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SEPARATEUR A TAMBOUR.
La présente invention concerne la séparation par gravité de par- ticules solides de différents poids spécifiques, dans un milieu ou liquide "lourd" ou "dense" et a pour objet certains perfectionnements aux sépara- teurs du type- à tambour dans le but d'effectuer la séparation envisagée.
Le procédé de séparation en milieu lourd, parfois appelé procédé de "flotation", consiste à introduire un mélange des particules solides de différents poids spécifiques à séparer, par exemple un aggloméré de minerai broyé, dans un liquide ou milieu lourd (dense) de poids spécifique compris entre ceux des particules solides à séparer (par exemple les éléments de va- leur et de rebut de l'aggloméré minéral broyé)o Les particules solides dont le poids spécifique est inférieur à celui du milieu lourd flottent à la sur- face, tandis que les particules solides dont le poids spécifique est supérieur à celui du milieu lourd s'enfoncent dans le milieu.
Le milieu lourd est géné- ralement une suspension aqueuse d'une solide à l'état de fine division, tel que par exemple la galène finement broyée, les barytes, la silice, l'hématite, la magnétite, le ferrosilicium et les mélanges d'un ou plusieurs de ces élé- ments avec l'un ou plusieurs de ces autres minéraux.
Des séparateurs à cône ont servi couramment jusqu'à présent à ef- fectuer l'opération de séparation en milieu lourd. Bien que les séparateurs du type à tambour soient connus et aient été utilisés dans une mesure res- treinte, ils ont donné dans la pratique des résultats très médiocres et ne se sont pas répandus.
Or la Demanderesse a découvert qu'on peut obtenir des résultats remarquablement meilleurs en remplaçant les ailettes de levée (or- dinairement appelées ailettes de levée et de plongée) jusqu'à présent perfo- rées, par des ailettes pleineso En conséquence l'invention est caractérisée en ce que les ailettes de levée et de plongée sont pleines et qu'une notable portion de ces ailettes est inclinée dans la direction du mouvement de rota- tion du tambour, en formant ainsi une cavitée non perforée dans laquelle se
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déposent les particules solides et le milieu entre les ailettes et la surface intérieure adjacente du tambour.
Pendant que le tambour tourne, les cavités non perforées formées par les ailettes pleines font sortir d'une manière con- tinue un très grand volume de la partie inférieure de la masse du milieu con- tenu dans le tambour, et le ramènent dans la masse derrière la chicane habi- tuelle ou en forme de jupe, mais au-dessous de la surface de la masse. Le milieu subit donc une agitation continue au-dessous de la surface de la masse et suffisante pour y maintenir en suspension son élément solide à l'état de fine division, sans déplacer la masse mécaniquement et sans en déranger sen- siblement la surface.
L'invention est facile à comprendre d'après la description dé- taillée qui en est donnée ci-après en se reportant aux dessins annexés sur lesquels : la fig, 1 est une coupe latérale verticale d'un séparateur à tam- bour suivant l'invention et la fig. 2 est une coupe transversale du séparateur suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
Dans la forme de réalisation représentée, le séparateur consiste en un tambour creux cylindrique 2,de préférence en tôle d'acier laminé, soudé, supporté pour tourner sur quatre galets 6 montés sur une fondation et retenant par leurs joues deux bandages en acier 7 fixés à l'extérieur du tambour au voi- sinage de chacune de ses extrémités. Le tambour tourne sous l'action d'un pig- non de chaîne 8 fixé à l'extérieur et d'un dispositif de commande non repré- senté coopérant avec lui. Les extrémités du tambour sont fermées en partie par des plaques annulaires 2. et 10 dont les ouvertures circulaires sont disposées suivant l'axe du tambour.
L'ouverture circulaire de la plaque 10 constitue en fait un déversoir de la fraction flottante du mélange à séparer et son diamètre est plus grand que celui de l'ouverture circulaire de la plaque .
Plusieurs ailettes longitudinales de levée et de plongée 11 sont fixées sur la surface intérieure du tambour et sont réparties sur sa péri- phérie. Les ailettes en tôle d'acier ou analogue, pleines (non perforées) sont boulonnées ou soudées sur des rebords en forme de diaphragmes 12 soudés sur la surface intérieure du tambour. Une notable portion de chaque ailette est inclinée (par rapport à un rayon) dans le sens de rotation du tambour indi- qué par une flèche en haut de la fig. 2.
De préférence, la moitié à peu près de la portion extérieure libre des ailettes est ainsi inclinée d'un angle d'en- viron 45 par rapport à un rayon, tandis que la portion intérieure de l'ai- lette (fixée sur le rebord 12) se dirige suivant un rayon, en formant ainsi une cavité longitudinale 13 non perforée entre l'ailette et la surface inté- rieure adjacente du tambour. Les ailettes sont uniformément espacées de quel- ques centimètres (par exemple de 7,6 à 20,3 cm) sur toute la surface inté- rieure du tambour et s'étendent vers l'intérieur de quelques centimètres (par exemple de 12,7 à 25,4 en.) à partir de la surface intérieure du tambour.
Dans un tambour d'environ 3 m de longueur et de 3 m de diamètre, les ailettes sont espacées de préférence de 17,7 cm environ et leur bord intérieur peut se te- nir à une distance radiale d'environ 17,7 cm de la surface intérieure du tam- bour.
Un bâti en acier est monté sur la fondation à chaque extrémité du tambour et ses éléments horizontaux 14' passent par les ouvertures circu- laires des plaques des extrémités 2 et 10 et forment un support pour les élé- ments immobiles à l'intérieur du tambour. Une cloison ou chicane longitudinale 15 (en forme de jupe) est montée verticalement dans le tambour de chaque côté de son axe longitudinal central à peu près à ni-distance entre l'axe et la sur- face intérieure adjacente du tambour. Les cloisons 15 sont fixées sur les élé- ments 14' du bâti car des barres 16, et le bord inférieur de chaque cloison se trouvent à une distance de la surface intérieure du tambour (suivant un rayon) à peu près égale au double de la distance entre cette surface et les sommets ou bords intérieurs des ailettes 11.
Par suite dans le tambour de 3 m précité, le bord inférieur de chaque cloison se trouve à peu près à une distance (sui- vant un rayon) de 35,5 cm de la surface intérieure du tambour et par consé-
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quent à une distance d'environ 17,7 cm des sommets des ailettes 11 au moment ou elles passent au dessous des cloisons.
Une goulotte d'alimentation 17 (pour l'amenée du mélange de par- ticules solides à séparer) est montée sur le bâti 14 et pénètre dans le tam- bour par l'ouverture circulaire de la plaque d'extrémité 2., son extrémité de sortie 17' dirigée vers le bas se trouvant au voisinage de l'extrémité 2 du tambour et se terminant juste au-dessous du niveau normal du liquide de la masse du milieu lourd contenu dans le tambour.
Le milieu lourd, d'un poids spécifique choisi, arrive dans le tam- bour par un tuyau 18 et se mélange intimement avec la charge dans la goulotte d'alimentation 17. Le milieu lourd, avec la fraction légère ou flottante du mélange à séparer, se déverse par l'ouverture circulaire de la plaque d'ex- trémité 10 dans un lavoir de déchargement 19. Une auge de déchargement 20 de la fraction lourde au sein du mélange à séparer, s'étend dans le sens lon- gitudinal du tambour, en majeure partie au-dessus de l'axe de ce dernier et au-dessous du point où les ailettes 11 franchissent le point de déchargement des cavités pendant leur mouvement de rotation. L'auge 20 est fixée d'une ma- nière appropriée sur le bâti 11 par des barres 21.
La partie supérieure de cette auge est pourvue de déversoirs 22 fixés d'une manière appropriée sur ses extrémités et servant à guider dans l'auge les particules solides qui pour- raient autrement tomber des ailettes ¯il dans l'intervalle entre les extrémi- tés du tambour rotatif et les extrémités adjacentes de l'auge fixe.
Le séparateur étant en marche, le tambour tourne lentement, par exemple à une vitesse d'environ 2 t/min, dans le cas du tambour de 3 m précité, La charge, avec le milieu lourd frais, arrive par la goulotte 17 à une extré- mité du tambour et se mélange à la masse de ce milieu dans le compartiment de séparation B entre les cloisons 15. La fraction flottante monte à la surface et se déverse hors du tambour dans le lavoir de déchargement 19. La fraction lourde tombe au fond du tambour, est saisie par les ailettes 11, est trans- portée au voisinage' de la partie supérieure du tambour et tombe dans l'auge de déchargement 20.
Suivant l'invention les ailettes 11 sont pleines et ont pour effet non seulement de transporter la fraction lourde ou noyée du mélange à séparer, hors de la masse du milieu lourd, puis dans l'auge de déchargement 20, mais encore de faire circuler ce milieu au-dessous de la surface ou niveau du li- quide de la masse. Cette circulation du milieu au-dessous de la surface de la masse empêche les éléments solides à l'état de fine division du milieu, de se déposer, et évite d'avoir à introduire le milieu sous pression à une vitesse ascendante combinée avec la circulation extérieure du milieu comme dans la pratique courante adoptée jusqu'à présent.
Cette circulation mécanique du mi- lieu au-dessous du niveau de la masse permet à la surface de la masse de res- ter complètement calme, en lui conférant les caractéristiques des milieux lourds en usage dans la pratique des laboratoires, et en obtenant un rendement de la séparation supérieur à celui des installations qui utilisent des courants as- cendants ou des dispositifs agitateurs pour maintenir en suspension dans le milieu son élément solide à l'état de fine division.
Lorsque les ailettes pleines ou non perforées s'élèvent à partir du fond du tambour, elles déplacent globalement un très grand volume du mi- lieu à partir du fond du tambour et le ramènent dans la masse derrière (à droite sur la fig. 2) la cloison ou jupe 15, mais au-dessous de la surface de la masse. Il en résulte dans la masse une circulation mécanique et effi- cace du milieu, de sorte que l'élément solide à l'état de fine division est maintenu en suspension et qu'il n'arrive dans le tambour que la quantité du milieu se déversant avec la fraction flottante du mélange à séparer.
A l'en- contre du fonctionnement des séparateurs à cône, le volume du milieu qu'il est nécessaire de faire circuler diminue au moins de moitié, ce qui réduit, dans une large mesure, la puissance consommée et les dépenses d'entretien de l'installation, et constitue un remarquable perfectionnement.
Les ailettes pleines provoquent donc une agitation modérée et réglée du milieu lourd dans le tambour, en passant dans ce milieu pendant
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que le tambour tourne. Les flèches du bas de la fig. 2 indiquent d'une ma- nière générale la nature de cette agitation. Les ailettes en montant font monter le niveau du liquide à une hauteur un peu plus grande a dans le com- partiment longitudinal A entre la cloison 15 et les ailettes ascendantes que la hauteur b dans le compartiment de séparation principal B entre les cloisons. De même, les ailettes, en passant dans le milieu font descendre le niveau du liquide c dans le compartiment longitudinal C entre la cloison 15 et les ailettes descendantes à une hauteur inférieure à celle du niveau dans le compartiment B.
Il se produit donc un écoulement modéré du milieu des compartiments A et C dans le compartiment B au-dessous des cloisons 15.
Cet écoulement du milieu dans le compartiment établit une circulation modérée du milieu dans ce compartiment dans lequel s'effectue principalement la sépa- ration des fractions flottantes et lourdes. La circulation continue du mi- lieu lourd réduit au minimum le dépôt de son élément solide à l'état de fine division et donne lieu à un mélange efficace du milieu avec les particules solides à séparer, sans déranger sensiblement la surface, et les matières so- lides qui ont tendance à se déposer au voisinage de la partie inférieure du tambour sont entraînées d'une manière continue de bas en haut, et on réa- lise ainsi une séparation plus nette et plus efficace.
L'intervalle entre le bord inférieur des cloisons 15 et les sommets des ailettes 11 détermine la vitesse de circulation du milieu entre le compartiment A (et C) et le com- partiment B et la vitesse de rotation du tambour, la largeur radiale des ailettes et leur espacement dans le sens circonférentiel déterminent le dé- bit de ce courant de circulation. Avec un tambour et des ailettes de dimen- sions données, plus le tambour tourne lentement, plus les ailettes doivent être rapprochées pour obtenir le débit envisagé de liquide circulant des com- partiments A et C dans le compartiment B. Dans le cas d'un tambour de 3 m avec des ailettes des dimensions indiquées plus haut et avec une vitesse de rotation de 2 t/min, le débit de liquide en mouvement entre ces compartiments est de l'ordre de 7570 litres par minute.
La profondeur du déversoir étant de 10,1 cm au centre de l'ouverture circulaire de la plaque d'extrémité 10, la surface de la masse dans le compartiment B du tambour reste pratiquement cal- me et la différence des poids spécifiques du milieu frais arrivant dans le tambour et du milieu combiné avec la fraction flottante passant par le dé- versoir n'est que de 0,04 environ.