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La présente invention concerne un dispositif pour séparer par flottation et sédimentation des minéraux en petits grains, particulièrement les fines de charbon,
Pour la séparation par flottation et sédimentation, on a tendant ce à utiliser la matière augmentant la densité, comme par exemple la magnétite, sous forme de grains le plus gros possible, par exemple d'un calibre supérieur à 0,06 mm, et cela parce que plus les grains sont gros, plus on peut les récupérer facilement et complètement. Mais, d'autre part, la magnétite en gros grains suspendue dans l'eau, a une vitesse de sédimentation élevée qui par exemple pour un grain de magnétise de 0,1 mm dans un liquide d'une densité de 1,8 est, suivant la formule de Rittinger: v = 32,5 mm/sec.
Aussi, lorsqu'on utilise donc des matières en gros grains pour augmenter la densité, faut-il veiller tout particulièrement à ce que cette matière ne s'épaississe pas dans le réservoir de séparation.
Pour éviter l'épaississement des matières augmentant la densité, on connaît des dispositifs de séparation par flottation et sédimentation qui travaillent avec un courant ascendant dans le réservoir de séparation.
Ce procédé a donné de bons résultats pour la préparation de produits en gros grains, comme par exemple du charbon d'un calibre supérieur à 10 mm.
Toutefois pour la préparation de produits en petits grains, comme par exemple du charbon d'un calibre de 0,5 à 10 mm, la vitesse du courant ascendant ne peut être supérieure à la vitesse de sédimentation des grains les plus petits contenus'dans le charbon, si l'on veut obtenir un produit flottant pur. Suivant la formule de Rittinger, la vitesse de sédimentation v pour des grains d'une densité de 1,79 dans un liquide d'une densité de 1,8, est la suivante : =
10 mm ....................... v = 18,2 mm/sec.
5 mm ................ v 12,8 mm/sec.
EMI1.1
1 miIl ossressssses.sssesssssss v = jrl7 mm/sec.
0,5 mm ......0................. v = 4,1 mm/Sec,
Cela signifie qu'en présence d'un courant ascendant de 4,1 mm/ sec., les petits grains d'une densité de 0,01 plus faible que la densité du liquide dense, sont déjà évacués avec le charbon. En conséquence si l'on veut obtenir un produit de flottation pur dans la préparation de matières en petits grains, le courant ascendant doit être relativement faible. Toutefois on ne peut alors éviter que la magnétite en gros grains s'épaississe dans le réservoir de séparation.
Il est également connu d'éviter l'épaississement des matières augmentant la densité, en engendrant un courant descendant dans ie réservoir de séparation, courant dont la vitesse est égale ou supérieure à la vitesse de sédimentation des matières augmentant la densité. Dans les dispositifs connus pour la séparation par flottation et sédimentation, qui travaillent à l'aide d'un courant descendant, il n'est pas possible de donner à ce dernier une vitesse suffisante pour éviter l'épaississement des matières à gros grains augmentant la densité, par exemple de la magnétite d'un calibre supérieur à 0,06 mm, comme déjà dit.
En effet, il se produirait dans la partie supérieure du réservoir de séparation, là où s'opère le processus de séparation, un courant descendant si fort que les produits flottants seraient entraînés vers le fond et évacués avec les produits de sédimentation,
L'invention se rapportera un dispositif de séparation par flottation et sédimentation qui travaille avec un courant descendant et est constitué par un réservoir de séparation comportant un trop-plein pour l'évacuation des produits flottants sur un tamis, une ouverture inférieure pour
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l'évacuation des matières de sédimentation sur un second tamis et des conduites sui servent au retour dans le réservoir du liquide dense ayant passé par les deux tamis.
L'invention a pour but de procurer un dispositif de séparation par flottation et sédimentation dans lequel en vue de pouvoir utiliser des matières augmentant la densité en gros grains, par exemple de la magnétite d'un calibre supérieur à 0,06 mm pour la préparation de produits en petits grains, comme par exemple des fines de charbon d'un calibre de 0,5 à 10 mm, on engendre dans la partie supérieure du réservoir de séparation un courant descendant le plus faible possible, mais néanmoins assez fort dans l'autre partie du réservoir, pour qu'il permette d'éviter un épasississement préjudiciable des matières augmentant la densité.
Suivant l'invention on atteint ce but en exécutant le réservoir de séparation de manière qu'à sa partie supérieure il ait la forme d'un parallélépipède de section carrée, et à sa partie inférieure celle d'un cône dont la conicité soit d'environ 30 à 40 , et qui dans le bas possède une ouverture pour l'évacuation des matières de sédimentation, cette partie conique contenant en outre un corps d'étranglement conique dont la conicité est la même que celle de la partie inférieure du réservoir.
Les dessins annexés montrent à titre d'exemple une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention,
La fig. 1 est une coupe longitudinale par le centre du dispositif de préparation, la fige 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1 et la fig. 3 montre schématiquement toute l'installation de séparation par flottation et sédimentation.
La partie supérieure du réservoir de séparation 1 est en forme de parallélépipède 2 à section transversale carrée tandis que la partie inférieure a une forme conique 3 dont la conicité est d'environ 40 . Une goulotte 5 dont le haut se raccorde à une bande transporteuse 6, débouche audessus de la paroi 4 du parallélépipède. La paroi opposée 7 comporte un trop-plein 8 pour l'évacuation des produits flottants. Le cône 3 possède dans le bas une ouverture 9 pour l'évacuation des produits de sédimentation.
Un corps d'étranglement 10, avantageusement 'en forme de double cône, est monté centralement dans le réservoir de séparation. Son cane inférieur 11 a la même conicité que la partie 3 du réservoir. Par contre le cône supérieur 12 est, de préférence, sensiblement plus aplati. Le corps d'étranglement est relié rigidement à un arbre vertical 13. Cette liaison est réalisée d'une part par le - croisillons 14 soudés d'un c8té au corps de refoulement et de l'autre cote à l'arbre, et d'autre part par le fait que l'arbre est soudé au corps à l'endroit où il y pénètre. Cet arbre s'étend loin au-dessus du réservoir de séparation et passe par deux paliers 15 et 16.
Ceux-ci sont montés dans un châssis constitué par trois parois verticales 17, 18 et 19, et reposant au moyen de trois plaques d'assise 20, 21 et 22 (fig. 2) sur le réservoir de séparation. Dans le palier inférieur 15 est monté de façon à pouvoir tourner un manchon 24 qui, par sa collerette 25, prend appui sur le palier. Immédiatement au-dessus du manchon, est monté un pignon conique 26 pourvu d'une vis de réglage 28 et calé sur l'arbre. Le manchon 24 et le pignon 26 possèdent une rainure dans laquelle s'engage un ressort approprié 23. De cette manière les éléments 24 et 26 ne peuvent tourner sur l'arbre. Ce dernier a suffisamment de jeu dans le manchon 24, le pignon conique 26 et le palier supérieur 16, pour pouvoir aisément coulisser axialement, ce qui permet de modifier la position verticale du corps de refoulement.
A cet effet, l'arbre 13 et le ressort 23 ont une longueur suffisante pour qu'on puisse amener le corps d'étranglement dans n'importe quelle position intermédiaire entre la position supérieure mon-
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trée sur la fige 1 et la position inférieure indiquée en traits mixtes. On peut ainsi régler dans des. limites étendues la largeur de l'espace libre
51, entre le corps d'étranglement et la partie conique 3 du réservoir de séparation. Comme on peut le voir, la hauteur du corps d'étranglement est avantageusement telle que dans sa position supérieure, il fasse seule- ment peu saillie, c'est-à-dire uniquement par son cône supérieur 12, dans la partie en forme de parallélépipède du réservoir.
Lorsque le corps de refoulement occupe la position verticale sou- haitée on serre la vis de réglage 28 du pignon conique 26. Ce dernier est alors calé sur l'arbre et retient le corps d'étranglement pour l'empêcher de descendre. Afin d'éviter aussi qu'il puisse remonter sous l'effet de la force ascensionnelle régnant dans le réservoir rempli de liquide dense, il est avantageux de prévoir une bague de réglage 30 sous le palier supérieur
16. Le pignon conique 26 attaque un second pignon conique 31 calé à une des extrémités d'un Marbre 32. Ce dernier peut tourner dans des paliers 33 et 34 montés dans la paroi 17 du châssis, et porte à son autre extrémité une poulie à gorges 35 reliée à un moteur non représenté.
Comme le montre le schéma de la fige 3, le trop-plein 8 du ré- servoir est relié par une goulotte 40 à l'extrémité supérieure d'un tamis 41 en dessous duquel est prévu un entonnoir collecteur 42. A l'ouverture ,inférieure d'évacuation 9 du réservoir se raccorde l'extrémité de la conduite en U 43. La branche ascendante de cette conduite comporte un raccord 52 pour de l'air comprimé, à la manière d'une pompe mammouth, et son extrémité supérieure débouche au-dessus du second tamis 44 sous lequel est prévu un entonnoir collecteur 45. Pour plus de clarté, les deux tamis 41 et 44 sont dessinés l'un au-dessus de l'autre.
Toutefois, en général, on montera le tamis 44 à la même hauteur que le tamis 41. Les entonnoirs 42 et 45 sont pourvus de conduites 46 et 47 qui, en 48, se réunissent en une unique conduite en U 49, La branche ascendante de cette dernière est également pourvue d'un raccord 50 pour de l'air comprimé, à la manière d'une pompe mammouth, et débouche au-dessus de l'extrémité supérieure de la goulotte 5.
Pendant le travail, la goulotte 5 reçoit de la bande transporteuse 6 le produit à séparer, par exemple du charbon non trié d'un calibre de 0,5 à 10 mm (fines). Elle reçoit en même temps par la conduite 49, le liquide dense, par exemple constitué par une suspension de magnétite d'un calibre de 0,06 à 0,20 mm et d'eau, et dont la densité est par exemple de 1,8. Le liquide dense entraîne le charbon dans le réservoir de séparation.
Dans ce dernier, une partie du liquide dense chemine sous forme d'un courant horizontal vers le trop-plein 8, Sous l'effet de l'air comprimé entrant en 52 dans la conduite 43, l'autre partie du liquide dense chemine dans l'étroit espace 5Lvers l'ouverture d'évacuation 9. La quantité de ce courant descendant est réglée par le débit de l'air comprimé dans la conduite 43. La vitesse du courant descendant dans l'espace 51 augmente très rapidement du fait de la réduction progressive de la section transversale de passage dans cet espace. En réglant de façon convenable la position verticale du corps d'étranglement, on donne à l'espace 51 une largeur telle que peu après son entrée dans cet espace, la vitesse du courant descendant atteigne la vitesse de sédimentation des plus gros grains de magnétite.
De cette façon, on est sûr d'éviter un épaississement de la magnétite dans le réservoir de séparation. La partie supérieure du réservoir étant cn forme de parallélépipède et la partie supérieure du corps d'étranglement n'y faisant que peu saillie, le courant descendant a à cet endroit une grande section transversale de passage devant lui.- En conséquence la vitesse du courant descendant n'est que très faible dans la partie 2 du réservoir de séparation. Cela est très utile étant donné qu'ainsi la séparation proprement dite des fines de charbon non triées en charbons et pierres, qui a
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lieu à cet endroit, n'est pratiquement pas influencée par le courant descen dant et les charbons purs peuvent donc flotter librement.
D'autre part la profondeur de cet espace est; calculée de manière à laisser suffisamment de place pour que la séparation s'y produise, Les charbons flottants sont en- traités par le courant horizontal au-dessus du trop-plein 8, d'où par la goulotte 40 ils arrivent sur le tamis 41. Sur ce dernier, ils sont séparés du liquide dense qui s'accumule dans l'entonnoir 42.
Les pierres tombent par l'espace 51 dans l'ouverture d'évacua- tion 9. Les produits en suspension, c'est-à-dire la partie des produits à traiter dont la densité est la même que la suspension de magnétite, sont en- traînés par le courant descendant et également dirigés vers l'ouverture d'é- vacuation 9. De cette manière on évite que les produits en suspension s'ac- cumulent et que le réservoir de séparation s'obstrue.
Pendant le travail, il est avantageux de mettre le corps d'étran- glement en rotation à l'aide des éléments de commande 35, 32, 31 et 26, et ce à une vitesse telle que toutes les matières qui se déposent sur le cane supérieur du corps d'étranglement soient projetées dans l'espace 51 sous l'effet de la force centrifuge. On évite ainsi des amas de magnétite et de produit à traiter sur le corps d'étranglement, amas qui de temps en temps glisseraient et. provoqueraient des perturbations.
Les pierres et les produits en suspension, ensemble avec le cou- rant du liquide dense qui sort en 9. sont évacués par la conduite 43 sur le tamis 44 sur lequel ils sont retenus. Le liquide dense séparé à cet endroit est collecté dans l'entonnoir 45.
Le liquide dense des entonnoirs 42 et 45 s'écoule par les conduites
46 et 47 dans la conduite commune 49. Dans cette dernière, il est dirigé continuellement en circuit vers le haut,comme dans une pompe mammouth, à l'aide dé l'air comprimé entrant en 50, pour retourner dans la goulotte 5 et de là dans le réservoir de séparation.
Généralement, on prévoit encore un circuit dit "d'eau d'arrosage" en plus du circuit du liquide dense décrit. Cette eau sert alors à laver les produits triés, du liquide dense qui y adhère. Cette eau d'arrosage mé- langée au liquide dense est ensuite dirigée dans un épaississeur ou clari- ficateur. Les matières augmentant la densité, enlevées par l'arrosage, sont séparées dans ces dispositifs, pour former un liquide dense épaissi. Celui- ci retourne finalement dans le circuit.-. L'eau clarifiée est en grande par- tie réutilisée pour l'arrosage et la petite partie restante est évacuée du système. Avec cette dernière partie de l'eau on évacue continuellement du système une partie des bou-.:. contenues dans l'eau clarifiée.
On évite ain- si que le liquide puisse s'épaissir à cause des fines pierres.
Il n'est pas indispensable que la partie inférieure du réservoir soit conique. Le but de'.l'invention peut être atteint tout aussi bien en donnant à la partie inférieure du réservoir, par. exemple la forme d'une pyde à section carrée, et dont les parois s'étendent parallèlement à la. génératrice du cône inférieur 11 du corps d'étranglement 10.
REVENDICATIONS.
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