Brevet FR2550104A1 — publié le 19850208

i 2550104 La présente invention a pour objet un dispositif de tri magnétique, utilisable en particulier pour la séparation ou l'épuration des particules présentant des propriétés magnétiques différentes. Un dispositif de tri ou séparateur magnétique est constitué d'un espace de traitement plongé dans un champ magnétique dont les caractéristiques permettent d'agir sélectivement sur des corps présentant des susceptibilités magnétiques différentes. L'ensemble des particules traitées est soumis à différentes forces: une force magnétique, liée aux propriétés magnétiques de la matière; des forces indépendantes des propriétés magnétiques 15 de la matière, principalement gravitationnelles et les forces de résistance dues à la viscosité. Dans la publication de E C HISE, A S. HOLMAN et F J FRIEDLAENDER: "Development of highgradient and open-gradient magnet separation of dry 20 fine coal" dans IEEE TRANSACTIONS AND MAGNETICS", vol. Mag 17, n 6, novembre 1981, pages 3314-3316, il est décrit un tri magnétique basé sur la méthode suivante. Des particules à séparer tombent en chute libre dans un volume o un champ magnétique adéquat 25 est appliqué Le champ magnétique est choisi de telle sorte qu'à la fin de la chute, les particules de susceptibilités magnétiques différentes soient recueillies en des endroits différents. L'appareil de triage magnétique selon l'ar30 ticle cité ci-dessus, est constitué par un empilement de bobines qui possèdent une symétrie de révolution. Dans cette configuration, la composante horizontale de la force de séparation s'annule sur l'axe central de cet espace de séparation, entouré par des bobines. 2 2550104 Quand le faisceau de particules à séparer tombe à proximité de cet axe central, la séparation dans ce champ pratiquement nul est médiocre. L'invention a pour but de remédier à cet in5 convénient et notamment de proposer un dispositif de tri magnétique comprenant une configuration magnétique assurant une force magnétique élevée à l'endroit du faisceau des particules à séparer. L'invention a précisément pour objet un dis10 positif de tri magnétique dans lequel les particules constituant le mélange à séparer tombent à partir d'un orifice d'entrée dans un espace de séparation o elles sont soumises à un champ magnétique, présentant un gradient dans le plan horizontal et produit à l'exté15 rieur de l'espace de séparation, caractérisé en ce que le champ magnétique est du type multipolaire, comprenant une composante dipolaire élevée selon une direction dans le plan horizontal dans l'espace de séparation afin d'appliquer une force magnétique élevée sur 20 les particules magnétisées pour augmenter la séparation en fonction de leur susceptibilité magnétique. Selon un mode préférentiel de réalisation d'un dispositif de tri magnétique, selon l'invention, le champ magnétique présente essentiellement dans le 25 plan horizontal une configuration quadripolaire superposée avec une configuration dipolaire De préférence, ce dernier est orienté selon l'axe passant par deux pôles de la même polarité de la configuration quadripolaire. Selon une autre caractéristique, le champ magnétique est produit par un enroulement quadripolaire entouré d'un enroulement dipolaire. Selon une autre caractéristique, les champs magnétiques sont réalisés par des enroulements supra35 conducteurs. 3 2550104 L'invention a aussi pour objet un dispositif de mesure de la susceptibilité magnétique de substances solides, caractérisé en ce qu'il est conforme au dispositif de tri magnétique décrit ci-dessus. Selon une autre caractéristique du dispositif de tri magnétique de l'invention, l'espace de séparation de particules magnétisées est un séparateur en voie sèche. Selon une autre caractéristique du disposi10 tif de tri magnétique de l'invention, l'espace de séparation de particules magnétisées est un séparateur en voie humide. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va 15 suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif, en référence-aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente, schématiquement, en vue éclatée, un mode préférentiel de réalisation 20 d'un tri magnétique selon l'invention, la figure 2 représente, schématiquement en perspective, la configuration de bobines fournissant le champ magnétique quadripolaire. La figure 1 présente un dispositif de triage 25 magnétique. La substance à trier 1, sous forme de grains, se trouve dans un récipient 2 avec un orifice 3 à travers lequel un faisceau 4 de particules du matériau tombe en chute libre dans un espace 5 de sépa30 ration magnétique Cet espace 5 présente un volume cylindrique avec un axe de symétrie de révolution identique avec l'axe de symétrie de révolution du faisceau 4 de particules Cet espace 5 est entouré d'un bobinage 6 engendrant dans le plan horizontal, un champ 35 magnétique quadripolaire. 4 2550104 Au moyen d'une paire de bobines 7 supplémentaires, un champ dipolaire élevé, sensiblement uniforme, est superposé au champ quadripolaire L'axe de ce champ supplémentaire est parallèle à l'axe longitudi5 nal de l'orifice 3. Dans la figure 1, cet axe est désigné par y. Les particules magnétiques qui tombent à partir de l'orifice vont subir dans leur chute un déplacement horizontal à cause du gradient de champ ma10 gnétique Grâce au champ dipolaire superposé, l'aimantation des substances et en conséquence la force magnétique sur les particules magnétisées sont nettement supérieures au cas o la séparation est uniquement effectuée au moyen d'un champ quadripolaire. Le champ additionnel renforçant l'aimantation de la substance à séparer conduit à un gain d'un ordre de grandeur sur l'effet séparateur du gradient résultant du champ quadripolaire. Les particules triées selon leur suscepti20 bilité magnétique sont extraites à travers des fentes 8, 9 Les matériaux magnétiques tombent dans les fentes 8, les particules non magnétisées tombent dans la fente centrale 9. Enfin, les matériaux triés sont transportés 25 par exemple par des tapis roulants 10 dans des récipients adéquats. Dans l'exemple d'un mode de réalisation d'un tri magnétique décrit cidessus, une configuration magnétique quadripolaire est utilisée, mais il est évi30 dent que l'on peut aussi utiliser un champ magnétique ayant une autre configuration L'essentiel est que le champ magnétique fournisse un gradient élevé dans une grande partie du plan horizontal de l'espace de séparation Le choix-exact de la configuration est dicté 35 par des considérations techniques et économiques. La figure 2 représente schématiquement une configuration de bobine 6 fournissant le champ magnétique quadripolaire. Ces quatres bobines forment un cylindre d'axe central Z. Dans certaines circonstances, des bobines supraconductrices présentent un avantage considérable, en particulier lorsque le volume occupé par le séparateur est grand, même si les champs eux-mêmes ne 10 sont pas trop élevés (B Pour des séparations de substances paramagnétiques, des champs et des gradients élevés sont indispensables Ces valeurs ne peuvent être obtenues que grâce aux supraconducteurs. Il faut noter néanmoins que la méthode de séparation décrite ci-dessus n'est pas pour autant dépendante des supraconducteurs et pourrait, en principe faire appel à des bobines résistives. Des chocs des particules magnétisées avec 20 les particules inertes conduisent à une inhibition de la séparation. La déflexion horizontale augmentée des particules aimantées présente l'avantage que la probabilité des collisions des particules aimantées avec les 25 particules inertes est fortement diminuée. Pour éviter une trop grande dispersion des "images" des trajets des particules à séparer dans le plan horizontal, il est néanmoins souhaitable que les substances à traiter possèdent une homogénéité magné30 tique suffisante. Jusqu'ici, on a décrit des tris magnétiques dans lesquels la séparation est effectuée en voie sèche Il est aussi envisageable d'utiliser un tel séparateur ayant une configuration magnétique comme décrit 35 ci-dessus pour séparer des matériaux magnétiques en voie humide, à condition de tenir compte éventuellement des vitesses d'écoulement des liquides. Enfin, le dispositif de tri magnétique esquissé ci-dessus, peut servir d'instrument pour la me5 sure de la susceptibilité magnétique des substances solides La précision peut être très bonne, dépendant uniquement de la précision de la connaissance du gradient du champ magnétique appliqué dans l'espace de la séparation et de la valeur de l'induction magnétique 10 engendrée par le champ dipolaire. REVENDICATIONS 1 Dispositif de tri magnétique dans lequel les particules ( 4) constituant le mélange à séparer tombent à partir d'un orifice d'entrée ( 3) dans un espace de séparation ( 5) o elles sont soumises à un 5 champ magnétique, présentant un gradient dans le plan horizontal et produit à l'extérieur de l'espace de séparation, caractérisé en ce que le champ magnétique est du type multipolaire, comprenant une composante dipolaire élevée selon un axe dans un plan horizontal 10 dans l'espace de séparation ( 5) afin d'appliquer une force magnétique élevée sur les particules magnétisées pour augmenter la séparation en fonction de leur susceptibilité magnétique. 2 Dispositif de tri magnétique selon la re15 vendication 1, caractérisé en ce que le champ magnétique présente essentiellement dans le plan horizontal une configuration quadripolaire superposée à un champ magnétique dipolaire, ce dernier étant orienté selon un axe horizontal. 3 Dispositif de tri magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le champ magnétique est produit par un enroulement quadripolaire ( 6) entouré d'un enroulement dipolaire ( 7). 4 Dispositif de tri magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les champs magnétiques ( 6, 7) sont réalisés par des enroulements supraconducteurs. Dispositif de tri magnétique selon l'une 30 quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace de séparation ( 5) de particules magnétisées est un séparateur en voie sèche. 6 Dispositif de tri magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace de séparation ( 5) de particules magnétisées est un séparateur en voie humide. 7 Dispositif de mesure de la susceptibilité magnétique de substances solides, caractérisé en ce qu'il est conforme au dispositif de tri magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.