La présente invention a pour objet un procédé de séparation granulométrique d'un produit granuleux en suspension dans un liquide ainsi qu'un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le produit granuleux peut être broyé ou naturellement granuleux, pulvérulent ou argileux, en suspension dans l'eau ou dans un autre liquide.
Les appareils déjà connus en séparation granulométrique présentent généralement des limites d'utilisation qui se situent soit au niveau de la dimension de séparation, soit à celui de la précision et du rendement de la séparation, soit à celui du débit qui décroît en même temps que la dimension de coupure.
C'est ainsi que les tamis industriels, les grilles planes, les grilles courbes, traitent généralement les alimentations grossières, supérieures à 100 microns.
D'autres appareils peuvent fournir des séparations à de plus fines dimensions, tels que les hydroclassificateurs ou les hydrocyclones, mais outre que l'alimentation doit être conditionnée par une ou plusieurs opérations préalables de calibrage destinées à éliminer les fractions les plus grosses, la coupure finalement obtenue n'est pas précise et une proportion parfois importante de la fraction la plus fine est entraînée avec la fraction supérieure.
Ainsi, dans l'industrie, on ne savait opérer, en raison des gros débits exigés, que sur des toiles à mailles relativement larges de l'ordre de 0,1 mm et généralement au-dessus, et en utilisant un procédé dynamique de tamisage: par vibrations, secousses, oscil lations, rotation, nécessitant ainsi un appareillage coûteux et encombrant.
Inversement, des toiles à mailles fines sont utilisées au labora
toire, sans faire appel à un procédé dynamique, pour le traitement
de très faibles quantités de matières. Ce procédé statique de filtra
tion ne peut convenir à l'industrie car on est en effet limité non
seulement par le temps mais encore par le manque de résistance
des toiles à mailles fines et par leur usure prématurée. Ne pouvant
résister qu'à de faibles charges, les tamis ne peuvent être que de
petites dimensions: 20 cm de diamètre par exemple, ce qui exclut
toute application industrielle, les quantités de produits à traiter
dans l'industrie pouvant être de l'ordre de 100 mj par heure.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il com
prend la distribution du flux de la suspension de matériaux granu
leux dans un liquide sous forme d'un film, la répartition du flux
sur la largeur entière de l'extrémité supérieure d'une toile inclinée
et flexible pour effectuer la séparation du matériau granuleux du
liquide et le maintien d'une inclinaison pratiquement uniforme de
la toile au cours de la phase de tamisage en supportant la toile sur
toute son étendue par un support comportant des orifices de di
mensions supérieures à celles des mailles de la toile.
Ainsi, tout en utilisant une toile de tamisage à mailles très
fines, il devient possible d'en accroître ses dimensions et d'y déver
ser des quantités importantes de produits. En outre, l'expérience
montre qu'en inclinant la toile de tamisage, on peut réaliser une
coupure granulométrique de très grande précision, la courbe de
partage se rapprochant d'une ligne brisée à angle droit correspon
dant par conséquent à une coupure parfaite à la maille choisie,
alors que le tracé de la courbe de partage d'un hydroclassificateur
classique présente une forme courbe plus ou moins allongée, cor
respondant à un pourcentage non négligeable de matière non fil
trée et de dimension inférieure à la maille considérée.
L'appareil selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé
défini ci-dessus est caractérisé en ce qu'il comprend un châssis in
cliné stationnaire, une toile de tamisage flexible supportée par un
support dont est muni ce châssis, ce support s'étendant au-des
sous de la toile sur toute son étendue afin de la maintenir pra
tiquement uniformément inclinée, un moyen d'alimentation situé
à la partie supérieure du châssis pour distribuer le liquide et le
produit granuleux en suspension sur l'extrémité supérieure de la
toile de tamisage. des moyens situés au-dessous de la toile pour
recevoir le liquide tamisé et des moyens situés à l'extrémité infé
rieure de la toile pour recevoir les produits séparés par la toile.
Cette structure présente comme principal avantage celui d'accroître le rendement de l'appareil, la pulpe venant à circuler sur toute la surface du tamis. En outre, la toile de tamisage pouvant être déplacée, il n'est plus nécessaire, comme dans les tamis antérieurs, d'avoir à changer complètement une toile usée en un endroit donné, ce qui aurait entraîné des pertes de temps prohibitives. Il suffit, par exemple, même en cours d'opération, de déplacer la toile par enroulement sur une bobine supérieure afin que seule la partie située dans la zone où la filtration est la plus intense et par conséquent où la toile s'use le plus vite soit éliminée à volonté, rapidement, sans interrompre les opérations, et dans des conditions particulièrement économiques.
Cette disposition est surtout intéressante lorsqu'il s'agit d'épaissir ou de séparer à la granulométrie désire une quantité importante de pulpe en un temps minimum.
Des formes de réalisation de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention seront décrites, à titre d'exemples, en se référant au dessin sur lequel:
La fig. 1 représente une vue schématique en coupe d'un appareil connu.
La fig. 2 est une vue en plan de l'appareil représenté à la fig. 1.
La fig. 3, une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation de l'appareil selon l'invention, la toile étant disposée sur un support non élastique.
La fig. 4, une variante de l'appareil de la fig. 3.
La fig. 5, une vue schématique en coupe d'un appareil semblable aux précédents où la toile repose en outre sur un élément poreux et élastique.
La fig. 6, une vue schématique en coupe montrant un dispositif où la toile est en partie au-dessous d'une couche élastique et poreuse.
La fig. 7, une vue schématique en coupe d'une variante de l'appareil de la fig. 6 où la toile est recouverte d'un élément de protection.
La fig. 8, une vue schématique en coupe d'un appareil semblable à celui de la fig. 7 équipé d'une grille de prétamisage.
La fig. 9, une vue schématique en coupe d'un appareil où la toile peut être déplacée à volonté.
La fig. 10, une vue schématique en coupe d'une boîte de détente pour l'alimentation de l'appareil.
La fig. Il, la vue schématique en plan de la boîte de détente.
La fig. 12, une vue schématique partielle et en coupe montrant une disposition de clarinettes d'arrosage.
La fig. 13 est une représentation schématique de rappareil de séparation vu de côté, et équipé de rouleaux latéraux, et
la fig. 14, la vue schématique de l'appareil en plan.
La fig. I représente la section A-A d'un appareil connu vu en plan à la fig. 2. Sur ces figures. la toile de tamisage 1 a été représentée simplement tendue dans le cadre incliné 2 de l'appareil.
La pulpe à traiter arrive par une goulotte d'alimentation 3 et tombe sur toute la largeur de la partie supérieure de la toile. Le liquide chargé de particules de dimensions inférieures à l'ouverture de la maille de la toile traverse celleci et est récupéré par la goulotte 4, tandis que le refus de tamisage glisse sur la toile et est récupéré par la goulotte 5.
La pente de la toile de tamisage est choisie en fonction de la précision de coupure à la maille désirée, des caractéristiques de la pulpe, en particulier de la forme des grains: anguleux comme le quartz par exemple, ronds comme les grenats ou plats comme les micas, et du débit désiré. Le dispositif permettant d'incliner le cadre où l'appareil pouvant être quelconque n'a pas été représenté.
Bien qu'un tel appareil donne déjà des résultats remarquables avec certains types de pulpes, on améliore son rendement en disposant la toile 1 sur un sommier-support constitué par une grille à barreaux 6, fig. 3.
Les points de contact entre barreaux et toile assurent un certain relief, créant des ondes légères et multiples favorables à
I'égouttage. En outre, on évite la création d'une zone centrale où la pulpe creuse une poche dans la toile, de sorte qu'en définitive on obtient un meilleur rendement de l'appareil, la pulpe n'ayant plus tendance à s'accumuler dans la zone centrale. La meilleure répartition de la pulpe sur la surface de la toile permet encore d'accroître le débit des matières à traiter.
On peut aussi, à titre de variante, faire reposer la toile de tamisage 1, fig. 4, sur une simple toile métallique 7 d'ouverture de maille supérieure à celle de la toile 1 et tendue sur le cadre 2. A titre d'exemple, la toile métallique peut avoir une ouverture de maille de 1 mm. Pour la compréhension du dessin, la toile 1 a été représentée au-dessus de la grille 7 mais en fait la toile repose entièrement sur la grille.
L'expérience montre que l'on améliore encore le rendement de l'appareil en disposant la toile de tamisage 1 directement sur une couche élastique et poreuse 8, fig. 5. Cette couche peut être soutenue par une grille telle que 6 et de préférence par une toile métallique telle que 7, de façon à réaliser un contact étroit entre le matelas 8 et la toile 1.
En effet, en plus du rôle amortisseur joué par le matelas 8, le contact étroit qu'il réalise avec la toile permet de vaincre les effets de capillarité de la toile qui, suivant la viscosité de la pulpe, auraient tendance à refuser une partie de la pulpe et par conséquent à créer des passages préférentiels de la pulpe sur la toile.
Dans le cas où les débits deviennent plus importants, on ajoute, au-dessus de la toile et au niveau de sa partie supérieure, une couche supplémentaire 9, comme représenté fig. 6, d'un matériau élastique et poreux. Cette couche évite l'impact direct du flot de pulpe sur la toile qui peut donc travailler normalement en cet endroit.
Lorsque les débits deviennent encore plus importants, on a constaté que la présence d'une grille 10, fig. 7, disposée directement sur la toile de tamisage 1, et éventuellement sur la couche 9 et sur la toile 1, jouait le rôle à la fois d'un moyen de protection de la toile et d'un régularisateur de l'écoulement de la pulpe qui, en se répandant sur toute la surface de la toile, accroissait encore le rendement de l'appareil.
Dans le cas où la pulpe contiendrait de grosses particules, on prévoit une grille à mailles ou à barreaux 11, fig. 8, destinée à un prétamisage. Contrairement aux autres éléments qui sont en contact avec la toile 1, la grille 1 1 est placée à une certaine distance au-dessus de la toile, jouant ainsi à la fois un rôle de prétamisage et un rôle protecteur.
Cependant, même en adoptant la disposition de la fig. 8, on constate une usure non uniforme de la toile de tamisage en raison des différences notables des quantités filtrées tout au long de la surface. En particulier, la zone voisine de la goulotte d'alimentation 3, fig. 1, étant une zone où la filtration est la plus importante, cette partie de la toile a tendance à s'user ou à se colmater prématurément. Aussi, au lieu de changer la toile de tamisage, ce qui entraîne des pertes de temps considérables, on dispose d'un rouleau
de toile 13, fig. 9, placé en aval du cadre, que l'on dévide en en
roulant la partie de la toile située entre la couche 8 et la grille 10 sur le rouleau 12 placé en amont. Selon les besoins, les rouleaux 12
et 13 peuvent être entraînés automatiquement d'une manière con
tinue ou non.
La toile non usée mais seulement colmatée pouvant
alors être rénovée. Cette disposition est particulièrement intéres
sante lorsque les débits deviennent importants et qu'une grande
précision de coupure est recherchée.
Lorsqu'il en est ainsi, on fait arriver le flot de pulpe sur une
boîte de détente représentée schématiquement en 14, fig. 10 et 11.
Le flot, généralement tubulaire, est amené à circuler à travers une
série de chicanes telles que 15 et pénètre à la sortie de la boîte de détente dans le cadre étanche 16 par un canal de section très al
longée répartissant ainsi le flot de pulpe sur toute la largeur du cadre.
dre.
A l'intérieur du cadre, on dispose une série de clarinettes d'ar
rosage 17, au-dessus de la toile 1. Elles sont alimentées soit en air comprimé, soit en eau, soit encore en réactif ou en solution à traiter. Selon le cas, elles contribuent à parfaire le lavage ou à accroître le débit de l'appareil ou à forcer l'évacuation des refus ou à favoriser le décolmatage, ces diverses actions pouvant être combinées selon les cas d'espèces.
La réalisation d'un tel appareil a permis de traiter un grand nombre de produits et notamment des produits argileux renfermant, outre de l'argile, de grosses particules de quartz, de silex et autres impuretés grossières de dimensions s'étendant de 0 à 10 mm, à une concentration qui, à titre d'exemple, a été fixée entre 50 et 250 g/l.
Un seul passage d'un tel produit sur l'appareil précédemment décrit et garni, suivant le cas, d'une toile de 81 microns, de 104 microns ou de 124 microns, a permis de réaliser des coupures conduisant à la récupération quasi quantitative de l'argile et à sa séparation des fractions grossières supérieures à l'ouverture du tamis. Le tracé de la courbe de partage se rapproche d'une ligne brisée à angle droit, ce qui met en évidence l'avantage du procédé par rapport aux hydroclassificateurs classiques pour lesquels la courbe de parage prend une forme courbe plus ou moins inclinée.
Il est important de noter que, la séaration s'effectuant dès la mise en alimentation de l'appareil, celui-ci peut servir tant à des opérations industrielles continues qu'à des campagnes de prospection ou de mises au point discontinues.
Le cadre supportant le système tamiseur peut être cintré ou recevoir une forme particulière en angle obtus ou en courbe convexe ou concave ou en plans parallèles de plusieurs étages favorisant l'écoulement de la pulpe en cascade. C'est ainsi que certains accessoires comme la boîte de détente peuvent être de forme ou de conception différente, en conservant le but décrit. De même, la nature des matériaux formant le cadre du tamis, ainsi que les diverses pièces métalliques de l'appareil peuvent être adaptées à différentes conditions d'emploi, par l'utilisation, par exemple, d'alliages résistant à la corrosion de l'eau de mer si la prospection s'effectue en mer, ou de métal léger dans le cas d'utilisation en missions ambulantes où la masse à transporter doit être aussi réduite que possible et être transportée à dos d'homme ou aéroportée.
Dans la variante représentée fig. 13 et 14, on retrouve un dispositif d'alimentation 14 pouvant comprendre une boîte de dé
tente du flot de pulpe afin d'obtenir un écoulement homogène des produits à séparer sur la toile de tamisage 1.
Celle-ci repose, dans l'exemple choisi, sur une toile métallique
en acier inoxydable 7. Cette toile est elle-même placée sur les tra
verses 6 appartenant à un cadre 2.
Le cadre 2 comporte deux flasques latéraux 2a et 2b qui peu
vent être amovibles afin de faciliter l'insertion de la toile 1 au-des
sus des traverses 6. Ces flasques peuvent encore présenter de sim
ples fentes, telles que 19, servant à l'introduction de la toile 1 et à
son guidage. Dans l'exemple représenté, la fente 19 est continue et
s'arrête au voisinage des extrémités supérieures des flasques 2a
et 2b.
Les rouleaux 12 et 13 peuvent être montés de façon quelcon
que sur des supports les plus divers, fixés ou non à l'appareil à
l'aide de tous moyens fixes ou amovibles: crochets, boulons, etc.,
ces moyens de fixation, connus en soi, n'ont pas été représentés
sur le dessin.
On a représenté en 4 la goulotte de récupération des produits
fins et en 5 la goulotte recevant les refus de la toile de tamisage.
Dans l'exemple représenté, la pulpe tombe directement sur la
toile 1, mais pourrait être éventuellement déversée sur un premier
élément: grille, toile à larges mailles, ou autre élément, si la gra
nulométrie de la pulpe l'exigeait. Les produits cheminent dans le
sens de la flèche 18, les refus tombant dans la goulotte 5 et les
produits fins dans la goulotte 4. Avant que la toile de tamisage ne
présente plus les qualités requises, on déroule une nouvelle lon
gueur de toile à partir des rouleaux 12 et 13 et on enroule la partie
venant d'être utilisée sur l'autre rouleau. Le déroulement de la
toile peut s'effectuer dans les deux sens. Cette disposition est inté ressante puisque l'on dispose d'une place suffisante de part et d'autre de l'appareil.
Il est intéressant de remarquer que, dans le mode de réalisation des appareils conformes à celui de la fig. 9 où les rouleaux sont disposés en aval et en amont de l'apppareil, on peut avoir intérêt à dérouler la toile du rouleau amont. Un avantage de cette disposition est que la partie de la toile en amont, non encore utilisée, est plus facilement mise à Labri des souillures et infiltrations provenant de la pulpe et des refus.
Pour plus de clarté du dessin, on n'a représenté fig. 13 et 14 que la toile de tamisage 1, une toile métallique 7 et les traverses 6.
L'expérience a montré qu'il était possible de remplacer la toile métallique 7 par un matelas élastique poreux dont les pores ou alvéoles ont des dimensions supérieures à celles des mailles de la toile de tamisage et que cette toile ou ce matelas élastique poreux pouvaient être disposés au-dessous des traverses 6. En outre, on peut disposer au-dessous de la toile métallique 7 le matelas élastique, cet ensemble étant disposé soit au-dessous de la toile de tamisage, soit au-dessous des traverses 6, les inflexions locales de la toile de tamisage au-dessus des traverses contribuant encore à diminuer les pertes de produits fins entraînés par les refus. L'expérience a de même montré qu'il était possible de disposer la toile métallique 7 au-dessus des traverses 6 et de placer le matelas éiastique poreux au-dessous des traverses.
Enfin, le matelas élastique peut être soutenu par la toile métallique, cet ensemble étant disposé sé au-dessus ou au-dessous des traverses.
Il est clair que les divers détails décrits cidessus peuvent s'appliquer aussi bien au cas où la toile de tamisage n'est pas constituée par la portion d'un coupon situé entre deux rouleaux qu'aux appareils dont la toile provient de deux rouleaux montés en amont et en aval par rapport à l'écoulement des produits.