Brevet FR2167985A1 — publié le 19730824

La présente invention concerne un procédé pour la séparation en continu d'un mélange granulaire en deux fractions sous l'effet de la pesanteur dans un courant de liquide, selon lequel le mélange est introduit dans une zone de séparation, la fraction légère est évacuée de la zone de séparation vers le haut avec une partie du courantde liquide, et la fraction lourde est évacuée de la zone de séparation vers le bas, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. I1 est connu de trier des matériaux granulaires selon un procédé continu dans un liquide en deux courants séparés dont l'un contient essentiellement les parties fines ou légères et dont l'autre contient essentiellement les parties lourdes ou grossières. Selon ce procédé, le mélange est introduit dans une colonne verticale ou dans une trémie de décantation verticale et éventuellement réparti aussi uniformément que possible dans un plan transversal horizontal avant que les matériaux ne pénètrent dans une zone de séparation dans laquelle les particules légères ou fines sont transportées et évacuées vers le haut sous l'effet d'un courant de liquide ascendant, tandis que les particules grossières ou lourdes descendent dans la colonne de séparation.La limite entre la fraction grossière et la fraction fine est déterminée par la vitesse d'écoulement du liquide, la concer --tion du mélange introduit et les dimensions de la zone de séparation, et la séparation est également influencée par la répartition du mélange introduit sur la section tranversale de la colonne ainsi que par l'eau d'évacuation ou de chasse utilisée éventuellement en supplément. La régulation du débit de l'eau d'évacuation constitue une possibilité avantageuse pour le décalage de la limite entre les deux fractions. Il est également essentiel pour obtenir une séparation convenable des fractions que le mélange à trier soit introduit dans une zone-de séparation ayant une hauteur suffisante. Lorsque ce procédé est appliqué & la séparation de certains mélanges, par exemple à des mélanges de sable et de gravier, l'évacuation continue du matériau grossier par la partie inférieure de la colonne de sé?a- ration présente des difficultés. Ces difficultés se manifestent principalement s'il s'agit de mélanges relativement grossiers dont la fluidisation est très difficile sinon impossible, surtout après la éparation en fractions. Le transport de tels mélanges grossiers s'effectue --urvent sous un débit de liquide qui est déjà supérieur à celui qui serait en fait nécessaire pour la fluidisation du mélange. Lorsque l'évacuation de la fraction lourde ou grossière par le bas de la colonne de séparation s'effectue de façon intermittente, une grande quantité de liquide s'échappe avec cette fraction sousl'effet de la pression élevée du liquide, ce qui perturbe la circulation dans la zone de séparation et ce qui rend le processus de séparation pratiquement incontr81able Comme d'importantes quantités de la fraction lourde sortent en de courts intervalles de temps, l'évacuation s'effectue par à-coups et le débit de liquide subit de fortes variations. L'objet de l'invention est un procédé du type mentionné au début et convenant particulièrement à la séparation de mélanges contenant des parties relativement grossières, par exemple du gravier, mais qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans un procédé suivant l'invention, la fraction lourde est à cet effet également évacuée vers le haut, par une seconde voie d'écoulement vers le haut, et les vitesses d'écoulement dans les deux voies d'écoulement, c'est-à-dire dans celle traversée par la fraction lourde et dans celle traversée par la fraction légère, sont régulées indépendamment l'une de l'autre. De cette manière, la vitesse dan la zone de séparation est ajustée à une grandeur correspondant à une séparation optimale des fractions, tandis que la régulation de la vitesse dans la seconde voie d'écoulement, s'effectuant indépendamment de la vitesse dans la zone de séparation, assure à tout moment ltévacuation sûre et sans perturbations de la fraction lourde, c'est-à-dire la fraction posant les problèmes les plus graves.Du fait que la fraction lourde est évacuée vers le haut, la pression élevée du liquide dans la partie inférieure de la zone de séparation n'entraîne pas de difficultés. Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend une colonne primaire pour la séparation du mélange granulaire, qui est munie d'une arrivée pour le mélange transporté dans un courant de liquide, d'un trop-plein prevu au sommet de cette colonne pour l'évacuation d'une partie du liquide et de la fraction légère qui a été séparée du mélange, et d'un dispositif d'évacuation de la fraction lourde qui est raccordé à la partic inférieure de la colonne ce dispositif de mis en oeuvre étant caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation de la fraction lourde est constitué par une colonne secondaire qui est traversée de bas en haut par la fraction lourde et dont la hauteur est inférieure à celle de la colonne de séparation primaire, et en ce qu'il comprend des moyens permettant de réguler indépendamment les débits dans les eux ronns. Comme la colonne de séparation primaire présente généralement un diamètre plus grand que la colonne secondaire et comme l'évacuation au soumet de la colonne primaire s'effectue par un trop-plein, la pression qui règne dans l'extrémité inférieure de cette colonne primaire reste à peu près constante, si bien que la vitesse d'écoulement dans la colonne secondaire est exclusivement déterminée par cette pression et par la résistance à l'écoulement que présente cette colonne secondaire plus étroite. La totalité du liquide et du mélange introduite est donc divisée en une partie sortant par la colonne secondaire et en unepartie qui monte dans la colonne primaire et qui sort-par son trop-plein. La vitesse d'écoulement dans la colonne primaire est par conséquent déterminée par le débit à l'arrivée de la colonne primaire. La colonne secondaire peut etre réglable en hauteur en vue de la régulation du débit dans cette colonne. Pour perfectionner le contrdle du processus, il est possible de prévoir, par exemple dans la colonne de séparation primaire, une arrivée séparée d'eau d'évacuation ou de chasse, auquel cas il est possible de fixer la vitesse ascensionnelle dans la colonne primaire de manière à obtenir la séparation désirée, et de fixer la vitesse dans la colonne secondaire de manière que les bouchages soient évités. S'il existe néanmoins un risque de bouchage, on peut en outre prévoir une pompe auxiliaire pour l'augmentation de la vitesse d'écoulement à travers la colonne secondaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; et - la figure 2 est une représentation schématique d'une variante de réalisation d'une telle installation. L'in-stallation de la figure 1 comprend une colonne primaire 1 dans laquelle s'effectue la séparation d'un mélange de matériaux granulaires introduit en suspension dans un liquide à travers un conduit d'arrivée 2 et réparti dans la zone désignée par 3 sur la section transversale de la colonne verticale 1. Le sommet de celle-ci forme un trop-plein 4, tandis que son extrémité inférieure est reliée par un conduit de raccordement 5 à une colonne secondaire 6 dont la hauteur et le diamètre sont plus petits que ceux de la colonne primaire. Une pompe à jet de liquide 7 est installée à l'entrée du conduit de raccordement 5. L'installation de la figure 2 ne comprend pas de pompe à jet 7 mais un conduit d'arrivée 8 supplémentaire pour de l'eau d'évacuation ou de chasse. De plus, le trop-plein 9 de la colonne secondaire 6 est réglable en hauteur. L'installation de la figure 2 comprend en outre des appareils de mesure de la vitesse d'écoulement qui sont représentés schématiquement et désignés par 10 sur les conduits 2, 5 et 8. Le mélange à trier, notamment un mélange de sable et de gravier qui contient déjà un excès d'eau à la suite du dragage et en vue du transport, est introduit à travers le conduit 2 puis réparti uniformément sur la section transversale de la colonne de séparation primaire 1 dans la zone désignée par 3. La colonne 1 est entièrement remplie de liquide et de matériaux granulaires à trier ou déjà partiellement triés. Une grande partie du liquide introduit monte dans la colonne 1 et la partie restante, généralement plus faible, sort de la colonne 1 à travers le conduit 5 et la colonne 6. Comme la pression dans le fond de la colonne 1 est pratiquement indépendante du débit dans le conduit d'arrivée 2, le débit du liquide et du matériau sortant par le conduit de raccordement 5 et la colonne 6 reste pratiquement constant.L'augmentation du débit dans le conduit d'arrivée 2 se traduit par l'augmentation de la vitesse ascensionnelle dans la colonne 1. La zone désignée par 3 constitue la zone de séparation dans laquelle, en fonction de sa vitesse ascensionnelle, le liquide entraine la fraction fine vers le haut, tandis que la fraction grossière descend dans le fond de la colonne 1. Comme celle-ci est plus haute que la colonne 6, la vitesse d'écoulement dans le conduit 5 reste pratiquement constante. En fonction de la grosseur de grain maximale prévue des matériaux à trier et en fonction du poids de la ,fraction grossière, cette vitesse est ajustée de manière à éviter le dépôt de la fraction grossière et le bouchage du conduit 5 qui en serait la consé quence.Pour le gravier, cette vitesse est de l'ordre de 2,5 m/s ou davantage pour un diamètre de conduit déterminé. I1 est à noter que les matériaux à gros grain, par exemple le gravier, surtout lorsque celui-ci ne contient plus la fraction fine, ne peuvent pratiquement pas être fluidisés, ni être triés selon un procédé utilisant une fluidisation, sans parler du fait qu'une telle fluidisation s'effectue généralement sous des débits et des vitesses d'écou lement de liquide qui sont bien inférieurs à ceux nécessaires pour le transport hydraulique. Dans l'exemple de la figure 1, la vitesse d'écoulement du courant de liquide contenant la fraction lourde peut etre fixée par le choix approprié de la hauteur de la colonne 6 p a r r a p p o r t à la hauteur de la colonne 1. La pompe supplémen taire 7, constituée par exemple par une pompe à jet unique ou une pompe analogue, sert à injecter une quantité supplémentaire de liquide dans la colonne 6 lors d'un bouchage de courte durée. Un tel bouchage peut être détecté, par exemple, au moyen d'un appareil en soi connu pour la mesure de la vitesse d'écoulement dans le conduit 5.Des appareils de mesure semblables peuvent être installés également sur les autres conduits, notam ment s'il est souhaitable de pouvoir décaler la limite entre la fraction lourde et la fraction légère par la régulation des vitesses. L'installation de la figure 2 comprend un conduit séparé 8 pour l'arrivée d'eau d'évacuation ou de chasse, afin de permettre une meilleure régulation de la vitesse d'écoulement en vue de la séparation, notamment s'il faut tenir compte de variations du rapport matériaux à trier/liquide dans le conduit 2, ou lorsque la concentration des matériaux à trier dans le liquide de transport dans le conduit d'arrivée 2 est trop importante. L'introduction de quantités d'eau supplémentaires apporte en outre l'avantage d'une meilleure possibilité de régulation de la vitesse d'écoulement dans le sens vertical en vue du décalage de la limite entre la fraction grossière et la fraction fine. Les appareils de @@@@@@ 10 de la vitesse d'écoulement dans les conduits 2, 5 et 8 permettent U=t régulation en cas de variations de la composition ou de la concentration du mélange introduit dans l'installation représentée sur la figure 2. Si la vitesse d'écoulement dans le conduit 5 et dans la colonne 6 devient trop faible, ce qui provoquerait le bouchage de ce conduit ou de la colonne, ou s'il se produit une chute de vitesse qui résulte d'un bouchage, il faut diminuer 1a résistance à l'écoulement du conduit 5 et de la colonne 6 pour provq-er ainsi l'augmentation de la vitesse d'évacuation, par exemple par le reg'age de la hauteur du trop-plein - ou par la mise en route de la pompe à jet d'eau 7 de la figure 1. En revanche, si la vitesse du courant ascensionnelle dans 1 zone de séparation 3 de la colonne 1 devient trop faible, il faut augmenLer le débit du liquide intro duit par le conduit 8. Quoique les installations représentées > ti re titte j'exemples comprennent un conduit de raccordement 5, il va de t;' que ce conduit n'est pas essentiel pour la mise en oeuvre de l'invention * être remplacé par une liaison quelconque entre les colonnes 1 et 6. I1 est donc également possible, par exemple, de monter les colonnes 1 et 6 directement l'une à côté de l'autre ou de les monter coaxialement. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la séparation en continu d'un mélange granulaire en deux fractions sous l'effet de la pesanteur dans un courant de liquide, caractérisé en ce que le mélange est introduit dans une zone de séparation, d'où la fraction légère est évacuée vers le haut avec une partie du courant de liquide, et d'où la fraction lourde est évacuée vers le bas, la fraction lourde étant ensuite évacuée également vers le haut à travers une seconde voie d'écoulement, et en ce que les vitesses d'écoulement dans les deux voies d'écoulement sont régulées indépendamment l'une de l'autre. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une colonne primaire pour la séparation du mélange granulaire, qui est munie d'une arrivée pour le mélange transporté dans un liquide située à une certaine distance sous le sommet de la colonre primaire, d'un trop-plein pour l'évacuation d'une partie du liquide avec la fraction légère séparée du mélange au sommet de la colonne primaire de séparation, et d'un dispositif pour l'évacuation de la fraction lourde qui est raccordée à l'extrémité inférieure de la colonne primaire, ce dispositif d'évacuation de la fraction lourde comprenant une colonne secondaire dont la hauteur est plus petite que celle de la colonne primaire et qui est traversée de bas en haut par la fraction lourde, et en ce que des moyens sont prévus pour rdguler indépendamment les débits dans les deux colonnes. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une arrivée pour un liquide d'évacuation ou de chasse suppléaenta'rne 4 - DisFozitsf selcn l'une quele des revendications 2 et , caractérisé en ce qu'il comprend ure pompe de commande qui permet d'augmenter la vitesse d'écoulement à travers la colonne secondaire.