Rappels théoriques et résultats expérimentaux
Classification hydraulique en dimensions

J3130 v1 Article de référence

Rappels théoriques et résultats expérimentaux
Classification hydraulique en dimensions

Auteur(s) : Robert HOUOT, Robert JOUSSEMET

Date de publication : 10 mars 1996 | Read in English

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Sommaire
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Présentation

1 - Rappels théoriques et résultats expérimentaux

1.1 - Mouvements des particules solides dans un fluide
1.2 - Sédimentation libre d’une particule sphérique dans un fluide au repos

Tableau 1
1.3 - Notion d’équivalence. Raison de sédimentation libre
1.4 - Corrections à apporter à la vitesse limite des particules en sédimentation libre. Influence de la forme

Tableau 2
1.5 - Sédimentation gênée (ou entravée)

Tableau 3
1.6 - Familles de classificateurs hydrauliques

2 - Classificateurs gravitationnels

2.1 - Classificateurs à simple sédimentation

Figure 6 - Cône Prior Tableau 4 Tableau 5 Tableau 6
2.2 - Classificateurs à injection d’eau claire

Figure 8 - Classificateur Larox‐Hukki Figure 9 - Classificateur Whirlsizer Figure 10 - Classificateur Unisizer Tableau 7 Tableau 8

3 - Classificateurs centrifuges

3.1 - Hydrocyclones

Figure 12 - Hydrocyclone Figure 22 - Cyclone à double vortex Tableau 9 Tableau 10 Tableau 11
3.2 - Centrifugeuses

4 - Performances technico‐économiques

4.1 - Efficacité de la classification hydraulique

Tableau 12 Tableau 13
4.2 - Estimation des coûts d’une classification

Tableau 14 Tableau 15

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Robert HOUOT : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Géologie - Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Robert JOUSSEMET : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Géologie - Ingénieur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

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INTRODUCTION

Les opérations unitaires mises en œuvre dans les techniques séparatives sont le plus souvent précédées ou couplées avec des phases de classement en divers lots de granulométries différentes. En effet, les appareils de concentration gravimétrique ne donnent de bons rendements que sur des matériaux ayant des intervalles granulométriques bien définis. De même, les producteurs de granulats fournissent des sables et graviers définis spécifiquement par leurs fuseaux granulométriques. Ils sont donc conduits à opérer un lavage préalable qui, entre autres, élimine les fractions inférieures à 60 ou 100 µm.

Ce classement se fait très souvent par voie humide et nécessite l’emploi de cribles ou tamis pour les fractions les plus grenues (supérieures à 1 ou 2 mm). Pour les fractions inférieures au millimètre, on s’oriente vers l’emploi de classificateurs hydrauliques en dimensions.

On désigne sous le nom de classification hydraulique en dimensions l’ensemble des procédés permettant de séparer les particules solides d’une suspension (ou pulpe) en milieu liquide en deux ou plusieurs fractions de granularités différentes par la seule action d’un champ d’accélération (gravitationnel ou centrifuge).

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j3130

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1. Rappels théoriques et résultats expérimentaux

1.1 Mouvements des particules solides dans un fluide

Divers régimes d’écoulement du fluide autour du solide régissent les mouvements des particules et leur opposent une résistance qui varie avec la vitesse relative du corps solide par rapport au fluide. On définit ainsi (figure 1) [1] :

un régime laminaire ou régime de Stokes (figure 1 a ) quand le mouvement relatif est lent ; les filets liquides, immobiles au contact de la particule, sont animés d’une vitesse croissant avec l’éloignement de la particule, chacun glisse sur les filets voisins, freiné par les forces de viscosité qui interviennent seules dans la résistance résultante ; cette dernière est proportionnelle à la vitesse relative du corps par rapport au fluide et à la viscosité ;
un premier régime turbulent, le régime d’Allen (figure 1 b ), où les lignes de courant décollent du corps derrière lequel apparaissent des tourbillons qui restent stationnaires par rapport à lui ; ce sillage, avec sa zone de fluide mort, reste en moyenne immobile par rapport au solide ;
un deuxième régime turbulent, le régime de Newton (figure 1 c ), où, la vitesse relative augmentant encore, le sillage est constitué d’une série de tourbillons libres qui suivent le solide mais à une vitesse plus faible que la sienne ; leur mouvement s’amortit d’autant plus rapide que le fluide est plus visqueux.

Dans le domaine des vitesses relatives de la classification, il est commode d’exprimer la force de résistance R (ou traînée) sous la forme :

R = CS_psρ_fv² / 2

( 1 )

avec :

S_ps: surface de la projection du solide dans un plan perpendiculaire à la vitesse ; dans le cas où les particules sont assimilées à des sphères S_ps = πd² / 4
ρ_fv² / 2: différence...

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