Brevet FR2522523A1 — publié le 19830909

L'invention a pour objet une installation grace à laquelle on récupère le sable siliceux contenu dans les eaux de lavage des divers agrégats obtenus à partir du terrain extrait du gisement d'une sablière. Les graviers et les sables calibrés et triés dans les sablières subissent une opération de lavage au cours de laquelle l'eau entraine avec elle toutes les particules de dimension inférieure à la plus petite des mailles de criblage utilisées. On a considéré jusqu'd présent que ces particules ainsi entrainées par les eaux de lavage sont des boues irrécupérables que l'on envoie à la décharge. En pratique, on dirige les eaux délavage chargée de boue dans de vastes bassins où se produit la sédimentation des matières solides, après quoi on réutilise l'eau propre que l'on reprend en surface pour de nouveaux lavages. En fait, les bogues entrainées par les eaux de lavage sont composées de particules diverses dont les dimensions sont comprises généralement entre 0 et 400 microns. I1 n'est pas rare que ces boues représentent une forte fraction du gisement. Les particules les plus fines sont de l'argile mais les plus grosses sont du sable siliceux qui serait utilisable si on parvenait à l'isoler. La récupération de ce sable n'est pas facile parce que,pour qu'il soit utilisable, il doit être séparé non seulement de l'argile et des particules trop fines, mais aussi de l'eau ; il faut qu'on l'obtienne immédiatement avec une teneur en humidité assez abaissée pour qu'il devienne pelletable, c'est-à-dire pour qu'il puisse être déplacé, mis en tas, chargé, à l'aide des engins de manutention habituels (bouteur à lame, chargeur à godet, etc...). Le but principal de l'invention est de parvenir à une installation capable de recevoir les eaux de lavage et d'en retirer le sable siliceux à des dimensions comprises entre 20 et 400 microns avec une humidité comprise entre 20 et 25% permettant de le manipuler sans difficulté à l'ail des engins habituels Un but supplémentaire de l'invention est de récupérer le sable défini ci-dessus en mettant en oeuvre les moyens les plus simples et en consommant le moins possible d'énergie. On obtient ce résultat selon l'invention avec une installation comprenant un appareil appelé hydrocône, connu en soi, qui reçoit les eaux de lavage à sa partie supérieure et dans lequel s'effectue une première séparation entre de l'eau fortement boueuse qui sort par son extrémité inférieure et de l'eau faiblement chargée qui se déverse à sa partie supérieure. Sous l'hydrocône est placée une première extrémité d'un transporteur à bande de type connu en soi. En s'éloignant de l'hydrocône, ce transporteur a une première partie sensiblement horinzontale munie de moyens d'agitation créant de préférence des secousses verticales.Ensuite le transporteur présente une zone en dépression, au moins relative, à partir de laquelle il est incliné vers le haut d'un angle compris entre 100 et 200 environ, puis il se termine par sa seconde extrémité d'où tombe librement le sable récupéré. Dans la région de la jonction entre la zone en dépression et la partie inclinée est installé au-dessus de la bande transporteuse un dispositif d'évacuation de l'eau rassemblée dans cette région. Pour bien faire comprendre l'invention, on donnera maintenant une description d'une installation de récupération de sable réalisée selon l'invention. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue générale de côté de cette installation, - la figure 2 est une vue partielle en coupe selon II-II de la figure 1. Dans l'installation représentée, l'eau de lavage chargée des boues de lavage arrive par une canalisation 1 qui se termine au sommet et au centre d'un hydrocône 2. Ce dernier, connu en soi, comprend une partie supérieure cylindrique 2A suivie d'une partie inférieure conique 2B se terminant par une sortie inférieure 3. Selon l'invention, il est préférable de prévoir en bas de la partie conique 2B deux ouvertures de sortie 3A, 3B disposées côte à côte et fermées chacune par une vanne. A la périphérie de la partie supérieure cylindrique 2A, il existe une rigole extérieure 4 raccordée à une conduite d'évacuation 6. L'hydrocône 2 est supporté, par des moyens non représentés, au-dessus d'une première extrémité 5A d'un transporteur à bande 5, connu en soi dans son ensemble. Ce transporteur est du type dans lequel une bande sans fin 6, en caoutchouc, est supportée par des rouleaux transversaux 7 qui sont montés libres en rotation au moyen d'axes transversaux. Ceux-ci sont eux-mêmes soutenus par une armature métallique 8. Les rouleaux 7 supportent le brin supérieur de la bande sans fin 6 en lui donnant une concavité en sens transversal. Des cylindres d'extrémités 9,10 dont l'un au moins est accouplé en rotation à un moteur d'entrainement guident la bande 6 entre un brin supérieur et un brin inférieur, et inversement. Selon l'invention, le transporteur 5 a une première partie 11A, sensiblement horizontale à partir de sa première extrémité 5A, puis il présente une zone llB en dépression suivie d'une partie terminale llC inclinée vers le haut. Le rôle de la zone 11B en dépression sera expliqué plus loin. On peut noter que la dépression est relative en ce sens qu'on peut l'obtenir en donnant à la première partie llA une inclinaison vers le bas à partir de la première extrémité 5A jusqu'à son raccordement avec la partie terminale llC qui est inclinée vers le haut. Cette dernière partie finit par la seconde extrémité 5B. Selon l'invention, dans la première partie lIA, la bande 6 est soumise à une agitation, principalement à des secousses en sens vertical. Tout moyen connu peut servir à cet effet ; un mode de réalisation simple consiste à souder longitudinalement à la surface extérieure des rouleaux 7 des tiges 12 espacées angulairement. A la fin de la zone en dépression 11B,ou peu après le début de la partie terminale llC, se trouve un dispositif d'évacuation d'eau 13, mieux visible sur la figure 2. De nombreux moyens connus peuvent être employés en guise de dispositif d'évacuation d'eau 13. Le but de l'invention est aussi se aussi de/servir de moyens économiques ne consommant prati- quement pas d'énergie ; dans cet esprit, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, deux montants 14 sont fixés à l'armature 8 du transporteur et ils supportent une traverse 15 qui se trouve donc disposée transversalement au-dessus de la bande 6, à une distance de 0,60 m environ. A cette traverse 15 sontfixées par leur extrémité supérieure plusieurs bavettes 16. Le nombre exact de ces dernières n'est-pas imposé par l'invention.Une seule bavette 16 pourrait convenir ; plusieurs bavettes donnent un meilleur résultat mais multiplier leur nombre audelà d'une certaine quantité n'apporte rien de plus. Dans l'exemple décrit ici, il existe trois bavettes 16 disposées parallèlement avec un écartement entre elles de 10 à 20 cm. Chaque bavette 16 s'étend librement entre les montants 14, et descend jusqu'à reposer sur les bords 6A, 6B de la bande 6 qui est incurvée transversalement comme on l'a déjà dit. Après le dispositif d'évacuation d'eau 13, la partie terminale llC du transporteur s'étend sur une distance de plusieurs mètres, après quoi on peut considérer que l'installation est terminée. Le produit fini recherché est obtenu à cet endroit, ce qui n'empêche pas de prolonger le transporteur 6 ou de le faire suivre d'un autre transporteur pour déplacer le produit jusqu'à une aire de stockage. Le fonctionnement de l'installation de l'invention sera décrit maintenant en rapport avec une installation réelle dont on précisera les valeurs numériques essentielles. L'eau de lavage chargée de boues arrive par la canalisation 1 au centre et en haut de l'hydrocône 2, à un débit de 700 m3/h ; cette eau peut entrainer avec elle à ce débit 60 à 90 tonnes de matière solide en particules de 0 à 400 microns. Dans l'hydrocône 2, d'un diamètre de 6 m. dans sa partie cylindrique 2A et d'un volume total de 125 m3 environ, se produit une décantation des particules les plus grosses qui passent à travers les ouvertures 3A, 3B et tombent, avec une certaine quantité d'eau, sur le transporteur 6 en mouvement. Le produit que recueille le transporteur 6 est liquide ; il contient environ 40 % d'eau et il est composé de grains dont les dimensions vont de O à 400 microns, mais principalement de 80 à 400 microns. Plus exactement 90 à 96 % des particules ont des dimensions comprises entre 80 et 400 microns. Au sommet de l'hydrocône 2, l'eau déborde dans la rigole 4 et elle est évacuée par la conduite 6 jusqu'aux bassins habituels. Cette eau de surverse contient 70 g/l environ de particules solides dont les dimensions s'étagent de 0 à 250 microns, mais qui sont situées pour plus de 60 % dans l'intervalle 0 - 80 microns. Ces particules sont presque exclusivement des particules fines d'argile. Après sa chute sur le transporteur 5, le produit est entraîné et soumis aux secousses que produisent les rouleaux 7 garnis de tiges 12. Cette agitation disloque les amas ou les boulettes de particules qui peuvent exister, après quoi il se produit sur la bande 6 une décantation des particules solides qui se rassemblent dans le fond de la concavité de la bande 6, tandis que l'eau surnage. Il faut donner à la première partie lIA du transporteur 5 une longueur de 50 m. environ pour que la décantation se produise convenablement. Quand commence la partie terminale lIC en pente vers le haut, l'eau surnageante coule vers le bas et se rassemble dans la zone en dépression llB. I1 faut éviter que l'eau qui descend de la partie terminale lîC tende à refluer trop facilement sur la première partie 11A, encore que le mouvement de la bande 6 tende à ramener cette eau vers la zone llB. A défaut d'une dépression dans la zone llB, une légère pente de la première partie liA en direction de son raccordement avec la partie terminale 11C peut convenir. De toute façon, il se produit dans la zone llB une accumulation d'eau : d'une part, l'eau qu'apporte constamment la bande 6 venant de la première extrémité llA, d'autre part l'eau qui redescend de la partie terminale en pente llC. Par conséquent, la vitesse de la bande 6 et la pente de la partie terminale llC sont à fixer en rapport l'une avec l'autre. De plus, si la pente de la partie terminale 11C est trop forte, l'eau qui redescend a tendance à entrainer avec elle la couche supérieure du sable rassemblé dans la concavité de la bande 6. Une vitesse de bande entre 0,80 et 1,20 m/s, de préférence 1 m/s et une pente de 10 à 18 t; de préférence 14 %, conviennent. Les bavettes 16 laissent un intervalle entre leur bord inférieur 16A et la surface du sable rassemblé, de sorte que l'eau qui redescend n'est pas entravée dans ce mouvement. Au contraire, toutes l'eau rassemblée et apportée constamment par la première partie 11A est arrêtée par les bavettes 16J de sorte qu'un débordement permanent se crée dans la zone lîB au-(lessus des bords de la bande 6. Les bavettes 16 jouent le rôle d'un écope qui évacue de la bande 6 l'eau surnageante accumulée dalles la zone llB. L'eau qui déborde peut être recueillie dans un réservoir 17 placé sous le transporteur 5, en-dessous de la zone 11B. Une canalisation 18 permet d'évacuer cette eau qui est, de préférence, recyclée dans l'hydrocône 2 ; elle continent encore 260 g/l de particules solides d'une grosseur allant jusqu'à 400 microns mais dont près de 80 % ne dépassent pas 200 microns. Sur la partie terminale llC, se produit la dernière séparation entre l'eau qui redescend et le sable qui est entrainé par la bande 6. Après plusieurs mètres, environ 6 à 10 m., cet effet est terminé et on peut faire tomber de la bande 6 le produit 19 recherché qui est du sable composé à 95 % au moins de grains de silice dont la grosseur va de 20 à 400 microns, avec une teneur en eau de 22 % environ. A partir de la quantité d'eau de lavage indiquée plus haut, on recueille de 50 à 70 tonnes par heure de ce sable. REVENDICATIONS 1. Installation pour la récupération du sable siliceux contenu dans les eaux de lavage des sables et graviers extraits des sablières, caractérisée en ce qu'elle comprend un hydrocône (2) ayant une sortie inférieure (3) de matières solides avec une teneur en eau de 40 % environ et une sortie supérieure (4,6) de l'eau débordante, un transporteur (5) à bande (6) concave transversalement ayant une première extrémité (5A) placée sous la sortie inférieure de l'hydrocône (2), ce transporteur (5) ayant une première partie (1 lA) horizontale ou faiblement inclinée en direction d'une zone en dépression (llB) suivie d'une partie terminale (llC) en pente vers le haut, le transporteur (5) étant pourvu dans sa première partie (lIA) de moyens d'agitation de la bande (6) et un moyen (13) d'évacuation hors de la bande (6) de l'eau s'accumulant dans la zone en dépression (lob) étant disposé à la jonction de cette zone en dépression (llB) et de la partie terminale (lac}. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un réservoir (17) est placé sous le transporteur (5) en-dessous de la zone en dépression (1 lob) pour recueillir l'eau évacuée de la bande (6) et ce réservoir est raccordé par des moyens appropriés à l'entrée de l'hydrocône (2) pour le recyclage de cette eau. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'agitation de la bande (6) sont constitués par des rouleaux (7) de soutien de cette bande à la périphérie desquels sont soudées longitudinalement des tiges (12) espacées angulairement. 4. Installation selon la revendication 1, carac tdrisée en ce que le moyen (13) d'dv-acuation de l'eau comprend une traverse (15) supportée transversalement audessus de la bande (6) et au moins une bavette (16) suspendue à cette traverse (15) pour descendre jusqu'aux bords opposés de la bande (6). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen (13) d'évacuation de l'eau comprend trois bavettes (16) successives espacées de quelques centimètres. 6. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'hydrocône(2)a deux ouvertures voisines (3A,3B) à sa sortie inférieure (3). 7. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première partie (liA) du transporteur (5) a une longueur de 50 mètres environ. 8. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie terminale (llC) du transporteur (5) a une inclinaison vers le ut comprise entre 10 et 18 % de préférence 14 %. 9. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bande (6) du transporteur (5) a une vitesse comprise entre 0,80 et 1,20 m/s, de préférence 1 m/s. 10. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie terminale (lac) du transporteur (5) a une longueur de 6 m au moins.