Brevet FR2106559A1 — publié le 19720505

La présente invention concerne un séparateur magnétique, et plus particulièrement un appareil capable de séparer des matières ferreuses magnétiques d'un milieu liquide. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un 5 tel séparateur comprend un plateau circulaire de séparation en matière amagnétique ou paramagnétique qui tourne autour d'un axe central et comporte une surface supérieure de séparation en pente d'une zone centrale vers sa périphérie. Le plateau de séparation comporte une zone de séparation et une zone d'enlèvement du fer 10 ou de toute autre matière à susceptibilité magnétique suffisante, un ou plusieurs aimants étant montés sous le plateau dans la zone de séparation. Un dispositif achemine un milieu liquide contenant le fer ou la matière à susceptibilité magnétique suffisante que l'on désire séparer, vers la zone centrale du plateaude séparation, 15 un dispositif facilite l'enlèvement du fer ou de ladite matière dans la zone prévue à cet effet et un collecteur recueille le milieu liquide après qu'il se soit écoulé sur la surface du platBau, dans la zone de séparation, et le fer ou la matière à séparer provenant de la zone d'enlèvement. 20 Le séparateur de la présente invention se caractérise par sa facilité d'exploitation et son efficacité dans la séparation dB fer ou de matières à susceptibilité magnétique suffisante contenus dans un milieu liquide. Il est souvent gouhaitable de pouvoir éliminer des matières ferreuses en suspension dans des liquides 25 aqueux contenant d'autres matières, telles que des pigments de bioxyde de titane, car la présence du fer modifie sensiblement les propriétés du produit fini. Le présent appareil peut servir à l'élimination continue de ce type d'impuretés d'un milieu liquide, car il consiste essentiellement en un plateau circulaire de sépa-30 ration en matière amagnétique qui tourne au-dessus d'un ou plusieurs aimants, de sorte que l'entretien dû à l'usure des pièces mobiles est réduit à un minimum. Le plateau circulaire de séparation est en une matière amagnétique ou paramagnétique qui dépend de la nature du milieu à 35 traiter. On peut utiliser des matières plastiques synthétiques, telles que les polyoléfines, par exemple du polyéthylène» du paly-propylène ou des résines epoxy éventuellement renforcées par une 71 33246 2 210655*? charge de fibres de verre ou de métaux tels que le nickel, le laiton, l'aluminium ou certains types d'acier inoxydable. La surface supérieure du plateau de séparation est généralement un cône très ouvert dont la périphérie tourne dans un plan horizontal, de façon à former 5 une face inclinée de la zone centrale vers la périphérie. L'axe de rotation du plateau est généralement vertical. En pratique, le plateau de séparation peut Stre un disque dont la projection horizontale représente un diamètre de 1,20 mètre et dont la surface supérieure descend d'environ 10 centimètres du centre vers la péri-10 phérie. L'angle d'inclinaison de la surface supérieure du plateau, mesuré par rapport à un plan horizontal passant par la zone centrale, peut varier de 1 à 40e. 5i nécessaire, pour faciliter la séparation, le plateau peut comporter des nervures radiales s'étendant de sa zone centrale jusqu'à sa périphérie. 15 L'inclinaison de la surface supérieure du plateau dépend naturellement du type de milieu liquide à traiter et de la vitesse d'écoulement désiré sur la surface du plateau. Le temps de présence du milieu liquide sur la surface du plateau dépend de son inclinaison et de la vitesse de rotation, ces deux paramètres étant généralement 20 déterminés expérimentalement d'après la vitesse optimale de sépara- 4 tion du fer ou de la matière magnétique à séparer. Le plateau de séparation peut être monté par sa zone centralé sur un mécanisme d'entraînement approprié. En pratique, le plateau est monté sur un tube ou sur un arbre tournant dans des paliers 25 d'une structure de support. La rotation du plateau peut être commandée par un moteur électrique qui entraîne le tube ou l'arbre par un moyen classique, tel qu'une transmission à engrenages ou un entraînement à friction. En variante, le plateau circulaire peut être entraîné par 30 sa périphérie extérieure et peut tourner sur un pivot central rotatif ou fixe. La surface supérieure du plateau circulaire comprend une zone de séparation et une zone d'enlèvement. La zone de séparation reçoit le liquide à traiter et est soumise à l'influence d'un ou 35 plusieurs aimants sous le plateau de façon que la totalité de la matière; ferreuse magnétique soit retenue sur la surface, alors que le liquida s'écoule par gravité vers la périphérie. 11 33246 3 2106559 Le dispositif d'amenée du liquide contenant la matière ferreuse à la zone de séparation peut être, par exemple, un tuyau arrosant directement la surface du plateau dans sa zone centrale ou au voisinage. Ce tuyau de déversement peut être monté 5 verticalement au-dessus du centre du plateau. L'orifice de sortie du tuyau de déversement peut être étudié pour répartir le liquide à traiter sur la surface de la zone de séparation. L'angle de sortie du tuyau dépend en pratique des dimensions et de la forme de la zone de séparation. Le débit de liquide à traiter dans la 10 zone de séparation doit de préférence être étudié pour former un film lisse sans turbulence. Dana une vue en plan, la zone de séparation occupe généralement la moitié de la surface du plateau circulaire, bien qu'elle puisse également occuper un arc plus grand ou plus petit que 1802. 15 Le reste de la surface du plateau constitue généralement la zone d'enlèvement de la matière ferreuse qui a été séparée du milieu liquide. On peut cependant prévoir une zone intermédiaire entre la zone de séparation et la zone d'enlèvement. Des aimants peuxant être montés sous le plateau de séparation et la surface de la zone 20 intez;jaédiaiiB peut être balayée par un courant de liquide de rinçage. Le milieu liquide à traiter n'est pas dirigé vers la zone intermé--diaii». Cette zone peut servir à la récupération des produits intéressants qui se séparent du fer, ce dernier adhérant à la surface du plateau avant d'être enlevé mécaniquement dans la zone 25 prévue à cet effet. On utilise généralement un certain nombre d'aimants permanents dont la forme et les dimensions correspondent le plus étroitement possible au profil de la surface inférieure du plateau, dans la zone de séparation, sur toute l'étenduB de cette dernière. Si nécessaire, jO on peut remplacer les aimants permanents en totalité ou en partie par des électro-aimants, bien que cette solution n'offre aucun avantage particulier étant donné qu'à aucun moment du fonctionnement il n'est nécessaire de déplacer les aimants dB leurs positions respectives. 35 Des dispositifs collecteurs recueillent séparément le liquide qui s'est écoulé sur la surface du plateau dans la zone de séparation et les matières ferreuses qui adhèrent à la surface de la ?1 33246 4 210655*5 zone d'enlèvement. Ces dispositifs peuvent comprendre une auge circulaire montée sous la périphérie du plateau et dans laquelle se rassemblent séparément le milieu liquide et la matière ferreuse. i On divise généralement l'auge en deux parties s'étendant respecti-5 vement sous la périphérie de la zone de séparation et sous la périphérie de la zone d'enlèvement. Chaque auge peut comporter son conduit de sortie fournissant l'un le milieu liquide traité et l'autre les matières ferreuses séparées. Pour faciliter l'enlèvement des matières ferreuses de la 10 surface du plateau, dans la zone d'enlèvement, on peut utiliser un dispositif tel qu'une rampe d'arrosage dirigeant un liquide de lavage sur la surface du plateau et/ou une brosse ou tout autre dispositif racleur. Lorsque la brosse est associée à un arrosage d'eau, il est avantageux d'utiliser une brosse hélicoïdale montée 15 sur un support rotatif. La solution préférée consiste à utiliser une brosse tournant dans une position fixe par rapport au plateau qui se déplace sous les poils pour enlever les particules de fer ou de matière magnétique et les faire s'écouler vers un dispositif collecteur approprié équipé d'une évacuation. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description détaillée qui suit et des dessins sur lesquels t La figure 1 est une coupe axiale en élévation du séparateur de l'invention, sensiblement selon la ligne A-A de la figure 2. 25 La figure 2 est une vue en plan du séparateur de l'invention* La figure 3 est une coupe en élévation du séparateur, sensiblement selon la ligne B-B de la figure 4. La figure 4 est une vue en plan du séparateur sans son plateau circulaire. 30 L'appareil de l'invention est construit autour d'un bâti 1 comportant dss paliers 4 et 5 qui supportent un arbre vertical 3 sur lequel est monté un plateau séparateur circulaire 2. Le plateau séparateur 2 est !une mince enveloppe d'aluminium ayant la forme d'un cûne très ouvert dont le diamètre horizontal est de l'ordre 35 d't,20 mètre et dont l'inclinaison correspond à une différence de niveau de 10 centimètres du centre du cône à sa périphérie* 71 33246 s 210655") L!arbre 3 comporte une collerette 6 sur laquelle se monte un disque 7 servant à l'entraînement par friction du plateau 2. L'entraînement est assuré par une roue de contact 8 qui est clavetée sur l'arbre 9 d'un moteur électrique 10 monté dans le bâti 1. Un 5 certain nombre d'aimants permanents 11 dont la forme correspond avec précision à celle de la surface intérieure du plateau 2 sont montés sous la moitié du disque de ce dernier* La zone 12 qui se trouve au-dessus de ces aimants constitue la zone de sépa-ration, alors que l'autre partie du disque circulaire que balaie 10 le plateau 2 constitue le zone d'enlèvement 13. L'arbre 3 est creux et sert de passage à un conduit d'amenée de fluide 14 dont l'extrémité supérieure 15 distribue le liquide à traiter sur la zone de séparation 12. L'extrémité inférieure du conduit 14 est fixée de manière étanche à une base 16 qui reçoit 15 le fluide par un tuyau 17« Le bâti 1 supporte une auge circulaire 18 qui est montés sous la périphérie du plateau 2. L'auge 18 est divisée en deux parties 19 et 20 par des séparateurs 21 et 22. La partie 19 de l'auge sert à recueillir le liquide traité au bas de la zone de séparation 20 12 et le partie 20 de l'auge sert à recueillir les produits de lavage de la zone d'enièvement 13. La partie 19 comporte un tuyau de sortie 23 et la partie 20 comporte un tuyau de sortie 24 montés chacun à l'extrémité de leur auge respective, dans le sens de la rotation du plateau 2. 25 Une brosse hélicoïdale 27 portée par un arbre rotatif 26 est en contact avec la surface supérieure du plateau 2 dans la zone d'enlèverent 13» Le moteur électrique 10 est porté par une plaque pivotante 27 à laquelle est fixé un ressort et un mécanisme de réglage 28 30 destinés è maintenir la friction voulue entre la roue 18 et le disque d'entraînement 7. En service, le liquide contenant les particules de fer à séparer Bst introduit par le tuyau 17 dans la base cylindrique 16 et remonte dans le conduit de déversement 14. De là, il s'écoule 35 sur la surface du plateau 2 au-dessus des aimants permanents 11» Alors que le liquide s'écoule librement sur la surface, les particules de fer qu'il contient sont retenues et l'auge 19 recueille 71 33246 6 2106559 du liquida ne contenant pratiquement plus de fer. La surface du plateau tourne sous l'influence des aimants permanents 11 jusqu'à la zone d'enlèvement 13 où elle est balayée par la brosse 25 qui décolle les particules de fer. La surface du plateau est ensuite 5 rincée à l'eau par un tuyau 29 et le fer s'écoule vers l'auge 20 et sa sortie 24. Le liquide à traiter est continuellement déversé sur la zone de séparation du plateau et la zone d'enlèvement est nettoyée en continu. 10 L'appareil des figures 1 à 4 convient particulièrement bien au traitement d'une bouillie aqueuse de bioxyde de titane contenant comme impuretés des matières ferreuses. Cependant, il va de soi qu'il permet de traiter d'autres types de liquides ou de dispersions de matières solides magnétiques. Dans une application pratique, 15 le plateau 2 peut tourner à environ 1/6 de tour à la minute pour un débit de bouillie de bioxyde de titane allant jusqu'à 5 m3 par heure. 71 33246 7 2.106559 Revendicationa 1. Séparateur magnétique caractérisé en ce qu'il comprend un plateau circulaire de séparation en matièrB amagnétique nu paramagnétique, tournant autour d'un axe central et dont la surface 5 supérieure est en pente de sa zone centrale vers sa périphérie, la surface dudit plateau constituant une zone de séparation et une zone d'enlèvement de particules de fer ou d'autres matières à susceptibilité magnétique suffisante, un ou plusieurs aimants étant montés sous la zone de séparation du plateau, un dispositif ache-10 minant un milieu liquide contenant le fer ou ladite matière à séparer dans ou à proximité de la zone centrale du plateau de séparation, un dispositif facilitant l'enlèvement du fer ou de ladite matière de la surface du plateau dans la zone d'enlèvement et des dispositifs collecteurs recueillant séparément le milieu 15 liquide après écoulement sur la surface de la zone de séparation et le fer ou la matière à séparer sur la surface de la zone d'enlèvement» 2* Séparateur selon la revendication Icaractérisé en ce que le plateau circulaire est de forme conique* 20 3* Séparateur selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le plateau circulaire tourne autour d'un axe » central vertical» 4. Séparateur selon la revendication 3 caractérisé en ce que la pente de la surface supérieure du plateau de séparation par 25 rapport au plan horizontal correspond à un angle de 1 à 402, 5. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le plateau de séparation comporte des nervures radiales s'étendant de sa zone centrale è sa périphérie* 6* Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 30 5 caractérisé en ce que le plateau de séparation est monté sur un tube ou sur un arbre rotatif* 7* Séparateur selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'un moiair électrique entraîne en rotation le tube ou l'arbre pour faire tourner le plateau de séparation* 35 8» Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le plateau est mis en rotation par un dispositif d'entraînement agissant sur sa périphérie. 71 33246 8 2106559 9. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le dispositif d'amenée du milieu liquide dans la zone de séparation comprend un conduit de déversement monté verticalement au centre du plateau qui tourne par rapport 5 audit conduit. 10. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la zone de séparation occupe la moitié de la surface du plateau vu en plan. 11. Séparateur selon la revendication 10 caractérisé en ce 10 que la zone d'enlèvement occupe le reste du plateau. 12. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que plusieurs aimants permanents sont montés sous la zone de séparation du plateau et ont un profil correspondant étroitement à la surface inférieure du plateau dans cette zone. 15 13. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'un ou plusieurs électro-aimants sont montés sous la zone de séparation du plateau. 14. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que les dispositifs collecteurs comprennent 20 une auge de forme circulaire divisée en deux parties, l'une sous la périphérie de la zone de séparation et l'autre sous la périphérie de la zone d'enlèvement. 15. Séparateur selon la revendication 14 caractérisé en ce que chaque auge comporte un tuyau d'évacuation. 25 16. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 è 15 caractérisé en ce que le dispositif facilitant l'enlèvement des particules de fer ou de matière à séparer de la surface du plateau comprend un tuyau arrosant de liquide de rinçage la surface dudit plateau. 30 17. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une brosse montée au-dessus de la surface de la zone d'enlèvement pour faciliter le nettoyage des matières magnétiques qui adhèrent sur la surface du plateau. 35 18. Séparateur selon la revendication 17 caractérisé en ce que la brasse est de type hélicoïdal et tourne sur un support. 19. Séparateur.selon-l'une quelconque des revendications 1 à 18 71 33246 9 2106559 caractérisé en ce que le plateau de séparation est en aluminium. 20. Procédé de séparation d'une matière ferreuse contenue dans une bouillie aqueuse de bioxyde cke titane caractérisé en ce qu'il consiste à acheminer une bouillie aqueuse de bioxyde de 5 titane contenant du fer comme impuretésvers la zone de séparation du plateau rotatif d'un séparateur du type décrit dans la revendication 1, à recueillir la bouillie aqueuse avec une teneur en fer réduite au bas de la zone de séparation de la surface du plateau, et à éliminer le fer de la surface du plateau dans la 10 zone d'enlèvement.