Brevet FR2484867A1 — publié le 19811224

La présente invention est du domaine de l'exploitation des mines ou carrières et elle a pour objet un dispositif de récupération d'éléments lourds tels que métaux, particulièrement l'or, ou leurs composés. L'idée générale qui a guidé les Demandeurs dans leur démarche inventive a été de récupérer, à titre de sous produits les éléments lourds, notamment les paillettes d'or, au cours de l'extraction des sables aluvionnaires, étant entendu que les quantités d'éléments précieux ne sont pas habituellement suffisantes pour justifier leur extraction a titre principal.On a bien proposé des méthodes de récupération de l'or dans les eaux de criblage de sables, cette récupération constituant une activité secondaire de l'exploitation de la carrière ; a titre d'exemple de ces méthodes on a proposé de faire ruisseler l'eau de lavage des sables dans des goulottes revêtues de moquette, les paillettes d'or étant alors retenues dans les poils de la moquette toutefois une telle méthode nécessitant la manipulation périodique de la moquette ne s'est avérée rentable que dans des sites dont le sable est relativement riche en paillettes. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif ayant un coti de fabrication peu élevé et un coût de fonctionnement pratiquement nul, de telle sorte qu'un tel dispositif ait une exploitation rentable même dans des gisements assez pauvres en éléments précieux. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif qui puisse être adjoint a une exploitation existante d'extraction de sables aluvionnaires, sans diminuer la valeur commerciale du sable extrait, voire en l'augmentant. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif dont le fonctionnement soit adaptable, et particulièrement optimisable en fonction de la nature du sable d'un site donné. Selon la présente invention un dispositif de récupération d'éléments lourds contenus dans des sables divers, ledit dispositif étant destiné à être adjoint à une installation d'extraction de tels sables, lesdits sables étant constitués de grains dits"grenus" de grains fins, ou fines, et de particules d'éléments lourds, est caractérisé dans sa généralité en ce qu'il met en oeuvre pour coopérer les moyens ci-après décrits, étant entendu que ces moyens sont connus en eux mêmes, mais séparément, dans diverses techniques de séparation. Des premiers moyens1 dits d'extraction, sont destinés à extraire par lixiviation des grains lavés, les fines et les particules, les grains lavés étant issus d'une installation de lavage conventionnelle, les premiers moyens ayant pour effet de séparer les grains "grenus" des autres éléments, fines et particules,compris dans les grains lavés. On entend par grains "grenus" les grains de sable qui constituent la majeure par.tie d'un gisement donné, et,par extension de ce terme, les grains correspondant à la définition commerciale d'un sable donné ; on entend par grain lavé l'ensemble des grains du sable tel qu'il est produit après lavage dans une installation conventionnelle d'extraction ; on notera que les grains "grenus" constituent au moins, et en général, soixante quinze pour cent du grain lavé, tandis que les grains fins, ou fines; constituent la quasi totalité du complément ; les éléments lourds sont en général à l'état de trace (quelques parties par million en poids),ils seront appelés c'rrès "paillettes". Des deuxièmes moyens, dits de classification, sont destinés d'une part et en premier lieu à trier en au moins trois classes granulométriques l'ensemble des fines et des particules, c 'est à dire le sable lavé aprés soustraction du"gren",et d'autre part et en second lieu à soumettre chaque classe précitée à une décantation sélective à contre-courant, les seconds moyens ayant pour effet de rassembler en trois portions décantées lesdites paillettes d'éléments lourds, et de rejeter en trois effluents, ultérieurement rassemblés, lesdites fines en suspension. On remarquera que ces deuxièmes moyens combinent des moyens de tri dimensionnel à des moyens de tri par caractéristiqueshydro-dynamiquestenant compte à la fois de la densité de la matière constitutive des grains ou paillettes et de leur forme. Enfin des troisièmes moyens, dits de reconcentration, sont destinés à concentrer la suspension desdites fines en vue de son recyclage avec le grain lavé à l'entrée du dispositif, et de permettre une récupération d'eau utilisable par les moyens précédents. Ces troisièmes moyens ont à la fois pour résultat d'éviter que soit modifiée la nature du sable commercial, d'éviter que soient entraînées dans les eaux de rejet ainsi que dans les fines, des particules d'éléments lourds ou précieux, et enfin d'économiser l'eau nécessaire à la récupération ; en effet compte tenu du recyclage de l'eau, l'eau d'apport n'est nécessaire que pour compenser l'évaporation et les variations momentanées d'humidité du sable ayant subi des opérations de récupération. De préférence les premiers moyens sont constitués par un tamis à fente à surface tamisante vibrante in clinée, les vibrations étant telles qu'elles ont pour effet de faire remonter le sable lavé . le long de la surface, ce par quoi s'effectue, grâce à l'eau intergranulaire,une migration des particules lourdes ou fines en direction de et à travers les fentes. De preférenceles deuxièmes moyens comprenent d'une part au moins un couple de tamis statiques, le tamisat du premier tamis étant reçu sur le second tamis, et d'autre part au moins trois hydro-séparateurs, ou décanteurs à contre-courant, le premier recevant le refus dudit premier tamis, le deuxième recevant le refus dudit second tamis et le troisième recevant le tamisat dudit second tamis, le' premier et deuxième hydro-séparateurs étant alimenté en eau destinée à créer le contre-courant de décantation. Selon une caractéristique secondaire de l'invention les hydro-décanteurs sus visés sont pourvus dans leur partie basse d'une vanne maintenue fermée par la pression d'eau d'alimentation de l'installation ; il résulte de cette disposition que lorsque l'installation est arrêtée, par exemple en fin de journée, les hydro-décanteurs sont vidés automatiquement de leur contenu en concentré d'éléments lourds. Les vannes des hydro-décanteurs pourraient encore être maintenues ouvertes par la tension électrique disponible sur l'installation. De préférence enfin lesdits troisièmes moyens sont constitués par un décanteur centrifuge statique du type hydro-cyclone. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va en être faite en relation avec les figures des planches an nexées dans lesquelles La fig.l est une courbe de répartition des grains en fonction de leur taille à la sortie du poste de lavage d'une installation classique d'extraction, La fig.2 est un diagramme illustratif du procédé de l'invention, La fig.3 est un dispositif de mise en oeuvre du procédé de la fig.2. Sur la fig.l on a porté en abscisse les valeursde classe granulométrique (D)d'un sable lavé tel qu'issu d'un poste de lavage et en ordonnée le poids pour cent (p%) de chaque classe ; on remarque sur cette courbe qu'une fraction I, dite "grenus" se distingue d'une autre partie II, dite des fines la partie II, dont l'importance varie d'un site à un autre, représente à peu près le quart de l'intégrale de la courbe de répartiticn; les particules d'éléments lourds (III) sont présents dans ces fines à la fréquence de quelques p.p.m.; l'invention propose donc des moyens d'isoler dans une masse de sable, des particules présentes à la fréquence de quelques fractions de p.p.m.. La disproportion, tout à fait inhabituelle,dans le tri à effectuer, ainsi que la nature physique particulière des particules d'éléments lourds, rendent compte des caractéristiques des moyens proposés par l'invention. Les particules d'éléments lourds sont ap-* pelées paillettes. En relation avec le diagramme de la fig.2 on peut définir le procédé de l'invention comme une succession d'opérations auxquelles est soumis le sable lavé composé de ses trois fractions I, II et III, tel qu'il se présente à la sortie de l'opération habituelle de lavage 1. L'opération 2, dite d'extraction par lixivation, consiste à tamiser le sable lavé sur un tamis vibrant incliné à fente, le tamisage ayant lieu en présence d'eau, le sable mouillé se déplaçant sous l'effet de la vibra r tion dans le sens ascendant ; il se produit au cours de cette opération une ségrégation de la quasi totalité des particules (III) et d'une grande partie de la fraction des fines (II) ; on sépare ainsi d'une part sous forme de sable mouillé 4, la fraction "grenus" I comprenant des fines II,et d'autre part, sous forme de suspension 5, des fines II et les particules III-; l'opera- tion 3, dite de classification, consiste en un double tri par caractéristiques successivement granulométriques puis hydrodynamiques.Elle consiste à faire passer la suspension précédente sur un couple de tamis en cascade de façon à la séparer,en 6, en deux fraction 7 et 8 de refus et un tamisat en suspension 9, puis soumettre chacune des fractions de refus et le tamisat en suspension à une décantation sélective à contre-courant, dite hydrodynamique, soit, pour les fractions 7, 8 et 9, les opérations respectives 10 il et 12 ; à titre indicatif on a retenu pour une exploitation d'essai fonctionnant sur un site donné les valeurs suivantes a) tri granulométrique refus 7 : dimensions des particules 600 tamisat 9 : dimensions des particules dp ( 300 b) tri hydrodynamique vitesse ascensionnelle de l'eau en 10 : 12 cm/s vitesse ascensionnelle de l'eau en 11 : 8 cm/s vitesse ascensionnelle de l'eau en 12 : 4 cm/s On notera à propos de cette opération de classification qui est une étape de tri caractéristique du procédé, qu' aussi bien, pour une installation donnée conforme à l'invention, le tri granulométrique peut aboutir à une classification différente si l'on change les toiles ou grilles de tamisage, qu'aussi bien il peut aboutir à une classification et à une séparation différente si l'on change les vitesses de contre-courant. En pratique, pour un site donné, on commencera par faire varier, d'un jour sur l'autre, le rapport des vitesses ascensionnelles afin de déterminer les rapports qui conduiront à la col- lecte maximale d'éléments lourds, ce que permettent très facilement les moyens de l'invention.On pourra aussi, d'un site à un autre, changer les dimensions de mailles des tamis, ce que permettent encore facilement les moyens de l'invention ; le double choix et la multitude de ses combinaisons permet à l'invention d'être appliquée à pratiquement n'importe quel site. Les effluents 13,14, 15 des décanteurs hydrodynamiques 10,11, 12 respectivement, sont rassemblés en 16, tandis que les décontats 17,18,19 sont recueillis en 20 de façon périodiques. L'effluent 16 contenant des fines en suspension est, de façon avantageuse, soumis à I'opération 21 de décantation centrifuge pour retirer les fines 22 de l'eau 23 ; on peut alors soit recycler les fines 22 avec le grain lavé trait plein 24), soit les envoyer directement rejoindre les grains "grenus" (trait en tirets 25). Sur la fig.3, représenté de façon très schématique1 un dispositif de mise en oeuvre du procédé sus indi qué comprend un certain nombre d'éléments entre lesquels circulent du sable mouillé, des suspensions ou de l'eau ; la circulation de l'eau est figurée en tirets tandis que la circulation du sable ou des suspensions est figurée en traits pleins. Le sable tout venant arrive en 30 dans le dispositif après lavage conventionnel ; il est déposé sur le tamis 31 de l'extracteur 32 où il reçoit de l'eau en plusieurs points 33,34 ; le tamis incliné 31 reçoit des impulsions de vibrations dont la direction est inclinée à 450 par rapport à la surface du tamis. Le sable dit"grenu" refusé au tamis sort de l'extracteur et est mis en tas 33, tandis qu'une suspension 35 de particules dans l'eau passe à travers le tamis et est recueillie dans une cuve 34. La suspension 35 est envoyée par une pompe 36 sur un premier tamis statique 37 sur lequelle elle abandonne en un refus 38 ses plus grosses particules (600 - 1200 ) tandis que le tamisat en suspension 39 est déposé sur un second tamis 40 plus fin ; la suspension 39 abandonne sur le tamis 40 un refus -41 constitué par ses plus grosses particules (300 600 P ) tandis que ses plus fines passent dans le tamisat en suspension 42. L'entraînement des refus sur les tamis statiques 37 et 40 est effectuécpar aspersion d'eau. Le refus 38 est envoyé dans l'hydroséparateur 43 tandis que le refus 41 est envoyé dans l'hydroséparateur 44. Les hydroséparateurs 43 et 44 ont des formes de tube en U recevant le refus dans une de leurs branches et de l'eau à débit réglable dans l'autre, les décantats de paillettes s'accumu- lent dans la partie inférieure des U. Le tamisat en suspension 42 est envoyé au centre de l'hydroséparateur 45 conformé en entonnoir ; accessoirement une arrivée d'eau à débit réglable peut être prévue dans la partie inferieure au fond de l'entonnoir. Des vannes 46,47, 48 permettent la vidange périodique des décantats, de préférence ces vannes sont commandes simultanément par des leviers mûs par un moyen hydraulique les maintenant fermées lorsqu'il est sous pression d'eau , à l'arrêt de l'installation la pression est coupée et la vidange a lieu Les effluents 49,50 et 51 des hydrosépa- rateurs sont regroupés dans une cuve 52, ces effluents contiennent des fines en suspension ; une pompe 53 les envoie vers le séparateur centrifuge qui est un hydrocyclone 54 ; l'eau claire 55 sortant de l'hydrocyclone est recueillie dans une bache 56 pour être évacuée et/ou recyclée dans les divers éléments du dispositif, tandis que les fines sortant en 57 sont recyclées à l'extracteur 32. De l'eau d'appoint est fournie au dispositif par la conduite 59. On notera que l'exemple de réalisation ci-dessus décrit s'applique à tous les sites, mais dans certains sites, on pourra soit soumettre directement à l'opération 3 (fiv.2) les eaux de criblaged'une installation existante, soit soumettre directement des sables extraits de carrières à l'opera- tion 2 d'extraction puis le filtrat aux opérations suivantes, ceci pour le cas où l'installation d'extraction ne comporte pas de moyens conventionnels de lavage. De même on pourra recycler ou ne pas recycler les fines ou l'eau, voire même rejeter directement les effluents des hydroséparateurs. Ainsi seuls les éléments filtres statiques, hydroséparateurs et extracteurs, devront toujours être oon titutifs du dispositif. I1 doit être compris que la présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites mais qu'elle s'entend à tout dispositif ou procédé défini oar les revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de récupération d'éléments lourds contenus dans des sables divers, ledit dispositif étant destiné à être adjoint à une installation d'extraction de tels sables, lesdits sables étant constitués de grains dits "grenus", de grains fins, ou fines, et de particules d'éléments lourds dites paillettes, caractérisé en ce qu'il comprend pour coopérer - des premiers moyens dits d'extraction, destinés à extraire par lixivation du sable lavé, lesdites fines et paillettes, le sable lavé devant être issu d'une installation de lavage conventionnelle, les premiers moyens ayant pour effet de sépa rer les grains "grenus" des autres éléments compris dans le sable lavé, et - des deuxièmes moyens, dits de classification, destinés d'une part et en premier lieu à trier en au moins trois classes gra nulométriques l'ensemble des fines et des paillettes, c'est à dire desdits autres éléments, et d'autre part et en second lieu à soumettre chaque classe précitée à une décantation sé lective à contre-courant, les seconds moyens ayant pour effet de rassembler en trois portions décantées lesdites particules d'éléments lourds, et'de rejeter en trois effluents, ultérieu rement rassemblés, lesdites fines en suspension 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des troi sièmes moyens, dits de reconcentration, destinés à concentrer la suspension desdites fines en vue de son recyclage avec le sable lavé à l'entrée du dispositif, et de permettre une récu pération d'eau utilisable par les moyens précédents 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens sont constitués par un tamis à fente à surface tamisante vibrante inclinée, les vibrations étant telles qu'elles ont pour effet de faire remonter le sable lavé le long de la surface, ce par quoi s'effectue, grâce à l'eau intergranulaire, une migration des particules lourdes ou fines en direction de et à travers les fentes 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens com prennent - d'une part au moins un couple de tamis statiques, le tami sat du premier tamis étant reçu sur le second tamis, et - d'autre part au moins trois hydro-séparateurs, ou décan teurs à contre-courant, le premier recevant le refus dudit premier tamis, le deuxième recevant le refus dudit second ta mis et le troisième recevant le tamisat dudit second tamis, le premier et le deuxième hydro-séparateur étant alimentés en eau destinée à créer le contre-courant de décantation 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits hydro-séparateurs sont pourvus dans leur partie basse d'une vanne maintenue fermée par la pression d'eau d'alimentation de l'installation ; 6.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens sont constitués par un décanteur centrifuge statique du type hydro cyclone.