Brevet FR2539649A1 — publié le 19840727

La présente invention concerne les séparateurs ma gnétigues du type constitué par un rotor tournant autour d'un axe horizontal entre les deux pièces polaires, disposées horizontalement, d'un circuit magnétique, l'entrefer ménagé entre la pièce polaire avant ou pièce polaire de travail et le rotor ayant une largeur suffisante pour permettre le passage des produits à traiter qui circulent de haut en bas, dans le même sens que le rotor, tandis que l'entrefer entre la pièce polaire arrière et le rotor est relativement détroit. Le rotor est généralement denté c-'està-dire gu'il comporte sur sa surface des rainures circulaires formant des dents ou nervures dont la section est habituellement triangulaire. Les produits à traiter sont introduits par le haut dans l'entrefer ménagé entre le rotor et la pièce polaire avant. Compte tenu des valeurs élevées du champ magnétique régnant dans l'entrefer et le gradient de ce champ dû à la forme des dents de section triangulaire, les forces magnétiques développées face aux pointes des dents sont importantes. Les grains magnétiques sont donc attirés vers la pointe des dents et entraînés par le rotor alors que les grains non magnétiques circulent le long de la pièce polaire de travail. Un volet réglable placé â la sortie de l'entrefer permet de séparer les grains magnétiques des grains non-magnétiques. L'invention a plus particulièrement pour objet un séparateur magnétique de ce type conçu pour le traitement de minerais en voie humide et dans lequel le rotor et les pièces polaires sont immergés dans un liquide contenant en suspension les grains à séparer. L'étude du fonctionnement de ces séparateurs montre que leurs performances sont altérées par des phénomènes parasites liés à l'existence de courants hydrauliques induits par la rotation du-rotor. Le but de la présente invention est d'éliminer ou tout au moins de réduire l'importance de ces-phénomenes parasites, notamment de faire en sorte que la proportion de grains non magnetiques entraînés avec les grains magnétigues par les courants hydrauliques soit faible et par ce moyen améliorer les performances du séparateur. Le séparateur magnétique objet de l'invention est caractérisé en ce que les rainures du rotor sont garnies d'un matériau non magnétique, en ce que des cannelures verticales sont formées dans la partie supérieure de la pièce polaire de travail en face des pointes des dents du rotor, et en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation distribuant les produits à traiter exclusivement dans les dites cannelures. Pour garnir les rainures du rotor on utilisera avantageusement des anneaux en caoutchouc ou en tout autre matière amagnétique et électriquement non conductrice ayant en section la même forme que les rainures ou une forme différente, par exemple circulaire. Ce garnissage a pour but de réduire la surface mouillée du rotor et, par conséquent, limiter l'effet d'entralnement du rotor sur le liquide dans lequel il baigne. On a déjà proposé de garnir les rainures du rotor d'un séparateur magnétique d'un matériau non magnétique, mais c'était uniquement dans le but de neutraliser ces zones du rotor où les grains non magnétiques peuvent diffiçiiement être séparés des grains magnétiques. En distribuant les produits à traiter au fond des cannelures de la pièce polaire de travail, dans une zone peu perturbée par les courants hydrauliques induits par la rotation du rotor, on diminue dans une grande proportion l'influence néfaste de ces courants sur la séparation. Les cannelures formées dans la partie supérieure de la pièce polaire de travail peuvent être obtenues par usinage de cette pièce. Elles peuvent aussi être délimitées par des dents rapportées, disposes verticalement et fixées sur la pièce polaire en face des rainures du rotor. Ces dents seront avantageusement réalisées en un matériau amagnétique tel que l'acier inoxydable. L'emploi d'un matériau amagnétique pour les dents délimitant les cannelures permet d'éviter le collage des grains magnétiques sur ces dents et les inconvénients diminution du débit voire bouchage complet de l'entrée de l'entrefer- pouvant en résulter lorsque le pourcentage de grains magnétiques dans le produit traité est important. Selon une autre caractéristique de l'invention, des cannelures verticales sont prévues sur la partie inférieure de la pièce polaire de travail, en face des rainures du rotor. Ces cannelures peuvent être taillées dans la pièce polaire ou formées par des dents en métal magnétigue rapportées sur cette dernière. Cette disposition a pour effet de renforcer le champ et les forces magnétiques développées face aux dents du rotor dans la zone se se trouve le volet de séparation des grains magnétiques et non magnétiques, d'augmenter de façon notable la section de passage des grains non magnétiques dans cette zone et de créer des passages pour l'évacuation de ces grains qui sont peu perturbés par la rotation du rotor. L'emploi de dents en matériau amagnétique à la partie supérieure de la pièce polaire de travail pour délimiter les cannelures d'alimentation et la formation de cannelures à sa partie inférieure ont également pour effet de concentrer le flux magnétique dans la partie médiane de l'entrefer et, par- conséquent, d'augmenter le champ et les forces magnétiques dans cette zone ou s'effectue la séparation effective des grains magnétiques et non magnétiques. D'autres caractéristiques de l'invention apparaltront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant gui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un séparateur magnétique conforme à l'invention La figure 2 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, de la partie active du séparateur, les plans de coupe du rotor et de la pièce polaire étant décalés d'un demi-pas; et Les figures 3, 4 et 5 sont des coupes à encore plus grande échelle suivant les lignes C-D, A-B et E-F, respectivement, de la figure 2. Le séparateur magnétique représenté sur la figure 1 comporte un circuit magnétique dowt on n'a montré que les pièces polaires 10 et 12 entre lesquelles est disposé un rotor à axe horizontal 14. Le champ magnétique nécessaire au fonctionnement du séparateur est produit par un bobinage placé sur la partie non représentée du circuit magnétique. Les deux pièces polaires présentent un face frontale cylindrique concentrique au rotor. L'entrefer 15 ménagé entre la pièce polaire avant 10, qui constitue la pièce polaire de travail, et le rotor est relativement large pour permettre le passage des produits à traiter. A sa partie inférieure, cette pièce polaire s'écarte du rotor pour augmenter la largeur de l'entrefer et un volet réglable 16 est placé à la sortie de cet entrefer pour séparer les fractions magnétique et non magnétique des produits traités. Les pièces polaires et le rotor sont placées à l'intérieur d'une cuve 18 en acier inoxydable dont la partie inférieure est divisée en deux compartiments 20, 22 par le volet 16, le compartiment 20 recevant les grains magnétiques et le compartiment 22 les grains non magnétiques. A la base de chaque compartiment est raccordée une trémie munie à son extrémité inférieure d'un dispositif de réglage du débit. Des tuyauteries d'alimentation 24 placées à la partie inférieure de la cuve et un trop-plein 26 placé dans sa partie supérieure permettent de maintenir la cuve pleine d'eau ou d'un autre liquide. Lorsque la cuve est pleine d'eau, le rotor et les pièces polaires sont entièrement immergés; Le rotor comporte sur Sa surface des rainures circulaires 28, à section triangulaire et à fond arrondi entre lesquelles subsistent des nervures ou- dents circulaires 30 à sommet arrondi. Des anneaux de caoutchouc 32, à section circulaire, sont logés dans les rainures 28 du rotor. Comme on le voit sur les figures 3, 4 et 5, les dents 30 et les anneaux 32 admettent approximativement la même surface cylindiique pour enveloppe. Conformément à l'invention, la partie supérieure de la face frontale de la pièce polaire 10 est constituée par une surface plane et verticale 34 et des dents verticales 36 sont fixées à intervalles réguliers sur celleci. Ces dents ont une forme approximativement triangulaire, c'est-à-dire que leur hauteur au-dessus de la surface 34 croît puis décroît, et leur section est rectangulaire. Ces dents 36 sont disposées de telle sorte que leur plan médian coincide avec celui des rainures 28 du rotor ; l'écartement axial des dents 36 est donc égal à celui des dents 30 du rotor. Les dents 36 forment entre elles des cannelures 38 dont le plan médian coïncide avec celui des dents 30 du rotor. Dans l'exemple représenté, les cannelures 38 ont une largeur axiale supérieure à celle des dents 36, mais cela ntest pas obligatoire. Les dents 36 sont en un matériau amagnétique, tel que l'acier inoxydable et sont fixées sur la pièce polaire 10 par tout moyen approprié : colle, vis, soudure, etc... Un plan incliné 40 dont le bord inférieur est en contact avec le sommet des dents 36 forme avec la paroi avant de la cuve 18 une trémie d'ålimentation 41 dans laquelle les produits à traiter sont déversés. Grace à cette disposition, les produits à traiter sont obligés de passer par les cannelures 38 pour pénétrer dans l'entrefer 15. Dans la partie médiane de la pièce polaire 10 sa face frontale présente des gorges 42 peu profondes dont le plan médian coïncide avec celui des dents du rotor, comme on le voit sur la figure 4. Des cannelures 44 sont taillées verticalement dans la partie inférieure de la pièce polaire 10. Ces cannelures ont une section rectangulaire et leur plan médian coïncide avec celui des rainures 28 du rotor, comme on le voit sur la figure 5, les cannelures et les rainures ayant le même pas. Elles laissent subsister entre elles des dents 46 de forme triangulaire, et à section rectangulaire. En fonctionnement, la cuve 18 est maintenue pleine d'eau jusqu'au niveau du trop-plein 26. Le rotor et les pièces polaires sont conplètement immergés. Le fond de la trémie 41 constituée par le plan incliné 40, la pièce polaire 10 et la paroi attenante de la cuve est également plein d'eau. Les produits à traiter sont déversés dans cette trémie, soit à sec, soit sous forme de pulpe, et sur toute la longueur du rotor. Pour pénétrer dans l'entrefer 15, les produits sont obligés de passer dans les cannelures 38 ménagées dans la partie supérieure de la pièce polaire 10.Ces cannelures ont pour rôle de concentrer les produits à traiter dans les zones situées en face des dents du rotor, qui constituent la partie active du rotor et, par conséquent, d'améliorer la séparation des fractions magnétique et non magnétique à l'entrée de l'entre- fer alors que ces produits ne sont pas encore soumis à l'influence néfaste des courants hydrauliques induits dans ltentrefer par la rotation du rotor. Dans la partie médiane de l'entrefer, entre le bas des dents 36 et le haut des dents 46, les grains du produit à traiter se déplacent vers la sortie de l'entrefer 15 sous l'action combinée de la pesanteur et des courants engendrés par la rotation du rotor. Les grains magnétiques sont attirés vers le rotor tandis que les grains non magnétiques on-tendance à se concentrer près de la pièce polaire sous l'action de la force centrifuge. Dans la partie inférieure de l'entrefer, les dents 46, situées face aux dents du rotor, ont pour effet de renforcer le champ et les forces magnétiques au voisinage des dents du rotor ce qui évite que les grains magnétiques se trouvant sur ces dents ou dans leur voisinage s'en détachent ou s'en éloignent lorsque l'entrefer s'élargit. Par ailleurs, les cannelures 44 permettent d'augmenter de façon sensible la section de passage des grains non magnétiques et de les soustraire à l'effet d'entrai- nement des courants hydrauliques induits. Les fractions magnétique et non magnétique des produits traités sont recueillies dans les compartiments 20 et 22, respectivement, et évacuées à la pointe des trémies qui y sont raccordées. A titre d'exemple, on a obtenu avec un séparateur magnétique conforme à l'invention dont le pas des dents du rotor et de la pièce polaire de travail était de 14mm et la largeur des dents de la pièce polaire de 6mm, fonctionnant en épuration sur de l'andalousite, des résultats supérieurs, en seulement deux passages, à ceux obtenus en quatre passages sur un séparateur classique de ce type. La forme et les dimensions des rainures et des dents du rotor, celles des dents et des cannelures de la pièce polaire de travail , la section des anneaux garnissant les rainures du rotor pourraient être différentes de cel-les décrites et représentées sur les dessins. Les rainures du rotor pourraient aussi être garnies d'un matériau autre gueule caoutchouc. il doit être entendu que ces modifications et toutes celles résultant de la substitution des moyens technigues équivalents entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Séparateur magnétique à rotor induit pour le traitement de produits grenus en voie humide constitué par un rotor à axe horizontal, sur lequel sont formés des rainures circulaires et qui est disposé entre les deux pièces polaires, disposées horizontalement, d'un circuit magnétique, l'entrefer ménagé entre le rotor et l'une des pièces polaires, appelée pièce polaire de travail, ayant une largeur suffisante pour permettre le passage des produits à traiter qui circulent de haut en bas et le rotor et les pièces polaires étant immergés dans un liquide, caractérisé en ce que les rainures (28) du rotor (14) sont garnies d'un matériau non magnétique et électriquement non conducteur (32), en ce que des cannelures verticales (38) sont formées dans la partie supérieure de la pièce polaire de travail (10), en face des dents (30) ménagées sur le rotor, entre les dites rainures (28), et en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation (41) distribuant les produits à traiter exclusivement dans les dites cannelures. 2. Séparateur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que des anneaux en caoutchouc (32) sont placés dans les rainures du rotor, ces anneaux-et les dents (30) du rotor admettant approximativement la même enveloppe cylindrique. 3. Séparateur magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les cannelures (38) sont formées par usinage de la pièce polaire de travail. 4. Séparateur magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les cannelures (38) sont délimitées par des dents (36) rapportées et fixées sur la pièce polaire de travail (10), à sa partie supérieure. 5. Séparateur magnétique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dents (36) fixées sur la pièce polaire de travail (10) sont en matériau amagnétique. 6. Séparateur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des cannelures verticales (44) sont formées dans la partie inférieure de la pièce polaire de travail (10) en face des rainures (28) du rotor. 7. Séparateur magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation est constitué par une trémie (41) placée au-dessus de la pièce polaire de travail (10) et dont la paroi située la plus près du rotor est constituée par un plan incliné (40) dont le bord inférieur est en contact avec les dents (36) ménagées entre les cannelures (38) de la partie supérieure de la pièce polaire de travail et à l'écart du fond des dites cannelures.