Brevet FR2523478A1 — publié le 19830923

APPAREIL DE SEPARATION DE MATIERES SOLIDES EN PRESENCE D'UN LIQUIDE. La présente invention concerne la séparation ou le tri des matières solides en présence d'un liquide. Plus précisément, elle concerne un appareil du type "hydrotrieur", destiné à la séparation d'un mélange de produits solides, à l'état divisé, véhiculés par un liquide par rapport auquel ils présentent des comportements différents tels qu'un seul produit ait tendance à décanter rapidement dans le liquide. Il existe de nombreuses applications dans lesquelles la séparation de matières solides est souhaitable. Par exemple, dans les industries. de récupération des ordures, les différentes-fractions sépares après un premier tri subissent des opérations plus poussées permettant la séparation des produits les plus intéressants. L'invention concerne un appareil destiné à assurer une telle séparation. Plus précisément, cet appareil est destiné à assurer d'abord une séparation par décantation, puis un essorage du produit le plus dense. L'invention concerne ainsi un appareil associant une cuve de décantation à une roue élévatrice qui assure, en outre, un essorage On a déjà proposé, dans l'état de la technique, un appareil de classement à contre-courant comprenant un tambour légèrement incliné qui renferme une paroi spiralée destinée à faire progresser les matières traitées vers une extrémité, où se trouve une roue élévatrice à godets dont les godets débouchent vers l'intérieur de la roue. Cet appareillage permet un lavage à contre-courant et non une décantation.La roue élévatrice est une roue à godets de type classique, débouchant vers l'intérieur et n'assurant pas d'essorage ; lors de la rotation de la roue, le liquide tombe en premier et les matières solides les plus lourdes sont déversées en dernier et peuvent donc entre ainsi séparées du liquide. L'appareil précité ne convient pas au traitement des matières considérées selon l'invention, c' est-à-dire aux mélanges de produits solides, à l'état divisés véhicu lés par un liquide par rapport auquel ils présentent des comportements différents. Ce comportement peut être dû à une différence de densités, ltun des produits s'enfonçant dans le liquide alors que l'autre soit remonte, soit à tendance à rester en suspension. La différence de comportements peut aussi être due à une différence de propriétés de flottabilité. Dans ce cas, les matières flottant le plus facilement remontent à la surface. Plus précisément, l'invention concerne un appareil de séparation en deux fractions d'un mélange de produits 50- lides véhiculés par un liquide, du type indiqué précédemment, comportant une cuve de décantation qui délimite deux chambres qui communiquent entre elles par une ouverture adjacente au fond de la cuve ; la première chambre reçoit en partie haute, l'alimentation solides/liquide et comporte au moins une paroi inclinée vers l'ouverture de communication, afin que la matière qui décante dans le liquide soit dirigée vers ladite ouverture et ainsi vers le fond de la seconde chambre.L'appareil comporte, en outre, une roue élévatrice à godets de transport et d'essorage, tournant autour d'un axe horizontal afin qu'une partie inférieure de la roue seulement soit disposée dans la seconde chambre de la cuve les godets ont des ouvertures qui débouchent radialement vers l'extérieur de la roue, et chaque godet a au moins une paroi ajourée permettant un essorage au moins partiel de la matière élevée. L'appareil comporte enfin une première sortie d'une première fraction séparée, placée à proximité du haut de la première chambre de la cuve à distance de la zone d'alimentation et une seconde sortie pour la seconde fraction séparée, disposée à proximité du haut de la seconde chambre de la cuve et alimentée par les godets de la roue élévatrice. L'appareil comporte avantageusement un dispositif de réglage de l'ouverture de communication entre les deux chambres de la cuve. L'appareil comporte aussi, avantageusement, un dispositif de réglage de la vitesse de rotation de la roue. De plus, on peut avantageusement prévoir que la première sortie soit un déversoir par débordement disposé à l'opposé de la zone d'alimentation de la seconde chambre de la cuve. On préfère, en outre, qu'une barre de raclage dépasse vers l'extérieur de la roue, juste en aval de l'ouverture de chaque godet, afin de faciliter le remplissage du godet, lorsqu'il passe au fond de la seconde chambre, à proximité de l'ouverture de communication entre les deux chambres. L'appareil selon l'invention peut assurer la séparation de produits solides en suspension dans un liquide qui est avantageusement de l'eau. Par exemple, des matières plastiques différentes peuvent etre en suspension dans de l'eau. Cependant, l'appareil peut aussi être utilisé pour la séparation de produits solides en suspension dans un liquide autre que l'eau. Par exemple, il convient à la séparation de différentes fractions de minerai ayant des propriétés différentes de flottation. Quel que soit le liquide > les deux fractions solides séparées doivent présenter une différence de comportements telle que 1 'une des fractions a tendance à décanter, si bien qu'elle parvient à l'ouverture de communication entre les deux chambres de la cuve. L'autre fraction solide peut soit rester pratiquement en suspension dans le liquide, soit au contraire remonter à la surface. La roue élévatrice peut comporter deux plaques latérales entre lesquelles sont disposés les godets ; l'une des plaques latérales au moins est échancrée à son bord radial externe, au niveau de l'ouverture de chaque godet, afin que la circulation des matières perpendiculairement à la plaque soit facilitée au niveau des ouvertures des godets. La paroi ajourée de chaque godet peut être formée par une paroi pleine percée d 'orifices formés dans un organe fixé entre les plaques latérales. Elle peut aussi être formée par une grille ou une toile formant une partie au moins d'une paroi disposée entre les deux plaques latérales de la roue. Dans une variante, il peut aussi s'agir simplement d'orifices formés directement dans l'une au moins des plaques latérales et, de préférence, dans les deux plaques latErales. latérales. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure l est une élévation latérale schématique d'un appareil de séparation selon l'invention - la figure 2 est une vue frontale selon II-II de la figure l ; - la figure 3 est une vue en plan selon III-III de la figure 1 - la figure 4 est une coupe partielle de la roue, selon IV-IV de la figure 3 - la figure5 représente à plus grande échelle une partie de la figure 4. L'appareil selon l'invention représenté schématiquement sur les figures 1 à 3 comporte une cuve 10 supportée par un châssis 12, dont la partie supérieure 13 maintient le haut de la cuve et est destinée à supporter des appareillages auxiliaires décrits plus loin. La cuve 10 a deux chambres, une première chambre 14, disposée à droite sur la figure 1, et une seconde chambre 16 disposée à gauche sur la figure 1. Une cloison verticale 18 sépare les deux chambres, sauf à la partie inférieure, où un orifice 20 permet la communication entre les chambres. La première chambre 14 comporte trois parois inclinées 22, 22a, 22b qui, avec la cloison 18, définissent la paroi latérale de la chambre. La figure I montre clairement que la partie la plus basse de la paroi 22 se termine à proximité de l'ouverture 20 de communication. Le fond de cette chambre est constitué par l'arête où se coupent la paroi 22 et la cloison 18 ; le fond horizontal de la chambre 16 est au niveau de cette arête. La chambre 16 est délimitée par le prolongement des parois 22a, 22b,par la cloison 18 et par une paroi 18a parallèle à la cloison 18. A la partie basse de la paroi 18a se trouve un orifice de purge 18b de la chambre 16. La chambre 16 contient une roue élévatrice 23, portée par des paliers 24, 25 afin qu'elle puisse tourner autour d'un arbre horizontal. On note sur les figures 1 et 2 que seule une partie légèrement inférieure à la moitié de la roue est placée dans la chambre 16 ; le reste dépassant au-dessus. L'arbre qui porte la roue 23 est entraîné en rotation par un motovariateur 26. La roue 23 comporte deux plaques latérales 27, représentées sur la figure 2 sous forme de couronnes. Les plaques sont supportées par des éléments radiaux 28 montés sur un moyeu, non représenté, fixé à l'arbre de la roue. Comme le montrent plus précisément les figures 4 et 5, les godets de la roue élévatrice 23 ont des caractéristiques particulières. Plus précisément, chaque godet est délimité entre deux plaques 29, qui sont fixées entre les deux plaques latérales 27, par exemple par soudure. Chaque plaque 29 est inclinée à la fois par rapport à un rayon et par rapport à la direction tangentielle à l'emplacement correspondant. La plaque 29 a un prolongement 30 de direction sensiblement tangentielle, et se termine par une barre 31 de raclage, dont le rôle est décrit plus loin. La partie de chaque plaque 29, qui est placée le plus à l'intérieur de la roues a un orifice 32 disposé entre les deux plaques latérales. Une contre-plaque 33, ayant un orifice de dimension correspondant à celle de l'orifice 32, est fixée par des vis sur la plaque 29. Une toile métallique 35 est serrée entre la plaque 29 et la contre-plaque 33. De cette manière, les liquides peuvent traverser librement la toile 35. La dimension des orifices de celle-ci est choisie d'après les dimensions particulaires de la fraction la plus lourde des solides traités. Le godet est, en outre, fermé à son fond pnr une plaque 36, qui peut être le prolongement d'un élément radial 28. Ainsi, chaque godet a une ouverture débouchant vers l'extérieur, vers lavant lorsque la roue tourne3 et a une paroi ajourée, formée par la toile métallique 35, permettant ltévacuation du liquide mais non des matières solides. Des orifices peuvent éventuellement être formés dans les plaques latérales 27, au niveau du fond de chaque godet afin que l'évacuation du liquide soit facilitée. La figure 5 montre clairement une échancrure 37 formée dans chaque plaque latérale 27. Les figures 2 et 3 indiquent que la suspension contenant les matières solides à séparer est introduite dans la direction de la fIèche 38, c'est-à-dire dans la chambre 14 et du côté opposé à celui de la première sortie 39 de la première fraction séparée. La première sortie 39 est un déversoir par débordement. Une sortie 40 placée à la partie supérieure de la chambre 16 est destinée à recevoir les matières solides déversées par les godets de la roue 23, lorsqu'elle tourne dans le sens indiqué par la flèche 41. On considère maintenant le fonctionnement de l'appareil décrit précédemment, dans un exemple d'application. La suspension traitée est une suspension aqueuse contenant des matières solides comprenant du chlorure de polyvinyle broyé, provenant de bouteilles de boissons, du polyéthylène broyé, provenant de déchets ménagers, du papier et d'autres corps étrangers légers. Le chlorure de polyvinyle a tendance à décanter dans l'eau alors que le polyéthylène, les papiers et les autres corps étrangers ont tendance à flotter; Un courant de cette suspension est introduit suivant la flèche 38 des figures 2 et 3 et subit une décantation dans la première chambre 14. Le chlorure de polyvinyle relativement lourd s'enfonce et vient au contact des parois inclinées 22, 22a, 22b.Comme l'inclinaison est importante, le chlorure de polyvinyle broyé glisse vers l'ouverture 20 et peut pénétrer au fond de la chambre 16. Les déchets de polyéthylène, les papiers et les autres corps étrangers légers viennent flotter à la surface ou tout au moins ne décantent pas. Etant donné que la suspension est introduite en continu, la cuve déborde constamment par le déversoir 39 et les produits légers, contenant le polyéthy lène, sont ainsi évacués par le déversoir 39. Les produits relativement lourds contenant essentiellement le chlorure de polyvinyle pénètrent au fond de la chambre 16 et, grâce aux échancrures 37 des plaques latérales de la roue 23, ils peuvent parvenir sur toute la largeur du fond. Les barres de raclage 31 de la roue entrainent les produits lourds et les font pénétrer dans les godets lorsque la roue tourne. Avant de sortir de la suspension, les godets sont totalement remplis. Lorsque les godets s'élèvent au-dessus de la surface de la suspension, le liquide s'échappe par la paroi ajourée formée par la toile métallique 35 et éventuellement par les orifices des plaques latérales. De cette manière, seuls les produits solides sont retenus dans les godets.Lorsque la roue continue à tourner, la plaque 29 formant le fond de chaque godet s'incline de plus en plus si bien que, lorsque les godets arrivent à proximité de la sortie 40, les matières solides glissent sur la plaque 29, quittent le godet correspondant et sont évacuées par la sortie 40. L'appareil décrit précédemment permet essentiellement deux réglages. En premier lieu, un premier dispositif 19 commande la translation d'un obturateur réglant la dimension de l'ouverture 20 de communication entre les deux chambres de la cuve. De cette manière, la quantité de produits solides transmise peut être réglée. Selon le débit voulu pour les produits transmis par la sortie 40, l'ouverture 20 peut être réglée à une valeur plus ou moins grande. En deuxième lieu, la vitesse du motovariateur 26 peut être réglée afin que la roue tourne plus ou moins vite. Plus elle tourne vite et moins l'essorage des matières solides est poussé. Il existe donc des réglages optimaux qui dépendent de la nature des produits traités et plus précisément de la suspension. Dans l'exemple décrit précédemment, lorsque l'appareil a une roue dont le diamètre est égal à 2m, il permet la récupération de 600 kg/h de chlorure de polyvinyle broyé, pouvant être réutilisé dans l'industrie des matières plastiques sans tri supplémentaire. Le réglage de la dimension de l'ouverture 20 permet l'obtention de débits plus ou moins élevés, suivant les caractéristiques de la suspension et celles de la fraction désirée. Bien qu'on ait décrit l'application de l'appareil selon l'invention à la séparation de produits obtenus par tri de déchets et d'ordures, il est bien entendu qu'elle a d'autres applications. Par exemple, la phase liquide peut assurer la séparation de deux produits solides non seulement d'après leur différence de densités mats aussi d'après leur différence de propriétés de flottation, notamment dans le traitement des minerais. I1 est bien entendu que l'appareil ci-dessus décrit-pourra donner lieu à toutes modifcations désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Appareil de séparation d'un melange de produits solides à l'état divisé, véhiculé par un liquide en deux fractions présentant par rapport au liquide des propriétés de décantation différentes, ledit appareil étant caractérisé par le fait qu'il comprend - une cuve de décantation délimitant deux chambres (14, 16) qui communiquent par une ouverture (20) adjacente au fond de la cuve, la première chambre (14) ayant au moins une paroi inclinée vers ladite ouverture (20) et recevant en partie haute l'alimentation en mélange solides/liquide - une roue élévatrice (23) à godets de transport et d'essorage tournant autour d'un axe sensiblement horizontal, la partie inférieure de ladite roue étant disposée dans la seconde chambre (16) de la cuve, les godets ayant une ouverture débouchant radialement vers l'extérieur de la roue, chaque godet ayant au moins une paroi ajourée permettant un essorage au moins partiel de la matière élevée par le godet - une première sortie (39) d'une première fraction séparée, placée à proximité du haut de la première chambre (14) de la cuve, à distance de la zone dtalimenta- tion ; et - une seconde sortie (40) de la seconde fraction séparée, placée à proximité du haut de la seconde chambre (16) de la cuve et alimentée par les godets de la roue (23). 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif (19) de réglage de l'ouverture (20) de communication des deux chambres (14, 16) de la cuve. 3 - Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la première sortie (39) est un déversoir par débordement disposé à l'opposé de la zone d'alimentation de la seconde chambre (16) de la cuve. 4 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la roue (23) a deux plaques latérales (27) entre lesquelles sont disposés les godets, au moins une plaque latérale (27) ayant, à son bord radial externe, une échancrure (37) formée au niveau de l'ouver- ture de chaque godet, afin qu'un passage soit formé parallèlement à l'axe de la roue (23). 5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la paroi ajourée d'un godet est formée par un organe (29) fixé entre les plaques latérales (27) et percé d'orifices au voisinage du fond du godet. 6 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les orifices de l'organe (29) sont formés par une grille ou une toile (35) constituant une partie de l'organe (29) disposé entre les deux plaques latérales (27). 7 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la paroi ajourée d'un godet est formée par-une partie d'au moins une plaque latérale (27) où sont pratiqués des orifices. 8 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la roue (23) comporte en plus des barres de raclage (31) disposées vers l'extérieur de la roue (23) et placées chacune juste en aval d'une ouverture d'un godet. 9 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif (26) de réglage de la vitesse de rotation de la roue (23). 10 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la première chambre (14) de la cuve comporte trois parois latérales inclinées (22, 22a, 22b) convergentes vers l'ouverture (20) et une cloison latérale (18) sensiblement verticale assurant la séparation avec la seconde chambre (16), l'ouverture (20) étant pratiquée au bas de cette quatrième paroi (18).