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Perfectionnements aux trieurs par voie humide.
La présente invention concerne des trieurs du type dans lequel on empêche la sédimentation d'une des fractions à trier/la matière granulaire ou matière analogue à trier étant introduite dans un courant ascendant de liquide qui entraîne vers un trop-plein les particules les plus petites ou les plus légères, tandis que les par- ticules les plus grosses ou les plus lourdes se déposent au fond, après quoi elles sont recueillies par des moyens appropriés.
Le produit à obtenir peut être la fraction grossière ou la fraction fine, ou bien il peut être nécessaire de recueillir les deux, et l'invention est applicable à l'un quelconque de ces cas.
Dans ce qui suit, l'invention est plus particulièrement décrite re- lativement au lavage de sable contenant de la terre glaise ou de l'argile fine, la fraction grossière étant, dans ce cas, leroduit que l'on désire obtenir.
Dans les trieurs actuels du type ci-dessus mentionné, le déversement de la fraction grossière est commandé mécaniquement et lorsque ce déversement a lieu, une partie de l'eau constituant le courant ascendant est perdue avec la fraction grossière sans au- cune augmentation de l'arrivée d'eau propre à titre de compensa- tion.Lorsque la quantité déversée est importante, le courant ascen- dant peut presque complètement disparaître, juste au moment où le plus grand rendement est nécessaire. Il en résulte que, dans ces trieurs, le courant ascendant varie de façon inversement proportion nelle à la qua.ntité déversée et par conséquent inversement pro- portionnelle à l'alimentation en matière à trier (en tenant conve- nablement compte du retard entre l'alimentation et la décharge).
Le but de l'invention consiste à remédier à cet inconvé- nient en assurant un courant d'eau propre ayant une vitesse de mon- tée à peu près constante,mais variant automatiquement en quantité de façon directement .proportionnelle à l'alimentation en matière première. Conformément à l'invention, une pompe servant à éliminer la fraction grossière, par exemple une pompe à sable, est bran- chée directement sur l'orifice de sortie du fond du trieur, l'ori- fice d'entrée de l'eau propre se trouvant au-dessus de cet orifi- ce de sortie et la pompe, ainsi que l'orifice d'entrée de l'eau propre, étant susceptibles d'agir de façon à produire le courant ascendant désiré au-dessus de l'orifice d'entrée de l'eau propre.
Pour qu'il y ait toujours un courant ascendant, il faut que la
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quantité d'eau proprequi entre soit toujours plus grande que celle qui est entraînée par la pompe à sable ou pompe analogue.
Il résulte de cette disposition de la pompe que, lorsque l'alimen- tation en matière première est réduite, la quantité d'eau entrai- née par la pompe augmente et le courant ascendant est réduit en quantité. La pompe constitue un moyen des plus pratiques pour transporter la fraction grossière ou lourde et l'amener au stade d'opération suivant sous la forme d'un mélange aussi propre et aussi concentré que possible.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, un corps est disposé de façon à flotter à un niveau variable dans le courant ascendant du liquide, pour coopérer avec l'enveloppe du trieur, enveloppe qui a la forme d'un cône renversa ou toute autre forne allant en s'amincissant, et faire varier ainsi la surface de la section transversale du trieur en maintenant la vitesse du courant ascendant à peu près constante, quelle que soit l'importan- ce de l'alimentation en matière première. La face inférieure dudit corps est de préférence conique et sa conicité est telle que la surface de la section transversale du courant diminue légèrement, de façon continue, vers le haut, quelle que soit la hauteur à laquelle le corps flotte.
La face supérieure du corps en question est de préférence Egalement conique, afin d'empêcher le dépôt de particules sur cette face, ce qui modifierait le poids effectif du corps. Une rotation lente de ce dernier contribuera à éliminer ces particules. Ce corps est désigné dans ce qui suit sous le nom de "cône flottant", quelle que soit sa forme exacte et l'ensemble de l'appareil sera désigné par celui de "trieur à cône flottant" ou sous la marque de fabrique "Floatex".
On a déjà proposé un trieur dans lequel la matière était introduite à la partie supérieure d'un c8ne renversé, au sommet du- quel était reliée une pompe assurant l'évacuation de la fraction la plus lourde ou la plus grossière. L'eau contenant en suspension la aatière qu'il s'agissait de trier était Maintenue en état d'agita- tion au moyen de palettes rotatives, mais la séparation n'avait pas lieu suivant le principe consistant à empêcher la sédimentation d'une des fractions à trier. Le trieur fonctionnait conjointement avec des organes de broyage, de sorte qu'il n'y avait aucun inconvénient a permettre a une partie des matières fines de sortir avec la fraction la plus grossière.
Une caractéristique essentielle du principe suivant le- quel fonctionnent les appareils du type de celui qui fait l'objet de l'invention consiste en l'utilisation d'un courant ascendant ayant une vitesse appropriée et dans lequel les particules entrent constamment en collision les unes avec les autres. La vitesse du courant est bien inférieure à celle à laquelle une seule particule présentant les dimensions critiques de séparation tomberait dans une eau calme.
Un exemple de réalisation de l'invention est représenté au dessin ci-joint, dans lequel: fig. 1 est une élévation, partie en coupe axiale, d'un trieur laveur de sable; fig. 2 est une coupe horizontale par la ligne II-II de la fig. 1..'
Le trieur représenté est destiné principalement, mais non exclusivement, à nettoyer du sable ayànt la composition sui- vante :
-
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EMI3.1
<tb> Grosseur <SEP> de <SEP> grain <SEP> (mailles) <SEP> %
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<tb> - <SEP> 30 <SEP> + <SEP> 40 <SEP> S,45
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<tb> -40 <SEP> + <SEP> 60 <SEP> 12,94
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<tb> - <SEP> 60 <SEP> + <SEP> 80 <SEP> 15,09
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<tb> - <SEP> 80 <SEP> +100 <SEP> 15,24
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<tb> -100 <SEP> 30,38
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Les grosseurs de grain indiquées ci-dessus et plus loin dans la présente description sont exprimées en mailles par pouce (2,54 a pr Ainsi, une grosseur de grain de-40 + 60 est celle qui passe à travers un tamis de 40 mailles par pouce, mais qui est re- tenue par un tamis de 60 mailles par pouce.
On reconnaît que ce sable est plut8t exceptionnel, mais le trieur est également utile pour des sables d'un type plus normal et il peut'servir en particulier à éliminer des traces de charbon et de tourbe que l'on rencontre dans certains sables et qui rendent ces sables impropres à la préparation de béton de première quali- té. Dans le tableau ci-dessus le dernier chiffre comprend la boue, mais il comprend aussi une fraction de sable plus grossière que 150 mailles, dans une proportion dépassant probablement 10% et pouvant même atteindre 20% de la matière première totale.
Il est pour le moins difficile d'éliminer cette fraction avec les trieurs existants, en particulier lorsque l'alimentation varie, tandis qu'elle peut être récupérée avec un rendement beaucoup plus grand au moyen du;,dispositif objet de la présente invention, ce qui per- *et de sauver un produit précieux qui, sans cela, serait éliminé avec les déchets ou bien surchargerait les épaisseurs qui peuvent être montés dans le circuit de déchets pour récupérer la masse de l'eau de traitement.
Le corps du trieur présente à peu près la forme d'un cône renversé 1, et il est désigné dans ce qui suit sous le nom de c8ne statique. Une auge annulaire de trop-plein 2 entoure la partie su- périeure de ce cane et déverse l'eau de déchet avec les boues dans un tuyau 5. S'il s'agit d'alimenter l'appareil à l'aide de grandes quantités d'eau, par exemple 70 hectolitres par minute, il convien- dra d'ajouter encore une auge intérieure de trop-plein dont le diamètre pourra être égal à un tiers environ, de celui de l'auge 2 et qui déverserait son contenu dans cette dernière auge par un tuyau. Le trop-plein intérieur augmente le rendement et peut per- mettre de réduire le diamètre de la partie supérieure du cône sta- tique.
L'alimentation en matière à trier se fait par une rigole 4, dans une direction partiellement tangente, dans un large tube vertical conique 5 se prolongeant jusqu'au-dessous du niveau du liquide dans le cane statique 1. L'énergie du sable et de l'eau souillés qui entrent dans l'appareil est ainsi utilisée pour donner naissance à un tourbillon à l'intérieur du c8ne statique 1 de façon à faire Monter la fraction fine aussi uniformément que possible vers la décharge et pour empêcher la formation de cou- rants verticaux locaux qui entraineraient en même temps une partie de la fraction la plus grossière.
L'extrémité inférieure du cône statique a une forme diffé- rente de celle d'un véritable cône, ainsi qu'on le verra plus loin, et elle est prolongée par une partie cylindrique 6 et une chambre à sable 7 de forme conique ayant une inclinaison semblable à celle du cône statique 1 est montée au-dessous. L'extrémité supé-¯ rieure de la chambre à sable 7 est réunie à la partie cylindrique 6'
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par une chambre en spirale ou volute 8 de diamètre plus grand oue celui de l'une ou l'autre des parties 6 et 7. De l'eau propre est envoyée dans la volute 8 par un tuyau 9 contenant un compteur d'eau 10, l'eau entrant tangentiellement pour donner naissance à un tourbillon qui persiste jusqu'à la colonne de triage à l'inté- rieur du cône statique 1.
La volute a pour effet de faire entrer l'eau uniformément tout autour de la circonférence et de produire un courant ascendant uniforme en tous points. Le sens de giration de l'eau propre doit naturellement concorder avec celui du sable et de l'eau souillés qui entrent dans l'appareil.
La disposition adoptée permet à la masse d'eau propre de descendre uniformément vers le sommet de la chambre à sable 7, qui est reliée par un tuyau 11 à une pompe à sable 12 entraînée par l'intermédiaire d'un ensemble 13 de poulies fixes et folles. Une vanne d'aspiration principale 14 est montée dans le tuyau 11. De l'eau de lavage peut être amenée en 15 pour nettoyer la pompe lorsque cela est nécessaire. Un deuxième orifice de sortie de la volute à eau propre 8 est très écarté de l'entrée 9 et relié- au tuyau 11 par un tuyau 16, mais normalement fermé par une vanne de dérivation 17. Cette vanne peut être ouverte pour effectuer un nettoyage en cas d'engorgement de l'aspiration principale.
Un cône flottant 18 est monté sur une tige tubulaire ver- ticale 19 de façon à se mouvoir axialement dans le cône statique 1.
L'extrémité inférieure de la tige 19 est montée dans un palier 20 supporté par des rayons 21 à partir de la chambre à sable 7. Un capuchon 22 fixé au fond du cône flottant 18 entoure le palier 20 et il est assez long pour entourer ce palier quelle que soit la position du cône. Une petite quantité ; d'eau propre est amenée au sommet de la tige 19 par m tuyau 23 et sort par un trou 24 de fa- çon à laver le palier 20 et le maintenir débarrassé de grains de sable. L'écoulement de l'eau propre est aidé par l'aspiration de la pompe à sable 12. L'extrémité supérieure de la tige 19 passe à travers un presse-étoupe 25 et elle est supportée dans sa posi- tion la plus basse par un palier de butée lisse 26.
Le cône flottant 18 est constitué par deux cônes assem- blés par leur base, le cône inférieur ayant une conicité telle, et la partie inférieure du cône statique ayant une forme telle que la surface de la section transversale du passage annulaire entre le cône flottant et le cône statique 1 aille en diminuant graduel- lement vers le haut, quelle que soit la position verticale du cône flottant 18. On remarquera que la réduction rapide de la largeur du passage est compensée en partie par l'augmentation du diamètre vers le haut.
La figure représente le cône flottant 18 dans sa position la plus basse avec le minimum de largeur du passage entre ce cône et le cône statique 1, tandis que la position la plus haute est représentée en tireté. Au-delà de cette position le mouvement vers le haut est empêché par un organe conique 27 fixé par des pattes 28 à l'extrémité inférieure du tube 5. L'organe 27 est prolongé vers le haut par un tube cylindrique 29 entourant la partie supérieure de la tige 19 et en écartant le mélange de sable et d'eau.
La face inférieure du cône flottant 18 porte des palet- tes 30 disposées dans des plans axiaux, de façon que le tourbil- lon produit par l'eau fasse tourner lentement le cône. La diffé- rence de vitesse entre le cône et l'eau qui se trouve au-dessus aide à empêcher les particules de sable de se déposer sur le cône ou à éliminer celles qui pourraient s'y être déposées. Cette action est aidée par la présence de trous 31 pratiqués dans la- tige 19 à une petite distance au-dessus du cône flottant et per-
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mettant à une petite quantité d'eau propre provenant du tuyau d'arrivée 23 de couler sur la surface supérieure du cône flot- tant.
Le rôle principal de cette eau consiste toutefois à faire en sorte que la densité du mélange qui se trouve au-dessus de la surface conique supérieure soit égale à l'unité.
La position du cône varie suivant le débit de l'alimenta- tion. Si la quantité de sable qui arrive diminue, la densité appa- rente de la colonne de triage devient plus faible et le cône des- cend. En même temps la pompe à sable élimine plus d'eau, car le volume total qui passe à travers la pompe reste à peu près constant.
Le courant ascendant d'eau propre diminue donc à peu près dans la même proportion que le débit d'alimentation et la surface de la section transversale de la colonne de triage est également dimi- nuée par la descente du cône flottant, de sorte que la densité appa- rente de la colonne reste la même et que la séparation a lieu pour la même grosseur de particules. Des remarques semblables peuvent être faites lorsque le débit d'alimentation augmente.
Le cône flottant joue différents rôles dans le trieur.
L'un d'eux consiste à remplir le centre du cône statique qui,serait sans cela hors d'action et où des grains légers pourraient s'accu- muler. Un autre consiste à localiser le tourbillon de l'eau montant par suite de son mouvement hélicoïdal et de rendre sa vitesse péri- phérique plus sensiblement uniforme que cela ne serait possible si le liquide allait jusqu'au centre. Cet effet, combiné avec le tour- billon lui-même, tend à maintenir le courant ascendant constant sur toutes les parties de la périphérie. Sans l'action de réparti- tion du tourbillon, il pourrait y avoir des courants locaux montant à différentes vitesses, de sorte qu'une partie du sable que l'on cherche à obtenir passerait dans le déchet, tandis qu'une partie des matières fines qui sont indésirables descendrait avec le sable propre.
Le rôle principal du cône flottant est de régler la vi- tesse du courant ascendant à une valeur à peu près constante quelle que soit la vitesse d'alimentation. En flottant sur le courant as- cendant le c8ne monte avec toute augmentation du courant, jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli entre son poids apparent et l'effet dynamique du courant ascendant. Il en est de même pour une diminu- tion de courant.
Ainsi qu'on l'a dit plus haut, la surface de la section transversale du passage entre le cône flottant et le cône statique diminue légèrement vers le haut, quelle que soit la position verti- cale du cône flottant. En conséquence, la vitesse du courant ascen- , dant augmente légèrement vers le haut et toute particule de sable qui est assez lourde pour descendre à travers l'intervalle minimum continuera sûrement à descendre et entrera dans la chambre à sable.
Un blocage se produit dans un courant ascendant lorsqu'un grain de sable descendant à travers un tel courant ayant une certaine vi- tesse rencontre un courant ascendant ayant une vitesse supérieure.
Il se produit alors une accumulation de particules d'une certaine gamme faible de grosseurs, qui ne peuvent ni monter ni descendre.
La disposition particulière décrite pour les sections transversa- les remédie à ce défaut.
Il ne sera généralement pas possible de donner exacte- ment au cône flottant le poids voulu pour satisfaire à des condi- tions quelconques déterminées d'avance. Il est d'ailleurs toujours possible que la qualité de la matière première varie. C'est pour- quoi le cane représenté est plutôt plus léger que le poids minimum qui sera supposé nécessaire. Une collerette 32 est disposée près du sommet de la tige 19 et des poids 33 peuvent être placés sur cette -
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collerette ou retirés de celle-ci en vue d'obtenir le résultat dé- siré en procédant par tâtonnements.
On estime qu'avec le sable mentionné plus haut, une densité effective de 1 5 peut convenir, mais il peut être nécessaire de la porter à 1,67 si la proportion de grains de 100 à 150 mailles atteint le chiffre de 20% mention- né plus haut.
Le cône statique est muni, en différents endroits, de regards, non représentés au dessin, pour permettre de contrôler l'opération par l'observation. Le cône flottant s'adaptera facile- ment lui-même à tout changement de qualité ou de quantité du débit d'alimentation, car son mouvement de rotation vaincra les effets du frottement de glissement dans le support à rayons et le presse- étoupe. D'ailleurs, tout arrêt de la rotation lente des poids indiquera au surveillant qu'il est nécessaire de érifier le trieur. Il convient également de régler l'alimentation principale en eau propre arrivant à la volute 8 à la valeur reconnue la mieux appropriée. C'est à cela que sert le compteur 10.
Pour traiter une charge normale de 30 à 35 tonnes par heu- re de sable souillé de la composition mentionnée plus haut, conte- nues dans 550 à 700 hectolitres d'eau par heure, le trieur peut avoir un diamètre de 2,75 m à la partie supérieure du cône stati- que et une hauteur de 3,20 m de l'axe de la pompe au trop-plein.
La hauteur de la colonne de triage peut alors être de 1,05 m pour une charge normale entière, cette hauteur variant en raison du mouvement du cône flottant et pouvant descendre jusqu'à 0,60 m pour des charges légères. L'intervalle entre le bord du cône flottant et l'intérieur du c8ne statique ne doit pas être inférieur à 25 cm en viron lorsque le cône flottant est dans sa position la plus basse et lorsque l'on traite du sable dont les particules ont une grosseur ne dépassant pas 5 ou 6 mm.
Ainsi qu'on l'a déjà dit, l'invention peut être appliquée à l'élimination de traces de charbon ou de tourbe contenues dans le sable destiné à la préparation de béton de première qualité, la fraction grossière étant dans ce cas la fraction que l'on désire recueillir. Une application inverse est celle qui consiste à produire des fines de charbon propres à partir de schistes et autres impuretés lourdes contenus dans les boues de charbon de qualitémédiocre, le cône flottant traitant le liquide inférieur sortant des écrans d'essorage de la laverie.
Une autre application, d'une nature différente mais qui est souvent nécessaire lorsqu'il s'agit de travaux par opérations progressives ou de la production de ballast mélangé tout prêt, la proportion voulue de pierres, par rapport au sable devant être une constante (ordinairement 2:1), consiste à faire en sorte que la pompe fournisse une quantité constante de sable propre, quelle que soit la quantité de sable souillé introduite dans le trieur.
Dans ce cas le cône flottant 18 serait réglé de façon à flotter aux environs d'un niveau défini tandis que la tige 19 serait attachée au moyen d'un dispositif à leviers à une vanne dis- posée dans la rigole 4.
Toute augmentation de la quantité de sable introduite dans le cône statique 1 ferait alors monter le cône flottant 18 qui, à son tour, actionnerait la vanne, réduisant ainsi l'alimen- tation jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli, le cône flottant 18 flottant alors de nouveau autour du niveau déterminé d'avance.
La quantité constante voulue de sable continuerait alors à être débitée par la pompe pour l'opération suivante.
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Une disposition de ce genre peut aussi servir de régula- teur de surcharge pour empêcher la quantité de sable introduite dans la pompe de dépasser une valeur déterminée d'avance lorsque la pompe doit traiter des mélanges concentrés.
R E V E N D I C A T 1 0 N S
1) Trieur du type à sédimentation partiellement empêchée, caractérisé en ce qu'une pompe pour l'enlèvement de la fraction grossière, telle qu'une pompe à sable, est reliée directement à l'orifice de sortie du fond et l'orifice d'entrée se trouve au- dessus de l'orifice de sortie, la pompe et l'orifice d'entrée de l'eau propre étant susceptibles d'agir de façon a produire le courant ascendant désiré au-dessus de l'orifice d'entrée de l'eau propre.