Brevet FR2317013A1 — publié le 19770204

L'invention concerne un procédé Pour la prepa- ration de matières par séparation magnétique, dans lequel les particules solides a grain fin en suspension dans un agent porteur sont dirigées dans un canal a travers un champ magnétique sous la forme d'un courant, les fractions de matière étant deviées de leur trajectoire et séparées en fonction a la fois de leur aimantabilit et de leur poids spécifique L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. La separation de mélanges de particules formés de constituants d'aimantabilité différente, par exemple en suspension sous la forme d'un courant de matière dans un agent porteur liquide, représente un mode de préparation important, notamment pour la séparation ou la concentration de minerais. Comparativement a la séparation a sec, ce procédé connu sous le nom de "séparation par voie humide offre l'avantage de pouvoir astre appliqué dans une plage de valeurs de susceptibilité plus faibles, de convenir pair des débits plus élevés et de nécessiter moins d'éléments mécaniques mobiles. La demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous DOS 2 159 525 décrit un procéde et un dispositif pour séparer des particules aimantables d'une matière solide a grain fin a l'aide d'un champ magnétique. Dans ce procédé connu, la matiere solide a grain fin, préalablement préparée selon les procédés habituels a l'eau en un liquide dense homogène, est répartie uniformément sur toute la section du canal d'agent porteur et dirigée dans un canal a tra -vers le champ magnétique. En raison de la disposition concentrique de ce canal et de ses organes destinés a séparer les fractions de matière, l'écoulement doit obligatoirement suivre la méme direction que la pesanteur ctest- -dire avoir lieu autant que possible verticalement.Un tel procédé a toutefois l'inconvénient que les particules aimantables se concentrent bien en direction de la force magnétique a l'intérieur de la section d'écoulement, mais que, par contre, la quantité de particules non aimantables ne subit pas de diminution dans la zone de séparation. Dans le procédé connu, la précision de sépara tion et le rendement sont réduits de ce fait dans une mesure indésirable. Un autre inconvénient de ce dispositif connu réside en ce que des particules fortement aimantables se dé posent relativement facilement sur la paroi verticale du canal et y adhèrent, ce qui entrain de graves perturbations, pouvant aller jusqu'à une interruption de l'opération. Le m8me inconvénient affecte un autre dispositif connu, décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 608 71Dans ce dispositif connu, pour empêcher des particules fortement aimantables d'adhérer à la paroi du canal d'écoulement, le courant proprement dit de matière est entouré de plus concentriquement d'un courant annulaire d'un liquide de lavage. Cette mesure est néanmoins très préjudiciable à la capacité de travail du système de séparation magnétique, étant donné que le gradient du champ magnétique entre les piles d'un quadruple tombe à zéro en se rapprochant du centre. L'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients des procédés connus jusqu'à présent et de rendre possible une séparation impeccable à haut rendement de particules en fonction de leur susceptibilité magnétique. -Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que la direction du courant de matière est orientée, en commun avec le champ magnétique, sous un angle a par rapport à la direction de la pesanteur, que, sur une parti cule aimantable, agissent comme force de déviation, d'une part une force magnétique correspondant à sa susceptibilité spécifique et indépendante de l'angle a et, d'autre part, une composante de la pesanteur de direction opposée à ladite for ce magnétique et modifiable du facteur sinus a, tandis que, sur une particule non aimantable, agit exclusivement comme force de déviation la composante sinus a de la pesanteur. Ce procédé a l'avantage que les particules non magnétiques sont également déviées suivant une direction de leur direction d'écoulement de base, tandis que les particu les aimantables sont déviées suivant la direction opposée et que la matière faiblement aimantable n'est pas déviée du tout le cas échéant, en fonction de l'angle cç . Du fait qu'une composante de grandeur variable de la pesanteur agit en antagonisme sur les particules magnétiques, celles-ci ont moins tendance que dans les procédés connus précités à se déposer et à adhérer à la paroi. Il peut etre toutefois avantageux dans certains cas que l'angle a soit sciemment choisi à l'avance de façon que des fractions de matière possédant la susceptibilité relativement la plus grande se déposent sur une paroi du canal. Dans ce cas, il est judicieux que les fractions de matière déposées sur la paroi du canal soient évacuées du canal par voie mécanique et les autres fractions par le courant d'agent porteur. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est caractérisé par un canal 2,42 orientable sous un angle a par rapport à la direction de la pesanteur S et à la face supérieure duquel est associé un système de piles magnétiques 1, 41 s'étendant dans le sens de la longueur du canal 2, 42. Selon un agencement judicieux de l'invention, le canal 42 avec le système de piles magnétiques 41 est orientable autour d'un axe horizontal 40. I1 est favorable à cet égard que l'appareil 45 distribuant la matière à conditionner, ainsi que les appareils 54, 55 recueillant la matière conditionnée, soient placés à poste fixe et reliés au canal 2, 42 par des raccords flexibles 4, 9, 10, respectivement 44, 50, 51. Etant donné qu'il peut être judicieux, comme mentionné plus haut, en vue de l'obtention d'un concentrat, que les fractions de matière possédant la susceptibilité relativement la plus grande se déposent sur une paroi du canal, il est opportun que la paroi de dépôt du canal soit constituée, de manière connue en soi, par un appareil d'évacuation mécanique, de préférence par une bande- transporteuse. Dans une forme de réalisation avantageuse du dispositif selon l'invention, il peut être prévu enfin que les sorties 48, 49 de la matière préparée soient équipées d'organes d'étranglement 52, 53. Pour obtenir une intensité magnétique maximale dans la zone du canal, il est possible anfin d'appliquer une mesure, qui réside en ce que le système de piles magnétiques 1 est formé d'une pluralité de bobines supraconductrices juxtaposées en antiparallèle engendrant des champs magnétiques, et en ce que, pour amplifier l'action de la force en direction du canal 2, les champs magnétiques opposés au canal 2 du système de piles l sont court-circuités par une armature ferro-magnétique 1'. La description qui va suivre faite en regard du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure l représente en coupe un dispositif suivant l'invention la figure 2 montre le parallélogramme de force de la pesanteur en fonction de l'angle a; la figure 3 montre les forces s'exerçant sur une particule aimantable la figure 4 représente en coupe un autre dispositif suivant l'invention, comportant un appareil mécanique pour l'évacuation du concentrat magnétique. La figure l montre un système d'aimants 1 ouvert et à surface plane, formé d'une pluralité de piles juxtaposés, par exemple comstitués par des bobines magnétiques supraconductrices, qui sont excitées chacune alternativement dans une direction et dans l'autre en vue de la production des gradients de champ. Face à face avec ce système d'aimants l se trouve un canal 2. A son extrémité supérieure 3, celui-ci est muni d'un raccord flexible mobile 4, représenté coupé, pour le chargement de la matière et, à son extrémité inférieure 5, d'un diaphragme 6. Ce diaphragme exerce la fonction d'un organe de séparation, qui dissocie le courant de matière en deux courants partiels distincts. Chacun de ces deux courants partiels est évacué du canal par un organe de sortie séparé 7 et 8, ce qui est indiqué de façon purement schématique par deux conduites d'évacuation flexibles 9 et 10. Dans la partie plus haute du canal 2, on voit de plus une particule aimantable il, qui est transportée par l'agent porteur à travers le canal à la vitesse de circulation Vx En pratique, cette vitesse est de 0,1 m/s, par exemple. Pour une longueur de 800 mm du système d'aimants, la durée de séjour dans la zone d'action du champ magnétique est donc de 8 s. environ. Sur la particule Il agit la force M perpendiculaire à la surface des piles du système magnétique 1, et S désigne la direction de la pesanteur. Cette direction S forme un angle a avec la direction de l'axe médian du canal 2. Sur la particule 11 agit, en plus de la force magnétique M, la pesanteur représentée par la flèche s. La figure 2 montre la force s avec le parallélogramme de forces, qui se compose des directions, perpendiculaires entre elles, de l'écoulement du courant de matière Vx d'une part, et des lignes de force magnétique M d'autre part. La pesanteur s agissant sur la particule 11 peut être décomposée par conséquent en une composante, opposée à la force magnétique, de valeur (s.sin a) et en une composante de même direction que l'écoulement Vx et de valeur (s.cos a). La figure 3 montre encore une fois la particule 11, au centre de gravité 0 de laquelle agissent la force magnétique "M' ainsi que la pesanteur "s". Celle-ci peut être dissociée à son tour en la composante (s.sin a), opposée à la force magnétique en conformité avec l'angle a , et en la composante (s.cos a), de même direction que la vitesse d'écou lement V . A partir des deux forces M et s on peut constituer x un parallélogramme, donnant la résultante R de ces deux forces.Il est aisé de se rendre compte que, sous l'action de la résultante R, la particule Il sera déviée en direction de R sur la paroi supérieure 12 du canal comme indiqué par la ligne paraboloIdale 12' en tirets, de sorte que cette particule 11 parvient finalement, à travers la sortie 7 et la conduite d'évacuation 9, dans un récipient non représenté prévu pour recueillir le concentrat. La figure 1 montre en outre dans le canal 2 la particule non aimantable 14, sur laquelle agit une force magnétique nulle ainsi que la pesanteur s'. En fonction de l'angle a il se forme une composante (s'.sin a) de la pesanteur s', qui met en mouvement la particule sur la paroi inférieure 15 du canal.De cette manière, la particule non aimantable 14 parvient avec le courant, sur le parcours 14' repré senté en tirets, dans la sortie 8 de la matière non aimanta- ble et est évacuée par la conduite 10 dans le récipient non représenté prévu pour recueillir la fraction non aimantable. La figure 4 montre un autre dispositif conforme à l'invention. L'ensemble de I'apparelllage est pivoté autour d'un axe horizontal 40. Il comprend essentiellement le système magnétique 41 schématiquement représenté et le canal 42, dont I'extrémité supérieure de remplissage 43 est reliée par un tuyau flexible 44 à une trémie de chargement fixe 45 recevant la matière en 46. Le canal 42 est muni de plus à son extrémité inférieure d'un diaphragme de séparation 47, ainsi que de sorties, 48 pour le concentrat, et 49 pour la matière plus faiblement aimantable ou non magnétique. De ces sorties partent deux tuyaux flexibles 50 et 51, pourvus d'organes d'étranglement, par exemple de pinces 52 et 53, vers des récipients 54 et 55 recueillant respectivement le concentrat et le stérile. La paroi de dépôt 56 du canal 42 est constituée par une bande transporteuse 57 faisant fonction d'appareil d'évacuation mécanique. La bande 57 circule principalement sur quatre rouleaux de renvoi 58 et est entraînée en 59 autour du système magnétique, en direction de la flèche 60, par exemple par un moteur-tambour électrique. Les particules fortement aimantables, qui adhèrent sur la paroi de dépit 56 au voisinage immédiat du système de piles 41 souks la forme d'un concentrat magnétique, sont saisies, par suite du mouvement de la bande, par une lèvre de caoutchouc 61 servant de racleur, détachées de la bande et entraînées par le courant dans la sortie 48 prévue pour le concentrat. En coopération avec le racleur 61, la bande 57 fait par conséquent fonction d'appareil d'évacuation mecanique. Pour éviter des fuites trop importantes de liquide dense, il est prévu en 61 et 62 des joints d'étanchéité flexibles, représentés de façon purement schématique. Au-dessous du racleur flexible 61 en direction de l'écoulement se trouve de plus un joint labyrinthe 63, pareillement représenté schématiquement. Le fonctionnement de l'ensemble de l'appareillage est facile à comprendre d'après la figure 4. I1 va de soi que cette représentation ne doit être interprétée que de manière fonctionnelle et schemati- que, le dispositif pouvant Autre modifié en ce qui concerne l'agencement du système magnétique et/ou du canal, ainsi que les autres détails techniques. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la préparation de matières par séparation magnétique, dans lequel les particules solides à grain fin en suspens ion dans un agent porteur sont dirigées dans un canal à travers un champ magnétique sous la forme d'un courant, les fractions de matière étant déviées de leur trajectoire et séparées en fonction à la fois de leur aimantabilité et de leur poids spécifique, ledit procédé étant caractérisé en ce que la direction du courant de matière (V ) est orientée, en commun avec le champ magnétique (1), sous un angle (a), par rapport à la direction de la pesanteur (S), en ce que, sur une particule aimantable (11), agissent, comme force de déviation, d'une part une force magnétique (M) correspondant à sa susceptibilité spécifique et indépendante de l'angle (a) et, d'autre part, une composante (s.sin a) de la pesanteur (s), de direction opposée à ladite force magnétique et modifiable du facteur sinus a, tandis que, sur une particule non aimantable, agit exclusivement comme force de déviation la composante (s.sin a) de la pesanteur (s). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle a est choisi de façon que des fractions de matière possédant la susceptibilité relativement la plus grande se déposent sur une paroi (56) du canal (42). 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fractions de matière déposées sur la paroi du canal sont évacuées du canal par voie mécanique et les autres fractions par le courant d'agent porteur. 4. Dispositif nour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisE par ùn canal (2, 42) orientable sous un angle (a) par rapport à la direction (S) de la pesanteur et à la face supérieure duquel est associé un système de piles magnétiques (1, 41) s'étendant dans le sens de la longueur du canal (2, 42). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le canal (42) avec le système de piles magnétiques (41) est orientable autour d'un axe horizontal (40). 6.- Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'appareil (45) distribuant la matière à préparer, ainsi que les appareils (54, 55) recueillant la matière préparée, sont placés à poste fixe et reliés au canal (2, 42) par des raccords flexibles (4, 9, 10, respectivement 44, 50, 51). 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la paroi de dépôt (56) du canal (42) est constituée, de manière connue en soi, par un appareil d'évacuation mécanique, de préférence par une bande transporteuse (57). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les sorties (48, 49) de la matière préparée sont équipées d'organes d'étranglement (52, 53). 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le système de pâles magnétiques (1) est formé d'une pluralité de bobines supraconductrices juxtaposées en antiparallèle engendrant des champs magnétiques et en ce que, pour amplifier l'action de la force en direction du canal (2), les champs magnétiques opposés au canal (2) du système de pôles (1) sont court-circuités par une armature ferro-magnétique (1').