Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
-
Séparation magnétique- Théorie et modélisation « Séparation magnétique : théorie et modélisation » ;
-
Séparation magnétique- Théorie et modélisation « Séparation magnétique à basse et haute intensité » ;
-
[J3 222] « Séparation magnétique haut gradient (SMHG) et haut champ » (le présent article) ;
-
Séparation magnétique- Théorie et modélisation « Séparation magnétique : économie et applications particulières » ;
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Principaux domaines d’application de la SMHG
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4. Séparateurs à haut gradient et à haut champ à bobine supraconductrice
Comme les séparateurs à haute intensité, les séparateurs à haut gradient présentent des inconvénients majeurs quand le champ magnétique nécessaire à la séparation dépasse 800 kA/m :
-
puissance électrique installée élevée (» 400 kW) ;
-
énergie électrique consommée élevée (en moyenne 5 kWh/t) ;
-
complexité du système de refroidissement et forte consommation d’eau désionisée (1 L/kW installé) ;
-
forte consommation d’acier (300 t).
Pour la séparation de particules ultrafines (< 5 µm), de susceptibilité magnétique faible, des densités de forces magnétiques supérieures à 1011 N/m3 sont nécessaires. Avec les circuits classiques, cela n’est pas réalisable techniquement ou économiquement (saturation magnétique du circuit ou de la matrice) puisque l’élévation de champ au-dessus d’une valeur de 1 600 kA/m n’est pas possible. Pour obtenir de telles valeurs, l’emploi de bobines supraconductrices s’impose. Un aimant supraconducteur génère en effet un champ magnétique élevé ou une forte excitation magnétique non réduite par la saturation du fer. Cela procure les avantages suivants :
-
une augmentation de la force d’attraction magnétique (× 25 dans certains cas) qui permet de piéger des particules de l’ordre du micromètre ;
-
une diminution de la puissance électrique installée et de la consommation d’énergie électrique (» 90 %) ;
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une réduction de la masse (» 50 %) et de l’encombrement des appareils (» 35 à 40 %) ;
-
une augmentation des capacités de traitement par augmentation de champ magnétique ;
-
un élargissement des domaines d’utilisation de la méthode ;
-
le remplacement de schémas de traitement complexes et onéreux.
L’utilisation des supraconducteurs Nb-Ti à une température de 4,2 K est bien maîtrisée. Le problème n’est pas technique mais économique : investissement (coût de la bobine) et fonctionnement (consommation d’hélium liquide ou coût de réfrigération).
Les appareils supraconducteurs fonctionnent suivant trois modes :...
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Séparateurs à haut gradient et à haut champ à bobine supraconductrice
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ARVIDSON (B.R.), DILLE (B.) - Improved High-Intensity Magnetic Separation for Industrial Minerals - . Industrial Minerals Supplement, sept. 1996.
-
(2) - ELDER (J.), DOMENICO (J.) - Enhancing Mineral Quality through magnetic separation - . Industrial Minerals no 7, july 2000, pp. 27-33.
-
(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.
-
(6) - GILLET (G.), DIOT (F.) - Application...
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