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Appareil perfectionné pour la séparation de particules de poids spécifiques différents.
La présens invention se rapport à un appariel perfectionne pour la séparation de particules de poids spécifiques différente au moyen d'un véhicule tourbillon- natnt de haute densité dans lequel on utilise deux mouvements de tourbillon tournant dans le même sens, mais se déplaçant socialement dans des sens opposas avsa une décharge périphé- rique des particules de poids spécifique plus élevé La séparation de particules de poids spécifiques différents comme utilisée pour l'amélioration des minerais,
terme dans lequel il faut comprendre le charbon, %'est révélée extrêmement efficace et économique comme méthode, chaque fois que la nature des matériaux en permettait l'emploi. La première réalisation utilisait la force de
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la pesanteur dans un caisson statique en forage de cône qui était alimenté par un véhicule lourd, constitué d'habitude de particules lourdes très finement divisées d'un Matériau comme la magnétire ou le ferrosiolicium mises en suspension dans l'eau.
Dans le domaine de la @ Depuis la période junte avant la seconde guerre mondiale Jusqu'à maintenant, on a construit des centaines d'usines où l'on utilise cette méthode, En dépit du grand succès pratique du procédé de traitement par véhi- cules lourde, certaines restrictions se présentent ,
La force qui fait couler les particules lourdes dans le véhicule de poids spécifique intermédiaire et fait flotter les particules légères était la pesanteur et cette force soulevait de sérieux problèmes lorsqu'il fallait améliorer des minorait finement divisés ou du charbon,
parce que la vitesse de chute des particules lourdes tint* peut approcher celle des particules légère plus grandes, et il en résulte un mélange de sépa- ration et de classement par poids spécifique. En consé- quenoe, le traitement par véhicule lourd a seulement été utile pour des minerais ou d'autres mélanges de parti- cules où ne se trouvaient pas de très fines particules, Malheureusement, il faut broyer beaucoup de minerais en très fines particules afin de libérer des éléments de valeur,
et d'autres mélanges, comme le charbon de rebut et d'autres mélanges du même genre, peuvent see présenter ou titre produits naturellement avec une gamme de dimenaiona de particules comportant de très petites particules.
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Il en résultait que le traitement par véhicules lourds ne pouvait être employé pour un certain nombre de minerais et d'autres mélanges.
La réalisation suivante constituait se qu'on
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appelle "hydrOQ101one . Dans ce type d'appareil, le véhicule était pompé dans le caisson, souvent de forme conique$ août des pressions relativement élevées.
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Deux mouvement% tourbillonnants se produisaient à 1'ta. térieur du cône, tournant dans le même sens, l'un se dirigeant vers le haut et l'autre vers le bas, On
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Introduisait la charge ordinairement avec le véhicule à la base du cône* les matériaux légers se ddohargeaient par le contre de la base du orne par le aouvesant tour- billonnant ascendant intérieur, et les matériaux lourde étaient entraînés à la sortie de la périphérie du cane, et poussé vers le bas dans une décharge axiale au sommet du oene.
Les hydrooyolonse ont permis 4 f oUt.rd... des tuocès pratiques avec certains minorais dont la nature du mélange rendait impropre la séparation par véhicules lourds. Les hydrocyclones, en retour, et heurtaient cependant a des limites qui restreignaient le domaine d'emploi de ces caissons , Cette restriotion
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était définie par l'inaptitude du ooirron 8 séparer des matériaux ld6.ra très tins, Ces matériaux pénétraient Avec le véhicule sur la périphérie du cône et devaient être entraînés dans le mouvement tourbillonnant inté- rieur par la très petite force différentielle qui existe entre les particules légères et les particules
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tinte du véhicule.
Il en résulte qu'une parti' consi- dérable des matériaux légers très tins n'atteignait pas
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le Mouvement Qrftf9nntn t"'rf'*,f op '4a,.' pa. ainsi rejetée dan# u 94$qfpl $f, tq.UP &1.onnable, puisque la très petite fopa 4!!'enHle n'avait pas suffisamment de temps pour fa4? passer es particules légères dans le mouvement 9rt++onnant central. De ce rait, l'hydrooyolone et tro4v4$t agent udvbrement limité par la nature des mélange de partoulei qu'il pouvait
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traiter.
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La ra.at10n Rivante 'att ce qu'on appelle "le système A tour1pna" et que let Ar4lo-Saxons ddnom-
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ment quelquefois le Ndyp&wh1rlpoQ." pw< ce type de z1480 1
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ta. onarge aes mélanges al pars|pityet a séparer étais en- voyee 41reot.menb . . 3rfi "uaa pur111onnant fnteeur.
Le v1nJ.t. pFrg4p par pompage tabgen - e).<ment por gr'ir |eu rjipHVffj fif teurb$lj,onn&nti, et la ddohartiô de, roAtrfriaax 104. ,. p,04u1Ia1, p43phériqurt ment lfextt4m1t' du opposée à celle Ob Iton introduisait le véhicule ,.*tl&i. Le mouvement prblonnant intérieur 4.p,,, vers un point da 44parte axial X'çxtfémtfrff Jm |||f0on Qpo.4. l'entrée de la charge.
Beaucoup d@ a1"Qne effet de tourbillon $ont utilisée verticalement, OM bien légèrement inclinas sur ;* vertical* et, Pour cettt riison, dans la rente de cette description quia trait à un système à tourbillons per- sectionné, on utp18era les t<rM* "haut" et "baa" pour désigner respectivement l'<txtya! par laquelle on intro- duit la charge et l'extr6m1d par laquelle les matériaux légers sont déohargcîs bx4a;
OmOn, Il est bien entendu que l'on peut utiliser les systèmes à tourbillons dans la
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position horizontale, ou môme dans certaine cas avec
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@ l'extrémité Inversée, de aorte qu'il ne faut considérer en aucune façon que la présente invention est limiée à l'emoli de caisson* verticaux pas plus que celui des systièmes à tourbillons ordinaires qu'on ut t lisait avant la réalisation de la prisent* invention n'était Usité . cependant,
cela simplifie la description et l'on en usera ainsi pour cette considération pratique.
Selon la présente inventent on s'est aperçu' que dans les systèmes à tourbillons où l'on introduisait le véhicule tangentilelment par le bas avec une décharge de massd de coula,* périphérique au *omet et une décharge de moto de flottement axiale par le bas avec une intro- duction de la charge au contre du sommet,
le fonctionne. met était sérieusement influence par la contre-pression exercée sur la décharge périphérique. Théoriquement, les conditions de fonctionnement optimales forment un équili- : bre entre la vitesse d'introduction du véhicule, l'orifice de la décharge de la masse de flottement. et la contre- pression de la décharge de la masse de coulage pdriphé- rique etc..;
cependant, sur le plan pratique. dans une installation particulière, s'il doit se produire un changement défini par la présente invention vital.mont nécessaire pour obtenir des conditions de fonctionnement optimales, il faut faire varier la contre-pression sur la décharge de la nasse de coulage périphérique, puisqu'il n'es pas pratique de faire varier aucune autre des cvaraco térisitiques qui contribuent au fontoimemt du caisson,
car il faudrait nécessairement arrêter le fonctiomment du caisson et le reconstruire partiellement.
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On pourrait penser que, lorsqu'on a déterminé quelle était la maileur conre-pressi, on pouvait construire le caisson avec des Moyen* fixai pour obtenir la conre-pression particulier par rapport aux autres facteurs que l'on vient de citer, Bien que cette théorie en ici fût attrayante, on s'est aperçu qu'elle n'était pas pratique, Une installation ordi- naire traitant des minerait, y compris le oharbon,
pro- venant dfUne mine ordinaire se heurte' des variations dues à la teneur du minerai. Ces variations peuvent se produire de jour en jour., ou mime quelquefois d'heure en heure, au fur et à moeurs que différentes parti.. du minerai sont trait'... Par conséquet, si l'on a déterminé une contre-pression fixe pour la décharge de la musse de coulage périphérique dans un caisson, cette condition ne serait valable que pour un minerai qui serait exacte- ment le même que celui qui a été utilisé dans les essais qui ont servis à déterminer cette contre-pression,
les variations se produisant au cours du fonctionnement pratiquement normal d'un système d'améli- ration de minerai à tourbilons indiqueraient de divergences dans les résultats optimaux au fur et à meurs que la nature des minerais se modifie.
On n'avait pas compris cela autrefois, parce que les systèmes à tou- billons étaient si efficaces, particulièrement dans le cas de matériaux à particules légères très fines comme par exemple le charbon fin, que les variations résultant de modification* dans le minerai donnaient encore des résultats dans des games autrefois acceptables, Ce
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fut seulement lorsqu'on a procédé à des essaie pour améliorer plus encore les résultats qu'on pouvait obtenir avec des systèmes de séparation à tourbillon,
qu'on s'est aperçu qu'il était possible d'améliorer ces systèmes en faisant varier la contre-pression sur la décharge de la masse de coulage périphérique pour maintenir les conditions de fonctionnement opteimales à tout moment.
On peut donc cosjidérer la présente invention comme un perfoectionemnt apporté à un appareil déjà trie efficace, et le fait qu'on peut obtenir de$ résulags commercialement acceptables, sens la prêtante invention, n'amoindrit en rien ses avantages lorsque l'ultime effi- caoité de séparation est souhaitée.
En réaité, le haut degré d'efficacité du système de séparation par tourallons en fait un système d'autant plus inattendu du fait qu'une simple variation d'une caractéristique de fonctionnement permet d'obtenir des résultats mime meilleurs.
La présente invention ne se prête pas à être définie de manière fondemnaale à l'aide de valeurs numériques de certains paramètres car comme on l'a déjà démontré oi-desaus, il n'existe pas de contre-pression optimale. Elle varie avec lo minerai et, même avec du minerai provenant de la marne mine, selon les époques différentes. Le perfectionnement de la présente invention est donc un perfectionnement d'appareil, qui ajoute au système de séparation par tourbillon ou caissons, dos moyens pour faire varier
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la contre pression sur la décharge périphérique de la masse de coulage.
Il est nécessaire qu'on puisse faire varier cette quantité continuellement pendant le fonction- nement afin d'obtenir les résultats apportas par l'objet de la présente invention. La meilleure contre-presion à une heure déterminés peut ne pas tre la meilleure une heur pljjis tard si un changement dans la qualité du minerai intervient,
Dans son esseund ,la présente invention exige des moyens pour faire varier la contre-pression de décharge périphérique en cours de fonctionnement, La conception mécanique exacte de ces moyens n'est pas cepen- dant critique, et c'est un avantage que confère la présente invention qu'on puisse utiliser un certain nombre différent de modèles de variation de contre-pression,
ce qui ajoute ainsi une grande souplesse de réalisaon à la dite inven- tion, et permet son adaptation 4 dos installations de trai- tement de diverses importances et à des installations d'é- quipemetns destinés à traiter une gamme très large de minerais différents.
Deux méthodes générales d'obtention de contre-pression se sont ravalées de grand intérêt dans le fonctionnement pratique. La première et, dans la plupart des cas, celle qui est préférable, consiste à faire varier la hauteur du conduit de décharge pour la décharge de la masse de coulage périphérique. On peut réaliser cette condition au moyen d'une canalisation souple qu'on peut facilement élever ou abaisser pendant le fonctionnement grâce à des moyens simples. De nette façon, on peut
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t'.111.t une s<Mm< es étendue de variations de oontte-prOs81cn simplement et daonomî4uomont.
Une seconde méthode pratiqua pour faire varier la conre-
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pression est un système qui consiste à f&iM varier l'étranglement de la canalisation, Sur le plan mdoafti- que, ce d1800li1r oot également de Gona.pt1on simple# mais sa ranime d'utilisation est limitée du fait quoi si l'on doit augmenter trop fortement la contre -priai ion,
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l'ouverture de l'cirn;
lamant peut et r4véltr trop petite on fonotion de la taille des particules de minerai qui y passent, Naturelloment, ceci ne soulève aucun problème qualle que soit la méthode préférée par laquelle on élva la canalisation de décharge pour faire varier sa hauteur, et la variation de contre-pression s'effectue simplement par pression hydrostatique nana restriction de la dimension de la canalisation.
Par conséquent la présente invention, sous son aspect le plus particulier* consiste à établir la pression hydrostatique variable sur la décharge de la masse de coulage, et cette condition de fonctionnement est ddorite particulièrement, Soue son aspect le plus large, la présente invention ne sa limite pas aux moyens mécaniques particuliers grâce auxquels s'effectue la variation de la contre-pression saut que des moyens doivent être de nature à pouvoir être utilisas
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pendant que le système À towbillons est pratiquaient eh fonctionnement et à ne pas nécessiter d'arrêté du système,
La présente invention va être décrite avec plus amples détails en référence aux dessins annexa, sur lesquels ;
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La figure'1 représente une coupe vericals d'un caisson à système tourbillonnant.
La figure représente une séris de courbes d'un ORNAI effectué avec du charbon avec de* variations de contre* pression de du*charge de la masse de coulage et,
La figure 3 représente une série semblable de courbes d'un essai effectua avec un minorai de zino.
Pour simplifier, on a représenté sur la figure 1 le caisson en position vertioale, bien que souvent pour un fonctionnement pratique il .sera basculât Cette représentation verticale cependant simplifie la description en donnant la possibilité d'utiliser des références au sommet et au bas, verticalement ot hori- zontalement, etc... pour définir les diverses positions des différents éléments du caisson.
Sur la figure 1, on a représente un caisson à système tourbillonnant possédant une paroi extérieure (1), et un orifice d'admission (2) pour introduire un véhicule, par exemple de la manétite ou du ferrosili- cium finement divises en suspension dans l'eau. Ce véhicule est introduit par pompage comme d'habitude au moyen d'une pompe du type classique non représentée.
La véhicule tourbillonna tout autour du caisson en donnant naissance à deux mouvements tourbillonnants tournant dans le marne gens* mais se déplaçant axiale ment dans des sens différents. ]Le mouvement tourbillon- nant extérieur, dans lequel le matériau lourd issu de la charge se concentre somme une décharge de masse de
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coulage, se déplace vers le haut et sort périphériquement par l'ouverture (3), Le mouvement tourbillonnant inté- rieur, qui d'habitude est creux, puisqu'il comprend une colonne d'air en son centre, se déplace vers le bas et se décharge axialement par la canalisation (4).
Le matériau à traiter, tel qu'un minerai, terme qui comprend le charbon, est introduit par une canalisation d'alimentation (5) située au sommet du caisson, la partie inférieure de cette canalisation se déployant en forme d'écran horizontal (6). De préférence, le diamètre intérieur de la canalisa- tion d'alimentation est plus petit que celui de la déchar- ge de flottement (4). La décharge de la masse de coulage périphérique qui traverse l'ouverture (3) passe dans la canalisation souple (7), dont l'extrémité de décharge est élevée ou abaissée par la chaîne (8) qui passe sur le pignon dentelé (9). L'élévation ou l'abaissement de cette canalisation de décharge fait varier la contre-pression dans le décharge de la masse de coulage.
L'écran horizontal (6) ou, plus exactement, l'écran qui fait un angle droit avec l'axe du caisson, ne constitue pas une partie de la présente invention, mais il fait l'objet d'une demande de brevet belge déposée ce même jour par le demandeur pour ;:
" APPAREIL POUX LA , !
La présente invention n'est en aucune façon limitée à cette modification, et d'autres formes de systèmes à tourbillons, tels que ceux qui sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n* 2 917 1373 du 15 décembre 1959
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qui utilise un écran vertical au lieu d'un 4oran horizontal, conviennent également bien aux buts que se propose la présente invention,
Les essais suivants vont permettre d'illus- trer la sensibilité du fonctionnement du système à tour- billons avec contre-pression sur la déchargea la masse de coulage, Afin de maintenir une plus grande uniformité du minerai, qui était du charbon d'anthracite,
les essais ont été conduits dans un appareil d'un centre d'études, car l'appareil de dimensions normales du com- meroe utilise une telle quantité de chargeque les risques de variation de cette charge sont plus grands.
L'expérience a prouva que les essais conduits dans les grande centres d'études correspondant avec un degré élevé de précision au fonctionnement d'appareils du commerce de dimensions normales.
Le caisson, qui a la forme générale repré- sentée sur la figura 1, avait un diamètre intérieur de 24 on) et une longueur de 1,37 m. On l'a fait fonction- ner avec une Inclinaison de 65 sur l'horizontale, La canalisation d'alimentation avait un diamètre intérieur de 10 cm environ, l'écran horizontal(6) avait une largeur de 19 mm et la canalisation d'alimentation dépassait de 19 cm dans le caisson. La canalisation de décharge de la masse de flottement (4) avait un diamètre de 13 om, et la canalisation de la Massa de coulage(3) un diamètre de 75 mm.
La canalisation d'alimentation (2) du véhicule avait aussi un diamètre de 75 mm. Les essaie ont été effectués aveu du charbon d'anthracite d'une gamine de dimensions allant de 14mm environ,
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Jusque des dimensions inférieures, à la vitesse de 6 tonnes à l'heure. La figure 2 illustre les résultats de cet essai, la masse des cendres étant séparée pour la charbon de gros calibre et le charbon fin, On remarquera qu'il existe un minimum bien défini de la teneur de cendres pour un charbon do plus Gros calibre et une hauteur de la canalisation de 1,88 m.
Le charbon de fin calibre donnait une game plus d tendue de cendres de moindre volume, mais commaençit à se détérieir lorsque l'organe de décharge dépassait 2,13 m. On a obtenu des résultats semblables au cours d'autres essais, ce qui indique qu'il n'y a pas de modifications sensibles de la nature du charbon en cours d'essai. D'autres essais mon- trent que, lorsque la nature du charbon change, la contre- pression nécessaire pour obtenir des résultats optimaux change aussi. Il faut remarquer que, dans lo cas du charbon, une faible tenru de cendres :est extrêmement importante , Cette condition est tellement critique qu'une petite modi- fiction peut oréer la différence qui exista entre un charbor commercialement acceptable et un charbon qui ne l'est PAS.
Le pourcentage de cendres en présece dans le ocharbon rpré- sent' sur la fleurs 2 n'est pas aussi critique que la quantité de la masse de coulage dans le- cas du charbon , Tout charbon a un volume inhérent de cendres qu'on/peut séparer avec aucune méthode de séparation par pesanteur puisqu'il n'a pas été libéré. L'efficaité de la méthode se révèle extraordinairement éevée dans le cas ou l'orifice de décharge est porté à une hauteur de 1,88 m environ. On a noté seulement 1,6 de volume de cendres séparable .
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L'influence de la contre! pression sur la décharge de la masse de coulage a été contrôlée par des essais dans le même appareil, mais en utilisant des résidus de minerai de zinc. Le véhicule naturellement avait un poids spé-
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cifique plus élevé" et l'on a utilise l'appareil aveo une posai- tion inclinée de 35 au lieu do 65 . La vitesse du d6bit était environ de 9 tonnes à l'heure. Le véhicule de poids spécifique le plus élevé était un mélange de 75% de ferrosilicium et
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bzz de maxnétite car les deuré-a de poids sp6ci.'t'iquou voulus ne pouvaient pas s'obtenir pratiquement avec la manétte seule.
Le poids spécifique de la masse de flottement fur maintenu à 2,35.
Les résultats sont indiqués sur le tableau suivant :
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<tb> Hauteur <SEP> Hauteur <SEP> Charge <SEP> Poids <SEP> spé- <SEP> Masse <SEP> Flotte- <SEP> Titrage <SEP> en
<tb>
<tb> de <SEP> de <SEP> la <SEP> du <SEP> civique <SEP> de <SEP> ment
<tb>
<tb> l'orifice <SEP> décharge <SEP> de <SEP> la <SEP> coulage <SEP> dans <SEP> la <SEP> de <SEP> la <SEP> mass
<tb>
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de la masse du i'lexim vëhi- masse de en masse d6 do coulage de coulage ble cule coulage flotte- ooulaGo de Zn en ±ffl en cm ¯¯¯¯¯¯ ment tw !.!H .n,U,,,,,,H!..,f. <-<)M..,.....1..,,,...,t - ri < 11 12 0 3,63 ;>,07 H, 2 C-6 31 4,16 >1 2,68 >,0'i 3,6 52,0 26 48 Fil 2$63 0095 ,,; 45#9 5#72
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La figure 3 est un Graphique qui reprdsente les résultats des essais.
On remarquera qu'il existe un @ effet très marqué de la récupération du zinc et, dans ce cas* j c'est la masse de coulage au lieu de la masse de flottement qui
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est r6ou6rée oumdans le cas du charbon, Il n'existe aucun lien numérique direct entre les contre-pressions appliquées aux minerais dat charbon et de zno² et a 'est pourquoi il est nucea- saire que l'appareil puisse disposer d'une contre-pression variable que l'on peut régler en coure de fonctionnement.
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Improved apparatus for the separation of particles of different specific weights.
The present invention relates to an improved apparatus for the separation of particles of different specific gravities by means of a high density vortex vehicle in which two vortex movements are used rotating in the same direction, but moving socially in different directions. opposite direction with a peripheral discharge of particles of higher specific weight The separation of particles of different specific weight as used for the improvement of ores,
term in which coal is to be understood,% 'has proved to be extremely efficient and economical as a method, whenever the nature of the materials permitted its use. The first achievement used the strength of
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gravity in a static cone boring box which was powered by a heavy vehicle, usually made up of very finely divided heavy particles of a material such as magnetire or ferrosilicon suspended in water.
In the field of @ Since the junta period before the Second World War Up to now, hundreds of factories have been built where this method is used. Despite the great practical success of the vehicle treatment process. heavy, some restrictions arise,
The force which caused the heavy particles to sink in the intermediate specific gravity vehicle and float the light particles was gravity and this force raised serious problems when it was necessary to improve finely divided minorities or coal.
because the falling rate of heavy particles tint * can approach that of larger light particles, and a mixture of separation and grading results. Therefore, the heavy vehicle treatment was only useful for ores or other particle mixtures where very fine particles were not present. Unfortunately, a lot of ores have to be crushed into very fine particles in order to release valuable items,
and other mixtures, such as waste charcoal and the like, can be found or produced naturally with a range of particle sizes including very small particles.
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As a result, heavy vehicle treatment could not be used for a number of ores and other mixtures.
The following realization was that we
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called "hydrOQ101one. In this type of device, the vehicle was pumped into the chamber, often conically shaped at relatively high pressures.
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Two whirling movements were occurring at 1'ta. of the cone, rotating in the same direction, one pointing up and the other down, On
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Usually introduced the load with the vehicle at the base of the cone * the light materials were unloaded from the back of the base of the ornament by the interior ascending swirling vent, and the heavy materials were dragged out of the periphery of the cane, and pushed down into an axial discharge at the top of the oene.
The hydrooyolonse allowed 4 f oUt.rd ... practical tuocès with certain minorais whose nature of the mixture made the separation by heavy vehicles unsuitable. The hydrocyclones, in return, and however encountered limits which restricted the field of use of these caissons, This restriction
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was defined by the inability of the ooirron 8 to separate very thin ld6.ra materials, These materials penetrated with the vehicle on the periphery of the cone and had to be drawn into the interior swirling motion by the very small differential force which exists between the light particles and particles
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vehicle tones.
As a result, a considerable part of the very thin light materials did not reach
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the Movement Qrftf9nntn t "'rf' *, f op '4a ,.' pa. thus rejected in 94 $ qfpl $ f, tq.UP & 1.onnable, since the very small fopa 4 !! 'enHle did not have enough time to pass the light particles in the 9rt ++ motion As a result, hydrooyolone and tro4v4 $ t agent udvbrly limited by the nature of the partoulei mixtures that it could
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treat.
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The Rivante ra.at10n att what is called "the system A tour1pna" and that let Ar4lo-Saxons ddnom-
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sometimes the Ndyp & wh1rlpoQ. "pw <this type of z1480 1
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your. onarge aes mixtures al pars | pityet to be separated was sent 41reot.menb. . 3rfi "uaa pur111ononner fnteeur.
The v1nJ.t. pFrg4p by pumping tabgen - e). <ment por gr'ir | eu rjipHVffj fif teurb $ lj, onn & nti, and the ddohartiô of, roAtrfriaax 104.,. p, 04u1Ia1, p43phériqurt ment lfextt4m1t 'of the opposite to that Ob Iton introduced the vehicle,. * tl & i. The preblooming interior movement 4.p ,,, to a point in the axial part X'çxtfémtfrff Jm ||| f0on Qpo.4. the entry of the load.
Many d @ a1 "Qne vortex effect $ have used vertically, OM very slightly inclined on; * vertical * and, for this reason, in the rent of this description which relates to a system with perforated vortices, we will use the t <rM * "high" and "baa" to denote respectively the <txtya! by which the load is introduced and the end by which the light materials are unloaded bx4a;
OmOn, It is of course possible to use vortex systems in the
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horizontal position, or even in certain cases with
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@ the inverted end, of the aorta which should in no way be considered that the present invention is limited to the emoli of vertical caissons * no more than that of ordinary vortex systems that were used before the realization of the present invention was not in use. however,
this simplifies the description and will be used for this practical consideration.
According to the present invention it has been found that in vortex systems where the vehicle was introduced tangentially from the bottom with a discharge of coula mass, * peripheral to * omit and an axial floating motorcycle discharge by the low with an intro- duction of the load against the top,
it works. met was seriously influenced by the back pressure exerted on the peripheral discharge. Theoretically, the optimum operating conditions form a balance between the speed of introduction of the vehicle, the orifice of the discharge of the floating mass. and the back pressure of the discharge of the peripheral casting mass etc .;
however, on a practical level. in a particular installation, if a change defined by the present invention vital. is required to obtain optimum operating conditions, it is necessary to vary the back pressure on the discharge of the peripheral casting trap, since it is not practical to vary any other of the terisitic cvaracos which contribute to the fontoimemt of the box,
because it would necessarily stop the functiomment of the box and rebuild it partially.
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One would think that, when we determined what was the conre-pressi mailer, we could build the caisson with Medium * fixed to obtain the particular conre-pressure compared to the other factors just mentioned, Although this theory here was attractive, it was found that it was not practical. An ordinary installation dealing with minerals, including coal,
From an ordinary mine, there are variations due to the grade of the ore. These variations can occur from day to day., Or even sometimes from hour to hour, as and when different parts of the ore are processed '... Consequently, if a countervailing has been determined fixed pressure for the discharge of the peripheral casting mass into a box, this condition would only be valid for an ore which would be exactly the same as that which was used in the tests which served to determine this back pressure,
variations occurring during substantially normal operation of a vortex ore improvement system would indicate divergences in optimal results as the nature of the ores change.
This was not understood in the past, because tubular systems were so effective, particularly in the case of very fine light particle materials such as fine coal, that variations resulting from modification * in the ore gave still performing in games that were once acceptable, This
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was only when attempts were made to further improve the results that could be obtained with vortex separation systems,
it was found that it was possible to improve these systems by varying the back pressure on the peripheral casting mass discharge to maintain optimum operating conditions at all times.
The present invention can therefore be viewed as an improvement in an already efficient apparatus, and the fact that commercially acceptable results can be obtained, according to the present invention, in no way detracts from its advantages when the ultimate efficiency. separation rate is desired.
In reality, the high degree of efficiency of the tower separation system makes it all the more unexpected because a simple variation of an operating characteristic makes it possible to obtain even better results.
The present invention does not lend itself to being defined fundamentally with the aid of numerical values of certain parameters because, as has already been demonstrated oi-desaus, there is no optimal back pressure. It varies with the ore and, even with ore coming from the mine marl, according to the different times. The improvement of the present invention is therefore an improvement of the apparatus, which adds to the system of separation by vortex or caissons, back means to vary
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the back pressure on the peripheral discharge of the casting mass.
It is necessary that this amount can be varied continuously during operation in order to obtain the results provided by the object of the present invention. The best counter-pressure at a certain time may not be the best even later if a change in the quality of the ore occurs,
In essence, the present invention requires means for varying the peripheral discharge back pressure during operation. The exact mechanical design of these means is not critical, however, and it is an advantage conferred by the device. present invention that a number of different back pressure variation models can be used,
which thus adds a great flexibility of realization to the said invention, and allows its adaptation to 4 treatment installations of various sizes and to equipment installations intended to treat a very wide range of different ores.
Two general methods of obtaining back pressure have found themselves of great interest in practical operation. The first, and in most cases the most preferable, is to vary the height of the discharge conduit for the discharge of the peripheral casting mass. This condition can be achieved by means of a flexible pipe which can easily be raised or lowered during operation by simple means. Clearly, we can
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t'.111.t a <Mm <es range of variations of oontte-prOs81cn simply and daonomî4uomont.
A second method was practiced to vary the con-
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pressure is a system which consists in varying the throttling of the pipe. From a medical point of view, this d1800li1r is also simple Gona.pt1on # but its use revives is limited because of what if one has to increase too strongly the counterpriai ion,
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the opening of the cirn;
The amount can be too small depending on the size of the ore particles passing through it. Naturally, this does not raise any problem as to the preferred method by which the discharge pipe is raised to vary its height, and the variation of back pressure is simply done by hydrostatic pressure nana restriction of the size of the pipe.
Therefore the present invention, in its most particular aspect, consists in establishing the variable hydrostatic pressure on the discharge of the casting mass, and this operating condition is particularly desirable. In its broadest aspect, the present invention does not exist. not limited to the particular mechanical means by which the variation of the back pressure is effected, although the means must be such that they can be used
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while the towbillon system is in operation and not requiring shutdown of the system,
The present invention will be described in greater detail with reference to the accompanying drawings, in which;
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Figure '1 shows a vertical section of a swirling system box.
The figure represents a seris of curves of an ORNAI carried out with carbon with * variations of back * pressure of the * load of the casting mass and,
Figure 3 shows a similar series of curves from a test performed with a zino minorai.
To simplify, there is shown in Figure 1 the box in vertical position, although often for practical operation it .sera tilt This vertical representation, however, simplifies the description by giving the possibility of using references at the top and at the bottom, vertically ot horizontally, etc ... to define the various positions of the different elements of the box.
In Figure 1, there is shown a swirling system box having an outer wall (1), and an intake port (2) for introducing a vehicle, for example manétite or finely divided ferrosilicon suspended in the water. This vehicle is introduced by pumping as usual by means of a pump of the conventional type, not shown.
The vehicle whirled around the caisson, giving rise to two whirling movements revolving in the marl gens * but moving axially in different directions. ] The outer vortex movement, in which the heavy material from the charge is concentrated, amounts to a mass discharge of
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flow, moves upwards and comes out peripherally through the opening (3), The interior swirling movement, which usually is hollow, since it includes an air column in its center, moves downwards and discharges axially through the pipe (4).
The material to be treated, such as ore, a term which includes coal, is introduced through a supply pipe (5) located at the top of the box, the lower part of this pipe being deployed in the form of a horizontal screen (6 ). Preferably, the inside diameter of the supply line is smaller than that of the float discharge (4). The discharge of the peripheral casting mass which passes through the opening (3) passes into the flexible pipe (7), the discharge end of which is raised or lowered by the chain (8) which passes over the toothed pinion (9) . Raising or lowering this discharge line varies the back pressure in the discharge of the casting mass.
The horizontal screen (6) or, more exactly, the screen which forms a right angle with the axis of the box, does not constitute part of the present invention, but it is the subject of a Belgian patent application. filed on the same day by the applicant for;:
"LICE APPARATUS,!
The present invention is in no way limited to this modification, and other forms of vortex systems, such as those described in U.S. Patent No. 2,917,1373, December 15, 1959.
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which uses a vertical screen instead of a horizontal 4oran, are also well suited for the purposes of the present invention,
The following tests will illustrate the sensitivity of the operation of the vortex system with back pressure on the discharge of the casting mass, In order to maintain a greater uniformity of the ore, which was anthracite coal,
the tests were carried out in an apparatus of a study center, since the apparatus of normal commercial dimensions uses such a quantity of load that the risks of variation of this load are greater.
Experience has shown that the tests carried out in large study centers correspond with a high degree of precision to the operation of commercial devices of normal dimensions.
The box, which has the general shape shown in figure 1, had an internal diameter of 24 ounces and a length of 1.37 m. It was operated with a Tilt of 65 to the horizontal, The supply line had an internal diameter of about 10 cm, the horizontal screen (6) was 19 mm wide and the line of power supply protruded 19 cm into the cabinet. The discharge pipe of the floating mass (4) had a diameter of 13 µm, and the pipe of the casting Massa (3) a diameter of 75 mm.
The supply line (2) of the vehicle also had a diameter of 75 mm. The tests were carried out on the basis of the anthracite charcoal of a kid with dimensions ranging from about 14mm,
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Down to smaller dimensions, at a speed of 6 tonnes per hour. Figure 2 illustrates the results of this test, the mass of ash being separated for coarse and fine coal. Note that there is a well-defined minimum of ash content for larger and larger coal. a pipe height of 1.88 m.
The fine caliber charcoal gave a tighter range of smaller volume ash, but began to deteriorate when the discharge member exceeded 2.13 m. Similar results were obtained in other tests, indicating that there were no appreciable changes in the nature of the carbon being tested. Further tests show that as the nature of coal changes, the back pressure required to achieve optimum results also changes. It should be noted that, in the case of coal, a low ash content is extremely important. This condition is so critical that a small modification may alter the difference which existed between a commercially acceptable coal and a coal which is not. 'is not.
The percentage of ash present in the charcoal represented on flower 2 is not as critical as the amount of the casting mass in the case of charcoal. All charcoal has an inherent volume of ash that is / can separate with no gravity separation method since it has not been released. The efficiency of the method is found to be extraordinarily high when the discharge port is raised to a height of approximately 1.88 m. Only 1.6 separable ash volume was noted.
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The influence of the cons! Pressure on the discharge of the casting mass was controlled by tests in the same apparatus, but using zinc ore residue. The vehicle naturally had a specific weight.
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higher specific gravity "and the apparatus was used in an inclined position of 35 instead of 65. The flow rate was about 9 tons per hour. The higher specific gravity vehicle was a mixture of 75% ferrosilicon and
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bzz of maxnétite because the deuré-a of specific weight wanted could not be obtained practically with the manétte alone.
The specific gravity of the floating mass was maintained at 2.35.
The results are shown in the following table:
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<tb> Height <SEP> Height <SEP> Load <SEP> Weight <SEP> spec- <SEP> Mass <SEP> Fleet- <SEP> Titration <SEP> in
<tb>
<tb> of <SEP> of <SEP> the <SEP> of the <SEP> civic <SEP> of <SEP> ment
<tb>
<tb> orifice <SEP> discharges <SEP> from <SEP> the <SEP> pouring <SEP> into <SEP> the <SEP> from <SEP> the <SEP> mass
<tb>
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of the mass of the i'lexim vehicle mass of en mass d6 do pouring ble cule pouring float- ououlaGo from Zn to ± ffl in cm ¯¯¯¯¯¯ ment tw!.! H .n, U ,,, ,,, H! .., f. <- <) M .., ..... 1 .. ,,, ..., t - ri <11 12 0 3.63;>, 07 H, 2 C-6 31 4.16> 1 2 , 68> .0'i 3.6 52.0 26 48 Wire 2 $ 63 0095 ,,; 45 # 9 5 # 72
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Figure 3 is a graph showing the results of the tests.
It will be noticed that there is a very marked effect of the recovery of the zinc and, in this case * j it is the casting mass instead of the floating mass which
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is r6ou66 or in the case of coal, There is no direct numerical link between the back pressures applied to the ores of coal and zno² and this is why it is necessary that the apparatus be able to have a back pressure. variable pressure that can be adjusted during operation.