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RÉSUMÉ
Les séparateurs magnétiques standards à électro-aimants ont des utilisations assez limitées. Les séparateurs magnétiques à haut gradient sont des séparateurs à solénoïdes où la séparation se fait à l’intérieur même de la bobine d’induction. La présence d'une matrice de type laine de fer ou plaque de métal expansé permet de retenir des fines particules paramagnétiques et donc d'offrir de nouveaux champs d'application à la séparation magnétique.
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Gérard GILLET : Ingénieur ENSG de Nancy (École nationale supérieure de géologie) - Maître de conférences à l’INPL (Institut national polytechnique de Lorraine) et à l’ENSG de Nancy Laboratoire Environnement et Minéralurgie
INTRODUCTION
Les circuits classiques (électroaimants, aimants permanents) ont, malgré tout, de gros inconvénients (saturation magnétique rapidement atteinte, mauvaise récupération des particules de dimensions inférieures à 25 µm, rémanence du circuit, risque de colmatage, appareils lourds et encombrants). Ces techniques permettent d’obtenir un champ magnétique d’environ 1 600 kA/m dans le noyau même ou à la surface des pôles ; toutefois, ce champ ne peut être utilisé pour la séparation magnétique qu’à la condition de créer une discontinuité servant d’espace de séparation dans la culasse magnétique qui assure la fermeture des lignes de champ. Cet entrefer entraîne une réduction du champ magnétique disponible pour le tri, réduction en partie compensée par l’utilisation d’une matrice ferromagnétique. Ces inconvénients ont poussé les utilisateurs et les constructeurs à chercher de nouveaux matériaux et de nouveaux générateurs de champ magnétique.
La tendance actuelle est de remplacer les masses magnétiques induites par des solénoïdes (en cuivre ou supraconducteur). Les séparateurs à solénoïdes présentent l’avantage d’effectuer la séparation à l’intérieur même de la bobine d’induction où l’on a mis une matrice de type laine de fer ou plaque de métal expansé, dans laquelle seront retenues les fines particules paramagnétiques.
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2. Matrices et capacité d’un séparateur à haut gradient
2.1 Les matrices
En ce qui concerne l’optimisation et l’adaptation des matrices, dans un séparateur SMHG, il a été montré ([J 3 220], § 2.2), que le rapport λ (D/d) peut atteindre une valeur 10 sans affecter l’efficacité de l’opération de traitement.
Essayer d’optimiser le rapport λ de la force d’attraction magnétique à la force d’entraînement du fluide tend généralement à assimiler le phénomène de capture à un mécanisme de filtration. Si le rapport λ < 10, ce mécanisme de filtration est dominant et conduit à la formation d’un dépôt de matière sur la matrice, ce qui augmente la résistance au fluide. Le phénomène de filtration mécanique doit être au maximum évité dans les opérations industrielles et pour cela, il est nécessaire d’avoir un rapport λ >> 10.
Les analyses théoriques d’adaptation de matrice à partir des modèles sont complexes et, en réalité, un grand nombre de résultats expérimentaux montrent que les performances minéralurgiques ne sont pas dégradés pour des valeurs de λ variant entre 100 et 200.
Les critères pour sélectionner la forme optimale des éléments collecteurs d’une matrice sont souvent moins précis que ceux qui définissent la dimension. Des formes variées de matrice sont utilisées, comme les plaques dentées, les barreaux, les billes, les grillages, la laine de fer et le métal déployé ([J 3 220], figure 2). En plus du critère de dimension, certaines matrices sont caractérisées par leur facteur de remplissage F ou par leur pourcentage de vide ε :
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ARVIDSON (B.R.), DILLE (B.) - Improved High-Intensity Magnetic Separation for Industrial Minerals - . Industrial Minerals Supplement, sept. 1996.
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(2) - ELDER (J.), DOMENICO (J.) - Enhancing Mineral Quality through magnetic separation - . Industrial Minerals no 7, july 2000, pp. 27-33.
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(3) - GERBER (R.), WATMOUGH (M.H.) - Linear superconducting OGMS system : Optimum configuration and performance - . J. Phys. D : Appl. Phys. 22, 1989, pp. 440-448.
-
(4) - GILLET (G.) - Séparation Magnétique. Mines et Carrières - . Les Techniques, I-II/96, 1996.
-
(5) - GILLET (G.), DIOT (F.) - Technologie de la séparation magnétique - . Memento des Mines et Carrières, no 4, Société de l’Industrie Minérale, 1998, pp. 409-433.
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(6) - GILLET (G.), DIOT (F.) - Application...
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