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Pour toute question : Service Relation Clientèle • Éditions Techniques de l’Ingénieur • 249, rue de Crimée 75019 Paris – France par mail : infos.clients@teching.com ou au téléphone : 00 33 (0)1 53 35 20 20 DOSSIER Techniques de l’Ingénieur l’expertise technique et scientifique de référence Par : Ce dossier fait partie de la base documentaire dans le thème et dans l’univers Document délivré le Pour le compte Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Editions T.I. j3221 Séparation magnétique à basse et haute intensité Date de publication : 10/06/2003 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 Opérations unitaires : tri et traitement des liquides et des solides Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique Procédés chimie - bio - agro 16/03/2014 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie des procédés J 3 221 − 1 Séparation magnétique à basse et haute intensité par 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 ’industrie minière et de recyclage utilise actuellement principalement des séparateurs magnétiques à circuits conventionnels (ou circuits magnétiques traditionnels à bobines résistives en cuivre) et à aimants permanents (céramiques). Les premières recherches d’application du magnétisme dans le domaine de l’enrichissement des minerais datent de la ﬁn du XVIIIe siècle avec l’emploi d’aimants permanents pour concentrer un minerai de fer de type magnétite. Le premier séparateur à haute intensité en voie humide fut breveté en 1897 et la première application industrielle à haute intensité en voie sèche fut mise en exploitation en 1908. L ’évolution de cette technique a été relativement lente et les efforts ont surtout porté sur les séparateurs à haute intensité en voie sèche. Il a fallu attendre l’année 1970 pour voir un séparateur industriel de fort tonnage (120 t/h), tra- vaillant en voie humide, installé sur un site minier (Brésil). Ce fut alors le point de départ d’un développement rapide et qui reste encore très prometteur, comme le montrent les recherches actuelles. Cette technologie est utilisée dans des domaines de plus en plus diversiﬁés, en concentration ou en épuration, et son champ d’application s’élargit vers des sec- teurs d’activité où son utilisation n’était pas envisagée auparavant (environne- ment, recyclage, chimie, biologie, etc.). Cette méthode de séparation devient, en utilisant une technologie efﬁcace, une technique de pointe aussi bien par la diversité des éléments qu’elle peut traiter que par la place qu’elle peut prendre dans des secteurs de production très divers. Maintenant reconnue comme un outil technologique de grande impor- tance, la séparation magnétique apparaît à juste titre comme un procédé dont le développement futur est riche de promesses. L ’organe essentiel d’un appareil de séparation magnétique est la source de champ magnétique à l’origine de la force utilisée pour la séparation. 1. Séparateurs magnétiques à basse intensité (SMBI)....................... J 3 221 - 2 1.1 Séparateurs en voie sèche.......................................................................... — 2 1.2 Séparateurs en voie humide....................................................................... — 4 2. Séparateurs magnétiques à haute intensité (SMHI)....................... — 4 2.1 Séparateurs à circuits conventionnels (électroaimants) .......................... — 5 2.2 Séparateurs à aimants permanents en céramique................................... — 10 Références bibliographiques ........................................................................ — 13 L Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 tiwekacontentpdf_j3221 SÉPARATION MAGNÉTIQUE À BASSE ET HAUTE INTENSITÉ ____________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. J 3 221 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie des procédés À cause de l’évolution technologique en matière de fabrication des aimants permanents, le marché des aimants céramiques « terres rares » a vu apparaître les aimants au Nd-Fe-B à énergie spéciﬁque supérieure à celles des aimants Sm- Co. L ’étude complète du sujet comprend les articles : — J 3 220 « Séparation magnétique : théorie et modélisation » ; — J 3 221 « Séparation magnétique à basse et haute intensité » (le présent article) ; — J 3 222 « Séparation magnétique haut gradient (SMHG) et haut champ » ; — J 3 223 « Séparation magnétique : économie et applications particulières » ; — Doc. J 3 224 « Séparation magnétique. Pour en savoir plus ». 1. Séparateurs magnétiques à basse intensité (SMBI) Le lecteur pourra se reporter aux références [1] [2] [3] [4] [5] [6]. Les appareils de basse intensité fonctionnent normalement à champ magnétique ouvert, c’est-à-dire que les lignes de force magnétique se referment dans un milieu magnétique peu perméa- ble, air ou eau. Une certaine gamme de ces séparateurs est plus particulièrement destinée à résoudre des problèmes de protection ou de récupéra- tion. Ils sont alors à champ magnétique profond pour attirer à dis- tance ou maintenir des pièces relativement importantes. Les pôles émetteurs du ﬂux magnétique sont situés sur un même plan ou dis- posés suivant une structure radiale. Pour ces appareils, le circuit magnétique peut être également constitué d’un électroaimant. L ’autre catégorie de ces appareils est destinée à résoudre des pro- blèmes d’épuration ou de concentration de minerais, ainsi que ceux de récupération du médium dans les unités de concentration par gravité (cf. l’article Concentration gravimétrique). Dans ce cas, les champs magnétiques sont moins profonds et les lignes de ﬂux plus concentrées, pour une disposition de pôles identiques. Cette gamme de séparateurs, de structure simple et de fonction- nement peu onéreux (dépense énergétique faible), est conçue pour des applications en voie sèche ou en voie humide. Dans le cas des séparateurs magnétiques à basse intensité (SMBI), le dispositif utilisé est constitué d’aimants permanents. Ce sont des matériaux caractérisés par une induction magnétique rémanente Br les rendant aptes à créer un champ magnétique sans dépense d’énergie. Les matériaux à aimants permanents sont nom- breux (Remalloy, Vicalloy, Alnico, ferrites), mais les aimants les plus couramment utilisés actuellement sont constitués d’alliages céramiques de type Co5RE (où RE est un élément de terres rares : Sm, Sr, Ce, Nd, etc.) ou fer-néodyme-bore (Fe-Nd-B) dont les inten- sités de champ magnétique peuvent atteindre 1 200 kA/m et la valeur de grad(H2) 1,3 × 1017 A2/m3. Dans les séparateurs magnéti- ques, les aimants permanents peuvent être montés avec pièces polaires (H > 800 kA/m). Sans pièces polaires, les lignes de champ magnétique se propagent loin dans l’espace (champ magnétique profond) et les valeurs maximales du champ magnétique ne dépassent pas 200 kA/m. 1.1 Séparateurs en voie sèche 1.1.1 Équipements de protection et de déferraillage Ces machines travaillent en régime automatique et continu pour éliminer ou séparer soit des éléments ferreux contenus dans des déchets métalliques, des ordures ménagères ou des scories ou sables de fonderie, soit pour enrichir des minerais ferrimagnétiques en gros morceaux. Le système magnétique peut être constitué d’aimants permanents ou d’électroaimants. Ils sont principalement de trois classes. I Les séparateurs suspendus, à évacuation discontinue ou conti- nue (overband) sont des appareils très efﬁcaces pour enlever des éléments ferreux indésirables se trouvant pris dans des charges transportées par des convoyeurs à courroie. Ils peuvent se placer en position longitudinale à la jetée du convoyeur (ﬁgure 1 a) ou en position transversale au-dessus. Ces trieurs sont principalement uti- lisés en protection d’autres appareils (concasseurs, broyeurs, cri- bles, etc.) et pour les scories de la sidérurgie. I Les poulies magnétiques sont des appareils qui ont la place et la fonction d’une poulie de tête d’un convoyeur à bande, mais ren- fermant un dispositif magnétique aﬁn de retenir et d’évacuer les produits magnétiques (ﬁgure 1 b). Celles-ci existent en une grande variété de puissances et de dimensions pour faire face à tous les besoins spéciﬁques (produits magnétiques de quelques grammes à 10 kg environ). I Les tambours déferrailleurs sont de conception similaire à ceux utilisés pour le traitement des minerais (§ 1.1.2). Les appareils sont généralement alimentés par le haut dans les opérations de pré- concentration (récupération élevée) ou en dessous du tambour pour des opérations de concentration haute teneur (fonctionnement par extraction). Suivant la conception du système magnétique, le champ magnétique peut être plus ou moins profond et d’intensité plus ou moins élevée (par exemple de 80 kA/m à 100 mm de la sur- face à 40 kA/m à 175 mm). Ces séparateurs peuvent être constitués de tambours en aciers spéciaux pour résister à l’usure et sont capa- bles de traiter des produits grossiers (200 mm de dimension) à un débit de l’ordre de 200 à 300 t · h−1 · m−1. Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce uploads/Industriel/ separation-magnetique-bi-et-hi.pdf