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" Perfectionnements à la séparation des matières solides de poids spécifiques différents "
L'invention a pour objet des perfectionnements relatifs à la séparation des substances solides de poids spécifiques différents et se rapporte à la méthode dans laquelle on concentre les substances par flottation en utilisant un liquide dense constitué par la suspension d'un solide finement broyé dans un milieu aqueux.
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En appliquant ce procédé, on a déjà observé à plusieurs reprises que les particules solides en suspension dans les liquides denses, telles que les suspensions d'argile, de bauxite, de baryte, de sidérite, etc... sont sujettes à se gonfler d'une façon nuisible en raison du fait que des molécules d'eau s'y attachent ou s'y combinent par adsorption ou hydratation. L'accroissement de volume des particules, dû à ce gonflement, produit un frottement entre ces particules elles-mêmes dans le sein du liquide dense en raison de l'accroissement d'aire superficielle desdites particules. Il en résulte que le milieu dans lequel évoluent les particules solides à séparer devient moins mobile.
Par suite, la descente et la montée des constituants de poids spécifiques différents et spécialement des fines particules de grosseur inférieure à environ 5 millimètres se trouvent gênées et la complète séparation de ces constituants ne peut être effectuée.
Aussi, en pratique, on a utilisé divers produits chimiques tels que des acides oxy-gras ou des sels de ces acides dans le but de réduire le gonflement des particules solides en suspension. Cependant, pour diverses raisons, on a trouvé qu'il était désirable de s'attaquer à ce problème d'une manière plus avantageuse et plus économique, et l'invention a précisément pour
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objet un procédé perfectionné de séparation par gravité des particules solides basé sur l'observation, résultant de l'expérience et des recherches, que l'action ,de gonflement en question est due non seulement à l'adorption ou à l'hydratation, mais également en partie au fait que les solides, soit par eux-mêmes, soit dans l'état finement broyé dans lequel ils sont utilisés dans ces suspensions,
ont une structure colloïdale qui favorise le gonflement à un degré notable; on peut faire disparaître cette propriété gênante de gonflement par un traitement thermique approprié desdits solides.
En conséquence, suivant l'invention, le procédé de séparation de matières solides de poids spécifiques différents, d'après le principe de flottation, comporte l'utilisation comme liquides denses de suspensions contenant des substances solides convenablement broyées qui, normalement, seraient capables de gonfler dans le milieu aqueux mais que l'on a soumis, avant de les broyer, à un traitement thermique à température relativement élevée tel que le frittage, la calcination, ou les deux à la fois, ce traitement étant susceptible d'éliminer totalement ou partiellement cette tendanoe au gonflement.
De cette façon, on a rendu possible des résultats nettement meilleurs dans la séparation par flottation et il est vraisemblable que ces résultats doivent être attribués au fait que le traitement thermique modifie les caractéristiques physiques des substances de façon telle que les particules finement broyées deviennent, .totalement
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ou partiellement, réfractaires à l'adorption ou à l'hydratation ou, d'une façon générale, ne se trouvent pas dans un état colloïdal favorable au gonflement.
Dans la mise en oeuvre de l'invention, il est très avantageux d'utiliser des substances qui, non seulement, peuvent être frittées ou calcinées mais, en outre, possèdent une structure amorphe et, par suite, se trouvent dans des conditions favorables pour le broyage. C'est ainsi que ces substances, non seulement, ne présentent pas d'aptitudes nuisibles au gonflement, mais encore peuvent être broyées avec une facilité relativement grande et, par suite, peuvent être très facilement mises sous la forme voulue pour leur emploi. En outre, il est possible d'obtenir une plus grande précision de l'opération de broyage en utilisant des substances amorphes.
Comme on le sait, lorsque l'on fragmente des solides cristallins, que cette texture soit leur forme originale ou le résultat d'un traitement thermique ou d'une calcination, la quantité de particules les plus fines forméapendant une seule opération de broyage dépend de la nature de la matière cristalline elle-même et il en résulte généralement la production d'une quantité excessive de fines particules, production qui ne peut être évitée qu'en recourant à un broyage en plusieurs temps ou à une classification des matières. En utilisant des substances amorphes, la dimension de granulat désirée peut être obtenue en une seule opération de broyage.
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Ceci ne signifie pas nécessairement que l'on n'obtient que des particules d'une seule grosseur au cours d'un seul broyage; on peut admettre, en effet, dans la préparation des suspensions l'emploi de matières solides comprenant un mélange de particules fines et de particules relativement grossières. Il faut remarquer cependant qu'avec des substances amorphes, on peut obtenir une précision absolue du broyage et qu'il n'y a pas à tenir compte, pour ce broyage, des conditions dues à la texture cristalline des substances. A titre d'autre exemple, on sait, dans certains procédés utilisant des suspensions sensiblement stables, préparer cette suspension en partant d'une combinaison de deux solides : un solide cristallin produisant des particules relativement grossières et un solide colloïdal produisant de fines particules.
Le but que l'on se propose en combinant ainsi des particules cristallines grossières avec des particules colloïdales consiste, d'une part, à.éviter l'instabilité qui se produirait si l'on employait uniquement des particules cristallines grossières. Dans de tels procédés, outre les inconvénients évidents qui résultent de l'emploi de deux matières solides différentes, l'établissement du rapport voulu entre les diverses grosseurs de particules est rendu difficile ou compliqué en raison de l'impossi- bilité de régler les grosseurs des particules cristallines en une seule opération de broyage.
En appliquant
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la présente invention, on peut éviter les inconvénients qui se présentent pour le choix convenable des grosseurs des particules si l'on utilise des substances solides amorphes car, comme on le comprendra aisément, les grosseurs peuvent en être déterminées avec précision en même temps cette détermination est possible sans utiliser de particules cristallines ou colloïdales. Il faut cependant noter que l'on pourrait utiliser certaines proportions de produits colloïdaux ou cristallins en même temps que les substances amorphes, pour obtenir des effets auxiliaires recherchés, par exemple le réglage de la viscosité ou de la stabilité des suspensions utilisées; et l'invention prévoit formellement l'utilisation de/ ces produits dans ce but.
A titre d'autre exemple, on peut mélanger avec les substances solides une certaine quantité de matières cristallines, par exemple de sable, pour obtenir la grosseur de grains désirée. On peut régler les grosseurs des particules en modifiant les divers constituants des substances solides. Un réglage analogue est également possible en agissant sur les conditions (par exemple durée et température) dans lesquelles se produit le traitement thermique, la substance pouvant être ainsi rendue plus ou moins friable et ses propriétés de gonflement pouvant être, de même, supprimées totalement ou plus ou moins partiellement.
Ainsi qu'on l'a dit, il n'est pas nécessaire de supprimer complètement la faculté
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de gonflement parce qu'elle peut être utilisée, à titre auxiliaire, pour agir sur certaines caractéristiques des suspensions telles que la viscosité.
Comme exemples de cas dans lesquels l'utilisa- tion des substances, suivant l'invention, destinées à être employées pour des suspensions dans des liquides denses est particulièrement avantageuse, on peut mention- ner les argiles, les silicates, les aluminates ou les combinaisons de ces corps auxquels on a fait subir un traitement thermique pour leur donner la densité néces- saire et pour en éliminer les hydrates ou l'eau adsorbée.
Dans cet ordre d'idées, il est possible de faire appel à des briques finement broyées et, de façon particuliè- rement avantageuse, à des briques usagées finement broyées comme constituants solides de la suspension.
Cette manière d'opérer présente l'avantage de permettre l'utilisation de substances qui non seulement, comme cela été indiqué, ne gonflent pas mais qui, en outre, évitent l'obligation%régénérer le liquide dense, ou tout au moins simplifient considérablement cette régénération.
Ainsi qu'on le sait, il est de pratique courante dans les procédés de concentration par flottation ou gravité de régénérer le liquide dense de façon à rétablir ou à conserver les propriétés de ce liquide qui ont été trou- vées avantageuses en vue de la séparation désirée. Géné- ralement les particules solides en suspension qui adhèrent
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aux substances séparées sont enlevées par lavage et, après purification, sont renvoyées à la cuve de séparation.
Cette régénération doit être faite très soigneusement, de façon à éviter la perte ou la pollution du liquide dense.
La plupart des procédés communs utilisant un circuit de régénération sont frappés de certaines restrictions d'em- ploi plus ou moins importantes notamment du fait qu'il faut éviter absolument toute perte de liquide dense parce que les suspensions comprennent des constituants'solides coûteux. Au contraire, il est possible d'obtenir et de préparer à très bon compte des briques de compositions variées, vinement broyées, de sorte que grâce à l'appli- cation de l'invention les particulec solides qui adhèrent aux substances séparées n'ont plus besoin d'être soigneu- sement recueillies et la seule dépense qu'il y a lieu pratiquement de prévoir dans la prépàration des briques est constituée par les frais de broyage qui sont, à la vérité, très faibles en raison de la porosité des briques et de leur caractère friable.
Le prix peu élevé des briques a également une grande importance du point de vue de la préparation économique des liquides denses destinés aux procédés de séparation par gravité, et à ce sujet des expériences ont montré que la plupart des types de vieilles cuites briques/dures peuvent être avantageusement utilisés pour la mise en oeuvre de l'invention.
Les briques très cuites donnent des substances solides non susceptibles de gonfler
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ayant une structure amorphe convenable et en outre leur poids spécifiques variables mais toujours comparativement élevés les rend particulièrement aptes à la préparation des liquides denses susceptibles d'être utilisés dans les limites voulues pour la, plupart des buts poursuivis au lieu de recourir aux substances coûteuses généralement utilisées jusqu'ici. L'invention permet donc, à la fois, d'éliminer le gonflement de la matière colloïdale, gonflement nuisible ainsi qu'on l'a vu,et d'obtenir le liquide lourd à un prix suffisamment bas.
Elle permet donc de satisfaire à des conditions très importantes et d'obvenir des résultats extrêmements avantageux du point de vue de l'économie et de la simplicité de traitement.
L'emploi de briquesillustre d'une manière typique le principe de l'invention, En effet, les briques sont obtenues par la calcination d'argiles qui, si l'on ne les calcinait pas, ne pourraient convenir comme composants solides des suspensions destinées à la séparation par flottation, en raison de leur nature colloïdale trop marquée.
Un autre avantage qui découle logiquement de l'élimination des particules solides qui tendent à gonfler est le fait que les particules solides de la suspension adhèrent moins aux matières à séparée et que, par suite, il est plus facile de les en détacher en les aspergeant d'eau. Notamment, il faut beaucoup moins d'eau pour
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nettoyer les produits séparés, ce qui simplifie beaucoup le circuit de récupération.
Un autre exemple de substances convenables pour la fabrication de suspensions suivant l'invention, est constitué par des bétons broyés dont les constituants ont été en totalité ou en partie soumis à un traitement thermique, ainsi qu'il a été expliqué, avant leur agglomération et leur prise. On peut, dans cette application, utiliser par exemple de la bauxite ou des produits analogues qui permettent d'obtenir une forme poreuse de béton susceptible d'être aisément broyé. De tels constituants peuvent comprendre une certaine proportion de matières inertes en vue de régler le degré de friabilité du béton au moment de sa fabrication ou de donner à la matière broyée les caractéristiques dimensionnelles désirées.
Il est également possible d'utiliser la gangue ou la matière de rebut éliminée par un procédé de séparation par flottation ou autre, par exemple les déchets des installations de tirage de charbons, après les avoir soumis à la calcination et au broyage. Dans les cas où la gangue ou bien encore le déchet est constitué par des roches natives contenant de l'eau à l'état d'hydrate, comme cela peut arriver dans le cas du triage des charbons, l'invention diffère des procédés précédemment imaginée et utilisant cette matière par le fait que la gangue doit
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être soumise au traitement thermique avant son broyage.
Dans le cas de déchets provenant du triage du charbon, la quantité de combustible qui reste mélangée aux déchets peut être utilisée comme combustible dans l'opération de calcination, de sorte que l'invention doit âtre considérée également comme prévoyant l'utilisation, comme combustible, de constituants appropriés des déchets.
Les substances solides en question peuvent être employées dans diverses combinaisons soit entre elles, soit en mélange avec d'autres matériaux convenables susceptibles de donner des particules fines ou des particules à la fois fines et grossières. C'est ainsi que lorsqu'on utilise ces substances pour la préparation des liquides denses, pour le nettoyage du charbon par exemple, elles peuvent être mélangées avec des pyrites, et d'autres impuretés que l'on trouve normalement mélangées avec le charbon et qui sont, en général, considérées comme déchets.
L'invention ne vise pas seulement des procédés de séparation qui supposent l'emploi des liquides denses indiqués, mais également des procédés pour préparer les liquides denses ainsi que ces liquides denses eux-mêmes.
L'invention vise également diverses caractéristiques que l'on peut utiliser d'une manière auxiliaire pour obtenir la suspension de particules solides ou pour modifier
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les propriétés des suspensions de telles particules, de façon à satisfaire à certaines conditions particulières.
C'est ainsi que l'on peut inclure dans les suspensions, si cela parait désirable, des agents de dispersion ou de stabilisation, c'est-à-dire créer des conditions favorables en ce qui concerne le réglage de la viscosité et le maintien d'un poids spécifique constant pour les liquides denses.
Les liquides denses préparés à partir des substances Mentionnées plus haut donnent toute satisfaction dans les procédés de séparation dans lesquels une pulsation est imprimée à l'ensemble du liquide danse dans la cuve de séparation, pour des buts bien connus. Cas liquides peuvent également être utilisés si l'on désire obtenir des courants horizontaux, ascendants ou descendants, ou encore des courants combinés ascendants et descendante dans le corps du liquide dense dans des buts différents ou bien connus, par exemple pour faciliter la séparation des matériaux de poids spécifiques différents ou pour équilibrer la tendance des particules les plus lourdes à tomber au fond de la cuve.
En outre, de tels liquides denses sont particulièrement appropriés pour leur utilisation dans des processus de séparation connus dans lesquels l'ensemble du liquide dense n'est que partiellement stable de façon à obtenir une densité croissante du haut en bas; ils peuvent être ainsi utilisés en général pour le
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triage du charbon, la concentration des minerais, et la séparation d'autres substances auxquels les hommes de l'art reconnaîtront facilement qu'un traitement du type indiqué peut s'appliquer avantageusement.