Brevet FR2100870A1 — publié le 19720324

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un mélange de matériaux particulaires, malléables et friables en une fraction composée essentiellement des matériaux malléables, et une fraction composée essentiellement des matériaux friables, et l'appareil pour la mise en oeuvre de ce 5 procédé. La séparation des mélanges de matériaux particulaires de différents types peut être effectuée de diverses façons, en fonction des carac-, téristiques du matériau. Par exemple, si les particules d'un matériau du mélange ont des dimensions différentes des particules de l'autre matériau, 10 une séparation par taille, à l'aide,par exemple,d'un tamis, permet de retrouver les différentes fractions. Si l'un des matériaux a une pesanteur spécifique très différente de l'autre matériau du mélange, les fractions peuvent être séparées de diverses manières, à partir des différences de pesanteur spécifique. Cependant, dans divers mélanges utilisés pour des procédés industriels, 15 il n'est pas possible d'utiliser le» techniques classiques de séparation utilisées jusqu'ici. Un exemple de problème rencontré jusqu'ici, et non résolu, concerne le raffinage de divers métaux non ferreux. De nombreux métaux non ferreux sont raffinés par fusion, et il s'ensuit la formation de scories à la 20 surface du bain métallique. Ces scories sont écumées ou éliminées d'une autre façon du bain métallique, en continu ou périodiquement, dans la plupart des procédés de fusion, et très souvent, ces scories contiennent,non seulement, des impuretés séparées du métal, mais encore une quantité assez importante du métal lui-même. Bien que dans le traitement de quelques métaux non ferreux 25 par fusion, les scories puissent être traitées pour récupérer une partie du métal, la récupération entière est très souvent impossible, ou très difficile, d'un point de vue économique. On exemple particulier de rpertes de métal avec les scories se produit dans le traitement de l'aluminium, lors du procédé de récupération 30 initial, de la fusion des déchets, ou lors du raffinage d'un alliage. Dans certains cas, les scories écumées à la surface du métal fondu sont éliminées et emmagasinées ou disposées sans traitement, pour la récupération de l'aluminium. Cependant, un équipement a été proposé et utilisé pour récupérer une partie du métal. Un exemple d'une téchnique et d'un appareil permettant de 35 récupérer une partie de l'aluminium est décrit dans le brevet des E.U.A. n° 2.481.591, et le brevet des E.U.A. n° 3.417.930, ainsi que dans d'autres brevets. 71 24700 2 2100870 Dans le procédé décrit dans le brevet des E.U.A. n° 3.417.930, il apparaît des pertes métalliques, à partir desquelles il est possible de récupérer de l'aluminium en secouant violemment, ce qui permet d'effectuer une séparation préliminaire de l'aluminium fondu. Cet aluminium se solidifie 5 sur une surface de refroidissement d'un transporteur, et la fragmentation des scories qui s'ensuit permet de séparer et de récupérer l'aluminium. Cependant, ce procédé et cet appareil laissent encore une quantité importante de particules finement divisées contenant un mélange d'aluminium particulaire, soit sous forme de particules séparées ne contenant pas d'impuretés, soit sous 10 forme de particules encastrées partiellement ou entièrement dans un revêtement d'impuretés, et d'impuretés particulaires, et ces particules finement divisées ne sont pas entièrement récupérées par un procédé pratique et économique. L'invention propose donc un procédé et un appareil pour séparer des matériaux particulaires, composés de particules finement divisées, comme 15 dans le cas de scories résultant du traitement de certains métaux non ferreux, tels que l'aluminium, ou de matériaux relativement malléables, et de matériaux relativement friables. En général, le procédé et l'appareil conformes à l'invention peuvent s'appliquer à des mélanges où les matériaux ont des dimensions situées à l'intérieur d'une gamme donnée, et qui ne peuvent pas être séparés 20 par un tamis ou toute autre classification basée sur les dimensions. L'invention peut également être utilisée lorsque les particules sont liées l'une à l'autre, comme dans le cas de particules finement divisées de scories dans lequel les particules métalliques sont enrobées partiellement ou entièrement dans une croûte d'impuretés. Conformément au procédé, les matériaux sont soumis à des 25 forces permettant de rompre les matériaux friables, et de leur donner des dimensions situées dans une gamme inférieure à la gamme initiale du mélange, sans briser les matériaux malléables, puis à séparer le matériau en fonction de ces dimensions pour obtenir une partie composée principalement de la fraction malléable, et d'une partie composée de la fraction de matériaux 30 friablea Si les matériaux malléables sont partiellement ou entièrement enrobés dans les matériaux friables, le procédé comporte également une étape de rupture des matériaux malléables. Un procédé préféré pour traiter le mélange et pour rompre les matériaux friables de la mànière décrite ci-dessus, consiste à utiliser des 35 meules en vibration, conformes au brevet des E.U.A. n° 3.510.074 déposé le 5 Mai 1970. Un appareil de ce type est fabriqué par la demanderesse. Ces meules à vibration sont composées de conduits comportant un matériau de 71 24700 2100870 meulage, et vibrant autour d'un seul axe. Dans un mode de réalisation préféré, la meule comporte un certain nombre de conduits parallèles, généralement reliés l'un à l'autre en série, et le matériau à meuler est pompé par ces conduits dans une suspension liquide. De préférence, les fonds des conduits 5 sont ondulés de manière qu'une couche de base en acier, céramique ou autre matériau de meulage soit telle qu'une force tangentielle soit engendrée pendant chaque demi-cycle de vibration. La force se propage vers la partie supérieure des couches de matériaux, et produit des forces horizontales et verticales importantes, qui confèrent de l'énergie à la section du conduit, 10 et permettent un meulage efficace. Selon un mode de réalisation de l'invention appliqué ;a®f scories d'aluminium, les scories particulaires composées d'une fraction d'aluminium et d'une fraction d'impuretés dans laquelle la fraction d'aluminium est relativement malléable, et la fraction d'impuretés est relativement friable, 15 sont mélangées à un liquide, par exemple de l'eau, et pénètrent dans la metile par pompage, pour être soumises à l'action du matériau, afin que les matériaux friables soient meulés en des dimensions très petites, inférieures aux dimensions de la gamme initiale des scories à traiter. Des constituants solubles des matériaux friables sont dissous dans le liquide, leur solubilité étant 20 augmentée sous l'effet de leur petite dimension, et de la vibration de la meule. En même temps, la fraction relativement malléable, l'aluminium des scories, subit une déformation sous l'action du matériau de meulage, avec une faible tendance au cassage. En général, les particules d'aluminium des 25 scories sont déformées selon une configuration en forme de disque, généralement plate, et leurs dimensions effectives sont^considérablement accrues. Par conséquent, la sortie de là meule est composée de matériaux friables finement divisés,comportant essentiellement les impuretés des scories, des particules de dimension supérieure d'aluminium, et un liquide portant les 30 particules solubles. Le mélange est ensuite séparé par laminage de la solution liquide, et division des solides restants, en fonction des dimensions, à l'aide d'un tamis, par exemple. Le matériau sortant du laminoir peut ensuite être dirigé vers un filtre pour séparer les parties solides des parties liquides, et les parties solides sont dirigées directement vers un ou plusieurs tamis 35 rassemblant les particules d'aluminium de taille supérieure, et laissant passer les impuretés finement divisées. 71 24700 4 2100870 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est un schéma synoptique représentant le procédé 5 et l'appareil conformes à l'invention; - la figure 2 représente une partie de la meule en vibration conforme à l'invention; et - la figure 3 est une vue en coupe du dispositif de la figure 2, représentant l'action de la meule en vibration. 10 Sur la figure 1, le mélange de matériaux relativement malléables et relativement friables à séparer est appliqué par l'intermédiaire d'une trémie 10, qui peut être reliée à un précédé industriel précédent de traitement des matériaux, à un conduit 12 d'alimentation, et un dispositif mélangeur 14, où les matériaux particulaires sont mélangés à un liquide qui peut être de l'eau, 15 de l'huile, ou tout autre liquide, tel que celui provenant d'un fonctionnement amont ou aval, du procédé commercial. Le liquide provient d'une source 16 à travers un conduit 18, et les quantités de matériaux et de liquide sont déterminées par les soupapes 12a et 18a. La suspension des matériaux particulaireà dans le liquide est 20 alors envoyée vers un dispositif, pour être soumise à des forces destinées à rompre les matériaux friables du mélange en des particules de taille inférieure sans rompre les matériaux malléables. Dans le mode de réalisation représenté, ce dispositif est une meule en vibration 20, utilisant un matériau sphérique ou de toute autre forme, dans la ou les chambres de vibration, et la suspension 25 des matériaux et du liquide est appliquée sous pression à la meule 20, soit par pompage, soit par gravité. Le rapport liquide-solide est déterminé par la dimension des particules et les dimensions de la meule, et est réglé pour obtenir un rendement optimal. Comme mentionné ci-dessus, des résultats particulièrement 30 satisfaisants sont obtenus avec une meule en jribration du type décrit et représenté dans le brevet des E.U.A. n° 3.510.074. Dans ce brevet, un conduit unique ou chambre de vibration est représenté sur la figure 2, à titre d'illustration. La suspension est introduite à l'extrémité marquée en trait, lorsque le conduit vibre rapidement dans les directions indiquées par les flèches 35 transversales. Le matériau traité est éjecté à la sortie. La vue en coupe de la 'figure 3 représente en pointillés le fond ondulé du conduit, formé par plusieurs tiges parallèles, permettant un déplacement au hasard perfectionné du matériau, ce qui contribue à améliorer le procédé. 71 24700 5 2100870 Après avoir subi l'action de la meule, le matériau est éjecté par un conduit de sortie 22, vers un étage 24 d'extraction du liquide, où celui-ci comportant les constituants du matériau dissous est éliminé de la suspension. Cet étage peut être, par exemple, un dispositif centrifuge ou un 5 filtre. Les matériaux solides restants sont, de préférence, séchés dans l'étage d'extraction de liquide, puis amenés au séparateur 26 où ils sont séparés en fonctionne leur dimension, en une fraction composée essentiellement de matériau malléable, éjectée par une sortie 28 du séparateur, et une fraction composée essentiellement de particules friables finement divisées, éjectée par une sortie 10 30 du séparateur. L'exemple suivant est représentatif de l'application du procédé et de l'appareil conformes à l'invention. Des scories en aluminium dont les dimensions sont situées à l'intérieur d'une gamme passant à travers un écran de 2,38 mm et retenues par 15 un écran de 0,297 mm ont été mélangées avec de l'eau dans un rapport de 3,785 litres environ pour 453 g environ de scories, et éjectées à une vitesse de 163 kg environ de matériau particulier par heure vers une machine du type décrit et représenté sur les figures 9 à 11 du brevet des E.U.A. n° 3.510.074. La machine fonctionnait à une fréquence de 40 cycles par seconde et à une 20 amplitude (considérée comme le déplacement total des conduits de la meule à partir de la fin de leur trajet dans un sens jusqu'à la fin de leur trajet dans l'autre sens) de 12,7 mm environ, l'entrée de l'unité ayant une capacité 3 de l'ordre de 520 kW/m . La meule résonnante a été chargée par un matériau de meulage en forme de grains d'acier, de forme allongée, ayant un certain nombre 25 de façettes. interclassées dans des coins émoussés. Cette forme de matériau permet un certain contact, et les expériences précédentes ont démontré que de bons résultats pouvaient être obtenus avec ce matériau. Un seul conduit de la meule a été utilisé. Le contenu d1aluminium des scories envoyées vers la machine était 30 d'approximativement 70% en poids. Le matériau éjecté de la meule passait à travers un tamis de 0,297 mm de dimension, et le matériau retenu par le tamis se montait à environ 98 kg/h. Des essais sur le matériau ont indiqué qu'il contenait approximativement 90% d'aluminium, soit environ 86 kg/h, les particules d'aluminium ayant la forme de disques plats, dont le rapport diamètre-35 épaisseur est de 4:1, c'est-à-dire que le diamètre est d'environ 3 mm et que l'épaisseur est d'environ 0,75 mm. 71 24700 6 2100870 Il est bien entendu que diverses modifications peuvent être apportées par le spécialiste au procédé et à l'appareil de l'invention, sans s'écarter de son esprit. Par exemple, les phases de séchage et de séparation peuvent être combinées, et d'autres types de meules en vibration peuvent être utilisés. Il va de soi que l'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. 71 24700 2100870 REVENDICATIONS I„ Procédé de fabrication d'un mélange de matériaux relativement malléables et relativement friables, sous forme particulaire, ces particules ayant des dimensions situées à l'intérieur d'une gamme initiale donnée, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de soumission du 5 mélange à des forces destinées à rompre les particules friables et à les réduire en particules dont les dimensions se trouvent à l'intérieur d'une gamme inférieure à la gamme initiale, sans briser les particules malléables, et de séparation du matériau en fonction de dimensions pour obtenir une partie composée principalement de la fraction malléable et une partie composée principalement 10 de la fraction friable. 2. Procédé selon la revendication ls caractérisé en ce que le mélange est soumis à des forces permettant de déformer les particules des matériaux malléables, de manière à accroître leur dimension dans une gamme très supérieure à la gamme de dimension initiale du mélange. 15 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange est traité dans une meule en vibration. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mélange est traité dans une meule en vibration, le matériau est suspendu dans un liquide et dirigé vers un conduit contenant un matériau de meulage, et mis en vibration 20 le long d'un axe transversal à l'axe de conduit. 5. Procédé de traitement d'un matériau particulaire, dont les particules ont des dimensions situées à l'intérieur d'une gamme initiale, ce matériau étant composé d'une fraction de métal relativement malléable et d'une fraction d'impuretés relativement friables, quelques-unes pouvant être 25 solubles, caractérisé en ce qu'il comporte les phases d'application d'une suspension dans un liquide du mélange à une meule en vibration, cette meule comportant un conduit pour le matériau contenant un support de moulage, de soumission du conduit et des mouvements vibratoires le long d'un seul axe pour imprimer un mouvement au milieu de moulage, et soumettre le mélange à 30 un impact et à des forces de cisaillement suffisantes pour rompre la fraction d'impuretés dans une gamme de dimensions inférieure à la gamme initiale, et pour déformer les particules de la fraction métallique en corps en forme de disques dont les dimensions se trouvent à l'intérieur d'une gamme supérieure à la gamme initiale, de déchargement de la.suspension à partir de la mçule, 35 et de séparation du mélange de suspension en un composant liquide comportant des matières solubless en fonction des dimensions, en une fraction composée 71 24700 8 2100870 principalement des particules métalliques malléables et une fraction composée des impuretés friables, et du liquide de suspension. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange de matériaux particulaires est suspendu dans l'eau, dans une quantité 5 d'environ 453 g de matériaux particulaires à 3,78 litres environ de liquide. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les dimensions du matériau particulaire se trouvent à l'intérieur d'une gamme telle que ses particules puissent passer à travers un tamis dont les mailles ont des dimensions d'environ 2,38 mm et soient retenues par un tamis dont les 10 mailles ont des dimensions d'environ 0,297 mm. 8. Procédé pour traiter un mélange de matériaux relativement malléables et de matériaux relativement friables, en forme particulaire, les dimensions des particules se trouvent à l'intérieur d'une gamme initiale, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour soumettre le mélange à des forces 15 destinées à rompre les particules friables et à leur donner des dimensions comprises dans une gamme inférieure à la gamme initiale, sans rompre les particules malléables, et un moyen pour séparer les matériaux en fonction de leur dimension, pour obtenir une partie composée principalement de la fraction malléable et line partie composée principalement de la fraction friable. 20 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen pour rompre le matériau friable est un dispositif de meulage. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de meulage est une meule en vibration. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que la 25 meule est une meule en vibration comportant au moins un conduit pour le matériau chargé par un support de meulage, et un moyen pour faire vibrer le conduit le long d'un seul axe. 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le conduit a une surface inférieure ondulée, pour imposer une force tangentielle 30 au support de meulage qui se propage dans toute la section du conduit. 13. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour mélanger le matériau à un liquide, et un moyen pour conduire un mélange du matériau et du liquide en continu à l'extérieur de la meule. 35 14. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de séparation des matériaux est un ou des tamis.