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La présente invention a trait aux séparateurs
magnétiques à haute intensité travaillant en humide et
constitués par au moins une chambre de séparation
traversée de haut en bas par le produit à traiter, sous
forme de liquide ou de pulpe contenant en suspension les
particules à séparer, et des aimants ou des bobinages
créant dans la chambre un champ magnétique dont les lignes
de force sont perpendiculaires à la direction d'écoulement
du produit à traiter; la chambre de séparation peut
contenir une matrice formée de plaques rainurées, de
billes de métal expansé, de laine de fer, etc à travers
laquelle circule le produit à traiter.
Les séparateurs de ce type à fonctionnement
discontinu ont une marche cyclique: dans une première
phase, on fait circuler le produit à traiter dans la
chambre de séparation en présence du champ magnétique; au
cours de cette phase, les constituants magnétiques du
produit se fixent sur les parois de la chambre et/ou sur
les éléments de la matrice, tandis que les particules non
magnétiques sont entraînés par la phase liquide du produit
et recueillis dans un premier collecteur. Dans la seconde
phase, on coupe l'alimentation du produit à traiter, on
supprime le champ magnétique et on extrait les produits
magnétiques de la chambre de séparation par lavage au
moyen d'un liquide sous-pression qui est généralement de
l'eau. Sur ces appareils, on utilise généralement des
bobinages, pour produire le champ magnétique, afin qu'il
soit possible d'annuler ce dernier pendant la phase de
lavage. On a toutefois proposé d'utiliser des aimants
permanents sur des filtres de ce type destinés à épurer
des liquides peu chargés en particules magnétiques et ne
nécessitant pas des nettoyages fréquents. Sur ces filtres
la chambre de séparation est constituée par une cassette
qui peut être remplacée, lorsqu'elle est colmatée, par une
cassette propre éventuellement après démontage des
aimants. Ce type de filtre n'est pas adapté au traitement
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des produits chargés en particules magnétiques.
Dans les séparateurs à marche continue,
plusieurs chambres de séparation sont groupées pour former
un anneau ou une chaîne sans fin et sont déplacées en
continu par rapport aux pièces polaires, qui sont fixes,
perpendiculairement aux lignes de force magnétiques. Au
cours de leur déplacement, les chambres passent
successivement dans une zone de séparation, une zone de
rinçage et une zone d'évacuation des constituants
magnétiques. L'alimentation des chambres est effectuée
dans la zone de séparation, pratiquement sur toute sa
longueur. A la sortie de cette zone, là où le champ
magnétique est encore intense, on fait circuler dans les
chambres un liquide de rinçage pour éliminer les grains de
constituants non magnétiques retenus par floculation
magnétique. Dans la zone d'évacuation qui fait suite à la
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nul, les produits magnétiques sont extraits des chambres
par lavage à l'eau sous pression. Ces appareils sont
lourds, encombrants et coûteux et comme le champ
magnétique est produit par des électro-aimants, leur
5 consommation d'énergie électrique est importante.
on a proposé, dans la littérature, de remplacer
les électro-aimants par des aimants permanents sur ce
dernier type d'appareils, mais ces propositions n'ont reçu
aucune application pratique, car l'intensité du champ
10 magnétique que l'on peut produire avec des aimants
permanents étant limitée, l'existence du jeu qu'il est
nécessaire de prévoir entre les parois des chambres de
séparation et les aimants ou les pièces polaires pour
permettre leurs déplacements relatifs n'aurait pas permis
15 de réaliser les performances recherchées pour ce type
d'appareils.
Le but de la présente invention est de permettre
l'utilisation d'aimants permanents, à la place des
électro-aimants, dans les séparateurs magnétiques à haute
20 intensité travaillant en humide et, par ce moyen, de
diminuer le poids, l'encombrement et le coût de ces
appareils et de réduire leur consommation énergétique.
Selon la présente invention, il est prévu un
séparateur magnétique à haute intensité travaillant en
25 humide pour séparer des particules magnétiques d'un
produit liquide comportant au moins une unité de
séparation constituée par une chambre où le produit à
traiter circule du haut vers le bas, des moyens pour créer
un champ magnétique perpendiculaire à la direction
30 d'écoulement du produit à traiter et des moyens pour faire
circuler un liquide de lavage dans ladite chambre, carac-
térisé en ce que les moyens engendrant le champ magnétique
sont constitués par des aimants permanents, et en ce que
des moyens sont prévus pour déplacer lesdits aimants entre
35 une première position où les aimants sont intimement
appliqués contre des parois latérales de ladite chambre et
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une seconde position telle que, les aimants étant écartés
desdites parois, le champ magnétique dans la chambre est
suffisamment faible pour que les particules magnétiques
puissent être évacuées de la chambre par un courant d'un
5 liquide de lavage.
De préférence, les moyens pour déplacer les
aimants sont constitués par des vérins commandés par un
automate programmable ou un micro-ordinateur, en même
temps que des vannes placées sur des conduites raccordées
10 à l'entrée et à la sortie de ladite chambre, de telle
sorte que les aimants soient appliqués sur les parois de
la chambre pendant une phase de séparation et soient
écartés de celles-ci pendant une phase de lavage, la durée
de chacune des phases étant prédéterminée ou fonction, par
15 exemple, du degré de colmatage de la chambre.
Selon la présente invention, il est également
prévu un séparateur magnétique à haute intensité
travaillant en humide pour séparer des particules
magnétiques d'un produit liquide comportant au moins une
20 unité de séparation constituée par une chambre où le
produit à traiter circule du haut vers le bas, des moyens
pour créer un champ magnétique perpendiculaire à la
direction d'écoulement du produit à traiter et des moyens
pour faire circuler un liquide de lavage dans ladite
25 chambre, caractérisé en ce que les moyens engendrant le
champ magnétique sont constitués par des aimants
permanents associés à des pièces polaires, et en ce que
des moyens sont prévus pour déplacer lesdits aimants et
les pièces polaires entre une première position où lesdits
30 moyens engendrant le champ magnétique sont intimement
appliqués contre les parois de ladite chambre et une
seconde position telles que, lesdits moyens engendrant le
champ magnétique étant écartés desdites parois, le champ
magnétique dans la chambre est suffisamment faible pour
35 que les particules magnétiques puissent être évacuées de
la chambre par un courant d'un liquide de lavage.
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De préférence, les moyens pour déplacer les
aimants et les pièces polaires, sont constitués par des
vérins commandés par un automate programmable ou un micro-
ordinateur, en même temps que des vannes placées sur des
5 conduites raccordées à l'entrée et à la sortie de ladite
chambre, de telle sorte que lesdits moyens engendrant le
champ magnétique soient appliqués sur les parois de la
chambre pendant une phase de séparation et soient écartés
de celles-ci pendant une phase de lavage.
La chambre de séparation peut être constituée
par un boîtier tubulaire en un matériau amagnétique
contenant une matrice ferromagnétique perméable au produit
à traiter.
Elle peut aussi être constituée par un tron,con
15 de tube en un matériau élastiquement déformable, tel que
du caoutchouc ou une matière plastique, ayant à l'état
normal une section circulaire ou bombée et contenant une
matrice ferromagnétique élastiquement compressible et
perméable au produit à traiter, et en ce que pendant la
20 phase de séparation ledit tube est écrasé entre les moyens
engendrant le champ magnétique et prend la former d'un
tube plat.
Lesdits moyens engendrant le champ magnétique
peuvent être constituées par un assemblage d'aimants
25 élémentaires dont la direction d'aimantation est
perpendiculaire à la direction d'écoulement du produit à
traiter dans ladite chambre. Ces moyens peuvent être
constitués par un empilage d'aimants et de pièces
polaires, la direction d'aimantation des aimants étant
30 parallèle à la direction d'écoulement du produit à traiter
dans ladite chambre. Les pièces polaires situées de part
et d'autre de la chambre de séparation pourront être
situées dans un même plan perpendiculaire à la direction
d'écoulement du produit à traiter et de même polarité ou
35 de polarités opposées, ou décalées verticalement d'un
demi-pas.
Dans le cas où le séparateur ne comporte qu'une
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seule chambre de séparation, son fonctionnement est
nécessairement discontinu. Pour une marche en continu, on
associera plusieurs unités élémentaires identiques, chaque
unité étant formée d'une chambre de séparation, d'aimants
5 permanents, éventuellement de pièces polaires, et de
moyens pour écarter les aimants permanents de la chambre
et les appliquer sur ses parois, et ~tant alimentée
cycliquement en produits à traiter et en liquide de
lavage, les différentes unités étant alimentées
10 successivement de façon à permettre un fonctionnement
continu.
De préférence, l'unité ou chaque unité de
séparation comporte deux chambres ou plus, des moyens pour
déplacer les chambres entre une première zone où sont
15 placés les moyens engendrant le champ magnétique et qui
est équipée de moyens d'alimentation en produit à traiter
et de collecte du produit épuré et une seconde zone
équipée de moyens de distribution d'un liquide de lavage
et de collecte des constituants magnétiques et pour les
20 amener l'une après l'autre dans la première puis dans la
seconde zone et des moyens pour coordonner les mouvements
des chambres et des moyens engendrant le champ magnétique.
Le séparateur peut comporter plusieurs unités de
séparation et des moyens pour relier cycliquement chaque
25 unité de séparation d'une part, à une alimentation de
produit à traiter et à un collecteur de produits épurés
et, d'autre part, à une source d'un liquide de lavage et
à un collecteur de constituant magnétiques.
Les unités de séparation peuvent aussi être
30 mobiles et dépla,cables entre une zone de séparation, qui
est équipée de moyens d'alimentation en produits à
traiter, et de collecte des produits épurés, et une zone
de lavage munie de moyens de distribution d'un liquide de
lavage et de collecte des constituants magnétiques. Dans
35 le cas d'un appareil ne comportant que deux unités, le
mouvement peut être alternati~. Dans le cas général, les
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unités de séparation seront liées les unes aux autres pour
former un anneau ou une chaîne sans fin et seront
déplacées pas-à-pas, toujours dans le même sens. On
pourra évidemment prévoir, plusieurs zones de séparation
5 et de lavage, le long de l'anneau ou de la chaîne sans
fin. Conformément à l'invention, le mouvement
longitudinal des unités s'accompagnera d'un déplacement
transversal des aimants lorsque les unités passeront d'une
zone à l'autre.
En variante, chaque unité pourrait comporter
deux chambres ou plus qui seraient amenées successivement
entre les aimants, dans une zone de séparation comportant,
en outre, des moyens d'alimentation en produit à traiter
et de collecte du produit épuré, puis éloignées de cette
15 zone et amenées dans une zone de lavage équipée de moyens
de distribution d'un liquide de lavage et de collecte des
/
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constituants magnétiques, les aimants normalement
appliqués sur les parois de la chambre se trouvant dans la
zone de séparation en étant écartés périodiquement pour
permettre le déplacement des chambres.
Les aimants et/ou les pièces polaires situés de
part et d'autre de la chambre de séparation étant de
polarités opposées, les moyens utilisés pour les écarter
de la chambre de séparation devront vaincre la force
d'attraction magnétique. Une partie de l'énergie mise en
lo jeu pourra être récupérée lors du mouvement de rapproche-
ment des aimants ou pièces polaires, notamment lorsqu'on
utilise plusieurs unités fonctionnant séquentiellement.
D'autres caractéristiques de l'invention
appara~tront à la lecture de la description qui suit et se
réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre
d'exemple non-limitatif, quelques formes de réalisation de
l'invention et sur lesquels:
La figure 1 est une vue en coupe verticale d'une
unité de séparation conforme à l'invention, représentée
schématiquement;
Les figures 2 a et b sont des vues de dessus de
l'unité de la figure 1 pendant les phases de séparation et
de lavage respectivement;
Les figures 3 a et b sont des vues de dessus,
analogues aux figures 2 a et b, d'une autre unité de
séparation conforme à l'invention, comportant une chambre
de séparation de conception différente;
La figure 4 montre une possibilité de
réalisation du circuit magnétique d'une unité de
séparation; et
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La figure 5 montre une possibilité d'association
de deux unités de séparation pour assurer un
fonctionnement continu.
L'unité de séparation représentée sur les
figures 1 et 2 est constituée essentiellement par une
chambre de séparation lo placée entre deux aimants
permanents 12 de polarités opposées. Chaque aimant est
solidaire d'une armature à section en L 14, les deux
armatures formant un circuit magnétique fermé avec les
aimants et la chambre 10, lorsque les aimants sont
appliqués sur les parois opposées de la chambre 10, comme
représenté sur la figure 2 a.
La chambre de séparation est constituée par une
enveloppe en un matériau magnétique, à section
rectangulaire et ouverte à ses deux extrémités. Elle est
remplie de plaques verticales rainurées ou d'autres
éléments, tels que barres, paille de fer, etc ... en
matériau magnétique doux qui créent dans l'entrefer des
gradients de champ magnétique permettant aux particules
magnétiques du produit à traiter de se fixer sur lesdits
éléments.
A son extrémité supérieure, la chambre 10 est
raccordée à une conduite d'alimentation en produit à
traiter 16, à travers une électro-vanne 18, et à une
conduite d'eau sous-pression 20, à travers une électro-
vanne 22. Un collecteur 24 est placé sous la chambre lo
et relié à deux conduits 26 et 28, à travers des électro-
vannes 30 et 32, respectivement, qui permettent de diriger
les produits collectés dans deux directions différentes.
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Des vérins 34 permettent de déplacer les aimants
et les armatures perpendiculairement aux grandes faces de
la chambre lo et de maintenir les aimants appliqu~s sur
ces dernières (figure 2 a) ou écartées de celles-ci
(figure 2b).
Cette unité de séparation fonctionne de la
manière suivante: dans une première phase, les aimants 12
sont appliqués sur les grandes faces de la chambre 10
(figure 2a), les vannes 18 et 30 sont ouvertes et les
vannes 22 et 32 sont fermées. Le produit à traiter, sous
forme de pulpe, circule de haut en bas dans la chambre 10,
entre les plaques verticales. Les particules magnétiques
sont soumises à des forces d'attraction qui les dévient
vers les plaques et les maintiennent sur celles-ci. Le
produit épuré est recueilli dans le collecteur 24 et
évacué par le conduit 26. Dans une seconde phase, les
aimants sont écartés de la chambre (figure 2b), les vannes
18 et 30 sont fermées et les vannes 22 et 32 sont
ouvertes. Les particules magnétiques qui ne sont plus
soumises à l'action du champ magnétique sont alors
entraînées par l'eau sous pression circulant dans la
chambre 10 et évacuées par le conduit 28.
La durée de la première phase peut être
prédéterminée, notamment si la teneur du produit à traiter
en particules magnétiques varie peu dans le temps. En
variante, le passage de la première à la seconde phase
peut se faire lorsqu0 le degré de colmatage de la chambre,
évalué par exemple ~ partir d'une mesure du débit ou de la
perte de charge, atteint une valeur prédéterminée.
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Les aimants doivent être écartés d'une distance
suffisante pour que le champ magnétique dans la chambre lo
soit pratiquement nul, les lignes de force du champ
magnétique de chaque aimant se refermant alors sur elles-
même à travers l'entrefer ménagé entre l'aimant et la
chambre 10 et l'armature associée.
Les aimants 12 sont constitués par un assemblage
par collage d'aimants élémentaires au samarium-cobalt ou
au néodyme-fer-bore, la direction d'aimantation étant
perpendiculaire aux grandes faces de la chambre 10. En
variante, chaque ensemble aimant 12-armature 14 pourrait
être remplacé par un empilage d'aimants 40 et de pièces
polaires 42, comme représenté sur la figure 4, la
direction d'aimantation des aimants étant parallèle à la
direction d'écoulement du produit à traiter dans la
chambre 10 (flèche F).
Les figures 3 a et b montrent une autre forme de
réalisation de la chambre de séparation. Celle-ci est ici
constituée par un tube 110 élastiquement déformable, en
caoutchouc ou matière plastique, qui a normalement une
section circulaire (figure 3b) et prend une forme aplatie
lorsqu'il est comprimé entre les aimants 12 (figure 3a).
De préférence, le tube sera rempli d'un matériau, tel que
de la paille de fer, pouvant être comprimé élastiquement
sans gros effort pour ne pas gêner la déformation du tube
et son retour à la forme originale. Des fils en matériau
magnétique doux disposés longitudinalement ou tressés pour
former une gaine tubulaire pourraient être noyés dans
l'épaisseur de la paroi du tube pour créer des gradients
de champ magnétique sur la face intérieure du tube. La
figure 3a correspond à la phase de séparation, les aimants
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étant rapprochés et écrasant le tube 110; dans la phase de
lavage (figure 3b) les aimants sont écartés l'un de
l'autre, et le tube a repris sa forme circulaire.
Pour pouvoir traiter un produit en continu, il
est nécessaire d'associer plusieurs unités de séparation.
Dans le cas général où la phase de lavage est plus courte
que la phase de séparation, il suffit de deu~ unités pour
assurer un fonctionnement en continu. Le schéma d'une
telle installation est représenté sur la figure 5. Les
conduites d'alimentation en produit à traiter 16 et en eau
sous-pression 20 sont reliées aux chambres 10' et lo" à
travers des électro-vannes 18' et 18" et 22' et 22",
respectivement. Des collecteurs 24' et 24" placés sous
les chambres 10' et 10" permettent de diriger les produits
sortant des chambres vers une sortie de produit épuré ou
une sortie de produit magnétique, suivant la position d'un
sélecteur schématisé par un volet pivotant 50', S0". Les
vannes 18', 18", 22' et 22", les sélecteurs 50' et S0"
ainsi que les vérins, non représentés, déplaçant les
aimants 12', 12" sont commandés par un automate
programmable ou un micro-ordinateur suivant un programme
préétabli et modifiable de telle sorte qu'à tout instant,
au moins une des unités soit en phase de séparation.
Le nombre d'unités à utiliser dans une
installation dépendra du débit de produit à traiter.
L'utilisation d'unités standard permet de réduire les
coûts et facilite l'entretien, une unité défaillante
pouvant être rapidement remplacée par une unité de
rechange.
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Une phase intermédiaire de rin~age avec maintien
du champ magnétique, pourra être prévue pour éliminer les
grains de constituants non magnétiques retenus par
floculation magnétique.
Il est bien entendu que toutes les modifications
qui peuvent être apportées aux formes de réalisation
décrites par la substitution de moyens techniques équiva-
lents et notamment les variantes exposées dans le
préambule de la description entrent dans le cadre de
l'invention.
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