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WO2005094999A1 - Appareil artisanal pour la concentration de minerais - Google Patents

Appareil artisanal pour la concentration de minerais Download PDF

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Publication number
WO2005094999A1
WO2005094999A1 PCT/BE2005/000046 BE2005000046W WO2005094999A1 WO 2005094999 A1 WO2005094999 A1 WO 2005094999A1 BE 2005000046 W BE2005000046 W BE 2005000046W WO 2005094999 A1 WO2005094999 A1 WO 2005094999A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tank
hand
grid
ore
crafted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/BE2005/000046
Other languages
English (en)
Inventor
Pol Huart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GENIMIN
Original Assignee
GENIMIN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GENIMIN filed Critical GENIMIN
Priority to US11/547,523 priority Critical patent/US20080190823A1/en
Publication of WO2005094999A1 publication Critical patent/WO2005094999A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/02—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating using shaken, pulsated or stirred beds as the principal means of separation
    • B03B5/10—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating using shaken, pulsated or stirred beds as the principal means of separation on jigs
    • B03B5/12—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating using shaken, pulsated or stirred beds as the principal means of separation on jigs using pulses generated mechanically in fluid
    • B03B5/16—Diaphragm jigs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B11/00—Feed or discharge devices integral with washing or wet-separating equipment

Definitions

  • the invention relates to devices for the gravimetric concentration of ores.
  • the invention relates more specifically to an apparatus for the artisanal concentration of ores, operating according to the known principle of setzage or jigging, of light structure, easily movable on the ground and allowing a large production capacity while ensuring the best recovery rate.
  • a pulp In the technique of setzage (or jiggage), one subjects a pulp to a succession of cycles of pulsations alternately ascending and descending, inside from a bin.
  • a substantially horizontal grid separates the tank into two superimposed compartments and the pulp to be treated is introduced into the upper compartment. All of the pulp particles in the upper compartment of the tank are called a “filter bed”.
  • This bed can be formed by the various components of the ore treated or, alternatively, by an additional material, of intermediate density.
  • the pulp particles are subjected to brief accelerations which cause an alternating cycle of expansion of the pulp and sedimentation of the particles.
  • the ascending and descending pulsations are usually superimposed on a continuous ascending stream of water, the function of which is to adjust the suction during the descending pulsations.
  • a densimetric (or gravimetric) stratification of the ore particles in the tank according to their density a dense fraction sediments in the tank and a light fraction is evacuated with the pulp by overflowing out of the tank.
  • the dense fraction is divided into two sub-fractions, depending on the particle size: the fine particles pass through the grid and collect in the bottom of the tank, while the coarser particles are retained by the grid and collect above it.
  • the devices used for the implementation of the setzage technique are sometimes called by the Anglo-Saxon term "jigs".
  • This known artisanal device comprises a tray which a substantially horizontal grid separates into two superimposed compartments.
  • the apparatus further comprises a device for feeding the tank with a pulp of the ore and a device for generating the pulsating cycles of water which have been mentioned above.
  • This device consists of a piston or a membrane, located under the grid and operated by a suitable means.
  • This known hand-crafted device has the advantage of a limited size; it is easily movable and requires only a small contribution of energy for its operation, compatible with that which can bring a man during a full day of work.
  • the means used to separate the dense and coarse sub-fraction, gathered above the grid consists in bringing together this in a siphon uri installed inside the tank, along the wall of it.
  • a door that can be operated from the outside makes it possible to clear an opening in the wall of the tank, facing the siphon and thus to evacuate the dense and coarse sub-fraction (or part of it).
  • This means of extraction is essentially discontinuous, which constitutes a significant disadvantage.
  • this discontinuous extraction means does not allow operation in a steady state during which the filter bed retains constant properties.
  • a stream of pulp suddenly leaves the container, which has the effect of disturbing the stratification of the pulp in the container.
  • the known artisanal apparatus which has just been described is not modular. In other words, its productivity is imposed by its dimensions and it is not possible to increase it, which constitutes another disadvantage of this device. An additional disadvantage of this known device lies in its size, it 'is not possible to reduce transportation. Summary of the Invention The invention aims to remedy the disadvantages of the known jig, described above, by providing a jig of new design, which is specially adapted for artisanal exploitation.
  • An object of the invention is to provide a jig for artisanal mining, in which the extraction of a dense fraction of the ore does not cause disturbance in the stratification of the pulp in the sedimentation tank.
  • Another objective of the invention consists in providing a jig for artisanal exploitation, which makes it possible to adjust at will the densimetric cut-off of the dense fraction withdrawn from the upper compartment of the tank.
  • An additional objective of the invention consists in providing a jig for artisanal exploitation, the exploitation of which accommodates inexpensive labor.
  • An additional objective of the invention consists in providing a jig for artisanal exploitation, the operation of which requires only a moderate supply of energy, while having a high productivity.
  • the invention also aims to provide a jig for artisanal exploitation, the productivity of which can be optimized in each particular case, depending on the ore treated, its origin and the desired concentration rate.
  • Another objective of the invention is to provide a substantially universal jig, which can be easily adapted to the ore treated so that its efficiency is optimal in each particular case, even for poor ores, or those in which the density of the useful material differs little from that of the other constituents of the ore.
  • the invention further aims to provide a jig having all of the properties mentioned above, whose mass and size are reduced and which can therefore be easily brought to a place of operation.
  • the invention relates to an artisanal apparatus for the concentration of ores, comprising - a tank divided into an upper compartment and a lower compartment by a grid; - a device for feeding the upper compartment of the tank with a pulp of the ore; - a device for pulsing water from bottom to top through the grid; - a device for extracting a dense and fine fraction of the ore from the lower compartment of the tank; a device for extracting a dense and coarse fraction of the ore from the upper compartment of the tank, this device comprising at least one siphon which is located in the tank and which is in communication with at least one opening formed in a side wall of the tray, above the grid; and - an overflow for the evacuation of a light fraction of the pulp from the upper compartment of the tank; the apparatus being characterized in that the aforementioned opening in the wall of the tank opens into an enclosure the upper end of which is situated at a higher level than the above-mentioned overflow.
  • the craft device according to the invention belongs to the category of devices known under the name jig and designed for the concentration of ores, coals and other solid mineral or organic materials by setzage or jiggage. This technique is well known and its functional characteristics have been explained above.
  • the apparatus according to the invention is an artisanal apparatus.
  • the expression “artisanal device” means a device of light and inexpensive design, whose investment, acquisition, maintenance and operating costs are within the reach of an artisan (according to the definition which is generally given in dictionaries of the French language, in particular in Le Petit Robert - dictionary of the French language, editions Dictionnaires Le Robert, Paris, June 2000, page 147), as opposed to industrial devices which involve significant investments and a skilled, large and expensive workforce, generally beyond the reach of a normally wealthy individual.
  • the container constitutes the receptacle in which the setzage is carried out.
  • the shape of the tank is not critical. It can generally be prismatic, of rectangular or square section.
  • the bin is divided into two superimposed compartments, by a grid.
  • the grid can be horizontal or oblique.
  • the grid meshes are generally of uniform shape and size. They are preferably square, although other shapes are compatible with the invention.
  • fine fraction of the ore is intended to denote a particle size fraction whose particles have dimensions which allow them to pass through the grid.
  • the coarse particle size fraction is a particle size fraction whose particles have dimensions greater than the mesh of the grid and which are consequently stopped by it.
  • the grid is calibrated according to the granulometry sought for the dense and fine fraction of the ore treated. The optimum size of the grid will therefore depend on various parameters, in particular the ore processed, and can be easily determined by a person skilled in the art.
  • the lower compartment of the container or part of it advantageously has the shape of a hopper.
  • the tank and the grid must be made of a material capable of mechanically and chemically withstanding the pulps intended to circulate therein and the forces of turbulence and abrasion caused by the pulsation of water through the grid.
  • the device used to feed the tank with the pulp of the ore is not critical for the realization of the invention.
  • the feed device comprises a channel in which the ore is mixed with water to obtain the necessary dilution.
  • the channel is advantageously coated with a wear layer of a material capable of withstanding the abrasive action of the ore which is poured into it. It can be secured to the tray or, alternatively, it can be attached to it removable way. It is preferably removable to reduce the size of the craft device during transport.
  • the use of a removable entry channel makes it possible to adapt their shape, their dimensions and their resistance to abrasion, according to the ores treated.
  • the use of a removable inlet channel also makes it possible to replace it with a different feeding device, for example a chute or a screw distributor.
  • the device for the pulsation of water constitutes an essential element for the realization of the setzage. It is designed to project, at regular intervals, a stream of water from bottom to top through the grid of the tank, so that the pulp located in the upper compartment of the tank is subjected to a succession of cycles of pulsations alternately ascending and descending, as explained above.
  • the embodiment of this device is however not critical for the definition of the invention.
  • the lower compartment of the tank includes a device for extracting a dense and fine fraction of the ore.
  • This device is not critical for the design of the invention and may for example include a hopper closed by a valve.
  • the upper compartment of the tank is in communication with an overflow which is located at a higher level than the grid. The overflow has for function to maintain. the level of the pulp substantially constant in the tank, during the normal operation of the craft apparatus. In a manner known per se, the fraction of the pulp which leaves the tank via the overflow normally contains a slight fraction of the pulp.
  • the extraction device of a dense fraction and coarse ore • tray ho.rs is an important structural element of the craft apparatus of the invention.
  • this extraction device comprises on the one hand, a siphon which is in communication with the upper part of the tank, this siphon opening into an opening which is formed through the wall of the tank, above Grid ; and on the other hand, an enclosure which is situated outside the tank, so that its upper end is higher than that of the grid.
  • the siphon is advantageously inside the tank and can then be formed by a vertical or oblique partition, plunging into the pulp, above the grid, facing the aforementioned opening.
  • the lower edge of said partition is therefore located above the grid, but at a level below that of the overflow and the lower edge of the opening is located at an intermediate level between that of the overflow. and that of the lower edge of the partition.
  • Any other equivalent device can be used as a siphon.
  • the above opening of the wall of the tank is positioned in such a way that the pulp of the siphon can pour into the enclosure. During the normal operation of the artisanal apparatus, the pouring of the pulp from the siphon into the enclosure does not affect the level of the pulp in the tank, since the upper end of the enclosure is located at a higher level than that of the overflow of the tank.
  • the siphon comprises, as explained above, a vertical partition which, during the normal operation of the artisanal apparatus, plunges into the pulp above the grid. , opposite the opening in the wall of the tank.
  • the partition is a vertically displaceable rise opposite said opening.
  • a basket with an openwork wall is suspended in the enclosure.
  • the function of the basket is to collect the particles of ore which fall into the enclosure. It is therefore sufficient to periodically reassemble the basket to extract it from the enclosure and collect the ore it contains, without affecting the functioning of the artisanal apparatus.
  • the artisanal device according to the invention is a jig intended for artisanal exploitation. He can be easily designed to allow its handling by a single man and to be able to be transported in light vehicles, on any type of road and to easily enter in small carrier type aircraft.
  • the tank and its grid, the supply device, the overflow, the device used for the pulsation of water, and the enclosure of the siphon forms a coherent assembly which is mounted on feet.
  • the number of feet is normally at least three to make the assembly isostatic. In practice, at least four feet are generally used.
  • the aforementioned enclosure of the siphon is formed in at least one of the feet of the craft apparatus. It is preferred that said enclosure and said siphon are provided in each foot.
  • This embodiment of the craft device has the advantage of reducing its size and its mass and of facilitating its assembly.
  • the artisanal apparatus according to the invention comprises four feet and the device for extracting the dense and coarse fraction of the ore from the upper compartment of the tank comprises - on the one hand, four enclosures of the type defined above, which are each arranged in a different base from the craft apparatus; and - on the other hand, four siphons which are in communication, each with a different opening ' formed in the wall of the tank, these four openings each opening into one of the four aforementioned enclosures.
  • the components of the craft device according to the invention are preferably made of light materials, capable of withstanding the constraints of the site. To this end, in a particular embodiment, the construction is carried out in epoxy / glass fiber laminate by the vacuum infusion technique offering an excellent weight / mechanical strength ratio.
  • the craft apparatus is formed of removable components allowing easy and rapid assembly and disassembly of said apparatus.
  • This embodiment of the invention is especially well suited to light craft devices and easy handling, - the tray can then serve as a receptacle for housing the other components of the device, so as to minimize the volume to be handled.
  • the craft device comprises a second tank, arranged downstream of the overflow.
  • the second container is similar to the container described above and includes, like him, a grid which divides it into an upper compartment and a lower compartment.
  • This second tank is also connected to a pulsating water device, which is designed in a manner known per se to project at regular intervals, a stream of water from bottom to top through the grid of the tank, so that the pulp located in the upper compartment of the tank is subjected to a succession of cycles of pulsations alternately ascending and descending, as explained above.
  • This second bin is also equipped with at least one siphon opening into at least one enclosure situated outside the tank, as described above. This embodiment of the invention makes it possible to improve the exploitation yield of ores.
  • the device serving for the pulsation of water comprises on the one hand, a flexible and waterproof membrane separating the lower compartment of the tank into two adjoining chambers; and - on the other hand, a member for actuating the membrane, designed to subject a central zone thereof to an alternating movement back and forth.
  • the flexible membrane can be vertical or oblique. We prefer to use a vertical membrane.
  • the membrane is also advantageously positioned so that the two chambers are of substantially equal volumes.
  • the membrane can for example be mounted on a peripheral frame which is introduced into the lower compartment of the tank to form the partition between the two aforementioned chambers.
  • a removable wall is fixed to the upper part of the chassis, above the grid, to allow the discharge height of the first compartment to be adjusted in the second.
  • the upper edge of said removable wall must be located below the level of the overflow.
  • the membrane can be actuated by any suitable known member.
  • a known member is used, associating a rod-crank system.
  • a member combining a connecting rod-crank system has the advantage of being able to be operated manually by means of a pedal unit. This embodiment of the invention thus has the advantageous characteristic of being able to be actuated by an animal or a human being, without requiring any other motor source.
  • the two chambers of the lower compartment of the tank are extended respectively by two hoppers and the member for “actuating” the membrane is located between the two hoppers .
  • This variant embodiment of the invention achieves a minimum bulk. It has the additional advantage of being able to juxtapose a second tank against the overflow threshold, this second tank being similar to the first tank and comprising a second membrane and a device for actuating the latter.
  • the artisanal device in accordance with this variant embodiment of the invention is therefore a jig Consisting of independent modules of two or more juxtaposed tanks having their own drive mechanism which are capable of being assembled in series in order to increase depletion of particularly difficult to concentrate ores.
  • This serialization of several modules makes it possible to maximize the productivity by controlling the recovery in each box, which follows an asymptotic law.
  • the artisanal device according to the invention has the advantage of a small footprint and high productivity. In general, with the same footprint, the productivity of the artisanal device according to the invention is at least 30 times higher than that obtained by traditional artisanal methods and it allows higher recovery rates.
  • the artisanal apparatus according to the invention finds various applications.
  • the artisanal apparatus finds a very particular application for the artisanal concentration of gold ores, diamonds, and any valuable mineral, of differentiated density with respect to the environment (cassiterite, wolframite, coltan, tourmaline , garnet, chrysoberyl, spinel, zircon, tanzanite, rhodonite ruby. sapphire, ...)
  • Figure 1 shows in vertical and longitudinal section, a schematic embodiment of the craft apparatus according to the invention
  • Figure 2 a section along the plane II-II of Figure 1
  • Figure 3 is a plan view of a preferred embodiment of the apparatus according to the invention
  • Figure 4 is a vertical section along the plane IV-IV of Figure 3
  • Figure 5 is a perspective view of the hand-crafted device of Figures 3 and 4
  • Figure 6 shows on a large scale a detail of the apparatus' of Figures 3 to 5
  • Figure 7 shows the apparatus of Figures 3 to ' 6, in vertical and longitudinal section
  • FIG. 8 shows a detail of FIG. 5 on a larger scale.
  • the same reference numbers designate the same elements.
  • the device shown in Figures 1 and 2 comprises a tank (1) provided with a substantially horizontal grid (2).
  • the grid (2) divides the tank into two compartments: an upper compartment (3) and a lower compartment (4).
  • An inclined channel (5) opens into the upper compartment (3). It is used to admit a pulp of an ore to be classified.
  • the upper compartment (3) is in communication with the overflow (6), which is located at a level lower than that of the downstream end of the channel (5).
  • the lower compartment (4) is extended downwards by a hopper or hutch (7) closed by a suitable valve (8).
  • the channel (5) is supplied with ore of specified particle size, at an adequate flow rate.
  • a water supply (not shown) dilutes this ore to arrive at a dilution of a supply pulp of approximately 1/1 (by weight).
  • the pulp water fills the entire tank (1), up to the level of the overflow (6).
  • the ore particles enter the pulp.
  • a suitable pulsation device not shown in FIG. 1, but well known in the setzage technique, subjects the water in the lower compartment (4) to ascending pulsations, which drive it through the grid (2), into the upper compartment (3).
  • the upper compartment (3) comprises a siphon (10), which comprises, on the one hand, a vertical partition (11) plunging into the pulp and, on the other hand, an opening (12) made through the wall of the tank (1).
  • the partition (11) joins the opposite walls (13) and (14) of the tank (1).
  • the threshold of the opening (12) is formed by the upper edge (18) of a panel (19) which can slide vertically and sealingly along the wall of the tank (1). Said edge (18) is normally located at an intermediate level between that of the threshold (6) and that of the lower edge (16) of the partition (11).
  • the opening (12) opens into an enclosure (20) which is located outside the tank (1).
  • the enclosure (20) has its upper end (21) situated at a higher level than that of the overflow (6), so as to prevent it from overflowing.
  • the dense grains laminated on the grid (2) are expelled through the passage (17) under the partition (11) and penetrate into the siphon ( 10).
  • the grains are fluidized in the same way as those in the compartment (3). Their level will gradually increase until reaching a level of equilibrium which depends on the differential density of the pulps in the compartment (3) and in the siphon (10).
  • the panel (19) is positioned under this level of equilibrium of the pulps, in order to continuously evacuate the grains which penetrate into the siphon (10). The positioning in height of the panel (19) defines the rate of extraction of the siphon and thus determines the densimetric cut.
  • the positioning of the panel (19) is achieved by means of a winch (22) (or an equivalent device), to which the panel (19) is suspended by means of a chain (23).
  • a basket (24) disposed in the bottom of the enclosure (20) is used to collect the ore grains which penetrate into said enclosure (20) via the opening (12).
  • the basket (24) is connected to a winch (25) by means of a chain (26), to allow it to be periodically extracted from the enclosure (20) and thus recover the ore grains which are accumulated there.
  • the walls of the basket (24) are perforated, to allow the flow of water during its extraction from the enclosure (20). Before removing the basket (24) from the enclosure (20), it is desirable to reassemble the panel (19) to temporarily stop the passage of the ore grains from the siphon (10) in the enclosure (20).
  • the grid (2) constitutes the bottom wall of a shallow basin, the side wall of which is applied against the wall of the tank 1.
  • the tray (1) is rectangular. It is mounted on four feet (34), (35), (36) and (37), which are arranged respectively at the four corners of the tank (1).
  • the pulsation device comprises a vertical membrane (27) in the lower compartment (4) of the tank (1). The function and operation of the membrane (27) will be explained later.
  • the membrane (27) is mounted in a frame (28), so as to divide the compartment (4) into two juxtaposed chambers (29) and (30).
  • the frame (28) is extended above the grid (2), so as to divide the upper compartment (3) into two juxtaposed chambers (31) and (32).
  • the upper edge (33) of the chassis (28) is located at a level lower than that of the overflow (6).
  • the two chambers (29) and (30) are each extended by a hopper or hutch (7), fitted with a valve (8).
  • the two hutches (7) meet along the lower edge of the chassis (28).
  • the channel (5) is a module which clips onto the tank (1), so that its bottom wall is extended by the vertical partition (11) which plunges vertically into the chamber (31) of the tank (1) .
  • the overflow (6) is extended by an inclined channel (44) which clips onto the tank (1).
  • the bottom wall of the channel (44) is extended by a vertical partition (11 ') ' .
  • the partition (11 ') is similar to the above-mentioned partition (11) and forms a siphon (10') in the vicinity of the downstream end of the tank (1).
  • the modules (5) and (44) are detached from the tank (1) and deposited in it, in order to minimize the external volume.
  • the hand-crafted device of FIGS. 3 to 8 comprises four enclosures (20), which are located respectively inside the four legs (34), (35), (36) and (37).
  • the siphon (10) therefore comprises two vertical panels (19) movable vertically in front of corresponding openings (12) 'of the enclosures (20) of the feet (34) and (36) ( Figures 3 and 8).
  • the siphon (10 ') comprises two vertical panels (19') which are vertically movable in front of corresponding openings (12 ') of the enclosures (20) of the legs (35) and (37) ( Figure 3).
  • the membrane (27) has a circular shape. Any other suitable form may, however , be suitable.
  • the membrane (27) constitutes the device for pulsing the device.
  • a connecting rod-crank system (38) ( Figures 4, 5 and 6) located in the free space between the two hutches (7) is connected to a pair of cables (39) and (40).
  • the two cables (39) and (40) pass respectively on two return pulleys (41) and are fixed respectively to the two faces of the membrane (27).
  • the actuation of the rod-crank system (38) causes a back and forth movement of the membrane (27), which generates pulsations in the two lower chambers (29) and (30) of the tank (1).
  • the tank (1) is formed by the juxtaposition of two boxes (42) and (43), between which the chassis (28) of the membrane (27) is inserted ( Figure 3 ).
  • the ore to be treated is poured into the intake channel (5), with water to form a pulp.
  • the pulp enters the chamber (31).
  • the tank (1) which is located above the grid (2).
  • the connecting rod-crank system (38) is continuously actuated to deform the membrane (27) and cause pulsation in the tank.
  • Stratification of the ore is gradually carried out in the chamber (31), as explained above for the apparatus of FIG. 1.
  • the dense fraction of the ore settles in the chamber (31) until it reaches the grid (2).
  • the fine particles of the dense fraction pass through. the grid (2), pass into the lower chamber (29) and are collected in the hutch (7) of the chamber (29).
  • the pulp is also subject to the pulsations generated by the membrane (27). Dense particles which have not settled in the chamber (31) settle in the chamber (32).
  • the tank (1) is formed by the juxtaposition of two boxes (42) and (43), between which the chassis (28) of the membrane (27) is inserted. ).
  • the two boxes (42) and (43) are assembled along juxtaposed flanges (not shown), which are glued or bolted.
  • the two boxes (42) and (43) can be made of metal or of a synthetic resin. For reasons of weight, we prefer to make them out of synthetic resin.
  • This design of the craft apparatus according to the invention allows production in composite materials by the impregnation process. under vacuum and allows the support of the drive mechanism (38) of the membrane (27) to be integrated into these two boxes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Appareil artisanal pour la concentration gravimétrique de minerais appelé jig ou bac à piston, travaillant sur leur principe connu et selon leur conception générale connue mais qui présente l'originalité d'une évacuation continue et réglable de la fraction dense et grenue dans des compartiments fermés que sont dans ce cas les pieds de l'appareil artisanal.

Description

Appareil artisanal pour la concentration de minerais.
Domaine de l'invention L'invention se rapporte aux appareils pour la concentration gravimétrique des minerais. L' invention concerne plus spécialement un appareil pour la concentration artisanale de minerais, fonctionnant selon le principe connu du setzage ou jiggage, de structure légère, facilement déplaçable sur le terrain et permettant une grande capacité de production tout en assurant le meilleur taux de récupération.
Etat de la technique Le setzage ou jiggage est une technique bien connue pour la concentration gravimétrique de matières solides comprenant des substances de densités ou masses volumiques différentes [par exemple un minerai libéré de ses constituants (naturellement pour les gisements ' alluvionnaires et éluvionnaires ou après broyage) , l'assainissement d'une terre polluée de plombs de chasse, ou tout autre mélange de matières différentes] . Par convention, dans la suite du présent mémoire, le vocable « minerai » désignera une matière solide à l'état de particules de dimensions et de forme diverses, constitué de deux ou plusieurs minéraux de densités différentes. Le vocable « pulpe » désignera une dispersion ou suspension aqueuse du minerai dans de l'eau ou un autre liquide adéquat. Dans la technique du setzage (ou jiggage), on soumet une pulpe à une succession de cycles de pulsations alternativement ascendante et descendante, à l'intérieur d'un bac. Une grille sensiblement horizontale sépare le bac en deux compartiments superposés et la pulpe à traiter est introduite dans le compartiment supérieur. L'ensemble des particules de la pulpe dans le compartiment supérieur du bac est appelé « lit filtrant ». Ce lit peut être constitué par les différents composants du minerai traité ou, en variante, par un matériau additionnel, de densité intermédiaire. Pendant les cycles de pulsations, les particules de la pulpe sont soumises à des accélérations brèves qui provoquent un cycle alterné de dilatation de la pulpe et de sédimentation des particules. Aux pulsations ascendantes et descendantes, on superpose habituellement un courant d'eau ascensionnel et continu, dont la fonction consiste à ajuster la succion au cours des pulsations descendantes. Par l'effet combiné des pulsations ascendantes et descendantes, il s'opère dans le bac une stratification densimétrique (ou gravimétrique) des particules du minerai en fonction de leur masse volumique : une fraction dense sédimente dans le bac et une fraction légère est évacuée avec la pulpe par débordement hors du bac. La fraction dense se répartit en deux sous-fractions, en fonction de la granulométrie : les fines granulométries traversent la grille et se rassemblent dans le fond du bac, tandis que les particules plus grossières sont retenues par la grille et se rassemblent au-dessus de celle-ci. Les appareils utilisés pour la mise en œuvre de la technique du setzage sont parfois dénommés par le terme anglo-saxon « jigs ». Il existe actuellement une forte demande pour des jigs de conception légère, convenant à une exploitation artisanale à proxiπμ-té de gisements de minerai immédiatement exploitables. Ce type d'appareil artisanal est notamment recherché par les orpailleurs, qui sont particulièrement intéressés par la facilité de déplacement de ces appareils et la facilité de leur exploitation. Une demande pour ce type d'appareils artisanaux légers provient aussi des prospecteurs de gisements à très faible teneur en matière utile, où l'analyse de grandes quantités de minerai est nécessaire pour obtenir des résultats représentatifs (c'est le cas de la prospection' du diamant dont la teneur utile est concentrée dans quelques pierres)
Dans le document « Pan African Jig - Concentrateur de minerais » de la société SICOTIM, accessible sur le site Internet http://www.sicinter.com, on décrit un jig qui répond aux critères énoncés plus haut. Cet appareil artisanal connu comprend un bac qu'une grille sensiblement horizontale sépare en deux compartiments superposés. L'appareil comprend en outre un dispositif pour l'alimentation du bac avec une pulpe du minerai et un dispositif pour engendrer les cycles de pulsations d'eau dont il a été question plus haut. Ce dispositif consiste en un piston ou une membrane, situé sous la grille et manœuvré par un moyen adéquat. Cet appareil artisanal connu a l'avantage d'un encombrement restreint ; il est aisément déplaçable et ne nécessite qu'un faible apport d'énergie pour son fonctionnement, compatible avec celle que peut apporter un homme pendant une journée complète de travail. Dans cet appareil artisanal connu, le moyen utilisé pour séparer la sous-fraction dense et grossière, rassemblée au-dessus de la grille consiste à rassembler celle-ci dans uri siphon installé à l'intérieur du bac, le long de la paroi de celui-ci. Une porte manœuvrable de l'extérieur permet de dégager une ouverture pratiquée dans la paroi du -bac, en regard du siphon et d' évacuer ainsi la sous-fraction dense et grossière (ou une partie de celle-ci). Ce moyen d'extraction est essentiellement discontinu, ce qui constitue un désavantage important. En effet, il ne permet pas de prévoir à l'avance quelle sera la coupure densimétrique de la fraction prélevée et, a fortiori, il ne permet pas de réaliser des coupures densimétriques prédéterminées ou ajustables. En outre, ce moyen d'extraction discontinu ne permet pas un fonctionnement en état de régime permanent au cours duquel le lit filtrant conserve des propriétés constantes. De plus, à chaque ouverture de la porte un courant de pulpe quitte brutalement le bac, ce qui a pour effet de perturber la stratification de la pulpe dans le bac. Ces perturbations périodiques de la stratification de la pulpe dans le bac constituent un désavantage important de cet appareil connu, en nuisant notamment à son efficacité, à sa productivité et à son rendement énergétique. Cet appareil connu nécessite un personnel averti, compétent et, par conséquent, coûteux, ce qui grève le coût d'exploitation. L'appareil artisanal connu qui vient d'être décrit n'est pas modulable. En d'autres termes, sa productivité est imposée par ses dimensions et il n'est pas possible de 1' augmenter, ce qui constitue un autre désavantage de cet appareil. Un désavantage supplémentaire de cet appareil connu réside dans son encombrement, qu'il' n'est pas possible de réduire pour le transport. Résumé de l'invention L'invention vise à remédier aux désavantages du jig connu, décrit ci-dessus, en fournissant un jig de conception nouvelle, qui est spécialement adapté à une exploitation artisanale. Un objectif de l'invention consiste à fournir un jig pour exploitation artisanale, dans lequel l'extraction d'une fraction dense du minerai ne provoque pas de perturbation dans la stratification de la pulpe dans le bac de sédimentation. Un autre objectif de l'invention consiste à fournir un jig pour exploitation artisanale, qui permette d'ajuster à volonté la coupure densimétrique de la fraction dense soutirée du compartiment supérieur du bac. Un objectif supplémentaire de l'invention consiste à fournir un jig pour exploitation artisanale, dont l'exploitation s'accommode d'une main-d'œuvre bon marché. Un objectif additionnel de l'invention consiste à fournir un jig pour exploitation artisanale, dont le fonctionnement ne nécessite qu'un apport modéré d'énergie, tout en ayant une productivité élevée. L'invention a aussi pour objectif de fournir un jig pour exploitation artisanale, dont la productivité peut être optimisée dans chaque cas particulier, en fonction du minerai traité, de son origine et du taux de concentration recherché. Un autre objectif de lf invention est de fournir un jig sensiblement universel, que l'on puisse adapter facilement au minerai traité pour que son efficacité soit optimale dans chaque cas particulier, même pour les minerais pauvres, ou ceux dans lesquels la densité de la matière utile diffère peu de celles des autres constituants du minerai. L'invention vise en outre à fournir un jig présentant l'ensemble des propriétés citées ci-dessus, dont la masse et l'encombrement sont réduits et qui puisse dès lors être amené facilement sur un lieu d' exploitation. En conséquence, l'invention concerne un appareil artisanal pour la concentration de minerais, comprenant - un bac divisé en un compartiment supérieur et un compartiment inférieur par une grille ; - un dispositif pour l'alimentation du compartiment supérieur du bac avec une pulpe du minerai ; - un dispositif pour la pulsation d'eau de bas en haut à travers la grille ; - un dispositif d'extraction d'une fraction dense et fine du minerai hors du compartiment inférieur du bac ; - un dispositif d'extraction d'une fraction dense et grossière du minerai hors du compartiment supérieur du bac, ce dispositif comprenant au moins un siphon qui est situé dans le bac et qui est en communication avec au moins une ouverture ménagée dans une paroi latérale du bac, au-dessus de la grille ; et - un trop-plein pour l'évacuation d'une fraction légère de la pulpe du compartiment supérieur du bac ; l'appareil étant caractérisé en ce que l'ouverture susdite dans la paroi du bac débouche dans une enceinte dont l'extrémité supérieure est située à un niveau plus élevé que le trop-plein susdit. L'appareil artisanal selon l'invention appartient à la catégorie des appareils connus sous la dénomination jig et conçus pour la concentration des minerais, charbons et autres matières minérales ou organiques solides par setzage ou jiggage. Cette technique est bien connue et ses caractéristiques fonctionnelles ont été exposées plus haut. L'appareil selon l'invention est un appareil artisanal. On entend par l'expression « appareil artisanal », un appareil de conception légère et bon marché, dont les frais d'investissement, d'acquisition, d'entretien et d'exploitation sont à la portée d'un artisan (selon la définition qui en est généralement donnée dans les dictionnaires de la langue française, notamment dans Le Petit Robert - dictionnaire de la langue française, éditions Dictionnaires Le Robert, Paris, juin 2000, page 147), par opposition aux appareils industriels qui impliquent des investissements importants et une main d'œuvre qualifiée, nombreuse et coûteuse, généralement hors de portée d'un individu normalement fortuné . Dans l'appareil artisanal selon l'invention, le bac constitue le réceptacle dans lequel on effectue le setzage. La forme du bac n'est pas critique. Elle peut généralement être prismatique, de section rectangulaire ou carrée. Le bac est divisé en deux compartiments superposés, par une grille. La grille peut être horizontale ou oblique. Les mailles de la grille sont généralement de forme et de dimensions uniformes. Elles sont de préférence carrées, bien que d'autres formes soient compatibles avec l'invention. Dans le présent mémoire, on entend désigner par fraction fine du minerai, une fraction granulométrique dont les particules ont des dimensions qui leur permettent 'de passer à travers la grille. La fraction granulométrique grossière est une fraction granulométrique dont les particules ont des dimensions supérieures aux mailles de la grille et qui sont par conséquent arrêtées par elle. La grille est calibrée en fonction de la granulométrie recherchée pour la fraction dense et fine du minerai traité. Le calibre optimum de la grille va dès lors dépendre de divers paramètres, notamment du minerai traité, et peut être déterminé aisément par un homme du métier. Le compartiment inférieur du bac ou une partie de celui-ci a avantageusement la forme d'une trémie. Le bac et la grille doivent être réalisés' en une matière capable de résister mécaniquement et chimiquement aux pulpes destinées à y circuler et aux forces de turbulence et d'abrasion provoquées par la pulsation de l'eau à travers la grille. Le dispositif servant à alimenter le bac avec la pulpe du minerai n'est pas critique pour la réalisation de l'invention. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif d'alimentation comprend un chenal dans lequel le minerai est mélangé à de l'eau pour obtenir la dilution nécessaire. Le chenal est avantageusement revêtu d'une couche d'usure en un matériau capable de résister à l'action abrasive du minerai qui y est déversé. Il peut être solidarisé au bac ou, en variante, il peut être attaché à celui-ci de manière amovible. Il est de préférence amovible pour diminuer l'encombrement de l'appareil artisanal lors du transport. L'utilisation d'un chenal d'entrée amovible permet d'adapter leur forme, leurs dimensions et leur résistance à l'abrasion, en fonction des minerais traités'. L'utilisation d'un chenal d'entrée amovible permet en outre d'y substituer un dispositif d'alimentation différent, par exemple une goulotte ou un distributeur à vis. Le dispositif pour la pulsation d'eau constitue un élément essentiel pour la réalisation du setzage. Il est conçu pour projeter à intervalles réguliers, un courant d'eau de bas en haut à travers la grille du bac, de manière que la pulpe se trouvant dans le compartiment supérieur du bac soit soumise à une succession de cycles de pulsations alternativement ascendante et descendante, comme exposé plus haut. Le mode de réalisation de ce dispositif n'est toutefois pas critique pour la définition de l'invention. Il peut par exemple comprendre un piston deplaçable dans une chambre annexe, se trouvant en communication avec le compartiment inférieur du bac ou une membrane souple qui est disposée sous la grille et dont la zone centrale est soumise à un mouvement alternatif contrôlé. Le compartiment inférieur du bac comprend un dispositif pour l'extraction d'une fraction dense et fine du minerai. Ce dispositif n'est pas critique pour la conception de l'invention et peut par exemple comprendre une trémie obturée par un clapet. Le compartiment supérieur du bac est en communication avec un trop-plein qui est situé à un niveau plus élevé que la grille. Le trop-plein a pour fonction de maintenir. le niveau de la pulpe sensiblement constant dans le bac, pendant le fonctionnement normal de l'appareil artisanal. De manière connue en soi, la fraction de la pulpe qui- quitte le bac par le trop-plein contient normalement une fraction légère de la pulpe. Le dispositif d'extraction d'une fraction dense et • grossière de minerai ho.rs du bac constitue un élément constructif important de l'appareil artisanal selon l'invention. Selon l'invention, ce dispositif d' extraction comprend d'une part, un siphon qui est en communication avec la partie supérieure du bac,, ce siphon débouchant dans une ouverture qui est pratiquée à travers la paroi du bac, au-dessus de la grille ; et d'autre part, une enceinte qui est située à l'extérieur du bac, de telle sorte que son extrémité supérieure soit un niveau plus élevé que celui de la grille. Le siphon est avantageusement à l'intérieur du bac et peut alors être formé par une cloison verticale ou oblique, plongeant dans la pulpe, au-dessus de la grille, en regard de l'ouverture précitée. L'arête inférieure de ladite cloison se situe dès lors au-dessus de la grille, mais à un niveau inférieur à celui du trop-plein et l'arête inférieure de l'ouverture se situe à un niveau intermédiaire entre celui du trop-plein et celui de l'arête inférieure de la cloison. Tout autre dispositif équivalent peut servir de siphon. L'ouverture susdite de la paroi du bac est positionnée de telle manière que la pulpe du siphon puisse Se déverser dans l'enceinte. Pendant le fonctionnement normal de l'appareil artisanal, le déversement de la pulpe du siphon dans l'enceinte n' affecte pas le niveau de la pulpe dans le bac, puisque que l'extrémité supérieure de l'enceinte est située à un niveau plus élevé que celui du trop-plein du bac. Dans une forme de réalisation particulière de l'appareil artisanal selon l'invention, le siphon comprend, comme exposé plus haut, une cloison verticale qui, pendant le fonctionnement normal de l'appareil artisanal, plonge dans la pulpe au-dessus de la grille, en regard de l'ouverture pratiquée dans la paroi du bac. ' Dans un mode d' exécution préféré de cette forme de réalisation, la cloison est une hausse deplaçable verticalement en regard de ladite ouverture. Ce mode d'exécution de l'invention permet d'ajuster la 'densité de coupure de la fraction grossière du minerai, soutirée par le trop-plein. Pendant le fonctionnement normal de l'appareil artisanal selon l'invention, la fraction dense et grossière du minerai traité s'accumule progressivement - dans l'enceinte. Celle-ci doit dès lors être périodiquement vidangée du minerai qu'elle contient. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'appareil artisanal selon l'invention, on suspend un panier à paroi ajourée dans l' enceinte. Le panier a pour fonction de récolter les particules de minerai qui tombent dans l'enceinte. Il suffit dès lors de remonter périodiquement le panier pour l'extraire de l'enceinte et recueillir le minerai qu'il contient, sans nuire au fonctionnement de l'appareil artisanal. L'appareil artisanal selon l'invention est un jig destiné à une exploitation artisanale. Il peut être facilement conçu pour permettre sa manutention par un seul homme et pour pouvoir être transporté dans des véhicules légers, sur tout type de route et entrer facilement dans des avions de type petits porteurs. A cet effet, dans une forme de réalisation préférée, le bac et sa grille, le dispositif d'alimentation, le trop-plein, le dispositif servant à la pulsation d'eau, et l'enceinte du siphon forme un ensemble cohérent qui est monté sur pieds . Le nombre de pieds est normalement d' au moins trois pour rendre l'ensemble isostatique. En pratique, on utilise généralement au moins quatre pieds. Dans un mode de réalisation avantageux de la forme de réalisation préférée qui vient d'être décrite,, l'enceinte précitée du siphon est ménagée dans au moins un des pieds de l'appareil artisanal. On préfère que ladite enceinte et ledit siphon soit ménagés dans chaque pied. Cette mode de réalisation de l'appareil artisanal présente l'avantage de réduire son encombrement et sa masse et de faciliter son assemblage. Dans un autre mode de réalisation, qui est préféré, l'appareil artisanal selon l'invention comprend quatre pieds et le dispositif d'extraction de la fraction dense et grossière du minerai du compartiment supérieur du bac comprend - d'une part, quatre enceintes du type de celle définie plus haut, qui sont ménagées chacune dans un pied différent de l'appareil artisanal ; et - d'autre part, quatre siphons qui sont en communication, chacun avec une ouverture ' différente ménagée dans la paroi du bac, ces quatre ouvertures débouchant chacune dans une des quatre enceintes susdites. Les composants de l'appareil artisanal selon l'invention sont de préférence réalisés en matériaux légers, susceptibles de résister aux contraintes de chantier. A cet effet, dans une forme particulière de réalisation, la construction est réalisée en stratifié époxy/fibres de verre par le technique d'infusion sous vide offrant un excellent rapport poids/résistance mécanique . Dans une forme d' exécution supplémentaire de l'appareil artisanal selon l'invention, celui-ci est formé de composants amovibles permettant un assemblage et un désassemblage aisé et rapide dudit appareil. Cette forme de réalisation de l'invention est spécialement bien adaptée à des appareils artisanaux légers et de manutention aisée, - le bac pouvant alors servir de réceptacle pour y loger les autres composants de l'appareil, de manière à minimiser le volume à manutentionner. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, l'appareil artisanal comprend un second bac, disposé en aval du trop-plein. Dané cette forme de réalisation, le second bac est similaire au bac décrit plus haut et comprend, comme lui, une grille qui le divise en un compartiment supérieur et un compartiment inférieur. Ce second bac est par ailleurs relié à un dispositif de pulsation d'eau, qui est conçu de manière connue en soi pour projeter à intervalles réguliers, un courant d'eau de bas en haut à travers la grille du bac, 'de manière que la pulpe se trouvant dans le compartiment supérieur du bac soit soumise à une succession de cycles de pulsations alternativement ascendante et descendante, comme exposé plus haut. Ce second bac est par ailleurs équipé d' au moins un siphon débouchant dans au moins une enceinte située à l'extérieur du bac, comme exposé plus haut. Cette forme de réalisation de l'invention permet d'améliorer le rendement d'exploitation des minerais. Dans une forme d'exécution préférée de l'appareil artisanal selon l'invention, le dispositif servant à la pulsation d'eau comprend d'une part, une membrane souple et etanche séparant le compartiment inférieur du bac en deux chambres contiguës ; et - d' autre part, un organe d' actionnement de la membrane, conçu pour soumettre une zone centrale de celle-ci à un mouvement alternatif de va-et- vient. Dans cette forme d'exécution préférée de l'appareil artisanal selon l'invention, la membrane souple peut être verticale ou oblique. On préfère mettre en œuvre une membrane' verticale. La membrane est par ailleurs avantageusement positionnée de manière que les deux chambres soient de volumes sensiblement égaux. Pour la réalisation de la forme d'exécution préférée qui Vient d'être décrite, la membrane peut par exemple être montée sur un châssis périphérique que l'on introduit dans le compartiment inférieur du bac pour former la cloison entre les deux chambres précitées. Dans un mode de réalisation spécialement avantageux, une paroi amovible est fixée à la partie supérieure du châssis, au- dessus de la grille, pour permettre de régler la hauteur de décharge du premier compartiment dans le second. Dans ce mode de réalisation avantageux, l'arête supérieure de ladite paroi amovible doit être située sous le niveau du trop-plein. Dans la forme d' exécution préférée définie ci- dessus, la membrane peut être actionnée par tout organe adéquat, connu. On utilise avantageusement un organe connu, associant un système bielle-manivelle. Un organe associant un système bielle-manivelle présente l'avantage de pouvoir être manœuvré manuellement au moyen d'un pédalier. Cette forme de réalisation de l'invention présente ainsi la particularité avantageuse de pouvoir être actionné par un animal ou un être humain, sans ' nécessiter d'autre source motrice. Dans une variante de réalisation avantageuse de la forme d'exécution préférée décrite ci-dessus, les deux chambres du compartiment inférieur du bac sont prolongées respectivement par deux trémies et l'organe d-' actionnement ' de la membrane est localisé entre les deux trémies. Cette variante d'exécution de l'invention réalise un encombrement minimum. Elle présente l'avantage supplémentaire de pouvoir juxtaposer un second bac contre le seuil du trop-plein, ce second bac étant analogue au premier bac et comprenant une seconde membrane et un dispositif d' actionnement de celle-ci. En disposant ainsi deux ou plusieurs bacs en série l'un après l'autre, équipés chacun d'une membrane et d'un dispositif autonome d' actionnement 'de leur membrane, on peut moduler à volonté et facilement l'efficacité de l'appareil artisanal selon l'invention. L'appareil artisanal conforme à cette variante de réalisation de l'invention est dès lors un jig Constitué de modules indépendants de deux ou plusieurs bacs juxtaposés disposant de leur propre mécanisme d' entraînement qui sont susceptibles d' être assemblés en série afin d'augmenter l'épuisement de minerais particulièrement difficiles à concentrer. Cette mise en série de plusieurs modules permet de maximiser la productivité en contrôlant la récupération dans chaque caisson, qui suit une loi asymptotique. L'appareil artisanal selon l'invention présente l'avantage d'un faible encombrement et d'une productivité élevée. En général, à même encombrement, la productivité de l'appareil artisanal selon l'invention est au moins 30 fois supérieure à celle obtenue par les méthodes artisanales traditionnelles et il permet des taux de récupération supérieurs. L'appareil artisanal selon l'invention trouve diverses applications. Il trouve notamment une application pour la concentration de terres ou de minerais se présentant naturellement à l'état granulaire ou pulvérulent, comme par exemple des produits alluvionnaires. L'appareil artisanal selon l'invention est spécialement indiqué pour des gisements de ce type situés dans des zones géographiques dont l'accès est difficile, par exemple des zones géographiques éloignées de voies de communication, comme il en existe de nombreuses sur le continent africain, notamment en
République démocratique du Congo. L'appareil artisanal selon l'invention trouve une application toute particulière pour la concentration artisanale de minerais d'or, de diamant, et de tout minéral de valeur, de densité différenciée par rapport à l'environnement (cassitérite, wolframite, coltan, tourmaline, grenats, chrysobéryl, spinelle, zircon, tanzanite, rhodonite, rubis, . saphir, ...)
Brève description des figures Les figures présentées représentent une forme de réalisation de l'invention. La figure 1 représente en section verticale et longitudinale, une forme de réalisation schématique, de l'appareil artisanal selon l'invention ; La figure 2 une coupe selon le plan II-II de la figure 1 ; La figure 3 est une vue en plan d'une forme de réalisation préférée de l'appareil selon l'invention ; La figure 4 est une section verticale selon le plan IV-IV de la figure 3 ; La figure 5 est une vue en perspective de l'appareil artisanal des figures 3 et 4 ; La figure 6 montre à grande échelle un détail de l'appareil 'des figures 3 à 5 ; La figure 7 montre l'appareil des figures 3 à '6, en section verticale et longitudinale ; et La figure 8 montre à plus grande échelle un détail de la figure 5. Dans ces figures, les mêmes numéros de références désignent les mêmes éléments.
Description détaillée de modes de réalisation particuliers L'appareil représenté aux figures 1 et 2 comprend un bac (1) muni d'une grille sensiblement horizontale (2). La grille (2) divise le bac en deux compartiments : un compartiment supérieur (3) et un compartiment inférieur (4) . Un chenal incliné (5) débouche dans le compartiment supérieur (3). Il sert à l'admission d'une pulpe d'un minerai à classifier. Le compartiment supérieur (3) est en communication ' avec le trop-plein (6), qui est situé à un niveau inférieur à celui de l'extrémité d'aval du chenal (5). ' Le compartiment inférieur (4) est prolongé, vers le bas, par une trémie ou huche (7) obturée par une vanne appropriée (8) . Pendant le fonctionnement de l'appareil de la figure 1, on alimente le chenal (5) avec du minerai de granulométrie spécifiée, à un débit adéquat. Celui-ci doit être déterminé par une série d'essais préalables, car il dépend du minerai traité. Une alimentation d'eau (non représentée) dilue ce minerai pour arriver à une - dilution d'une pulpe d'alimentation d'environ 1/1 (en poids) . L'eau de la pulpe remplit la totalité du bac (1), jusqu'au niveau du trop-plein (6). Les particules de minerai pénètrent dans la pulpe. Un dispositif de pulsation adéquat, non représenté à la figure 1, mais bien connu dans la technique du setzage, soumet l'eau du compartiment inférieur (4) à des pulsations ascendantes, qui la chassent à travers la grille (2), dans le compartiment supérieur (3). Ces pulsations engendrent un cycle de fluidisations et de décantations alternées de la pulpe, qui a pour résultat de stratifier les particules solides de la pulpe dans le compartiment supérieur (3) : les particules les plus denses pénètrent dans le lit filtrant et atteignent la grille (2) . Les grains denses de granulométrie inférieure à l'ouverture de la grille traversent celle-ci et tombent dans la huche (7) d' où la vanne (8) permet de les • extraire. Les grains denses, refusés par la grille (2) s'accumulent sur celle-ci et la pulpe se stratifié ainsi en couches de densités croissantes. La fraction légère de la pulpe, dont les grains n'atteignent pas la grille (2), est évacuée du bac (1) par le trop-plein (6) . Pendant les pulsations susdites de l'eau, il est recommandé de contrôler l'effet de succion au cours des phases de décantation au moyen d'une alimentation auxiliaire d'eau (9) sous la grille (2). Les grains denses qui s'accumulent sur la grille (2) doivent en être évacués. Conformément à l'invention, cette évacuation est effectuée de manière continue et contrôlée, ce qui présente le grand avantage de garantir un régime stationnaire à l'appareil. A cet effet, le compartiment supérieur (3) comprend un siphon (10) , qui comprend, d'une part, une cloison verticale (11) plongeant dans la pulpe et, d'autre part, une ouverture (12) pratiquée à travers la paroi du bac (1) . La cloison (11) joint les parois opposées (13) et (14) du bac (1) . Son arête supérieure (15) est située à un niveau supérieur à celui du trop-plein (6) et son arête inférieure (16) est située au-dessus de la grille (2) , en ménageant un passage (17) pour les grains de minerai accumulés sur la grille (2) . Le seuil de l'ouverture (12) est formé par l'arête supérieure (18) d'un panneau (19) qui peut coulisser verticalement et de manière étanche le long de la paroi du bac (1) . Ladite arête (18) est normalement située à un niveau intermédiaire entre celui du seuil (6) et celui de l'arête inférieure (16) de la cloison (11). L'ouverture (12) débouche dans une enceinte (20) qui es't située à l'extérieur du bac (1). L'enceinte (20) a son extrémité supérieure (21) située à un niveau plus élevé que celui du trop-plein (6), de manière à éviter qu'elle déborde. Par la pression générée par l'épaisseur de la pulpe dans le compartiment supérieur (3) , les grains denses stratifiés sur la grille (2) sont chassés à travers le passage (17) sous la cloison (11) et pénètrent dans le siphon (10). Dans le siphon (10), les grains sont fluidisés de la même manière que ceux du compartiment (3). Leur niveau va augmenter progressivement jusqu'à atteindre un niveau d'équilibre qui dépend de la densité différentielle des pulpes dans le compartiment (3) et dans le siphon (10) . On positionne le panneau (19) sous ce niveau d'équilibre des pulpes, afin d'évacuer en continu les grains qui pénètrent dans le siphon (10) . Le positionnement en hauteur du panneau (19) définit le débit d' extraction du siphon et détermine ainsi la coupure densimétrique . Le positionnement du panneau (19) est réalisé au moyen d'un treuil (22) (ou d'un dispositif équivalent), auquel le panneau (19) est suspendu par l'intermédiaire d'une chaîne (23) . Un panier (24) disposé dans le fond de l'enceinte (20) sert à recueillir les grains de minerai qui pénètrent dans ladite enceinte (20) via l'ouverture (12). Le panier (24) est relié à un treuil (25) par l'intermédiaire d'une chaîne (26), pour permettre de l'extraire périodiquement hors de l'enceinte (20) et récupérer ainsi les grains de minerai qui s'y sont accumulés. Les parois du panier (24) sont ajourées, pour permettre l'écoulement de l'eau pendant son extraction de l'enceinte (20). Avant d'extraire le panier (24) de l'enceinte (20), il est souhaitable de remonter le panneau (19) pour arrêter momentanément le passage des grains de minerai du siphon (10) dans l'enceinte (20). Dans une forme de réalisation particulière de l'appareil artisanal des figures 1 et 2, la grille (2) constitue la paroi de fond d'un bassin peu profond, dont la paroi latérale est appliquée contre la paroi du bac 1. Cette forme de réalisation de l'appareil artisanal permet le remplacement aisé du bassin. Elle permet en outre d'utiliser le bassin seul, par exemple pour filtrer un brouet bu une pulpe de minerai . Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, représentée aux figures 3 à 8, le bac (1) est rectangulaire. Il est monté sur quatre pieds (34), (35), (36) et (37), qui sont disposés respectivement aux quatre angles du bac (1) . Le dispositif de pulsation comprend une membrane verticale (27) dans le compartiment inférieur (4) du bac (1) . La fonction et le fonctionnement de la membrane (27) seront explicités plus loin. La membrane (27) est montée dans un châssis (28), de manière à diviser le compartiment (4) en deux chambres juxtaposées (29) et (30) . Le châssis (28) est prolongé au-dessus de la grille (2) , de manière à partager le compartiment supérieur (3) en deux chambres juxtaposées (31) et (32). L'arête supérieure (33) du châssis (28) est située à un niveau inférieur à celui du trop-plein (6) . Les deux chambres (29) et (30) sont prolongées chacune par une trémie ou huche (7) , munie d'une vanne (8). Les deux huches (7) se rejoignent le long de l'arête inférieure du châssis (28) . Le chenal (5) est un module qui vient se clipser sur le bac (1), de telle sorte que sa paroi de fond se prolonge par la cloison verticale (11) qui plonge verticalement dans la chambre (31) du bac (1) . Le trop-plein (6) est prolongé par un chenal incliné (44) qui vient se clipser sur le bac (1) . La paroi de fond du chenal (44) se prolonge par une cloison verticale (11')'. La cloison (11') est similaire à la cloison (11) précitée et forme un siphon (10' ) au voisinage de l'extrémité d'aval du bac (1). Pour le transport de l'appareil artisanal des figures 3 à 8, les module (5) et (44) sont détachés du bac (1) et déposés dans celui-ci, afin de minimiser le volume extérieur. L'appareil artisanal des figures 3 à 8 comprend quatre enceintes (20) , qui sont localisées respectivement à l'intérieur des quatre pieds (34), (35), (36) et (37). Le siphon (10) comprend dès lors deux panneaux verticaux (19) déplaçables verticalement devant des ouvertures correspondantes (12) 'des enceintes (20) des pieds (34) et (36) (figures 3 et 8) . De manière similaire, le siphon (10') comprend deux panneaux verticaux (19') qui sont déplaçables verticalement devant des ouvertures (12') correspondantes des enceintes (20) des pieds (35) et (37) (figure 3) . • Aux figures 3 à 8, la membrane (27) a une forme circulaire. Toute autre forme appropriée peut toutefois' convenir. La membrane (27) constitue le dispositif de pulsation de l'appareil. A cet effet, un système bielle- manivelle (38) (figures 4, 5 et 6) localisé dans l'espace libre entre les deux huches (7) est relié à une paire de câbles (39) et (40) . Les deux câbles (39) et (40) passent respectivement sur deux poulies de renvoi (41) et sont fixés respectivement aux deux faces de la membrane (27) . L' actionnement du système bielle-manivelle (38) provoque un mouvement de va et vient de la membrane (27) , qui engendre des pulsations dans les deux chambres inférieures (29) et (30) du bac (1) . Dans l'appareil représenté aux figures 3 à 8, le bac (1) est formé par la juxtaposition de deux caissons (42) et (43), entre lesquels on insère le châssis (28) de la membrane (27) (Figure 3) . Pendant le fonctionnement de l'appareil artisanal des figures 3 à 8, on déverse le minerai à traiter dans le chenal d'admission (5), avec de l'eau pour former une pulpe. La pulpe pénètre dans la chambre (31) .du bac (1), qui est située au-dessus de la grille (2) . On actionne en permanence le système bielle-manivelle (38) pour déformer la membrane (27) et provoquer les pulsations dans le bac. Une stratification du minerai est progressivement réalisée dans la chambre (31) , comme exposé plus haut pour l'appareil de la figure 1. La fraction dense du minerai sédimente dans la chambre (31) jusqu'à atteindre la grille (2) . Les fines particules de la fraction dense traversent . la grille (2), passent dans la chambre inférieure (29) et sont recueillies dans la huche (7) de la chambre (29) . Les particules grossières de la fraction dense susdite sont arrêtées sur la grille (2) , où elles s'accumulent progressivement. Comme dans le cas de - l'appareil de la figure 1, ces particules grossières passent progressivement dans le siphon (10) et, de là, dans les deux enceintes (20) des deux pieds (34) et (36) , où elles tombent dans les paniers (24) . Une fraction moins dense de la pulpe passe au-dessus du châssis (28) jusque dans la chambre (32) . La figure 7 montre la distribution de la fraction dense du minerai dans la chambre (31) , au-dessus de la grille (2) . La masse spécifique moyenne de la partie de cette fraction qui passe dans le siphon (10) est supérieure à celle de la partie restante dans la chambre (31), de telle sorte qu'il s'établit un équilibre défini par la relation mathématique i.di = h2,d2, dans laquelle di désigne la masse spécifique moyenne du minerai dans la chambre (31) „ en dehors du siphon (10) ; d2 désigne la masse spécifique moyenne du minerai dans le siphon (10) ; hi désigne la hauteur du trop-plein (6) au-dessus de la grille (2) ; et h2 désigne la hauteur du seuil (18) de l'ouverture (12). ' Dans la chambre (32), la pulpe est également soumise aux pulsations générées par la membrane (27) . Les particules denses qui n'ont pas sédimenté dans la chambre (31) sédimentent dans la chambre (32) . Les particules denses et fines traversent la grille (2) et sont recueillies dans la huche (7) qui est située- au-dessous de la chambre (30) . Les grosses particules qui sont arrêtées par la grille (2) s'accumulent sur celle-ci et passent progressivement dans le siphon (10') et, de là, dans les enceintes (20) des pieds (35) et (37) où elles tombent dans les paniers (24) . La fraction fine de la pulpe passe au-dessus du seuil du trop-plein (6) et est évacuée par le chenal de sortie (44) . Comme exposé plus haut, dans l'appareil des figures 3 à 8, le bac (1) est formé par la juxtaposition de deux caissons (42) et (43) , entre lesquels on insère le châssis (28) de la membrane (27) . Les deux caissons (42) et (43) sont assemblés le long de brides juxtaposées (non représentées), qui sont collées ou boulonnées. Les deux caissons (42) et (43) peuvent être en métal ou en une résine de synthèse. On préfère, pour une question de poids, les réaliser en résine de synthèse. Cette conception de l'appareil artisanal selon l'invention permet une réalisation en matériaux composites par le procédé d' imprégnation . sous vide et permet d'intégrer dans ces deux caissons le support du mécanisme d'entraînement (38) de la membrane (27).

Claims

REVENDICATIONS
1. Appareil artisanal pour la concentration de minerais, comprenant - un bac (1) divisé en un compartiment supérieur (3) et un compartiment inférieur (4) par une grille (2) ; - un dispositif (5) pour l'alimentation du compartiment supérieur du bac avec une pulpe du minerai ; - un dispositif (27, 38, 39, 40, 41) pour la pulsation d'eau de bas en haut à travers la grille ; - un dispositif d'extraction (8) d'une fraction dense et fine du minerai hors du compartiment inférieur du bac ; - un dispositif d'extraction d'une fraction dense et grossière du minerai hors du compartiment supérieur du bac, ce dispositif comprenant au moins un siphon (10) qui est situé dans le bac et qui est en communication avec au moins une ouverture (12) ménagée dans une paroi latérale du bac, au-dessus de la grille ; et - un trop-plein (6) pour l'évacuation d'une fraction légère de la pulpe du compartiment supérieur du bac ; caractérisé en ce que l'ouverture (12) susdite dans la paroi du bac débouche dans une enceinte (20) dont l'extrémité supérieure (21) est située à un niveau plus élevé que le trop-plein susdit.
.
2. Appareil artisanal selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arête inférieure (18) de l'ouverture susdite (12) est deplaçable verticalement.
3. Appareil artisanal selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bac (1), le dispositif d'alimentation (5), le trop-plein (6) et le siphon (10) forment un ensemble cohérent, monté sur pieds (34, 35, 36, 37) et en ce que l'enceinte (20) est aménagée à l'intérieur d'un desdits pieds. •
4. Appareil artisanal selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le siphon (10) comprend une cloison (11) sensiblement verticale et en ce que le dispositif d'alimentation (5) comprend un chenal incliné dont la paroi de fond est raccordée à la cloison susdite du siphon.
5. Appareil artisanal selon la revendication 4, caractérisé en ce que le chenal (5) et la cloison (11) forment un ensemble cohérent amovible.
6. Appareil artisanal selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ' dispositif de pulsation d'eau comprend, d'une part, une membrane souple et étanche (27), séparant le compartiment inférieur (4) du bac (1) en deux chambres contiguës (29, 30) et, d'autre part, un organe (38, 39, 40, 41) d' actionnement de la membrane, conçu pour soumettre une zone centrale de la membrane à un mouvement alternatif de va-et-vient.
7. Appareil artisanal selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bac est formé de deux caissons accolés (42, 43), entre lesquels la membrane est interposée.
8. Appareil artisanal selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les deux chambres (29, 30) du compartiment inférieur (4) du bac sont prolongées respectivement par deux trémies (7) et en ce qu'une partie au moins de l'organe d' actionnement (38) de la membrane est localisé entre les deux trémies.
9. Appareil artisanal selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la grille (2) constitue une partie au moins de la paroi de fond d'un bassin qui est disposé de manière amovible dans le bac.
10. Appareil artisanal selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs bacs (1) disposés en série l'un derrière l'autre, de telle sorte que le trop-plein (44) d'un bac d'amont constitue le dispositif d'alimentation (5) du bac qui est immédiatement situé en aval du bac d'amont.
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