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"Procédé d'enrichissement d'un matériau pulvérulent et appareil pour réaliser ce procédé".-
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L'invention concerne l'enrichissement des matériaux pulvérulents, par exemple du charbon et d'autres minéraux utiles par coupure à une densité prédéterminée.
On connaît des procédés et des appareils pour la séparation à une densité prédéterminée des minéraux utiles en milieux denses (liquides et liqueurs denses), ainsi que des procédés et des appareils pour la sépara- tion dans l'eau ou dans l'air, par exemple les rhéola- veurs (Goden A.M. "Les fondements de l'enrichissement des minéraux utiles", Métallurguizdat, 1946, p. 224-229).
Toutefois, lors de l'enrichissement des minéraux utiles en milieux denses, on se heurte à de grandes difficultés, liées à la préparation et à la régénération du milieu dense, Etant donné la grande viscosité du milieu dense, le débit des appareils les exploitant est insuffisamment élevé, ce qui se ressent particulièrement lors de l'enrichissement des fin'1 particules. En outre, dans les milieux denses, on ne peut obtenir une densité de coupure suffisamment élevée, né- cessaire pour l'enrichissement des minerais de métaux lourds. Les procédés et les appareils connus pour l'en- richissement dans l'eau ou dans l'air n'assurent pas une grande précision de coupure à la densité prescrite et ne donnent pas la possibilité de régler la densité de coupure dans de larges limites.
Le but de la présente invention est de sup- primer les inconvénients mentionnés ci-dessus. D'autres objectifs et avantages de l'invention sont mis en évidence dans la description suivante.
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On s'est donc posé la tâche de créer un procédé d'enrichissement d'un matériau pulvérulent par séparation de ses particules à une densité prédéterminée, dans;.un milieu, de préférence l'eau ou l'air, dont la densité est plus petite que celle prescrite, ainsi que de créer un appareil simple pour la réalisation de ce pro- cédé, qui assure une grand débit et une grande précision de coupure, qui permette de régler la -densité de coupure du matériau à enrichir dans de larges limites.
La solution consiste en un procédé d'en- richissement d'un matériau pulvérulent par séparation de ses particules par densité sous l'action des forces centrifuges qui apparaissent lors de leur mouvement suivant une trajectoire curviligne dans le courant d'un milieu de séparation, dont la densité est inférieure à la densité de la fraction légère du matériau à enrichir, procédé dans lequel, suivant l'invention, la vitesse de déplacement des particules est diminuée par rapport à la vitesse de déplacement du milieu et/ou la trajectoire des particules est déviée par rapport à la trajectoire du milieu jusqu'à ce que le matériau se sépare par densité, puis les produits sont évacués séparément.
La diminution de la vitesse moyenne de déplace- fient des particules et/ou la déviation de leur trajectoire moyenne peuvent être obtenues par variation périodique de la vitesse et/ou de la trajectoire du courant. La di- minution de-le vitesse de déplacement des particules peut être obtenue en imprimant au récipient contenant le mélange du milieu et du matériau à enrichir un , mouvement oscillatoire suivant une trajectoire curviligne.
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La diminution de la vitesse de déplacement des particules de matériau enrichi, suivant l'invention, est réalisée en dirigeant le courant du milieu avec les particules de matériau suivant une trajectoire as- cendante. La diminution de la vitesse de déplacement des particules de matériau à enrichir peut encore être réa- lisée en faisant agir sur le courant de particules et du milieu un champ centrifuge extérieur. Dans la réa- lisation du procédé, le courant de particules et du milieu peut être dirigé suivant une trajectoire hélicoidale et/ou spirale.
Le'procédé peut être réalisé dans un ap- pareil d'enrichissement d'un matériau pulvérulent se ,présentant, suivant l'invention, sous la forme, d'un corps creux horizontal ou presque horizontal renfermant une vis d'Archimède mise en mouvement, des dispositifs de déchargement montés aux extrémités du corps et servant à évacuer les produits de séparation, eb un dispositif de chargement disposé entre les dispositifs de décharge- < ment, de préférence au milieu. La vis d'Archimède de l'appareil peut être accouplée à un système moteur lui imprimant un mouvement de rotation, dont le sens coïncide avec le sens du mouvement du courant. La vis d'Archi- , mède de l'appareil peut encore être accouplée à un système moteur lui imprimant un mouvement oscillatoire autour de son axe.
L'appareil peut être accouplera au moins un autre appareil identique, les appareils étant montés de telle façon qu'ils puissent tourner et/ou osciller autour d'un axe commun parallèle à l'axe de chaque vis d'Archimède montée dans l'enceinte des corps.
Pour expliquer l'invention, on décrit ci-après
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un exemple de réalisation d'un appareil mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention, avec renvois aux dessins ci-annexés, dans lesquels: la fig. 1 montre une vue d'ensemble de l'appareil, dont certaines parties sont arrachées; la fig, 2 montre l'appareil accouplé à d'autres appareils identiques.
EXEMPLE 1.
Le dispositif comporte un corps 1 (fig. 1) avec des dispositifs de chargement 2 et 3 pour l'entrée de 1 l'eau et du matériau à séparer (ce dernier dispositif se trouve dans la partie médiane du corps par rapport à la.,longueur de la vis d'Archimède) et des dispositifs de déchargement 4, 5 et 6 respectivement pour la sortie de l'eau, l'évacuation du stérile et du concentré. A l'intérieur du corps est montée une vis d'Archimède 7 accouplée au système moteur 8 qui la fait tourner dans le sens de la rotation du milieu de séparation.
L'appareil fonctionne de la façon suivante.
Par le dispositif de chargement 2, on admet dans le dispositif de l'eau qui est dirigée suivant le canal en spirale formé par la paroi intérieur du corps 1 du dispositif et par la surface de la vis d'Archimède 7, de telle façon que la direction des vecteurs vitesse angulaire de l'eau et vitesse angulaire de la vis d'Archimède coïncident. La vitesse de l'eau qui arrive dans le canal en spirale s'ajoute alors à la vitesse de l'eau en rotation sous l'effet de la rotation de la vis d'Archimède.
La vitesse du courant pour la réalisation du procédé dans l'appareil doit être calculée par la fo4 mule suivante :
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v-IInR/30 + R/S dans laquelle v est la vitesse de l'eau par rapport au corps de l'appareil; n 1/%1%esse de rotation de la vis d'Archi- mède en tr/mn;
R le rayon moyen de la trajectoire du courant d'eau;
Q le débit d'eau;
S le section du canal hélicoïdal formé par les spires de la vis d'Archimède, son arbre et le corps de l'appareil.
Le matériau à séparer admis arrive dans le canal en spirale et, conjointement avec l'eau, il commence à se déplacer vers le dispositif de déchargement 4 par lequel sort l'eau.
Les particules du matériau à séparer, dans leur mouvement à l'intérieur du canal, ralentissent leur mouvement par rapport au mouvement de l'eau aux endroits où les spires de la vis d'Archimède remontent, grâce à l'action de la pesanteur et du frottement.
De ce fait, la force centrifuge agissant sur les particules de matériau diminue, tandis que la force centrifuge agissant sur le liquide reste inchangée. Il apparaît donc dans le liquide un gradient de pression. qui assure le mouvement des particules dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation.
La différence de densité entre les particules et l'eau en présence de laquelle les particules commencent à se déplacer vers l'axe de rotation ("émergent"), c'est-à. dire "l'alourdissement" effectif de l'eau, est déterminé
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par le degré de ralentissement des particules, la vitesse de l'eau et la courbure de la trajectoire.
Les particules de matériau dont la densité est inférieure à la densité de coupure prescrite émer- ,gent et sont entraînées par le courant d'eau vers le dispositif de déchargement 6 par lequel sort le concentré, le processus étant répété un nombre de fois qui dépend du nombre de spires de la vis d'Archimède et de sa vitesse de rotation. Après avoir parcouru tout le canal héli- coidal, le concentré arrive au dispositif de déchargement 6.
Les particules dont la densité est plus grande que la densité de coupure prescrite se déposent au fond du corps creux et, tournant moins vite que la vis d'Archimède, elles sont acheminées par celle-ci vers le dispositif de déchargement 5 par où sortent les stériles.
Le relavage séparé des fractions légères et lourdes assure l'amélioration de la qualité des produits enrichis obtenus.
La densité du coupure prescrite se règle en agissant sur le débat d'eau et sur la vitesse de rotation de la vis d'Archimède.
EXEMPLE 2.
Pouf réaliser le procédé d'enrichissement d'un matériau. On peut utiliser un anpareil doté d'un système
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m0t.t.uc 1i.1:,1. J.."lIt a la %>1,- c.a,,<:r.e un mouvement oscilla- toirs un de l'axe. '). s'ensuit que la vitesse de l'eau dans le canal curviligne, l'orme par les spires de la vis d'Archimède, son arbre et la surface intérieure du corps, @eille avec la même fréquence que la vas d'Archimède.
Par suite du mouvement oscillatoire de l'eau, les parti-
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cules de matériau à enrichir sont aussi animées d'un mouvement oscillatoire. Toutefois, les effets d'inertie qu'accompagnent le mouvement des particules solides font que l'amplitude de leurs oscillations est plus petite que l'amplitude des oscillations effectuées par la vitesse de l'eau. Il en résulte une diminution additionnelle de la vitesse de déplacement des particules.
EXEMPLE
L'effet de ralentissement du mouvement des particules par rapport au milieu peut être réalisé en imprimant au récipient, contenant le mélange du milieu avec le matériau à enrichir, un mouvement oscillatoire exécuté suivant une trajectoire curviligne, au moyen d'un système moteur. Cet effet est analogue à l'effet de ralentissement des particules exploité dans l'exemple 2.
EXEMPLE 4.
Au moins deux appareils, comme celui décrit dans l'exemple 1, sont dotés d'un système moteur les faisant tourner autour d'un axe commur 9 (fig. 2) paral- lèle à l'axe de chaque vis d'Archimède. Par suite de l'action de la force centrifuge et de ladite rotation, le ralentissement du mouvement des particules de matériau à enrichir par rapport au corps du dispositif se trouve intensifié. Cela permet d'améliorer la qualité de la séparation des matériaux de-classes fines. L'appareil proposé met en oeuvre un procédé d'enrichissemnt consistant à obtenir la diminution de la vitesse de déplace- ment des particules de matériau à enrichir, en faisane agir sur le courant de particules et du milieu un champ centrifuge extérieur.