Brevet FR2116430A1 — publié le 19720713

L'invention concerne un procédé de séparation de particules minérales conductrices ou semi-conductrices de l'électricité, d'avec des particules minérales non conductrices et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé; On connait des procédés de séparation de matières minéra- les présentant des propriétés magnétiques et électriques différentes. Pour les minéraux aimantables, on utilise des séparateurs magnétiques comportant des aimants aussi puissants que possible qui attirent les matières aimantables. tes différents procédés de séparation connus ne diffèrent plus les uns des autres que nar la façon dont on extrait les particules minérales aimantables de la trajectoire suivie par les particules minérales non ainiantables. Pour la séparation de minéraux conducteurs de l'électricité d'avec des minéraux non conducteurs, la séparation magnétique ntest pas utilisable. On connut des procédés électrostatiques de séparation dans lesquels on met à profit, pour la séparation, la différence d'aptitude à absorber des charges électriques laquelle dépend surtout de la conductibilité superficielle en combinaison avec la résistance de. contact des particules. L'opération de séparation se base sur les relations qui s'établissent entre corps chargés d'électricité (Loi du Coulomb). D'après cette Loi, les particules minérales se chargent et se déchargent à des vitesses différentes, suivant leur conductibilité superficielle et la résistance de contact des particules. Il en résulte de même que les forces électrostatiques qu'on met à profit pour la séparation présentent des valeurs différentes. Les différents procédés connus de séparation électrostatique ne diffèrent que par la façon dont on assure le transport des particules minérales à séparer (cylindres ou séparateur à fente). Les procédés électrostatiques de séparation supposent que les particules minérales à séparer soient très sèches afin Que la résistance de contact des particules soit aussi faible que possible ct ne dépende plus, pour le reste, que des propriétés du mlne- ral. Le séchage demande la mise en oeuvre de moyens très imnorUanlfis. De plus, les procédés de séparation électrostatiques supposent que les particules minérales aient une dimension relativement faible car, lorsque les particules sont trop grosses, la masse a trop dt inertie pour rendre possible, en fonction des forces électrostatiques qui apparaissent, une accélération suffisante suivant la direction de séparation. Ce qui est en outre un inconvénient pour la qualité de la séparation, c'est le fait qu'on ne peut exploiter pour la séparation sensiblement que les propriétés électriques de surface, les propriétés électriques internes d'une particule ne jouant dans une large mesure aucun rôle dans la séparation. L'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de séparation de particules minérales conductrices ou semiconductrices de l'électricité d'avec des particules minérales non conductrices, dans lesquels l'humidité du produit minéral soumis à la séparation est sensiblement sans influence sur la qualité de la séparation, dans lesquels les propriétés électriques internes des différentes particules sont également exploitées lors de la production des forces de séparation et avec lesquels il est possible d'assurer une séparation ordonnée même dans le cas de particules relativement grosses. te problème qui est à la base de l'invention est résolu, dans le cas d'un procédé de séparation de particules minérales conductrices ou semi-conductrices de l'électricité d'avec des particules minérales non conductrices de l'électricité-, par le fait quton déplace les particules minérales non séparées par rapport à un champ magnétique non homogène. te dispositif conforme à l'invention pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisé par le fait qu'un dispositif de transport déplace en continu les particules minérales non sépaes, et par le fait qu'un aimant est prévu qui engendre un champ magnétique non homogène dans la région des particules minérales non séparées. La solution conforme à l'invention est basée sur le principe fondamental consistant à produire, dans les particules minérales conductrices ou semi-conductrices de l'électricité, au moyen de champs magnétiques variables, des courants induits qui, à leur tour, donnent naissance à des champs magnétiques à l'aide desquels on produit des forces qui accélèrent les particules minérales au moyen des courants induits.Dans le cas d'une direction convenable, cette accélération conduit à un mouvement des particules minérales conductrices ou semi-conductrices qui les fait sortir de la région des particules minérales non conductrices. te principe qui est à la base de la solution conforme à l'invention est constitué entre autre par la Loi de tenz selon laquelle la tension induite est toujours orientée de telle sorte que le champ magne- tique produit par un courant induit par cette tension agit en sens contraire de la cause de l'induction. Sur la base du principe conforme à l'invention, il y a, en principe, trois solutions différentes possibles. La première est basée sur le déplacement des particules minérales à travers un champ magnétique non homogène. Dans les particules minérales conductrices ou semi-conductrices se trouvent induits des courants qui subissent, en vertu de la Loi de Lenz précitée, un effet de freinage (freinage par courants de Foucault). Ce freinage peut être utilisé pour retirer les particules minérales, ayant subi l'induction, des bords d'une bande transporteuse, en forme de tamis ou de grille, animée d'un mouvement de déplacement. tes particules minérales ayant subi l'induction tombent alors à travers les mailles ou intervalles entre éléments de la bande transporteuse et peuvent astre évacuées lentement au moyen d'une bande transporteuse. tes particules minérales peuvent aussi être transportées rapidement, par soufflage, à travers un champ magnétique non homogène, en utilisant, comme fluide, aussi bien l'air que l'eau. tes particules minérales conductrices ou semiconductrices subissent, en raison des courants induits, un freinage et suivent, pour cette raison, sous l'effet de la force de la pesanteur qui s'exerce simultannément, une trajectoire différente. Un second genre de solution consiste à produire un champ migratoire se déplaçant rapidement qui tend à entrainer les particules minérales conductrices ou semi-conductrices. S'il existe par exemple dans la région de la surface d'un tambour tournant un champ statique qui varie, il se produit dans les particules qui sont conductrices ou semi-conductrices et qui se trouvent dans la région du champ magnétique migratoire,- des courants induits produisant des forces qui accélèrent les particules dans le sens du champ magnétique migratoire. La surface du tambour peut se trouver par exemple à l'extrémité de délivrance d'une bande transporteuse, extrémité d'où tombent les particules minérales à séparer. tes particules minérales conductrices ou semi-conductrices sont accélérées selon une direction correspondant au déplacement du champ magnétique migratoire et suivent par conséquent une courbe de chute moins inclinée. Le champ migratoire peut également se déplacer suivant une direction transvrsale par rapport au déplacement du produit à séparer, de sorte que les particules minérales conductrices ou semi-conductrices soient accélérées suivant une direction latéra le. Il est également possible de produire des champs magnétiques migratoires à l'aide de piles magnétiques immobiles qu'on alimen te, de la même façon que les pôles des moteurs triphasés,avec des courants présentant un décalage de phase allant en augmentant ( par exemple de 300, 600, 900). Un troisième genre de solution consiste à utiliser des champs magnétiques variables à l'aide desquels on donne naissan ce, dans des particules minérales conductrices ou semi-conduc trices, à des courants induits qui produisent des forces tendant à écarter du champ magnétique les particules minérales conductri ces ou semi-conductrices dans le sens où le flux magnétique va en diminuant. Une solution concrète possible consisterait par exemple à faire passer les particules minérales à séparer, posées sur une bande transporteuse, au dessus de l'entrefer relativement étroit d'un électro-aimant alimenté en courant alternatif. tes particules minérales dans lesquelles il se produit des courants induits se déplacent vers le haut et peuvent être séparées, par exemple au moyen d'un courant d'air ou d'eau venant latéralement.Bien enten du, l'électro-aimant alimenté en courant alternatif peut aussi se trouver dans la région d'un tambour sur la surface duquel on dé pose en couche mince les particules minérales à séparer. On place alors l'entrefer de l'électro-aimant dans la région où ces parti cules descendent en glissant et les particules minérales conduc trices et semi-conductrices sont écartées de façon correspondante de la périphérie du tambour. Les particules minérales conductrices semi-conductrices ou non conductrices suivent par conséquent des courbes de chute présentant des pentes différentes. Aucun des trois types de solution ne nécessite, du fait de son principe, un séchage spécialement poussé du produit à sé parer, la séparation est également bonne tant pour les particules de petite dimension que pour celles qui sont relativement grosse s, la séparation peut même se faire dans liteau, et, pour la sépara tion, on a recours également aux propriétés de conductibilité interne des particules minérales. Aucun de ces avantages n'existe avec les procédés électrostatiques de séparation. L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins ci-annexés qui représentent de façon sché 'matique des exemples de réalisation et dans lesquels Fig. 1 représente une forme de réalisation d'un disposi- tif de séparation de particules minérales conductrices ou semiconductrices d'avec des particules minérales non conductrices dans lequel on fait passer les particules à séparer à travers un champ magnétique fixe non homogène; Fig. 2 représente une partie d'une bande transporteuse en forme de grille selon la figure 1 Fig. 3 représente une forme de réalisation d'un disposi tif de séparation dans lequel on souffle les particules minéra- les, en vue de leur séparation, à travers un champ magnétique non homogène;; Fig. 4 représente une variante de la forme de réalisation selon la figure 3 Fig. 5 représente un dispositif dans lequel on accélère des particules conductrices ou semi-conductrices au moyen d'un champ magnétique migratoire Fig. 6 représente un dispositif dans lequel on accélère et sépare au moyen d'un champ magnétique variable des particules conductrices ou semi-conductrices; Fig. 7 mprésente une modification de la forme de réalisation selon la figure 6. Dans la figure 1 se trouvent, dans une trémie de chargement 1, des particules minérales 2 qui sont à la fois des particules conductrices et/ou semi-conductrices de l'électricité et des particules non conductrices. On dévers les particules minérales sur une bande. transporteuse 3 en forme de grille dans laquelle les intervalles entre barreaux sont plus grands que les plus grosses des particules minérales à séparer. Une partie 4 des particules minérales tombe par conséquent à travers les intervalles des barreaux tandis que le reste se dépose et reste sur la face supérieure de la grille.La bande transporteuse 3 en forme de grille passe autour de cylindres 5 et 6 et se déplace relati vement rapidement à travers une fente formée par un pôle Nord 7 et un pôle Sud 8 d'un aimant. te ôle Nord 7 et le pôle Sud 8 présentent des dents 9 et 10 à l'aide desquelles on dolce naissance dans la fente à un champ magnétique variable non homogène. Les particules minérales à séparer traversent rapidement, sur une bande transporteuse 3 en forme de grille, ce champ magnétique d'intensité variable de sorte qu'il s'y induit des courants de Poucault qui freinent fortement les particules minérales con ductrices,à un degré moindre les-particules minérales semi-conductrices, mais ne freinent en aucune façon les particules minérales non conductrices. tes particules minérales freinées tombent, à partir de traverses de la bande transporteuse en forme de grille, vers le bas, et, en passant à travers ces intervalles, sur une bande transporteuse il qui circule en dessous dela première et extrait les particules minérales conductrices ou semi-conductrices séparées, de la fente comprise entre le pôle Nord 7 et le pôle Sud 8, selon le sens d'une flèche 12. Les particules minérales non conductrices restent sur les traverses de la bande transporteuse 3 en forme de grille et sortent selon la flèche 13 de la fente comprise entre le pôle Nord 7 et le pôle Sud 8. Comme les particules minérales conductrices ne sont exposées, sur la bande transporteuse 11 et dans la région de la fente comprise entre le pôle Nord 7 et le pôle Sud 8, à aucun champ magnétique variable, elles ne sont soumises à aucune force de ralentissement. Ces forces de ralentissement ne se produisent, et seulement dans une faible mesure, que lors de la sortie de la fente comprise entre le pôle Nord 7 et le pôle Sud 8. Mais elles n'ont pas d'inconvénient et conduisent simplement à de faibles déplacements sur la bande transporteuse 11, déplacements qu'on peut de plus éviter au moyen de cannelures transversales. La figure 2 représente une partie de la bande transporteuse 3 en forme de grille. Elle se compose de bandes longitudinales 14 sur lesquelles sont montées des traverses 15. La surface des traverses 15 présente un creux 16 en forme de cuvette dans lequel reposent les particules minérales, ce qui empêche dans une certaine mesure qu'elles puissent toMber en l'absence d'une force de ralentissement. Pour éviter que, dans le cas de forces de ralentissement faibles dans la fente comprise entre le pôle Nord 7 et le pôle Sud 8, des particules minérales non conductrices retiennent des particules minérales conductrices ou semi-conductrices qui se trouvent en dessous d'elles, , il peut être avantageux de mettre légèrement en vibration, dans le sens vertical, la bande transporteuse 3 en forme de grille. La figure 3 représente une forme de réalisation dans laquelle on souffle les particules'à séparer, selon la flèche 16, à travers un tube 17 vers un champ magnétique 18 non homogène produit par un pale Nord 19 et un pôle Sud 20. te pôle Nord 19 et le pôle Sud 20 se trouvent l'un derrière l'autre dans le sens du mouvement des particules, sur l'un des côtés de la trajectoire indiquée par la ligne 21 en tiretés pour les particules minérales non conductrices et par une ligne en traits mixtes 22 pour les particules minérales conductrices ou semi-conductrices. Les particules minérales non conductrices ne sont pas freinées dans le champ magnétique 18 non homogène de sorte que leur trajectoire est relativement peu inclinée comme l'indique la ligne 21 en traits tiretés . Par contre, les particules minérales conductrices subissent un freinage dans le champ magnétique 18 et tombent par conséquent d'autant plus rapidement vers le bas. Elles ont par conséquent une trajectoire telle que figurée par la ligne 22 en traits mixtes qui est plus fortement courbée vers le bas. Comme fluide de transport pour déplacer les particules minérales à une vitesse relativement élevée dans le champ magnétique non homogène 18, on peut utiliser aussi bien de l'air que de l'eau. La figure 4 correspond sensiblement à la figure 3, et les éléments semblables sont désignés par les memes références. Tou- tefois par différence avec la figure 3, il a été prévu, dans ce cas, un pôle Nord 23 et un pôle Sud 24 placés de part et d'autre de la trajectoire des particules minérales, c'est-à-dire l'un en face de l'autre, lesquels produisent un champ magnétique non homogène. Pour cela, leurs surfaces en regard ont été arrondies, mais elles peuvent également être cannelées comme le pôe Nord 7 et le pôle Sud 8 de la figure 1. La figure 5 représente une forme de réalisation qui correspond au deuxième genre de solution utilisant un champ migratoire. On déplace les particules minérales à séparer, sur le brin supérieur d'une bande transporteuse 25, dans le sens d'une flèche 26 en dessous de et à peu près tangentiellement à la surface d'un tambour 27 sur la surface duquel se trouvent de façon alternée des pôles Nord 28 et des pôles Sud ?9, Dans la région de la surface du tambour se trouve ainsi créé un champ magnétique non homogène dont le sens alterne. te tambour 27 tourne dans le sens de la flèche 30 de sorte te que le champ magnétique extérieur alternatif et non homogène entraine et accélère les particules minérales' conductrices ou semi-conductrices qui se trouvent, sur le brin supérieur de la bande transporteuse 25 à une vitesse sensiblement plus faible que la vitesse périphérique du tambour 27. Lorsque l'accélération augmente, le mouvement relatif par rapport au tambour 27 devient plus faible, de sorte qu'en choisissant convenablement la vitesse, les particules minérales conductrices tombent suivant une trajectoire relativement peu inclinée vers le bas, selon la direction de la flèche 31, tandis que les particules non conductrices suivent selon la flèche 32, une courbe-de chute normale. Le dispositif selon la figure 5 peut être très simplement modifié en montant fixes les pôles Nord 28 et Sud. 29 dans la région active et en les réalisant sous la forme d'électro-aimants alimentés par un courant alternatif avec un décalage de phase allant en augmentant dans le sens du mouvement d'entralnement. De cette façon, on produit électro-magnétiquement un champ magne- tique migratoire, tel que celui produit par la rotation du tambour 27 dans le cas d'aimants permanents. La figure 6 représente un exemple de réalisation selon le troisième genre de solution. Dans une trémie d'alimentation 33 se trouvent des particules minérales 34 à séparer qu'on répartit en une couche mince sur une bande transporteuse 35 tendue entre des cylindres 36 et 37. De cette façon, les particules minérales à séparer sont déplacées, sur une bande transporteuse 35, au dessus de l'entrefer 38 d'un noyau en fer 39 aimanté à l'aide d'une bobine 40 parcourue par un courantalternatif. Dans la région de l'entrefer 38 se trouve ainsi produit un champ magnétique alternatif dont l'intensité va en diminuant en direction des particules minérales. tes courants induits produits dans les particules minérales conductrices produisent des forces qui tendentà écarter de la fente 38 les particules minérales correspondantes. Les particules minérales conductrices sautent par conséquent vers le haut sur la bande transporteuse 35 et peuvent, de cette façon, être séparées. Si le produit à séparer est relativement sec, la séparation définitive et l'écartement des particules minérales conductrices peuvent se faire à l'aide d'un ventilateur 41 qui envoie un courant d'air dans le sens de la flèche 42 au dessus de la bande transporteuse 35 dans la région de l'entrefer 38.Les particules minérales conductrices tombent ainsi latéralement selon la direction de la flèche 43. Il est naturellement possible également de faire tourner l'ensemble du dispositif en principe de 900 autour d'un axe horizontal et d'utiliser, à la place de la bande transporteuse 35, un courant d'un fluide, par exemple de l'eau, d'où on écarte latéralement les particules minérales conductrices. On peut utiliser un courant d'un fluide comme moyen de transport dans la position selon la figure 6. La figure 7 représente une autre forme de réalisation de la figure 6, les éléments semblables étant désignés par les mêmes références. Comme moyen de transport, on utilise, dans ce cas, un tambour 44 sur lequel on dépose en couche mince les particules minérales 34 à séparer, sensiblement à l'endroit le plus élevé. Dans la région dans laquelle les particules minérales commencent à descendre, en glissant, sur la paroi extérieure du tambour 44, donc à peu près dans la région dans laquelle la paroi du tambour est verticale, se trouve cette fois l'entrefer 38 du noyau 39, ue sorte que les particules minérales conductrices sont déplacées radialement vers l'extérieur, dans le dessin à peu près horizontalement vers la droite, suivant la flèche 45. tes particules minérales conductrices et semi-conductrices ou moins conductrices suivent une trajectoire selon la flèche 47 tandis que les' particulés minérales non conductrices parcourent, d'une manière à laquelle il fallait s'attendre, une trajectoire selon la flèche 46. R E V E N D I C A T I O N S 1. Un procédé pour la séparation de particules minérales conductrices ou semi-conductrices de l'électricité, d'avec des particules minérales non conductrices caractérisé en ce qu'on déplace les particules minérales non séparées dans un champ magnétique non homogène. 2. Un dispositif pour la mise en oeuvre dulffocédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de transport pour déplacer en continu les particules minérales non séparées et un aimant qui produit, dans la région des particules minérales non séparées, un champ magnétique non homogène. 3. Un dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'on déverse les particules minérales non séparées sur une bande transporteuse en forme de grille dont la largeur des travers ses ou des mailles est plus grande que la dimension la plus grande des particules minérales les plus grosses, cette bande passant à travers un entrefer d'un aimant dans lequel on freine par courants de Foucault les particules minérales conductrices ou semi-conductrices et les fait tomber de cette façon à travers les intervalles de la grille. 4. Un dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les particules minérales conductrices ou semi-conductrices, qui sont déplacées au droit des intervalles de la bande transporteuse en forme de grille, tombent à travers les intervalles sur une-bande transporteuse située en dessous qui les évacue hors de l'entrefer. 5. Un dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'entrefer a une largeur variable dans le sens du mouvement de la bande transporteuse en forme de grille. 6. Un dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la surface supérieure des traverses de la bande transporteuse en forme de grille est en forme de cuvette. 7. Un dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif de transport passe, avec les particules minérales non séparées, au dessus de l'eXrefer d'un électro-aimant qui est alimenté en courant alternatif, et en ce qu'au dessus du dispositif de transport passe un courant d'un fluide, en particu lier un courant d'air, orienté sensiblement suivant une direction transversale par rapport à la direction du mouvement du dispositif de transport. 8. Un dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on souffle les particules minérales non séparées à 1' aide d'un courant d'un fluide, en particulier d'un courant d'air, à travers un champ magnétique non homogène, l'espace dans les limites duquel passent les particules allant en s'élargissant, à partir du champ non homogène, en direction du bas. 9. Un dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que le champ magnétique non homogène est formé par des polos magnétiques -disposés à côté de la trajectoire suivie par des particules minérales non séparées. 10. Un dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que les pôles magnétiques sont disposés de l'un des côtés de la trajectoire suivie par les particules minérales, leur polarité changeant dans le sens du mouvement de déplacement des particules minérales. 11. Un dispositif selon la revendication 9 caractérisé en -ce ce que les pôles magnétiques de polarités différentes sont disposés de part et d'autre de la trajectoire suivie par les particules minérales. 12. Un dispositif selon la revendication 2 catactérisé en ce qu'on fait passer devant les particules minérales non séparées un champ magnétique (champ migratoire) dont la polarité varie. 13. Un dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce que la direction du mouvement du vamp magnétique est orientée transversalement par rapport à la direction du mouvement du dispositif de transport. 14. Un dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce que la direction du mouvement du champ magnétique est celle du mouvement de déplacement du dispositif de transport, les particules minérales pouvant, dans la région du champ magnétique migratoire, tomber librement vers le bas. 15. Un dispositif selon là revendication 12 caractérisé en ce que la formation du champ magnétique migratoire a lieu à la surface d'un tambour rotatif. 16. Un dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce que le champ magnétique migratoire est produit par des électro-aimants disposés en rangée et alimentés par des cou-rants alternatifs à décalage de phase croissant. 17 Un dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la bande transporteuse en forme de grille vibre dans le sens vertical.