Brevet FR2243736A1 — publié le 19750411

L'invention, due à Dmitry Petrovich RYBAKOV, Viadimir Ivanovich IVANOV, Viadimir Ivanovich SOLOVIEV, Mikhail Vladimirovich ZASKEVICH, Iosif Volfovich ZUSMAN, Givi Lazarevich GOMELAURI, Mikhail Ivanovich ERMOLENKO, concerne les séparateurs pour le triage (l'enrichissement) dlun produit minéral granulé diamantifère. Actuellement, pour extraire les diamants d1un produit minéral granulé, par exemple des concentrés diamantifères de traitement gravimétrique, on utilise des tables vibrantes enduites de graisse, comprenant : un organe actif sous la forme d'un couloir à étages multiples, incliné et vibrant, suspendu à un b & i (châssis) ; un dispositif amenant l'eau sur la surface du couloir un distributeur débitant en couche simple le produit minéral à enrichir sur l'étage supérieur du couloir et un dispositif pour les queues de triage. Une telle table fonctionne de la façon suivante. Sur la surface des étages, amovibles ou non, du couloir on applique une couche d'adhésif. Puis on met le couloir en vibration à 1'aide du mécanisme de vibration, après quoi on admet l'eau sur l'étage supérieur du couloir g ceci fait, on admet en couche simple le produit minéral à trier que le courant d 'eau fait cheminer sur les étages du couloir jusqu'au compartiment de réception des queues de triage.Pendant le cheminement des grains du produit minéral sur la couche d'adhésif sous l'action du courant d'eau, ces grains sont plusieurs fois mis en contact avec l'adhésif par suite de la vibration du couloir et de sa construction étagée. I1 en résulte que les grains hydrophobes (diamants) adhèrent à la couche d'adhésif, tandis que les stériles hydrophiles sont entrainés par le courant d'eau jusqu'au compartiment des queues. Quand la surface de la couche d'adhésif est saturée à un degré prédéterminé par les grains hydrophobes (diamants) , on coupe l'admission du produit minéral et de l'eau. Ensuite, on enlève la partie de la couche d'adhésif maintenant les grains collés pour le traitement ultérieur. L'appareil fonctionne périodiquement. Malgré leur conception relativement simple, les tables vibrantes enduites de graisse présentent toute une série d'inconvénients notables. Etant donné que la table décrite exploite 1'action de lavage d'un courant d'eau pour faire cheminer sur la couche d'adhésif le produit minéral X enrichir, ce type de table enduite ne peut être efficace que pour l'extraction des diamants dont la surface présente de hautes propriétés hydrophobes, car, dans la période de contact des diamants avec l'adhésif, l'action des forces arrachantes n'est pas exclue, ce qui nuit à l'adhérence des diamants à propriétés hydrophobes abaissées. Pour cette raison, afin d'assurer le captage efficace des diamants sur les tables vibrantes enduites il faut assurer une hydrophobisation préliminaire soigneuse de leur surface par dégagement dans des broyeurs sélectifs, suivie d'un traitement par des réactifs hydrophobisants.Ces opérations compliquent et rendent plus coûteux l'enrichissement des produits diamantifères et altèrent les cristaux des diamants, ce qui abaisse leur prix. Les tables vibrantes enduites de graisses ont un débit faible, ce qui est conditionné par la petite vitesse de cheminement des grains du produit minéral sur l'adhésif sous l'effet du courant d'eau. L'augmentation de cette vitesse est impossible, car il s'ensuivrait l'abaissement des performances technologiques et la destruction de la couche d'adhésif. La durée du cycle de marche ininterrompue de la table vibrante enduite ne dépasse pas 45 à 60 minutes, ce qui entraine de grandes dépenses de travail manuel et abaisse le débit. En outre, on connais et on utilise des convoyeurs à courroie enduite de graisse fonctionnant en continu ou en discontinu. Ces convoyeurs comprennent : un organe actif sous la forme d'une courroie sans fin, disposée avec inclinaison et posée sur deux tam bvours avec une commande de rotation et un dispositif faisant vibrer le brin supérieur de la courroie 3 un dispositif appliquant périodiquement ou en continu l'adhésif sur la courroie ; un distributeur débitant en couche simple le produit minéral à trier un dispositif amenant de l'eau sur la surface de l'adhésif ; un compartiment pour les queues de triage et un dispositif pour l'en- lèvement périodique ou continu de l'adhésif avec les minéraux qui y adhérent. De tels appareils fonctionnent de la façon suivante. Dans les convoyeurs à courroie enduite marchant en discontinu, avant le commencement du cycle de travail, on applique sur la courroie, à laide du dispositif d'enduction, une couche d'adhésif ; on admet l'eau de lavage et l'on met en vibration le brin supérieur de la courroie. Ensuite, on admet en couche simple sur l'adhésif, å l'aide du distributeur, le produit minéral à trier. Les grains du produit sont acheminés par le courant d'eau sur l'adhésif en travers du mouvement de la courroie, vers le compartiment des queues de triage. Quand la surface de la couche d'adhésif est saturée par les minéraux y adhérant, on coupe l'admission de l'eau et du produit minéral, puis, au tambour moteur, à l'aide d'un couteau, on enlève de la courroie l'adhésif avec les minéraux y adhérant et on le transmet au traitement ultérieur. Plus loin le cycle se répète. Dans les convoyeurs à courroie enduite marchant en continu, la couche d'adhésif est appliquée sur la courroie en continu à chaud, sur le tambour de tension, et enlevée de la courroie en continu sur le tambour moteur , en amont de la zone d'admission du produit minéral à trier, l'adhésif est refroidi par de l'eau. Dans la zone de triage du produit minéral, le brin supérieur de la courroie est mis en vibration. Le produit minéral à trier est débité en couche simple par un distributeur sur l'adhésif appliqué sur la courroie en mouvement. Un courant d'eau fait cheminer le produit minéral en travers du mouvement de la courroie, suivant la pente, vers le compartiment pour les queues de triage. Quand la courroie contourne le tambour moteur, la couche d'adhésif est enlevée en continu de la courroie avec les minéraux y adhérant, à l'aide d'un couteau chauffé. Ensuite, l'adhésif avec les minéraux retenus est acheminé vers le traitement ultérieur. Les contacts répétés des grains du produit minéral à trier avec la couche d'adhésif appliquée sur la courroie des convoyeurs sont assurés gr & e à la vibration du brin supérieur de la courroie. La force de mise en contact des grains du produit minéral avec l'adhésif est fonction de l'amplitude et de la fréquence des vibrations de la courroie. Quoique les convoyeurs à courroie enduite marchant en continu assurent le déroulement du processus d'enrichissement sans interruptions, ils présentent, de même que les convoyeurs à courroie enduite marchant en discontinu, des inconvénients notables. Les convoyeurs à courroie enduite marchant en discontinu et en continu assurent une grande sélectivité du processus, ce qui se traduit par la séparation d'une grande-quantité de concentré ; d'où l'augmentation des dépenses pour son traitement ultérieur et des pertes supplémentaires de diamants. Les convoyeurs à courroie enduite ont un grand encombrement et un faible débit, conditionnés par la faible vitesse de cheminement des grains du produit minéral à trier sur l'adhésif, sous l'action du courant d'eau. L'augmentation de cette vitesse est impossible, car cela troublerait les conditions d'idhérence des diamants à adhésif, et entrainerait l'abaissement de leur taux d'extraction. Sur les convoyeurs à courroie enduite, pendant la période de leur contact avec l'adhésif, les grains du produit minéral sont sollicités par les forces que produisent le courant d'eau et la vibration de la courroie, aussi ces appareils n'assurent-ils que 1 'extraction des diamants à hautes propriétés hydrophobes. Pour cette raison, afin d'assurer le captage efficace des diamants sur les convoyeurs à courroie enduite il faut assurer une hydrophobisation préliminaire soigneuse de leur surface par dégagement dans des broyeurs sélectifs, suivie d'un traitement par des réactifs hydrophobisants. Ces opérations compliquent et rendent plus coûteux le triage et altèrent les cristaux des diamants, ce qui abaisse leur prix. La réalisation du processus en continu par les convoyeurs b courroie enduite entraine le passage d'une grande quantité d'adhésif à la régénération, ce qui augmente notablement les dépenses d'énergie et de main-d'oeuvre, ainsi que les pertes d'adhésif. Les convoyeurs à courroie enduite sont encombrants et de conception compliquée, et leur conduite pour la réalisation du trier age requiert une qualification élevée. Les séparateurs existants ont un débit faible, une basse sélectivité, un cycle de travail court et un très grand encombrement. L'emploi des séparateurs connus implique l'adjonction d'opérations à la séquence de triage, afin d'accroitre les propriétés hydrophobes des diamants. Tout cela fait apparaître des difficultés importantes quand il faut traiter des volumes importants de produits minéraux, rend plus cher et plus compliqué le processus de triage du produit minéral granulé diamantifère. En définitive, le taux d'extraction et la qualité des diamants baissent. Le but de l'invention est de supprimer les difficultés indiquées. Il s'agissait donc de créer un séparateur pour le triage d'un produit minéral granulé diamantifère, avec un organe actif et des dispositifs-pour améliorer le contact des grains des minéraux avec la surface d'une couche d'adhésif qui assureraient un débit plus grand et une sélectivité du processus plus élevée, prolongeraient le cycle de travail du séparateur avant l'enlèvement de la couche d'adhésif chargée de minéraux et rendraient le séparateur plus compact, plus économique et plus fiable. La solution consiste en un séparateur pour le triage d'un produit minéral granulé diamantifère, comprenant un bâti avec des compartiments pour le concentré et les queues de triage, un organe-actif monté dans ce bâti et doté d'une commande de rotation, un dispositif appliquant sur la surface de l'organe actif une couche d'adhésif, un distributeur débitant en couche simple le produit minéral à trier et un dispositif pour 1 'enlèvement de la couche adhésif saturée de minéraux, dans lequel, selon l'in- vention, 1 'organe actif est un tambour dont la partie inférieure est plongée pendant la marche dans de 1 'eau versée dans la partie inférieure du bats, limitant lesdits compartiments pour les produits ; du côté distributeur, au-dessus du niveau de l'eau est fixé au moins un rouleau dont la partie périphérique est en matériau microporeux ; ce rouleau peut tourner avec une vitesse périphérique correspondant à celle de l'organe actif et se d4- placer radialement pour --serrer les grains de produit minéral à trier contre la couche d'adhésif appliquée sur l'organe actif au-dessus du compartiment pour le concentré, plus haut que le niveau de l'eau, est montée une brosse enlevant le concentré, dotée d'une commande assurant sa rotation. Un tel séparateur assure un débit plus grand et une sélectivité plus élevée du processus ; il permet de séparer les diamants sans hydrophobisation préliminaire de leur surface. Il est souhaitable de fixer sur le bâti un mécanisme à excentrique assurant le déplacement radial du rouleau, aux deux côtés duquel sont fixées sur lsarbre des roues de friction mises en contact avec les bandes latérales de la surface cylindrique de l'organe actif, non enduites d'adhésif. Dans ce cas, il n'est point nécessaire de prévoir une commande séparée pour la rotation du rouleau et les vitesses péri- phériques du tambour et du rouleau de pression seront automatiquement les memes. Les investigations faites par les auteurs ont permis d'établir que l'efficacité de la séparation par adhésion est in tégralement tributaire de la correspondance entre la conception du séparateur à adhésion et le mécanisme du processus. I1 a été établi que le côté quantitatif du mécanisme de la séparation par adhésion est caractérisé par la différence entre les vitesses d'adhésion et entre les forces de retenue des diamants et des minéraux les accompagnant à l'adhésif, aux interfaces minéral-eau-adhésif Il a été notamment établi que la vitesse d'adhésion et les forces d'adhésion des diamants sont bien plus élevées que celles des minéraux les accompagnant. En outre, l'adhésion du minéral à l'adhésif est tributaire dans une large mesure de la force de l'impulsion les mettant en contact. Si la force de l'impulsion de contact est insuffisante pour rompre ou amincir jusqu'à la valeur nécessaire l'enveloppe hydratée se formant à la surface du minéral hydrophobe, ce minéral n'adhérera pas à l'adhésif. Vu ce qui vient d'être dit, pour obtenir une séparation par adhésion efficace dans l'enrichissement d'un produit diamantifère, il faut que la conception du séparateur satisfasse aux conditions suivantes. Pour que la sélectivité du processus soit élevée, il faut qu'au contact des minéraux avec l'adhésif seuls adhérent les diamants dont la vitesse d'adhésion est la plus grande. Il faut de plus que pendant la période de contact des minéraux avec l'adhésif l'action des forces d'arrachement soit exclue. Cela ne peut être assuré que lorsque la mise en contact des minéraux avec l'adhésif s'effectue, non pas par impact, mais par serrage pendant un temps court. Pour que la sélectivité du processus soit élevée, il faut qu'après serrage de tous les minéraux contre l'adhésif pendant un temps court, ces minéraux soient sollicités par des forces d'arrachement qui détachent de l'adhésif les minéraux accompagnant les diamants, les forces les retenant à l'adhésif étant bien plus faibles que pour les diamants. En conséquence, si la conception du séparateur à adhésion assure la mise en contact des minéraux avec l'adhésif par le procédé caractérisé plus haut et les forces d'arrachement nécessaires, l'efficacité du processus sera élevée. Cela permettra d'extraire efficacement les diamants sans dégagement soigneux de leur surface et sans traitement du produit à enrichir par des réactifs hydrophobisants. Pour que le débit spécifique du séparateur à adhésion soit élevé, il faut que la vitesse à laquelle le produit minéral à trier est débité en couche simple soit grande. En même temps, il faut que la vitesse~de l'organe actif du séparateur sur la surface duquel est appliqué l'adhésif soit encore plus grande. La haute sélectivité du processus et 1 'enlèvement continu à l'adhésif des grains de minéraux collés permettent de conduire le processus en continu pendant toute la durée d'un poste pour une seule application d'adhésif sur l'organe actif, ce qui abaisse fortement la quantité d'adhésif à transmettre à la régénération et les pertes irrémédiables d'adhésif. Pour expliciter l'invention, on donne ci-dessous un mode de réalisation du séparateur pour le triage d'un produit minéral granulé diamantifère, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels la fig. 1 représente - en coupe par un plan vertical perpendiculaire à 1 'axe de rotation de 1 'organe actif - un séparateur conforme à l'invention ; la fig. 2 représente le même séparateur en vue de dessus (le dispositif d'admission et le dispositif appliquant l'adhésif ne sont pas représentés). Le séparateur comprend un bâti i (fig. i) formant à sa partie inférieure une cuve pour l'eau avec deux compartiments 2 et 3, respectivement pour les queues de triage et pour le concentré. La partie inférieure de chaque compartiment s 'achève par une embouchure 4 dont l'orifice de sortie (non représenté sur le dessin) est obturé par une soupape à bille 5. Sur les parois de la cuve du bâti 1 est monté l'organe actif, constitue par un tambour 6 dont l'arbre 7 est engagé dans des corps 8 de palier (fig. 2) fixés aux parois du b & i 1. Un bout de l'arbre 7 est accouplé à une commande réversible 9 à deux vitesses. A la partie supérieure des parois du bats 1 est monté sur des articulations un dispositif 10 (fig. i) appliquant sur 1 'orga- ne actif 6 une couche d'adhésif il. Un dispositif d'admission 12 est monté sur le bâti 1 ; il est constitué par une trémie avec un distributeur vibrant débitant en couche simple le produit minéral à trier. Du côté de la zone d'admission, au-dessus du niveau de l'eau, sur les parois du bâti 1, sont montés des rouleaux de pression 13. Chaque rouleau de pression 13 se compose d'un arbre sur lequel est fixé un manchon en matériau microporeux. Les corps 14 (fig. 2) des paliers du rouleau de pression 13 sont liés par des tringles réglables 15 à un mécanisme à excentrique 16 qui assure le déplacement radial du rouleau de pression 13 par rapport à l'axe du tambour 6. Sur l'arbre du rouleau de pression 13, des deux cotés du manchon en matériau microporeux, sont fixées des roues 17 pour la liaison par friction avec la surface du tambour 6. Au-dessus du compartiment 3 pour le concentré, au niveau de l'arbre de l'organe actif 6 du séparateur, est montée une brosse 18 enlevant en continu les grains de concentré retenus à la surface de l'adhésif 11. L'arbre de la brosse 18 est accouplé à une commande de rotation 19.Dans la zone de déchargement du concentré, sur la paroi du bâti 1, est monté un couteau 20 en auge, pour 1 'enlèvement de l'adhésif avec les grains de concentré restés retenus Sur la paroi avant du bâti 1 est fixé un dispositif 21 pour le réglage du niveau de l'eau dans la cuve du b & i 1. Le séparateur fonctionne de la façon suivante. Le tambour 6 tournant dans le sens horaire à une vitesse de 0,5 m/s, on applique sur sa surface, à l'aide du dispositif 10, l'adhésif il réchauffé, lequel, dès qutil est mis en contact avec la surface cylindrique du tambour 6, se solidifie rapidement. Ensuite, on écarte le dispositif 10 jusqu'S sa position de repos et 1 1on fait tourner le tambour 6 dans le sens antihoraire avec une vitesse périphérique de 1,8 à 2,0 m/s. On ferme les orifices de sortie des embouchures 4 des compartiments 2 et 3 à l'aide des soupapes à bille 5, puis on remplit la cuve du b ti 1 avec de l'eau jusqu'au niveau indiqué sur le dessin (fig. 1). On fait alors tourner la brosse 18 dans le sens antihoraire à 1500 tr/mn. A 1 'aide des mécanismes à excentrique 16, on met les roues de friction 17 (fig. 2), montées sur les rouleaux de pression, en contact avec les bandes latérales de la surface.cylindrique du tambour 6, ce qui assure la rotation des rouleaux de pression 13 à contresens de celle du tambour 6, avec la même vitesse périphérique que celle du tambour 6. La surface du manchon microporeux du rouleau de pression 13 se trouve alors en contact avec l'adhésif 11.A l'aide du dispositif 12, on admet en couche simple le produit minéral à enrichir et, simultanément, on ouvre la soupape à bille 5 du compartiment 2. Les grains du produit minéral à trier sont successivement serrés par les rouleaux 13 contre adhésif 11 ce qui assure la durée et la force nécessaire de la mise en contact des grains de minéraux avec l'adhésif en présence d'eau. Les grains de minéraux sont serrés par les rouleaux 13 contre l'adhésif 11 ; ils sont tenus en contact pendant le temps nécessaire et ltaction des forces d'arrachement est exclue pendant cette période, ce qui assure l'adhé- sion des diamants à propriétés hydrophobes abaissées.Quand l'adhésif entre dans l'eau, les minéraux stériles adhérant mal sont arrachés à l'adhésif Il par les forces dues à la résistance de l'eau dans la cuve du bâti 1, la pesanteur et les forces centrifuges. Les queues de triage sont évacuées avec l'eau à travers l'embouchure 4 du compartiment 2. Les grains de concentré restés collés sont enlevés en continu par la brosse 18 et tombent dans le compartiment 3. Quand il s'y est amassé une quantité déterminée, on ouvre la soupape à bille 5 de ce compartiment et, à travers l'embouchure, on fait sortir le concentré et l'eau pour les transmettre au traitement ultérieur. Quand la couche d'adhésif Il est usée, périodiquement, on 1 'enlève de la surface du tambour 6 à 1 aide du couteau en auge 20 ; pour cela on coupe au préalable l'admission du produit minéral, on écarte du tambour les rouleaux de pression 13, on arrête la brosse 18, on évacue les produits de triage et l'eau des compartiments 2 et 3, et on fait tourner le tambour 6 dans le sens horaire. Le contrôle du maintien du niveau de l'eau, du déchargement des produits de triage, du chargement du produit minéral à trier et, quand cela est nécessaire, de l'arrêt du chargement du produit minéral à trier, peut être réalisé par des dispositifs automatiques. Le séparateur a été essayé dans l'enrichissement de-con- centrés diamantifères obtenus par séparation gravimétrique à partir d'un brut classé en grosseur de 0,5 à 15 mm, à haute teneur en minéraux sulfurés (pyrite). Les resultats obtenus sont les suivants. Dans le cas de triage d'un produit classé dans une fourchette étroite, de 5 à 10 mm, le taux d'extraction des diamants s'est élevé à 100%, la réduction du produit à trier a atteint 15000 à 20000. Dans le cas de triage d'un produit classé en grosseur de 1,5 à 5 mm, le taux d'extraction des diamants s'est élevé à 98% et la réduction a atteint 5000 à 10000. Le séparateur fonctionnant sans interruption pendant 8 heures. Dans le cas de triage dtun matériau non classé de O à 10 mm de grosseur, le taux d'extraction des diamants s'est élevé à 96-97% et la réduction a dépassé 2000. La conception du séparateur permet de régler les forces d'arrachement des minéraux à l'adhésif et les forces de serrage des minéraux contre l'adhésif, ainsi que la durée de contact, ce qui assure le triage d'un produit diamantifere de n'importe quelle composition minérale. Il va de sol que les spécialistes peuvent apporter au séparateur, décrit à titre d'exempie nullement limitatifr diverses modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Séparateur pour le triage d'un produit minéral granulé diamantifère, comprenant un bâti avec des compartiments pour le concentré et les queues de triage, un organe actif monté dans ce bâti et doté d 'une commande de rotation, un dispositif appliquant sur la surface de l'organe actif une couche d'adhésif, un distributeur débitant en couche simple le produit minéral à trier et un dispositif pour l'enlèvement de la couche d'adhésif saturée de minéraux, caractérisé en ce que 1 'organe actif est un tambour dont la partie inférieure est plongée pendant la marche dans de 1 'eau versée dans la partie inférieure du bâti, limitant lesdits compartiments pour les produits, que du côté du distributeur, au-dessus du niveau de l'eau,est fixé au moins un rouleau dont la partie périphérique est en matériau microporeux7 ce rouleau pouvant tourner avec une vitesse périphérique correspondant à celle de l'organe actif et se déplacer radialement, pour serrer les grains de produit minéral à trier contre la couche d'adhésif appliquée sur l'organe actif, et quau-dessus du compartiment pour le concentré, plus haut que le niveau de l'eau, est montée une brosse enlevant le concentré, dotée d'une commande assurant sa rotation. 2--Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'est prévu un mécanisme à excentrique fixé sur le bâti et assurant le déplacement radial du rouleau, aux deux côtés duquel sont fixées sur l'arbre des roues de friction mises en contact avec les bandes latérales de la surface cylindrique de 1 'organe actif, non enduites d'adhésif.