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Article

1 - PRÉSENTATION GÉNÉRALE

2 - MATRICES ET CAPACITÉ D’UN SÉPARATEUR À HAUT GRADIENT

3 - SÉPARATEURS À HAUT GRADIENT

4 - SÉPARATEURS À HAUT GRADIENT ET À HAUT CHAMP À BOBINE SUPRACONDUCTRICE

5 - PRINCIPAUX DOMAINES D’APPLICATION DE LA SMHG

Article de référence | Réf : J3222 v1

Séparateurs à haut gradient
Séparation magnétique haut gradient (SMHG) et haut champ

Auteur(s) : Gérard GILLET

Date de publication : 10 mars 2004

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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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Auteur(s)

  • 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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j3222


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3. Séparateurs à haut gradient

Ces séparateurs existent en deux versions, l’une cyclique d’une capacité allant jusqu’à 100 t/h et l’autre à fonctionnement continu à carrousel pouvant atteindre 800 t/h.

3.1 Séparateurs cycliques ou filtres magnétiques

Ces séparateurs (figures 4 et 5) sont constitués d’un bobinage réalisé à partir d’un conducteur creux en cuivre de haute conductivité, isolé par des fibres de verre imprégnées de résine époxyde. L’enveloppe du solénoïde pour la fermeture du champ est en acier à bas taux de carbone. Le système réfrigérant comprend un échangeur de température et une pompe pour la circulation de l’eau (désionisée) de réfrigération à travers le bobinage et le générateur de puissance. Les débits d’eau varient de 5 à 10 L/s (1,5 L · min−1 · kW−1). Le cœur de la bobine est rempli d’une matrice ferromagnétique de porosité très élevée (95 à 98 %). Ces séparateurs fonctionnent suivant trois phases : alimentation, puis rinçage sous champ, enfin expulsion des produits magnétiques.

Les caractéristiques de ces appareils, commercialisés par Svedala, Pacific Electric Motor (PEM) ou Eriez et parfois dénommés filtres magnétiques, sont données dans le tableau 3.

Ces séparateurs sont principalement utilisés dans l’industrie du kaolin (États-Unis, Tchécoslovaquie, Angleterre), mais aussi dans le domaine de l’épuration de l’eau urbaine (États-Unis) ou de la filtration de l’eau de recirculation (aciérie-laminoir) de la sidérurgie (États-Unis, Suède, Japon), ou de centrale thermique (États-Unis, Japon).

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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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