Brevet FR2740709A1 — publié le 19970509

i "BAC SÉPARATEUR À PISTON ET PROCEDE D'EXTRACTION POUR LA SEPARATION D'UNE MATIERE EN FRACTIONS DE DENSITES DIFFÉRENTES" La présente invention concerne un bac séparateur à piston et un procédé d'extraction pour la séparation d'une matière en fractions de densités différentes. La séparation par impulsions est un procédé au moyen duquel des matières minérales de différentes densités sont séparées les unes des autres. Un bac séparateur à piston est constitué typiquement d'une chambre dont le fond est un tamis et qui est ouverte à sa partie supérieure. La matière devant être séparée est introduite dans la chambre à une extrémité et les produits séparés sont extraits à une extrémité opposée. Le processus de séparation met en oeuvre la mise en suspension répétée d'un lit de particules dans la chambre qui est effectuée par un écoulement d'eau vers le haut suivi par une courte phase de sédimentation freinée laquelle est elle- même suivie par une course d'aspiration. Les différences entre les vitesses de sédimentation freinée des phases de différentes densités amènent ces phases à se stratifier avec les fractions les plus denses situées le plus bas et les fractions progressivement moins denses par-dessus. Dans le processus de séparation par impulsions "à lit filtrant" les ouvertures du tamis ont une dimension plus grande que celle des particules les plus grosses dans la matière première. Le lit est empêché de tomber à travers le tamis au moyen d'une couche de particules dont la densité est comprise entre les densités des deux matières minérales devant être séparées. Ces particules sont considérées comme étant le "lit de séparation des densités". La matière minérale plus dense se fraye son chemin à travers le lit de séparation des densités, pour pénétrer dans la chambre qui se trouve sous le tamis et qui est appelée l'auge. Les particules de la fraction moins dense débordent à l'endroit d'un trop plein de fines se trouvant à une extrémité du lit. La séparation par impulsions à "lit filtrant" est utilisée typiquement pour des particules très fines, par exemple d'une dimension de moins de 6 mm. Pour la séparation de particules plus grosses, on utilise normalement une séparation par impulsions "à lit dormant". Dans ce processus, les ouvertures du tamis ont une dimension plus petite que celle des particules les plus fines, ce qui empêche ainsi que le lit ne tombe dans l'auge. Les particules de la fraction plus dense sont extraites du lit au moyen d'une porte dans le tamis et les particules de la fraction plus légère débordent d'un trop plein de fines. Le type de porte utilisé dans un bac séparateur à piston du type "à lit filtrant" comporte une chambre se trouvant à une extrémité du lit et dans laquelle tombe la fraction plus dense. Le débit d'extraction de la fraction plus dense est commandé par la porte, l'ouverture du passage étant réglée électroniquement ou mécaniquement en fonction de la position d'un flotteur qui suit la hauteur de l'interface entre la fraction plus légère et la fraction plus lourde. Dans une forme d'exécution la zone de la porte est calme tandis que dans une autre forme d'exécution une action de pulsation séparée est appliquée afin de maintenir la séparation. Les deux formes d'exécution sont d'un principe similaire en ce que la fraction plus dense change la direction de son mouvement en passant d'un mouvement horizontal à un mouvement vertical vers le bas lorsqu'elle pénètre dans la zone de la porte. Les types de portes précités ont entraîné certains problèmes en pratique du fait que le flux de matière dans le passage o se trouve la porte amène la matière légère à être entraînée vers le bas dans la fraction plus dense. Le fait de soumettre la zone de la porte à une pulsation n'est pas toujours efficace en ce qui concerne le rétablissement de la séparation, en particulier lorsque la différence de densité est faible comme cela est le cas avec des minerais ayant une plage de densités. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Suivant un premier aspect de l'invention, il est prévu un procédé d'extraction d'une fraction désirée à partir d'un bac séparateur à piston comportant une enceinte dans laquelle est formé au moins un compartiment, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à permettre à la fraction désirée de s'écouler pratiquement horizontalement à partir du compartiment. La fraction désirée peut être autorisée à s'écouler, à partir du compartiment, au niveau d'un lit de ce compartiment ou au-dessus de ce niveau. La fraction qui est extraite peut être la fraction plus dense. La fraction plus dense peut être extraite de l'enceinte en une pluralité d'endroits dont chacun est associé à un compartiment respectif dans l'enceinte. - Suivant un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de commande du fonctionnement d'un bac séparateur à piston, comprenant les étapes consistant à introduire une matière dans un compartiment du bac séparateur, & stratifier la matière au moins en une fraction relativement plus dense et une fraction relativement moins dense, à permettre à la fraction moins dense de s'écouler à partir du compartiment en passant par-dessus un trop-plein de débordement et à amener la fraction relativement plus dense à s'écouler sensiblement horizontalement à partir du compartiment à travers une ouverture de décharge dont au moins une partie est plus haute qu'un lit du compartiment. L'invention a également pour objet un bac séparateur à piston comportant une enceinte dans laquelle est formé au moins un compartiment, un lit pour le compartiment, et des moyens formant une ouverture de décharge à partir du compartiment qui est plus haute que le lit. De préférence, le bac comporte une paroi sur un côté du compartiment, l'ouverture de décharge étant formée dans la paroi. La paroi peut former au moins une partie d'un trop plein de débordement à partir du compartiment. Dans une forme d'exécution de l'invention, une pluralité de compartiments formés dans l'enceinte et le bac séparateur comporte une pluralité de parois, chaque paroi étant située d'un côté d'un compartiment respectif et formant un trop-plein de débordement vers et dans un compartiment suivant et, dans le cas du dernier compartiment, à partir de l'enceinte. Une porte d'un type quelconque approprié peut être prévue pour commander la décharge à partir de l'ouverture de décharge. Dans une forme d'exécution, la porte est montée à rotation et elle comporte une surface externe convexe qui est tournée vers le compartiment. Ce type de porte peut comporter une pluralité de sections de porte qui sont montées à rotation, les unes par rapport aux autres, dans une mesure limitée. Suivant une variante, la porte est une porte coulissante. Le bac peut comporter un détecteur qui répond à la position d'une interface entre des fractions de densités différentes dans le compartiment et qui commande le mouvement de la porte. L'invention a aussi pour objet un bac séparateur à piston comportant une enceinte dans laquelle est formé au moins un compartiment, un lit pour le compartiment, une paroi qui est située sur un côté du compartiment et qui forme un trop-plein de débordement à partir de ce compartiment, une ouverture de décharge formée dans la paroi et dont au moins une partie est plus haute que le lit et une porte qui est montée dans l'ouverture de décharge. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en plan d'une portion d'un bac séparateur à piston réalisé suivant une première forme d'exécution de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe verticale et longitudinale du bac séparateur à piston de la figure 1, prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue en bout du bac séparateur à piston de la figure 1, prise suivant la ligne 3-3 de la figure 1. La figure 4 est une vue en plan d'un bac qui comporte une pluralité de portes réparties suivant la longueur du bac. La figure 5 est une vue en coupe verticale et longitudinale du bac de la figure 4, prise suivant la ligne 5-5 de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe verticale et longitudinale partielle d'un bac réalisé suivant une forme d'exécution différente. Les figures 7,8 et 9 sont des vues respectivement en coupe verticale et longitudinale, en plan et en bout d'une porte rotative modifiée utilisable dans le bac séparateur à piston suivant la présente invention. Les figures 1,2 et 3 illustrent la construction d'un bac séparateur à piston 10 suivant une première forme d'exécution de l'invention, lequel est adapté à une extraction d'une fraction plus dense à travers un passage dans une paroi extrême verticale d'un bac séparateur. Le bac séparateur comporte une enceinte 12 avec une base ou un lit 14 qui délimite la partie inférieure d'une chambre ou d'un compartiment 15, un trop-plein de débordement qui est formé par une paroi transversale 16 s'étendant verticalement, un mécanisme ou détecteur à flotteur 18 et une porte rotative 20. Le lit 14 du bac séparateur est constitué d'un tamis, de la façon traditionnelle. De même, le mécanisme à flotteur 18 est basé sur l'utilisation de techniques connues et il est adapté de manière à pouvoir détecter l'interface entre la fraction plus dense et la fraction plus légère qui sont produites pendant le fonctionnement du bac séparateur. La porte rotative 20 est montée de manière à pouvoir tourner dans une ouverture de décharge 21 à travers laquelle la matière peut être déchargée, à partir du compartiment 15, vers et dans une trémie 22. La porte rotative 20 est mue au moyen d'un vérin hydraulique 24 qui provoque la rotation de la porte par l'intermédiaire d'une manivelle 26. Lors du fonctionnement du bac séparateur, la matière devant être traitée est introduite dans le côté gauche du compartiment 15. Dans ce cas, l'enceinte 12 forme un lit de séparation étroit ayant une largeur maximale qui est égale à la longueur de la porte rotative 20 qui est d'environ 500 mm. Si le lit de séparation est plus large, le nombre des actionneurs à vérin hydraulique peut être alors augmenté, si nécessaire, en ajoutant des composants additionnels suivant la longueur de la porte. Les actionneurs pourraient intervenir alors, par exemple, à partir d'au-dessus du lit, en soulevant la porte au moyen d'un court levier. Le vérin 24 est sous la commande du mécanisme à flotteur 18. Il convient de noter que la présente invention concerne la prévision de la porte et non pas le fonctionnement du bac séparateur à piston sous d'autres aspects. Pour cette raison la façon dont une action de pulsation est produite dans le liquide à l'intérieur du compartiment 15 n'est pas décrite présentement. Il suffit de dire qu'au moyen du processus décrit précédemment ou d'un processus quelconque équivalent, la matière se trouvant dans le compartiment 15 est stratifiée et est ainsi subdivisée en fractions superposées à savoir une fraction inférieure plus dense et une fraction supérieure moins dense, ces fractions se trouvant au-dessus du lit 14. La fraction plus légère ou moins dense s'écoule par- dessus le trop-plein qui est formé par l'extrémité supérieure de la paroi transversale verticale 16. La fraction plus lourde ou plus dense est autorisée à s'écouler à partir du compartiment, sensiblement horizontalement, à travers l'ouverture de décharge 21 qui est normalement fermée par la porte rotative 20. L'amplitude dont la porte est soulevée et par conséquent la dimension de l'ouverture à travers laquelle la fraction plus lourde est déchargée dans la trémie 22, est modifiée en fonction de la hauteur de la fraction plus dense sur le lit, hauteur qui est détectée par le mécanisme à flotteur 18. On a constaté que le mouvement latéral de la fraction plus lourde qui a lieu au niveau du lit ou légèrement au-dessus de ce niveau, réduit la mesure dans laquelle la fraction plus légère est entraînée dans la fraction plus lourde pendant la décharge. Ainsi, les deux fractions sont séparées d'une façon plus efficace. L'actionneur hydraulique 24 est donné uniquement à titre d'exemple et on comprendra que la porte pourrait être actionnée en utilisant des moteurs électriques, par l'intermédiaire d'une boite d'engrenages radiale ou d'un autre type, ou bien encore au moyen d'un autre actionneur approprié. Les figures 4 et 5 illustrent les principes de l'invention appliqués à un bac séparateur 10A qui comporte une enceinte 12A divisée en un certain nombre de compartiments 28A,28B, etc.... Chaque compartiment a une paroi transversale respective 16A,16B, etc... et une porte rotative respective 20A,20B, etc... qui est montée dans la paroi transversale associée. De cette façon, la fraction moins dense qui déborde en passant par-dessus un trop-plein précédent, est traitée dans un compartiment suivant et dans chaque compartiment, la fraction plus dense est extraite en actionnant la porte rotative associée pour l'ouvrir dans la mesure appropriée, d'une façon qui est analogue à celle qui a été décrite en référence aux figures 1,2 et 3. Les portes rotatives représentées sur les figures 1 à 5 sont préférées aux autres portes, telles que des portes coulissantes, parce que le mouvement de rotation réduit la distance verticale dont sont déplacées les portes, lorsqu'elles sont ouvertes, comparativement à la distance verticale dont est déplacée une porte du type coulissant. Néanmoins il est possible, dans certaines applications, d'utiliser une porte du type coulissant, de la façon représentée par exemple sur la figure 6. La figure 6 représente une porte 34, du type coulissant, montée dans une paroi transversale 36 qui forme un trop-plein de débordement et qui est située sur un côté d'un compartiment 38 formé dans une enceinte 40, avec un lit sous- jacent 42. Le mouvement de la porte est commandé au moyen d'un vérin hydraulique 44 qui répond, de la façon décrite précédemment, à un mécanisme à flotteur 46 qui est à son tour sensible à la hauteur de l'interface entre la fraction plus dense et la fraction moins dense de la matière se trouvant dans la compartiment 38 du bac. La porte est déplacée verticalement, vers le haut ou vers le bas, de manière à faire varier la hauteur de l'ouverture de décharge à travers laquelle la fraction plus dense s'écoule dans une trémie de décharge 48. Là encore, il convient de noter que la décharge de la fraction plus dense est réalisée en permettant un écoulement latéral ou sensiblement horizontal de la fraction plus dense dans la trémie de décharge. Comme précédemment, la mesure dans laquelle la fraction plus légère est entraînée dans le flux de la fraction plus dense émergeante, est réduite et par conséquent, on réalise une séparation plus efficace en des fractions respectivement plus dense et moins dense. L'efficacité de l'invention ressort d'une manière évidente du tableau ci-après dans lequel la colonne A est relative à un système suivant la technique antérieure tandis que la colonne B est relative au système suivant la technique antérieure modifié par l'incorporation de la structure l représentée sur les figures 1,2 et 3 et fonctionnant par conséquent en accord avec les principes de l'invention. Récupération de Ferrochrome (de -20mm à + 3mm) à partir d'une scorie. A B Système ancien Système suivant 1' invention % de métal dans le concentré 98% 98,5% Rendement massique dans le concentré 85% +97% (récupération) Lorsqu'on utilise une porte rotative du type représenté sur les figures 1 à 3, cette porte, lorsqu'elle se ferme, peut, en tournant, s'appliquer contre une particule de la matière qui est en train d'être séparée. Si la particule est bloquée par la porte, cette particule retient alors la porte partiellement ouverte et, en fonction de la dimension de la particule et de la longueur de la porte, une ouverture de sortie d'une grande dimension peut être formée et à travers cette ouverture la matière peut s'écouler sans qu'ait eu lieu une stratification antérieure. Ceci affecte d'une manière préjudiciable le rendement massique dans le concentré, c'est-à-dire l'efficacité de la récupération. Pour réduire l'effet de ce type d'événement, la porte rotative unique peut être subdivisée en un certain nombre de portes rotatives plus petites, désignées par 50A,50B,50C et 50D sur les figures 8 et 9, qui sont des vues respectivement en plan et en bout du dispositif à porte rotative représenté en coupe verticale et longitudinale sur la figure 7. Chacune des portes 50A,50B,50C et 50D est montée sur un bras support respectif 52 qui s'étend à partir d'un arbre qui est monté à rotation, à ses extrémités opposées, dans des paliers 56. Des entretoises 58, disposées entre des paires de bases de support 60A,60B,60C,60D voisines sur l'arbre 54, assurent une mise en position correcte des portes les unes à côté des autres. Un bras pivotant 62 est monté sur la partie centrale de l'arbre et il est connecté à un actionneur, non représenté, qui est semblable à l'actionneur 24 de la figure 3. Chacune des bases 60A-60D des bras supports 52 comporte une section en caoutchouc flexible 64 qui est montée fermement sur l'arbre 54. La section en caoutchouc amène normalement le bras support respectif 52 à se déplacer conjointement avec l'arbre, lorsque cet arbre tourne, mais elle est suffisamment élastique pour permettre à l'arbre de tourner par rapport au bras support respectif si, pour une raison quelconque, le mouvement du bras vient à être bloqué. Lorsque l'actionneur est déplacé dans une direction, les portes 50A-50D sont soulevées conjointement tandis que, lorsque l'actionneur est déplacé dans la direction opposée, les portes sont abaissées. Si une particule ou un morceau de minerai est rencontré par une porte en train de descendre, les autres portes sont capables de pivoter vers le bas et d'obturer leurs sections respectives de l'ouverture de décharge. La porte bloquée est maintenue ouverte par le morceau de minerai et sa section en caoutchouc élastique 64 se déforme et permet une rotation relative de l'arbre et des autres portes. Par conséquent, l'aire à travers laquelle la matière non stratifiée peut s'écouler, est réduite. REVENDICATIONS 1. Bac séparateur à piston (10) comportant une enceinte (12) dans laquelle est formé au moins un compartiment (15) et un lit (14) pour le compartiment, et des moyens (16,21) formant une ouverture de décharge à partir du compartiment, caractérisé en ce que l'ouverture de décharge (21) est plus haute que le lit (14). 2. Bac séparateur suivant la revendication 1, comportant une paroi (16) sur un côté du compartiment, caractérisé en ce que l'ouverture de décharge (21) est formée dans la paroi (16). 3. Bac séparateur suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la paroi (16) forme au moins une partie d'un trop-plein de débordement à partir du compartiment (15). 4. Bac séparateur suivant la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de compartiments (28A,28B) formés dans l'enceinte et une pluralité de parois (16A,16B), chaque paroi étant située d'un côté d'un compartiment respectif et formant un trop- plein de débordement vers et dans un compartiment suivant et, dans le cas du dernier compartiment, à partir de l'enceinte. 5. Bac séparateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend une porte (20;20A;34;50) pour commander la décharge à travers l'ouverture de décharge (21). 6. Bac séparateur suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la porte (20;20A;50) est montée à rotation et elle comporte une surface externe convexe qui est tournée vers le compartiment (15). 7. Bac séparateur suivant la revendication 6 caractérisé en ce que la porte comporte une pluralité de sections de porte (50A,50B, 50C,50D) qui sont montées & rotation, les unes par rapport aux autres, dans une mesure limitée. 8. Bac séparateur suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la porte (34) est une porte coulissante. 9. Bac séparateur suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur (18,46) qui répond à la position d'une interface entre des fractions de densités différentes dans le compartiment et qui commande le mouvement de la porte (20;20A;34;50). 10. Bac séparateur à piston (10) comportant une enceinte (12) dans laquelle est formé au moins un compartiment (15), un lit (14) pour le compartiment, une paroi (16) qui est située sur un côté du compartiment et qui forme un trop-plein de débordement à partir de ce compartiment, une ouverture de décharge (21) formée dans la paroi et une porte (20) qui est montée dans l'ouverture de décharge, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'ouverture de décharge (21) est plus haute que le lit. 11. Procédé d'extraction d'une fraction désirée à partir d'un bac séparateur à piston (10) comportant une enceinte (12) dans laquelle est formé au moins un compartiment (15), caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à permettre à la fraction désirée de s'écouler pratiquement horizontalement à partir du compartiment (15). 12. Procédé suivant la revendication 11 caractérisé en ce que la fraction désirée est autorisée à s'écouler, à partir du compartiment (15), au niveau d'un lit (14) de ce compartiment ou au-dessus de ce niveau. 13. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 11 ou 12 caractérisé en ce que la fraction désirée est une fraction relativement plus dense. 14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 11 à 13 caractérisé en ce que la fraction désirée est extraite de l'enceinte en une pluralité d'endroits (16A,16B) dont chacun est associé à un compartiment respectif (28A,28B) dans l'enceinte. 15. Procédé de commande du fonctionnement d'un bac séparateur à piston, comprenant les étapes consistant à introduire une matière dans un compartiment (15) du bac séparateur, à stratifier la matière au moins en une fraction relativement plus dense et une fraction relativement moins dense et à permettre à la fraction moins dense de s'écouler à partir du compartiment en passant par-dessus un trop-plein de débordement (16), caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à amener la fraction relativement plus dense à s'écouler sensiblement horizontalement à partir du compartiment (15) à travers une ouverture de décharge (21) dont au moins une partie est plus haute qu'un lit (14) du compartiment.