, rencontré dans l'extraction d'une proportion plus grande du fer, était dû au fait que ce dernier,dans son état de division fine, s'était corrodé ou oxydé à un degré tel qu'il ne possédait plus de propriétés magnétiques.
La présente invention est basée sur la découverte que, tout au moins à un degré considérable, l'échec, rencontré dans une extraction plus satisfaisante du fer contenu dans le sable résiduaire, était dû, non pas à la transformation du fer en oxydes non magnétiques ou autres composés non magnétiques, mais au fait que les particules
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étaient si finement divisées que la surface spécifique des particules était si grande qu'il en résultait un grand retard dans le mouvement des particules à travers le milieu de mise en suspension de oelles-oi.
La turbulence dans le liquide et des causes analogues étaient suffisantes pour entraîner beauooup de particules de fer, même si l'on employait des séparateurs magnétiques puissants, du type dans lequel on fait passer la matière à traiter suivant un courant devant l'entrefer ou intervalle entre les pièces polaires d'un électroaimant puissant. Ce dernier est parmi les séparateurs magnétiques les plus efficaces connus.
La présente invention est basée sur la découverte que si, avant d'exposer la matière à l'action du champ intense au voisinage de.s pièces polaires de l'électroaimant, dans les séparateurs du type ci-dessus, on l'expose pendant une période considérable de temps, pendant qu'elle se trouve à l'état de oourant tranquille,au ohamp relativement faible existant autour de 1'électro-aimant,il en résulte une extraction beauooup plus efficace du fer magnétique.
L'invention est décrite ci-après de façon détaillée,en référence au dessin ci-joint, sur lequel de mêmes nombres de référence désignent partout les mêmes éléments. Sur ce dessin;:
La fig. 1 est une vue en coupe transversale suivant un plan longitudinal de l'appareil.
La fig. 2 est une vue en coupe verticale sensiblement suivant la ligne II-II sur la fig. 1.
La fig. 3 est une vue de détail en élévation de l'enroulement d'un tambour magnétique utilisé pour la réalisation pratique de l'invention.
L'appareil représenté comprend une plaque de base 10 aveo des consoles verticales 11 sur ses c8tés. A leurs
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extrémités supérieures, les consoles comportent des paliers 12, dans lesquels est monté un arbre horizontal 13, qui peut être empêché de tourner dans les paliers 12 au moyen de vis de serrage 14.
L'arbre 13 supporte un électroaimant puissant,comprenant llarmature 15, dont les pièces polaires 16 sont approximativement parallèles et sont fixées sur un bloc de matière non magnétique 17, fixé sur l'arbre de toute manière appropriée. Il est à remarquer que les pièces polaires sont courbes et vont en diminuant de largeur de manière à former des pointes, analogues à des cornes,19, qui sont séparées par un court entrefer. Dans cet entrefer , l'intensité du champ magnétique est plusieurs fois égale à celle du champ entourant le reste des pièces polaires. L'armature est excitée par un enroulement électrique 20, disposé autour de la partie intermédiaire de l'armature ; cet enroulement est relié par des conducteurs 21, s'étendant vers l'extérieur à travers l'arbre 13 et les paliers 12, à une source de courant électrique continu (non représentée) .
Un tambour rotatif 22, en acier mince ou en une matière non magnétique telle que du bronze, est également monté sur l'arbre 13 entre les paliers 12 et comporte des paliers 23, pouvant tourner relativement à l'arbre 13,et des disques d'extrémité ou flasques 24, fixés sur les paliers 23. Ces disques s'étendent radialement au delà de la circonférence de la surface latérale 26 du tambour,de manière à constituer une rainure ou gorge périphérique 27, dans laquelle est logé un enroulement magnétique 28, consistant en une couche unique de fil métallique,bobiné suivant un cercle qui forme des cannelures périphériques sur la surface 26 du tambour. Le champ magnétique induit dans ces cannelures est concentré aux sommets de celles-ci et produit par suite une adhérence au tam-
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bour plus forte qu'on ne l'obtiendrait autrement.
Le tambour est animé d'un mouvement de rotation par un mécanisme approprié quelconque, par exemple au moyen d'une roue à chaîne 33, qui est clavetée sur l'un des pa- liers 23 et qui est entraînée par une chaîne 34, compor- tant une liaison de commande avec un moteur électrique (non représenté).
Une boue de sable résiduaire est distribuée de maniè- re continue par une trémie 35 à la surface du tambour 22, de préférence au voisinage de la partie supérieure de o oelui-oi, au moyen d'une goulotte 36, qui peut comporter un ou plusieurs coudes ou angles 37 pour accroître la longueur du trajet de la boue à travers le champ magnéti- que entourant le tambour. En soumettant ainsi la matière à l'action préalable d'un champ magnétique, on constate que les particules deviennent plus ou moins magnétisées.
Cette magnétisation tend à permettre une extraction plus facile et rapide des particules de fer. Il est également possible de placer une ou plusieurs poulies ou tambours magnétiques 38 dans la goulotte 36, par exemple, en les supportant dans des paliers 39 sur les bards de la goulot- te. Ces tambours tendent à produire une extraction préala- ble du fer jusqu'à un certain degré. Toutefois, leur efficacité est relativement faible comparativement à cel- le du tambour principal et, si on le désire, leur utilisa- tion peut être supprimée.
Du sable résiduaire, déchargé de la goulotte 36, est déversé sur la surface du tambour et s'écoule vers le bas le long de la surface de celui-ci, dans le sens dans lequel ce tambour tourne. Pour maintenir la matière rési- duaire en contact tranquille avec le tambour sur un arc relativement grand de la surface de celui-ci, la matière résiduaire est reçue dans une auge ou bac 41, dans lequel s'étend la partie inférieure du tambour 22. Cette auge
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est supportée dans une position réglable sur des boulons filetés ou vis 42, s'étendant vers le haut à travers la plaque de base 10, de telle manière que l'on peut faire varier à volonté le degré d'émersion de la surface du tambour en faisant simplement tourner ces vis ou boulons dans un sens ou dans l'autre.
L'auge 41 comprend un réservoir 43, dans lequel la matière provenant de la goulotte 36 peut s'écouler en vue de lui permettre de devenir relativement tranquille. La paroi avant 44 du réservoir 43, à l'intérieur du bac 41, se termine au voisinage de la surface 26 du tambour et à une certaine distance au-dessous de la surface de la boue de sable. Le bord supérieur de cette paroi se prolonge par une lèvre allongée ou tablier 45, qui présente un contour courbe en section transversale, qui possède approximativement la même largeur que l'espace situé entre les disques 24, et qui correspond sensiblement comme courbure à la courbure du tambour.
Le tablier 45 comporte des flasques 45a, reposant sur le fond du bac 41, et son extrémité avant est prolongée de manière à former une auge ou goulotte de décharge horizon tale 46, à travers laquelle est déchargée la matière non magnétique, comprenant l'eau et la silice finement divisée et les débris de verre. L'extrémité avant de l'auge 46 se termine par un seuil ou barrage 47, qui maintient une nappe ou réservoir tranquille au voisinage de l'extrémité du tablier 45 ; l'entrefer entre les pièces polaires de l'électro-aimant est situé au voisinage de cette zone ou nappe tranquille.
La disposition des réservoirs et du tablier est telle que la boue de sable doit d'abord se déplacer vers le bas et ensuite vers le haut autour du tambour. L'arc de contact est d'environ le tiers ou le quart de la circonférenoe totale du tambour.
Le fer, adhérant à la surface du. tambour, est entrai-
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né vers le haut par l'action magnétique de l'enroulement 28; pour permettre l'enlèvement des particules de fer,le tambour est arrosé d'eau par des tuyères appropriées 48; l'eau résiduaire, provenant de cet arrosage, est recueillie dans un récipient en forme d'auge, 49, dont la paroi arrière 51 se termine au voisinage de l'enroulement 28.
L'eau de lavage, oontenant les particules de fer, s'écoule de l'auge ,$ 49 par l'orifice de sortie 52,
Dans le fonctionnement de l'appareil représenté et décrit ci-dessus,il sera supposé que le réservoir 43, le tablier courbe 45 et l'auge de décharge 46 sont remplis de la boue ou suspension de sable*résiduaire, de telle manière qu'un arc relativement grand de la surface du tambour est complètement immergé. Le niveau du liquide sur les deux côtés du tambour est sensiblement le même, et il s'écoule, à partir de la zone tranquille dans le réservoir 43, un courant qui passe à travers une zone tranquille adjacente à la surface du tambour dans la goulotte de déoharge 46.
On règle alors la position des pièces polaires 16 de manière à amener l'entrefer entre les pointes, analogues à des cornes, au voisinage de la surface du liquide dans la goulotte 46. On règle la vitesse d'écoulement de la boue de sable à travers la goulotte 36 à la valeur convenable, et on fait tourner le tambour magnétique 22, au moyen de la transmission à chaîne 34, à une vitesse d'environ 13 tours par minute. Pour réduire la turbulence autour du tambour, on règle la hauteur de l'auge 41 au moyen des vis 42, de manière à obtenir,entre le tablier 45 et la surface 26 du tambour, un canal de dimensions telles que la vitesse de déplacement de la suspension liquide corresponde approximativement à la vitesse de déplacement de cette surface du tambour.
Par suite, lorsqu'on fait passer le courant électrique par les conducteurs 21 pour exciter l'enroulement 20, on constatera que les particules de fer, en suspension dans l'eau, seront
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attirées à la surface du tambour et, en raison de l'attraction relativement forte induite par l'enroulement 28, les particules seront soulevées hors du liquide et seront entraînées vers le haut au delà de l'entrefer entre les pièces polaires et seront finalement détachées du tambour par lavage au moyen de l'eau projetée par les tuyères 48.
Bien que l'intensité du champ autour des pièces polaires, suivant la plus grande longueur du tablier 45,ne soit probablement qu'une très petite fraction de celle régnant dans la zone adjacente à l'entrefer entre les pièces polaires, on constate que l'exposition prolongée à l'action du flux magnétique donne le temps aux particules plus petites de fer de passer à travers le milieu liquide et de venir ainsi en contact avec la surface du tambour. En raison du mouvement simultané du liquide et de la surface magnétique dans la même direction et approximativement à la même vitesse-, il ne se produit qu'une faible turbulence dans le liquide, et par conséquent les petites particules ne sont pas soumises à un mouvement tourbillonnaire, mais avancent de façon continue vers la surface du tambour jusqu'à ce que le contact soit éventuellement établi.
Il a été constaté, par expérience pratique, qu'il est enlevé environ 50 % du fer résiduaire, qui demeure en temps normal dans le liquide après exposition au champ magnétique intense au voisinage de l'entrefer entre les pièces polaires d'un séparàteur magnétique de construction courante, et qu'on pourrsitsupposer être du fer non magnétique. En même temps la proportion de silice et d'autre matière, enlevée en temps normal avec le fer magnétique, est considérablement réduite.
La fraction de fer ainsi obtenue se trouve à l'état finement divisé et serait d'une utilisation excellente comme succédané pour des tournures de fer couramment employées dans des réduc-
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tions chimiqueson peutégalement prévoir de nombreuses autres applications pour lesquelles le fer métallique finement divisé ainsi récupéré convient parfaitement.
La matière non magnétique,comprenant la silice,du verre et probablement certains composés non magnétiques, ou du fer en petites. quantités, est évacuée de la goulot- te 47 et peut être filtrée, séchée et transformée en une charge servant à la fabrication de verre ou être appliquée à tout autre usage auquel convient cette matière.
Bien qu'il n'ait été représenté et décrit que les formes de réalisation préférées de l'invention, il est évident pour l'homme du métier qu'on peut, sans s'écarter ni du prinipe du cadre de l'invention , apporter à ces exemples de réalisation de nombreuses modifioations.
REVENDICATIONS ----------------
1. Procédé pour extraire de-fines particules de fer, enlevées par abrasion, à partir d'une boue de sable résiduaire, caractérisé en ce qu'on fait couler le 'sable résiduaire au-dessous de la surface d'un tambour magnéti- que horizontal rotatif, aveo une vitesse linéaire appro- ximativement égale à la vitesse de déplaoement de la sur- face du tambour, et on soumet ensuite la matière à un champ magnétique intense dans la zone où la surface du tambour émerge de la boue de sable résiduaire.