Brevet FR2116262A1 — publié le 19720713

La présente invention concerne les machines de flottation utilisées notamment dans la préparation de minerais. On connait des machines de flottation de genres divers, dont celui à aérateur muni d'un vibrateur. Ces machines ont une cellule pour la pulpe, ou mélange d'eau et de particules, adaptée pour évacuer les produits séparés de la pulpe (voir brevet de la R.F.A. N" 1.188.012). Dans la ou les cellules sont disposés des aérateurs vibrants servant à brasser la pulpe et comportant des conduits pour amener l'air au plateau de l'aérateur. Le plateau de l'aérateur est fixé à un tube vertical, et est réalisé avec une tale munie d'orifices pour le passage de la pulpe. Ces orifices ont la forme d'un cône tronqué dont la grande base est tournée vers le haut. Cette forme des orifices doit assurer des courants de circulation dans le compartiment de flottation de la cellule. Toutefois, ces machines connues requièrent une grande puissance installée, n'assurent pas une agitation suffisante de la pulpe et la montée des produits de grosse granulométrie dans la cellule; de plus ces machines n'assurent pas une dispersion efficace de l'air. Quand ces aérateurs fonctionnent il se produit une déminéralisation des bulles d'air, résultant du faible taux de perforation du plateau de l'aérateur, dans lequel la section des orifices ne constitue que 10 à 12% de la surface totale. Quand la section des orifices a cette valeur, les courants pulsatoires de circulation passant par les orifices coniques sont si faibles qu'ils n'assurent pas dans la partie inférieure de la cellule une vitesse de courants ascendants suffisante pour faire monter les particules de grosse granulométrie. Pour obtenir un meilleur résultat on imprime aux aérateurs de ce genre antérieur une plus grande vitesse oscillatoire, mais il en résulte une usure accrue de l'aérateur,l'augmentation de la puissance unitaire (par 3 m3 de cellule) absorbée et la formation dans la zone calme de la cellule d'oscillations intenses à basse fréquence, sous l'effet desquelles les particules minérales se détachent des bulles d'air. En outre, ces machines n'assurent pas un degré de dispersion des bulles d'air suffisamment élevé. Cela est dû au fait que la vitesse linéaire de sortie de l'air, traversant les orifices des tubes d'amenée, est beaucoup plus grande que la vitesse des filets de circulation de la pulpe éjectant l'air et traversant lés orifices du plateau de l'aérateur. L'invention supprime ces inconvénientset a pour objet une machine de flottation dans laquelle l'aérateur vibrant est réalisé de façon à assurer l'accroissement du débit et la réduction de la consommation d'énergie électrique, tout en ayant un aérateur plus résistant à l'usure. Dans cette nouvelle machine de flottation comportant une cellule pour la pulpe, adaptée pour évacuer les produits qui y sont séparés et dans laquelle sont disposés des aérateurs vibrants ayant des conduits d'amenée d'air à leurs plateaux dotés d'orifices pour la sortie de cet air et d'orifices pour le passage de la pulpe lors de la course ascendante de l'aérateur, suivant l'invention, le plateau de chaque aérateur est constitué par des pièces écartées l'une de l'autre et ayant des lames en matières élastiques; lorsque l'aérateur exécute sa course descendante ces lames ferment les orifices délimités entre ces pièces et par lesquels passe la pulpe, et les ouvrent lorsque l'aéraLeur exécute sa course ascendante. Cette réalisation de la machine assure l'accroissement de son débit, la réduction de la consommation d'énergie électrique, la diminution d'usure des aérateurs ayant des éléments en matière élastique, ainsi que l'augmentation de l'intensité d'agitation et d'aération de la pulpe pour les faibles valeurs de vitesses oscillatoires des aérateurs. Il est avantageux de réaliser le plateau de chaque aérateur avec des pièces à section transversale semi-annulaire, formées de demi-tubes le long des parois desquels sont fixées des lames en matière élastique à dédoublement vers le bas; lorsque l'aérateur exécute sa course descendante ces lames ferment simultanément les orifices par lesquels la pulpe passe à travers le plateau et les orifices de sortie d'air des demi-tubes. Ces pièces pour les plateaux des aérateurs vibrants de la machine peuvent être facilement obtenues en grandes séries par conjugaison de moulage et caoutchoutage. Le plateau de chaque aérateur peut être constitué par des pièces ayant une section transversale en fer à cheval, et les lames en matière élastique, qui leur sont fixées, peuvent etre associées deux par deux dans des garnitures profilées munies d'orifices de sertie de l'air. Ces pièces à lames en matière élastique, constituant le plateau des aérateurs, sont de fabrication commode en petites séries et faciles à remplacer après usure. I1 est souhaitable de ménager dans lesdites garnitures en matière élastique, en avant des orifices de sortie d'air, de secondes lames fermant ces orifices lorsque les aérateurs exécutent leur course descendante. On assure ainsi l'auto-aspiration de l'air dans la cellule de la machine et l'on prévient les entrées de pulpe dans les cavités des pièces constituant le plateau de l'aérateur Il est avantageux de constituer le plateau de l'aérateur avec des pièces en forme de deux U parallèles avec leurs ailes opposées et entre lesquelles, à la partie supérieure sont intercalées les lames en matière élastique constituées en garnitures, les ailes inférieures des U étant percées d'orifices de sortie de l'air et serrant entre elles des clapets pour la fermeture desdits orifices lors de la course descendante de l'aérateur. Cette réalisation permet d'assurer l'auto-aspiration de l'air dans la cellule d'une machine de flottation profonde, ainsi que de réduire l'usure des pièces métalliques du plateau de l'aérateur grace à l'action protectrice des lames extérieures formant écrans. Le plateau de chaque aérateur peut être avantageusement réalisé avec des pièces ayant chacune la forme de deux cornières à ailes inégales, opposées selon leurs ailes courtes entre lesquelles sont intercalées des garnitures à trois lames en matière élastique, la lame médiane se trouvant entre lesdites cornières étant dédoublée vers le bas et fermant les orifices entre elles pour la sortie de l'air lors de la ourse descendante de l'aérateur, les deux autres lames fermant alors dans le plateau de l'aérateur les orifices de passage de la pulpe. Cet agencement simplifie la conception du plateau de l'aérateur, car à la place de deux garnitures on n'en utilise qu'une seule à trois lames, et,de surcroît, le fonctionnement des lames en soupape est plus efficace. On peut, entre les pièces constituant le plateau de l'aérateur et parallèlement à ces pièces,disposer des cloisons verticales réalisées sous forme de profilés plats, ce qui permet d'accroître notablement le coefficient de perforation du plateau de l'aérateur grace à l'augmentation de ltécarte- ment entre ses pièces, ainsi que de réduire le nombre de pièces constituant le plateau de l'aérateur. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation de la machine de flottation, et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une machine de flottation avec des parties arrachées; - la figure 2 est une vue en élévation de face d'un aérateur vibrant de la machine de la figure 1 avec des parties arrachées; - la figure 3 est une vue en plan de ce même aérateur vibrant; - la figure 4 est une coupe longitudinale d'une partie de la figure 2 à échelle agrandie montrant les lames en matière élastique du plateau d'un aérateur de la machine; - la figure 5 est une coupe transversale de lame réalisée sous forme de garniture; - la figure 6 est une coupe analogue de lame réalisée sous forme de garniture avec de secondes lames dans le canal pour la sortie de l'air;; - la figure 7 est une coupe transversale de pièce pour plateau d'aérateur, constituée par une paire de profilés en U avec des lames entre les ailes supérieures et avec des clapets entre les ailes inférieures;et - la figure 8 est une coupe analogue des pièces constituant le plateau d'un aérateur réalisées avec des cornières à ailes inégales dans lesquels sont serrées des garnitures à trois lames en matière élastique, une cloison étant agencée entre les pièces. La machine de flottation a une cellule 1 (figure 1) qui est divisée en compartiments, à savoir: le compartiment 2 avec un raccord 3 pour l'admission de la pulpe, le compartiment 4 avec des aérateurs vibrants 5 pour la flottation de la pulpe et un compartiment 6 avec un papillon 7 et un raccord 8 pour les queues, ainsi qu'un papillon 9 et un raccord 10 pour les sables. En outre, un compartiment 11 est agencé avec un raccord 12 pour l'évacuation des mousses ou écumes. La machine comporte un châssis porteur 13 sur lequel est fixé le vibrateur 14 des aérateurs 5. Chaque aérateur vibrant 5 comporte lui-même un emmanchement conique 15 (figure 2) à l'aide duquel il est accouplé à une tubulure de connexion 16 (figure 1) et une bague filetée 17 du châssis porteur 13. L'aérateur vibrant 5 est sous forme de tube 18 (figure , disposé verticalement t muni de nervures de rigidité 19, maintenant un plateau 20 (figure 3) disposé horizontalement, constitué par un collecteur 21 et des pièces 22 à section transversale semi-annulaire (demi-tubes). Le collecteur 21 est un tube disposé horizontalement, mis en communication avec le passage du tube vertical 18 et avec la cavité de chacune des pièces (demi-tubes) 22 (figure 2). Ces demi-tubes 22 (figure 4) ont leur cavité tournée vers le bas, sont parallèles entre eux et écartés les uns des autres de la même distance, en délimitant entre eux des orifices 23 pour le passage de la pulpe lorsque l'aérateur 5 exécute sa course ascendante. Le collecteur 21 et les demi-tubes 22 sont contenus dans un cadre 24 (figure 3). L'admission de l'air aux aérateurs vibrants 5 (figure 1) de la machine s'effectue à l'aide d'un système d'admission d'air (non représenté sur le dessin) muni d'un robinet 25, d'un rotamètre 26 et d'un manomètre 27. Dans la partie inférieure du châssis porteur 13 est agencé un conduit longitudinal 28 servant à amener-l'air aux tubes verticaux 18 des aérateurs vibrants 5. Cette amenée est effectuée par des tubulures de connexion 16 dans le passage desquelles est placée une rondelle d'étranglement 29 à orifice 30 qui assure l'admission d'une quantité d'air déterminée, selon la situation de l'aérateur 5 dans le compartiment de flottation 4 de la machine Chaque tube vertical 18 (figure 2) de l'aérateur 5 est mis en communication avec le collecteur 21 du plateau 20 par un orifice 31; le collecteur 21 est mis en communication avec les demi-tubes 22 par des orifices 32. Les demi-tubes 22, constituant le plateau 20 de l'aérateur vibrant 5 sont fermés aux tranches d'extrémités par le cadre 24, une fente 33 est donc agencée pour que l'air en sorte (figure 4) et est délimitée par les parois verticales des demi-tubes 22. Le long de ces parois sont fixées des lames 34 en matière élastique. Ces lames 34 sont réalisées avec dédoublement vers le bas, de façon à s'écarter ou se déployer lorsque l'aérateur 5 exécute sa course descendante, et à constituer une surface pleine sur le plateau 20 et, lorsque l'aérateur 5 exécute sa course ascendante, à se rapprocher ou se replier et ouvrir simultanément les fentes 33 des demi-tubes 27 et entre eux les orifices 23 en formant ainsi un plateau 20 perforé d'aérateur 5. La machine de flottation fonctionne de la façon suivante La pulpe est amenée sous pression par le raccord 3 (figure 1) dans le compartiment 2 de la machine, le remplit et se déverse dans le compartiment de flottation 4 où elle subit l'action vibratoire des aéra- teurs 5. Ceux-ci, sous l'action du vibrateur 14, vibrent en exécutant un mouvement alternatif rectiligne dans la direction verticale Gracie à la présence des lames 34 (figure 4) en matière élastique, sur le plateau 20 (figure 2) de l'aérateur 55 à la descente de celuieci, les lames 34 se déployant et fermant les orifices 23, il se forme une surface pleine qui engendre un courant ascendant de pulpe entourant le plateau 20 de l'aérateur 5. Quand l'aérateur 5 monte, ces lames se replient et ouvrent les orifices 23; la pulpe est alors divisée en courants descendants qui passent par les orifices 23 entre les demi-tubes 22. Par suite des déplacements répétés à grande fréquence (vibrations) des aérateurs 5, mêmes les gros grains de sable se trouvant sur le fond de la cellule 1 sont mis en suspension. Simultanément l'air, sortant en nappe mince par les fentes longitudinales 33 des demi-tubes 22, est fractionné par les lames 34 en bulles fines et mélangé aux particules solides mises en suspension du produit à préparer. Avec un plateau 20 d'aérateur 5, ainsi conçu, on obtient un coefficient de perforation élevé du plateau, atteignant 60080X. En définitive, pour l'actionnement de l'aérateur 5, on dépense moins d'énergie que pour les aérateurs du type antérieur et, tout en réalisant une éjection de l'air par les filets de pulpe, et,en conséquence , cet air peut être admis dans la pulpe souks une pression moins grande. Par suite de l'agitation énergique et de l'aération intensive, il se forme au contour du plateau 20 des courants de pulpe ascendants saturés de bulles fines minéralisées qui montent à la surface de la pulpe et forment des mousses. Les produits séparés au cours de la flottation sont évacués; les mousses par le compartiment 11 vers le raccord 12, les queues à travers le papillon 7 vers le raccord 8 et les sables à travers le papillon 9 vers le raccord 10. Dans des variantes de réalisation de la nouvelle machine de flottation, le plateau 20 des aérateurs vibrants 5 peut être muni de lames 35 (figure 5) en matière élastique, réunies deux par deux dans des garnitures profilées à orifices 36 pour la sortie de l'air. Ces garnitures sont engagées dans des pièces 3 à section transversale en fer à cheval constituant le plateau de l'aérateur. Dans ce cas, la machine de flottation fonctionne, pour l'essentiel, de manière analogue à celle décrite plus haut. Mais, lors de la course descendante de l'aérateur vibrant 5, les lames 35 des garnitures ne ferment pas les orifices 36 de sortie d'air, par conséquent, une partie de l'air peut revenir en arrière et les particules mises en suspension peuvent être entraînées dans les orifices 36 par le courant de pulpe; de plus l'efficacité de dispersion des bulles d'air peut diminuer. Toutefois, comme l'ont fait apparaître les essais de telles garnitures sont de fabrication et utilisation commodes (elles ne se colmatent pas et se remplacent facilement) Pour améliorer le fonctionnement du plateau 20 de l'aérateur 5, la garniture 38 (figure 6) en matière élastique peut être réalisée avec de secondes lames 40 fermant les orifices 39 de sortie d'air lors de la course descendante de l'aérateur 5 Dans ce cas l'éventualité d'obstruction des orifices 39 par les particules solides est éliminée. Cette conception des garnitures contribue à l'accroissement de la dispersion des bulles d'air. Sous les lames de la garniture 38 est formé un matelas d'air comprimé d'en bas par la pulpe. L'interface gazliquide constitue une source de formation d'un mélange pulpe-air finement dispersé, éjecté par les courants de pulpe au cours de la vibration de l'aéra- teur 5. Afin d'assurer l'auto-aspiration de l'air dans les machines de flottation profondes, le plateau 20 de l'aérateur 5 peut aussi être constitué à l'aide de profilés 41 en U (figure 7) opposés deux à deux par leurs ailes. Entre les ailes supérieures de ces U sont intercalées des lames 42. Entre les ailes inférieures sont intercalés des clapets 43 en matière élastique. Les lames 42 et les clapets 43 sont réalisés sous forme de garnitures. Dans les ailes inférieures des profilés 41 sont ménagés des orifices 44 permettant la sortie de l'air et qui sont ferméspar le clapet 43 lors de la course descendante de l'aérateur 5. Dans ce même but, les pièces constituant le plateau de l'aérateur 5 peuvent être réalisées avec des cornières à ailes inégales 45 (figure 8) opposées deux à deux par leurs ailes courtes. Entre ces ailes courtes de cornières 45 sont intercalées des garnitures à trois lames 46, en matière élastique, réalisées de façon que la lame médiane 47, engagée entre les paires de cornières 45, de dédouble vers le bas et ferme les orifices 48 par lesquels l'air sort des cornières 45, constituant le plateau 20, lors de la course descendante de l'aérateur 5, les deux autres lames fermant les orifices 23 pour le passage de la pulpe dans le plateau 20 de l'aérateur 5 (figure 2). Dans le plateau 20 de l'aérateur 5, entre les pièces constitutives (demi-tubes, U, cornières, etc.) parallèlement à celles-ci, peuvent être placées des cloisons verticales 49 (figure 8j constituées par des plats ou barres. Cet agencement permet d'accroître le coefficient de perforation du plateau 20 des aérateurs 5 grâce à l'augmentation de l'écar- tement entre les pièces (22, 37, 41, 45) tout en diminuant leur nombre. Les lames mentionnées plus haut peuvent être réalisées avec un bourrelet 50 (figure 8) de bords. Ce profil augmente leur résistance transversale et longitudinale. La lame médiane 47 (figure 8) peut avoir une armature rigide 51 lui conférant une raideur longitudinale et transversale. Les essais de la machine de flottation à aérateurs vibrants de l'invention ont montré que sa consommation d'énergie unitaire est 2 à 3 fois plus petite que celle des machines de flottation mécaniques et aéro mécaniques. De plus, les aérateurs font monter dans le compartiment de flottation de la cellule des particules plus grosses que les agitateurs rotatifs des machines de flottation mécaniques et aéro-mécaniques, et l'usure des aérateurs est pratiquement négligeable. En outre, le pouvoir de dispersion des aérateurs vibrants pour l'air est notablement plus grand que dans les machines de flottation mécaniques et aéro-mécaniques. Dans la flottation des schlamms et des sables, la vitesse du processus de flottation est plus grande que celle obtenue avec les machines de flottation mécaniques et pneumatiques. La machine à aérateur vibrant décrite peut être mise en route facilement après un arrêt prolongé du travail, malgré la présence d'une couche compacte de produits déposés dans le compartiment de flottation, par un affouillement énergique du dépôt de particules solides au fond de la cellule. REVEND ICAT IONS 1 - Machine de flottation à cellule pour une pulpe, ou mélange d'eau et de particules, adaptée pour I'evauation des produits qui y sont séparés et contenant des aérateurs vibrants à conduit d'amenée de l'air à leurs plateaux munis diorifices de sortie de cet air et d'orifices de passage de la pulpe lors de la course ascendante des aérateurs, cette machine étant caractérisée en ce que le plateau de chaque aérateur est constitué par des pièces écartées les unes des autres et comportant des lames en matière élastique, ces lames fermant les.orifices ménagés entre lesdites pièces par lesquels passe la pulpe, lorsque l'aérateur exécute sa course descendante, et les ouvrant lorsque l'aérateur exécute sa course ascendante. 2 - Machine de flottation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le plateau aérateur est constitué par des pièces à section transversale semi-annulaire, ou demi-tubes, le long des parois desquels sont fixées des lames en matière élastique à dédoublement vers le bas, ces lames fermant simultanément les orifices de passage de la pulpe dans le plateau lorsque l'aérateur exécute sa course descendante et les orifices de sortie d'air des demi-tubes. 3 - Machine de flottation suivant la revendication 1, caracté risée en ce que le plateau de chaque aérateur est constitué par des pièces à section transversale en fer à cheval, dans lesquelles sont fixées des lames en matière élastique, réunies deux à deux pour former des garnitures profilés ayant des orifices d'air. 4 - Machine de flottation suivant La revendication 3, caractérisée en ce que dans lesdites garnitures sont disposées des secondes lames en avant des orifices de sortie d'air, fermant ces orifices quand les aérateurs exécutent leur course descendante. 5 - Machine de flottation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le plateau de l'aérateur est constitué par des pièces en forme de deux U parallèles opposés selon leurs ailes, entre lesquelles, à la partie supérieure, sont intercalées des lames en matière élastique formant des garnitures, les ailes inférieures des U ayant des orifices de sortie d'air et des clapets étant intercalés entre ces ailes pour fermer des orifices lors de la course descendante de l'aérateur. 6 - Machine de flottation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le plateau d'aérateur est constitué de pièces, formees chacune par deux cornières à ailes inégales opposées selon leurs ailes courtes entre lesquelles sont intercalées des garnitures à trois lames en matière élastique, réalisées de façon que la lame médiane située entre les deux cornières se dédouble vers le bas et referme les orifices entre elles pour la sortie de l'air lors de la course descendante de l'aérateur, les deux autres lames fermant alors dans le plateau de l'aérateur, les orifices de passage de la pulpe. 7 - Machine de flottation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, entre les pièces constituant le plateau de l'aérateur, sont disposées parallèlement à celles-ci, des cloisons verticales constituées par des éléments plats