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RÉSUMÉ
La séparation magnétique est une technique relativement ancienne, mais qui s'est beaucoup améliorée grâce aux aimants permanents céramiques à grande énergie spécifique, avec des applications en séparation basse et haute intensité en voie sèche. Egalement, des séparateurs utilisent une matrice d’extraction ferromagnétique placée dans le champ intense produit par un bobinage en cuivre ou supraconducteur. Ce procédé est appelé séparation magnétique à haut gradient (HGMS), et s'effectue en voie humide.
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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
La séparation magnétique des minerais a connu un développement industriel rapide dès le début du XX e siècle, avec des séparateurs fonctionnant principalement en voie sèche. C’est seulement dans les années 1960-1970 que la séparation dite à haute intensité (du champ magnétique) a connu les premières applications industrielles de fort tonnage. On procède alors en voie humide, ce qui permet de traiter des particules plus fines qu’en voie sèche. L’exemple le plus notable est celui des séparateurs à carrousel type Jones.
Au cours des deux dernières décennies, les performances de la séparation magnétique ont été améliorées et cette technique s’est développée dans la valorisation des matières premières. Cela a été dû, d’une part, à la mise au point d’aimants permanents céramiques à grande énergie spécifique, qui ont trouvé des applications en séparation basse et haute intensité en voie sèche, mais aussi à l’apparition de séparateurs qui utilisent une matrice d’extraction ferromagnétique placée dans le champ intense produit par un bobinage en cuivre ou supraconducteur. Les matériaux à traiter sont alors soumis, dans la matrice, à des gradients d’énergie magnétique suffisants pour séparer des particules de faible susceptibilité magnétique, et de faible granulométrie. On parle alors de séparation magnétique à haut gradient (HGMS) et la séparation s’effectue en voie humide. Le liquide vecteur des particules solides est très généralement l’eau.
Les phénomènes, qui se produisent au sein de la matrice d’extraction des séparateurs à haute intensité du champ magnétique et haut gradient, conduisent dans une première phase à la rétention d’une partie au moins des particules transportées par le liquide introduit dans le système. Au cours du temps, la matrice se sature progressivement et perd plus ou moins vite son efficacité, limitant ainsi les performances du séparateur. Les matrices généralement employées se présentent sous la forme de plaques dentées, de billes, de mousse ou de laine de fer, ce qui complique la détermination des différents écoulements et des forces magnétiques en jeu.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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J 3 220 « Séparation magnétique : théorie et modélisation » (le présent article) ;
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J 3 221 « Séparation magnétique à basse et haute intensité » ;
-
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 ».
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Phénomène de percolation et matrices d’extraction
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1. Principes physiques de la séparation magnétique. Rappel
1.1 Propriétés magnétiques de la matière
1.1.1 Classification des corps
On pourra se reporter à la référence .
Pour décrire une excitation magnétique, deux entités différentes sont utilisées : le champ magnétique
et l’induction magnétique
qui, dans le vide, ne sont pas indépendantes, mais liées par l’équation :
avec µ 0 perméabilité du vide égale à 4π × 10−7 H · m−1.
Quand une matière est soumise à l’influence d’une induction magnétique
, chaque élément de volume dV acquiert un moment magnétique :...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GILLET (G.) - La séparation magnétique sous champs intenses en minéralurgie : Les systèmes cryoélectriques - . Thèse de Doctorat d’État, INPL, Nancy, oct. 1988.
-
(2) - GILLET (G.), DIOT (F.), NAVA (E.) - Optimisation d’un filtre magnétique, modèle général de capture - . Mines et Carrières, Les Techniques, I-II/96, 1996.
-
(3) - NAVA (E.) - Modèle de piégeage de particules ultrafines sous champs magnétiques intenses. Application à l’épuration de fluide - . Doctorat INPL, oct. 1996.
-
(4) - NAVA (E.), MAILFERT (A.), GILLET (G.), COLTEU (A.) - Modélisation d’un séparateur magnétique HGMS - . Mines et Carrières, Les Techniques, I-II/96, 1996.
-
(5) - SIDO (N.N.) - Étude d’un modèle de séparation magnétique : analyse des phénomènes de capture et de percolation magnétique - . Doctorat INPL, soutenu le 1/07/2002.
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