Brevet FR2548552A1 — publié le 19850111

La présente invention concerne le matériel de concentration, et notamment les procédés de séparation magnétohydrostatique des matériaux solides pulvérulents d'après la densité. L'invention peut être appliquée avec une efficacité maximale à la séparation des rebuts et déchets de métaux non ferreux amagnétiques, ainsi qu'à la concentration des minerais de métaux non ferreux. En outre, l'invention peut être appliquée dans d'autres domaines de la technique, par exemple pour séparer les matières plastiques, les porcelaines, les céramiques, le verre et d'autres matériaux amagnétiques mélangés avec des impuretés. L'extension du traitement à divers genres de rebuts et déchets complexes de métaux non ferreux (rebuts d'automobiles, d'avions, de téléviseurs, de postes de radio, d'appareils électroniques, de matériel électroménager, de câbles à gaine de plomb ou d'aluminium, etc.) a fait surgir le problème de la séparation du mélange de produits résultant du concassage des rebuts, se composant de métaux non ferreux amagnétiques (Cu, Pb, Sn, Zn, Mo, Al, laitons, etc.) comme genres de métaux. Les procédés traditionnels existants de concentration densimétrique des matériaux assurent une séparation efficace des matériaux d'une masse volumique ne dépassant pas 4.103 kg/m3. La séparation des métaux tels que le cuivre, le plomb, l'étain, le zinc, etc., d'une masse volumique bien plus grande que 4.10 kg/m3 par ces procédés s'avère impossible. A l'heure actuelle, on connaît un procédé de séparation densimétrique de matériaux au sein d'un liquide ferromagnétique, dans lequel est engendre un champ magnétique continu hétérogène. Un tel procédé fait apparaître au sein du liquide une poussée verticale supplémentaire, permettant d'agir sur les matériaux amagnétiques qui s'y trouvent. Le liquide ferromagnétique peut être considéré comme étant un liquide "alourdi" jusqu'à une densité déterminée (quasi-densité). En faisant varier l'intensité du champ magnétique et les propriétés magnétiques du liquide ferromagnétique, on peut faire varier sa quasidensité. Le liquide ferromagnétique est une solution o colloidale de ferromagnétiques d'une grosseur de 80 à 100 A dans un hydrocarbure (kérosène), les ferromagnétiques étant stabilisés par des acides gras, par exemple par de l'acide oléique. On connaît un procédé de séparation densimétrique de matériaux au sein d'un liquide ferromagnétique, alourdi par un champ magnétique (brevet de Grande-Bretagne NO 1 232 871, cl. B2J , 1967), qui est réalisé comme suit. Une chambre avec un fond est placée dans un champ magnétique continu hétérogène, engendré par un système électromagnétique. Dans les parois latérales de la chambre sont montées des grilles de coupure mobiles, rendues étanches et pouvant se déplacer dans la direction horizontale. Le liquide ferromagnétique est versé dans la chambre et les grilles de coupure sont retirées de la zone de séparation. Le produit à traiter est chargé dans la chambre par le haut et il se répartit suivant la hauteur de la zone de séparation en accord avec la quasi-densité du liquide ferromagnétique. Les fractions légères du matériau à traiter flottent à la surface du liquide, tandis que les fractions lourdes descendent au fond. Les fractions intermédiaires du matériau à traiter se répartissent dans la zone de séparation entre lesdites fractions légères et lourdes. Ensuite les grilles de coupure sont engagées dans la chambre et le système électromagnétique est coupé. Le liquide ferromagnétique est évacué à travers un trou de vidange prévu dans le fond de la chambre. Les fractions séparées du matériau à traiter sont ramassées successivement sur la surface de chaque grille de coupure, en commençant par la fraction légère. Pour séparer la portion suivante de matériau à traiter, le processus est répété dans le méme ordre. Les inconvénients de ce procédé de séparation sont la périodicité du chargement du matériau à traiter, l'agglutination des petites particules de minerai non ferreux à séparer avec formation de grumeaux sous l'effet de la tension superficielle du liquide ferromagnétique, l'agglutination et l'adhérence des particules de métaux non ferreux à séparer, ayant une surface rugueuse développée et de forme géométrique compliquee. Ces inconvénients font que le processus de séparation du matériau à traiter, se déroulant d'ordinaire dans des conditions d'exiguité, est de basse efficacité. On connatt aussi un procédé de classement de pièces amagnétiques (demande de brevet du Japon NO 52-42257 CNB 72 C 132, 1975), suivant lequel un réservoir rempli de liquide amagnétique est placé dans un champ magnétique, et une chambre recevant un liquide magnétique est placée dans ledit réservoir. Les liquides amagnétique et magnétique ne se mélangent pas entre eux. Un transporteur alimente la chambre en matériau à séparer. Sous l'effet de 'll'alourdissement'' du liquide magnétique par le champ magnétique hétérogène jusqu'à une quasi-densité déterminée, la fraction légère du matériau à traiter surnage sur le liquide magnétique et est évacuée par un transporteur situé au-dessus de la surface du liquide magnétique. La fraction lourde du matériau à traiter reste sur le transporteur d'alimentation qui l'évacue de la zone de séparation. Un inconvénient du séparateur décrit consiste en ce que les particules du matériau à traiter sont mouillées par le liquide amagnétique et, quand elles entrent dans le liquide magnétiqueXelles s'agglutinent entre elles par l'intermédiaire du film de liquide amagnétique. En outre, dans le cas de séparation de métaux non ferreux, ayant une surface rugueuse développée (par exemple, les copeaux), les particules s'accrochent aussi entre elles. Ces inconvénients sont la cause d'une forte interpollution des fractions, ce qui abaisse l'efficacité du processus de séparation du matériau à traiter, se déroulant d'ordinaire dans des conditions d'exiguité. On connaît aussi un procédé de séparation de matériaux dans un liquide ferromagnétique (brevet des Etats-Unis NO 3 483 969 Int. Cl. B03 C 1/01, B03 C 13/01, 1967), suivant lequel la séparation de matériaux amagnétiques s'effectue en continu dans une chambre sans fond, placée dans un champ magnétique hétérogène à gradients d'intensité vertical et horizontal et remplie de liquide ferromagnétique. Le mouvement des particules de matériau à traiter au sein du liquide ferromagnétique, le long de la chambre, a lieu sous l'action d'une poussée résultante dirigée sous un certain angle par rapport à l'horizontale. Les particules de densités différentes suivent des trajectoires différentes. Les fractions les plus lourdes se séparent au début de la zone de séparation, et les plus légères, à la fin de. la zone de séparation. Les fractions de densités intermédiaires se séparent dans la zone de séparation entre les trajectoires extrêmes indiquées des particules. Les fractions séparées du matériau à traiter sont recueillies dans un collecteur partagé en compartiments par des cloisons verticales et placé sous la chambre. Les inconvénients de ce procédé sont aussi l'agglutination des petites particules de mineraiS non ferreux à séparer, sous l'effet de la tension superficielle du liquide ferromagnétique aux points de contact du matériau, provoquant la formation de grumeaux de particules de mineraiou bien, dans le cas de séparation de particules de métaux non ferreux, ayant une surface rugueuse développée et une forme géométrique compliquée (par exemple, les copeaux) l'agglutination et l'adhérence des particules entre elles. Ces inconvénients provoquent une forte interpollution des fractions séparées et abaissent l'efficacité du processus de séparation du matériau à traiter, se déroulant d'ordinaire dans des conditions d'exigulté. On s'est proposé de créer un procédé de séparation magnétohydrostatique de matériaux solides pulvérulents qui permettrait, au cours de la séparation du matériau à traiter, de séparer les particules du matériau les unes des autres par une couche de liquide ferromagnétique. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués. La solution consiste en un procédé de séparation magnétohydrostatique de matériaux solides pulvérulents, comprenant l'action d'un champ magnétique continu hétérogène sur le matériau se trouvant dans un liquide magnétique, procédé dans lequel, d'après l'invention, le liquide magnétique est animé de vibrations ayant une amplitude et une fréquence suffisantes pour vaincre les forces d'adhérence entre les particules du matériau à traiter. Le procédé faisant l'objet de l'invention permet de supprimer l'agglutination et l'adhérence entre elles des particules du matériau à traiter arrivé dans le séparateur pour la séparation, grâce à la transmission d'une action perturbatrice du liquide magnétique aux particules à séparer du matériau à traiter. Les particules du matériau à traiter, se trouvant dans la zone de séparation dans des conditions d'exiguïté et soumises à une action perturbatrice de la part du liquide magnétique, reçoivent la possibilité de se disperser et d'occuper une position stable dans le liquide magnétique, Les particules agglutinées et adhérant entre elles se séparent les unes des autres. L'efficacité de la séparation du matériau à traiter augmente notablement. Il est avantageux que les vibrations du liquide magnétique aient une fréquence de 50 à 700 min 1, car si la fréquence est inférieure à 50 min1, l'efficacité du processus de séparation reste au meme niveau que celle obtenue sans vibrations du liquide magnétique. L'augmentation de la fréquence des vibrations au-dessus de 300 mi ne donne pas non plus d'effet sensible, car les particules à séparer se trouvent dans des conditions d'exigulté et n'ont pas le temps de tourner autour de leur centre de gravité ni de se décrocher. Dans une variante préférentielle de réalisation du procédé, l'amplitude des vibrations du liquide magnétique est de 3 à 8 mm et dépend de la grosseur des particules à séparer, c'est-à-dire que plus leur grosseur est grande, plus l'amplitude est élevée. La substance du procédé faisant l'objet de l'invention consiste en ce que le liquide magnétique, se trouvant dans un champ magnétique continu hétérogène, est soumis à des perturbations sous la forme de vibrations. Le matériau à traiter vibre en commun avec le liquide magnétique, car, au sein d'un champ magnétique continu hétérogène, le liquide magnétique est un milieu élastique, dans lequel les perturbations sont transmises à tout son volume. Le matériau à séparer suit les vibrations imprimées au liquide magnétique et, dans ce mouvement, il entre périodiquement tantôt dans une zone du liquide magnétique à quasi-densité plus petite, tantôt dans une zone à quasi-densité plus grande. Les particules de densité correspondant à la quasi-densité du liquide magnétique en un point donné de la zone de séparation tendant alors à tourner autour de leur centre de gravité pour occuper une position plus stable. Comme cet effet s'exerce successivement sur toutes les particules quand le liquide magnétique a une quasi-densité correspondante, les particules se trouvent brassées en permanence dans la couche de liquide magnétique et se détachent les unes des autres. La fréquence la plus convenable des vibrations du liquide magnétique est de 50 à 300 min 1, et l'amplitude -1 de 3 à 8 mm. Si la fréquence est inférieure à 50 min l'efficacité du processus de séparationreste au même niveau que celle obtenue sans vibrations du liquide magnétique. L'augmentation de la fréquence des vibrations au-dessus de 300 min'l ne donne pas non plus d'effet sensible, car les particules à séparer n'ont pas le temps de tourner autour de leur centre de gravité ni de se décrocher. L'amplitude des vibrations dépend de la grosseur des particules à séparer et elle est d'autant plus grande que les particules sont plus grosses. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec référence au dessin non limitatif annexé dans lequel - la figure unique représente-ibne selle d'ensemble d'un séparateur réalisant le procédé selon I'inven"Lio. Le séparateur comprend un système électromagnétique (non représenté sur la figure) avec des pièces polaires 1, réalisées en matériau ferromagnétique, et une chambre 2 en matériau amagnétique (acier inoxydable, laiton, aluminium), placée dans l'écartement entre les pièces polaires. A la partie inférieure de la chambre 2 (du côté du fond) est montée une source de vibrations du liquide ferromagnétique : un vibrateur 3 du type électromagnétique. Le vibrateur 3 est rigidement fixé au fond de la chambre 2. Le séparateur fonctionne de la façon suivante. Les enroulements d'excitation du système électromagnétique sont mis sous une tension continue de 110 ou 220 V, selon leur couplage. Le noyau du circuit électromagnétique est un "C" ferromagnétique. Après mise des enroulements sous tension, la chambre 2 est remplie de liquide ferromagnétique. La inassevolumi du liquide ferromagnétique est de 0,96 10 kg/m3 , et sa magnétisation, de 10 kA/m. Ensuite le courant de l'électroaimant est réglé à la valeur correspondant à la quasi-densité que doit avoir le liquide ferromagnétique pour séparer le matériau à traiter, puis le vibrateur 3 est mis en action. L'amplitude des vibrations du vibrateur 3 est réglée à l'aide d'un régulateur de tension, dans l'intervalle de 50 à 220 V. La valeur de l'amplitude des vibrations en fonction de la grosseur du matériau à traiter, est choisie expérimentalement. La source imprimant les vibrations au liquide ferromagnétique dans la zone de séparation peut aussi être un vibrateur mécanique (par exemple à balourd), un piston ou un diaphragme avec une tige et un mécanisme à excentrique, etc. Les vibrations du vibrateur 3 peuvent être transmises à la chambre 2 elle-même, ou bien à des éléments spéciaux s'engageant dans la chambre 2, laquelle reste alors immobile. Les exemples qui suivent illustrent la présente invention avec plus de détails afin de mieux éclaircir son mode de réalisation pratique mais ils ne doivent en aucun cas être considérés comme limitant le cadre de la présente invention, parce que de nombreuses variations et modifications sont possibles. EXEMPLE 1 On place dans l'écartement interpolaire d'un séparateur magnétohydrostatique à gradient vertical d'intensité de champ magnétique, un liquide ferromagnétique d'une masse volumique de 0,96-103 kg/m3. On exerce sur le liquide ferromagnétique une action perturbatrice et on y fait passer un échantillon de copeaux d'alliages d'aluminium mélangés, d'une grosseur de 20s2,0 mm, ayant la composition suivante : 85,5% d'alliages d'aluminium du système Al-Cu-Si, et 14,5% d'alliages du système Al-Zn. Le poids de l'échantillon est de 3 kg. L'amplitude des vibrations du liquide ferromagnétique est de 6 mm, et leur fréquence , de 150 mi Les résultats de la séparation du matériau à traiter sont donnés dans le tableau 1. TABLEAU 1 Produits, Poids Quantité, Pollution de la fractions séparées kg % fraction par les copeaux d'alliage de l'autre système Légère (copeaux d'aluminium cuivre-silicium) 2,574 85,8 0,6 Lourde (copeaux d'aluminium zinc) 0,426 14,2 1,Q EXEMPLE 2 Les conditions sont les mêmes qu'à l'exemple 1. Aucune action perturbatrice n'est appliquée au liquide ferromagnétique. Les résultats de la séparation du matériau à traiter sont donnés dans le tableau 2. TABLEAU 2 Fractions Poids Quantité Pollution de la séparées kg % fraction par les copeaux d'alliage de l'autre système % Légère (copeaux d 'aluminium cuivre-silicium) 2,64 88,0 3,5 Lourde (copeaux d'aluminium zinc) 0,36 12,0 5,0 Les résultats de la séparation du matériau à traiter obtenus à l'exemple 1 montrent qu'il est possible d'employer les fractions séparées pour élaborer des alliages de qualité. L'application du procédé faisant l'objet de l'invention permet d'obtenir à l'issue de la séparation des métaux non ferreux (copeaux d'alliages d'aluminium), sans traitement supplémentaire, une Mnterpol7utton des produits se situant entre 0,6 et 1,0%. Dans le cas d'application des procédés connus d'interpollution s'élève à 3,5-5%. Les dispositifs employés pour la vibration du liquide ferromagnétique peuvent être utilisés en même temps, aux mtmes rdgimes , pour le déchargement des fractions séparées (par exemple de la fraction lourde du matériau à traiter). Le procédé faisant ltobjet de l'invention peut aussi être appliqué quand on utilise à la place du liquide ferromagnétique un autre liquide magnétique quelconque (par exemple, paramagnétique). REVENDICATIONS 1.- Procédé de séparation magnétohydrostatique de matériaux solides pulvérulent comprenant l'action d'un champ magnétique continu hétérogène sur le matériau se trouvant dans un liquide magnétique, caractérisé en ce que le liquide magnétique est animé de vibrations ayant une amplitude et une fréquence suffisantes pour vaincre les forces d'adhérence entre les particules du maériau à -traiter. 2.- Procédé de séparation magnétohydrostatique de matériaux solides pulvérurenUs selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence des vibrations imprimées est de 50 à 300 min 1, et leur amplitude, de 3 à 8 mm.