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Le Cyclone Jig est une machine statique qui travaille en continu. Il est
alimentée par une pompe à pulpe et une pompe à eau.
La pulpe (mélange de particule solide dans un
fluide) est centrifugée sur une paroi prismatique en forme de spirale. Une
nappe d'eau est injectée en un point correspondant à une extrémité de la
spirale à une vitesse linéaire semblable à celle de la pulpe. A chaque
rotation, la pulpe doit chevaucher la nappe d'eau au point correspondant à
l'augmentation de l'accélération centripète.
La séparation gravimétrique se réalise au sein d'une
pulpe épaisse dans laquelle les particules se gênent mutuellement dans
leur déplacement. Ce mouvement particulier des particules est appelé la
sédimentation entravée. Plusieurs solutions se présentent pour augmenter
la dynamique des particules dans ce milieu épais : le cisaillement généré
par des vitesses différentielles, par des secousses, et par la
fluidisation. Le Cyclone Jig est le seul appareil faisant appel à ces
trois modes d'accroissement de la mobilité des particules.
La séparation gravimétrique des très fines particules est perturbée par
les forces électrostatiques qui deviennent de plus en plus importantes
lorsque la surface spécifique augmente. Les forces de cisaillement
provoquées par une grande agitation ont tendance à réduire les effets des
forces électrostatiques (rhéofluidification)
. Les écoulements turbulents à grande vitesse dans le Cyclone Jig
diminuent la viscosité.
La diminution de la viscosité se traduit par une meilleure mobilité des
particules, les unes par rapport aux autres.
La
difficulté majeure de la mise au point du Cyclone Jig est alors de bien
gérer les turbulences pour favoriser les effets positifs et défavoriser
les effets négatifs.
Les cycles courts d'accélération/décélération participe à la ségrégation
gravimétrique puisque leur
déplacement pendant l'accélération est indépendant de leur dimension.
Le Mineral Jig utilise ce principe de ségrégation. Lorsque le
granulométrie des particules diminue, la période d'accélération diminue et
ce qui explique
la nécessité d'augmenter la fréquence des pulsations des jigs lorsque la
granulométrie décroît.
Cette augmentation de fréquence devient un problème
mécanique pour les très fines particules qui exige de très hautes
fréquences. Le Cyclone Jig
contourne ce problème en générant ces accélérations par le chevauchement
de la nappe d'eau injectée. La fréquence est alors égale à la vitesse de
rotation qui est de l'ordre de 5000RPM.
Les vitesses de sédimentation de très fines
particules sont donc augmentées par centrifugation dans une cavité
prismatique de diamètre d où les particules circulant à la vitesse v sont
soumises à l'accélération centrifuge v2d. La vitesse de la
pulpe est limitée à cause de la dépense d'énergie qui dépend de son carré.
Pour arriver à de très hautes accélérations, la solution est de réduire le
diamètre de la cavité de centrifugation. |
