étude bibliographique et expérimentation en - Infoterre

MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
B.P. 6009 -45018 Orléans Cédex -Tél. [phone]
#
oo^>^
ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE ET EXPÉRIMENTATION
EN LABORATOIRE DE SÉPARATION MAGNÉTO-HYDROSTATIQUE
DE MÉLANGES MINÉRAUX
par
B. CHEVALLIER
Département minéralurgie
B. P. 6009 -45018 Orléans Cédex -TéL :[phone]
78 SGN 686 MIN Décembre 1978
MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
B.P. 6009 -45018 Orléans Cédex -Tél. [phone]
#
oo^>^
ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE ET EXPÉRIMENTATION
EN LABORATOIRE DE SÉPARATION MAGNÉTO-HYDROSTATIQUE
DE MÉLANGES MINÉRAUX
par
B. CHEVALLIER
Département minéralurgie
B. P. 6009 -45018 Orléans Cédex -TéL :[phone]
78 SGN 686 MIN Décembre 1978

RESUME
Le présent texte rapporte les travaiix relatifs àla séparation
magnéto-hjrdrostatique (MHS) qui ont été effectués lors d'un stage d'une durée
de deux mois et demi, dans le cadre des travaiix propres du département
"Minéralurgie" du B.R.G.M.
La séparation MHS est un procédé permettant de séparer des solides
diamagnétiques (métaux, minéraiix, déchets solides...) de différentes densités,
en utilisant les propriétés des liquides magnétiques soumis àun champ magné¬
tique inhomogéne.
L'étude aconsisté d'une part àfaire le point des connaissances
actuelles dans le domaine de la séparation MHS par une étude bibliographique,
d'autre part àfaire l'acquisition d'un "know how" en mettant au point une
procéd\ire opérationnelle de laboratoire, grâce àlaquelle puisse être obtenue
la séparation de mélanges minéraux.
Cette étude apermis de rassembler quelques réflexions s\ir les
chances de développement d'appareils industriels reposant sur le principe de
la magnéto-hydrostatique.
0
000
RESUME
Le présent texte rapporte les travaiix relatifs àla séparation
magnéto-hjrdrostatique (MHS) qui ont été effectués lors d'un stage d'une durée
de deux mois et demi, dans le cadre des travaiix propres du département
"Minéralurgie" du B.R.G.M.
La séparation MHS est un procédé permettant de séparer des solides
diamagnétiques (métaux, minéraiix, déchets solides...) de différentes densités,
en utilisant les propriétés des liquides magnétiques soumis àun champ magné¬
tique inhomogéne.
L'étude aconsisté d'une part àfaire le point des connaissances
actuelles dans le domaine de la séparation MHS par une étude bibliographique,
d'autre part àfaire l'acquisition d'un "know how" en mettant au point une
procéd\ire opérationnelle de laboratoire, grâce àlaquelle puisse être obtenue
la séparation de mélanges minéraux.
Cette étude apermis de rassembler quelques réflexions s\ir les
chances de développement d'appareils industriels reposant sur le principe de
la magnéto-hydrostatique.
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TABLE DES MATIERES
Pages
INTRODUCTION 1
1-ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 3
1.1 -Forces magnétique et expulsive :mécanisme de la sépara
tion magnéto-hydrosta^^ique 3
1.2 -Les fluides magnétiques 7
1.2.1 - Les solutions paramagnétiques  7
1.2.1.1 -SuLÁCZptZbtZtt^ magnzttquz7
7.2.7.2 - \/¿&co¿¿tz9
1.2.2 - Les f errof luides  9
7.2.2.7 -GznéAatítéÁ 9
7.2.2.2 - Pn.opnJLítz& 11
7.2.2.3 - SÜulcMjJiz. 12
7.2.2.4 -fabnjicjJitÁjon12
7.2.2.5 - AppllcattoñÁ  14
1.3 -Les séparateurs magnéto-hydrostatiques 15
1.4 -Le champ magnétique en séparation magnéto-hydrostatique. 15
1.5- Préparati on des mi néraux20
1.6 - Utilisation de la séparation magnéto-hydrostatique  22
1.7 -Séparation magnéto-gravimétrique àfort gradient  23
1.8 - Conclusion àl'étude bibliographique  23
2-ESSAIS DE SEPARATION MAGNETO-HYDROSTATIQUE 26 .
2.1 - Introduction  26
2.2 -Choix et préparation des minéraux27
2.3 -Choix et préparation de la solution paramagnétiqué 28
2.4 - Caractéristiques du séparateur magnéto-hydrostatique 29
2.5- Expérimentati on 29
2.5.1 - Essais sans écoulement de fluide  29
2.5.7.7 -VzACAtptton du montagz29
2.5.7.2 - CatibM.gz du ¿zpoAatexiA MHS 29
2.5.7.3 - E¿¿a¿¿ dz ézpoAotion 32
2.5.2 - Essais avec écoulement de fluide  35
2.5.2.7 -Ve.¿iCAÁ.pt¿on du montagz35
2.5.2.2 -E¿¿aÁJ> dz ¿zpaAotÁon36
TABLE DES MATIERES
Pages
INTRODUCTION 1
1-ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 3
1.1 -Forces magnétique et expulsive :mécanisme de la sépara
tion magnéto-hydrosta^^ique 3
1.2 -Les fluides magnétiques 7
1.2.1 - Les solutions paramagnétiques  7
1.2.1.1 -SuLÁCZptZbtZtt^ magnzttquz7
7.2.7.2 - \/¿&co¿¿tz9
1.2.2 - Les f errof luides  9
7.2.2.7 -GznéAatítéÁ 9
7.2.2.2 - Pn.opnJLítz& 11
7.2.2.3 - SÜulcMjJiz. 12
7.2.2.4 -fabnjicjJitÁjon12
7.2.2.5 - AppllcattoñÁ  14
1.3 -Les séparateurs magnéto-hydrostatiques 15
1.4 -Le champ magnétique en séparation magnéto-hydrostatique. 15
1.5- Préparati on des mi néraux20
1.6 - Utilisation de la séparation magnéto-hydrostatique  22
1.7 -Séparation magnéto-gravimétrique àfort gradient  23
1.8 - Conclusion àl'étude bibliographique  23
2-ESSAIS DE SEPARATION MAGNETO-HYDROSTATIQUE 26 .
2.1 - Introduction  26
2.2 -Choix et préparation des minéraux27
2.3 -Choix et préparation de la solution paramagnétiqué 28
2.4 - Caractéristiques du séparateur magnéto-hydrostatique 29
2.5- Expérimentati on 29
2.5.1 - Essais sans écoulement de fluide  29
2.5.7.7 -VzACAtptton du montagz29
2.5.7.2 - CatibM.gz du ¿zpoAatexiA MHS 29
2.5.7.3 - E¿¿a¿¿ dz ézpoAotion 32
2.5.2 - Essais avec écoulement de fluide  35
2.5.2.7 -Ve.¿iCAÁ.pt¿on du montagz35
2.5.2.2 -E¿¿aÁJ> dz ¿zpaAotÁon36

Pages
CONCLUSION 42
REFERENCES 46
ANNEXE 1 : Tableaux et graphiques.
ANNEXE 2:Fabrication des ferrofluides.
Pages
CONCLUSION 42
REFERENCES 46
ANNEXE 1 : Tableaux et graphiques.
ANNEXE 2:Fabrication des ferrofluides.

INTROr^UCTION
La séparation magnéto-hydrostatique (MHS) est un procédé qui permet
de séparer des solides diamagnétiques (métaux, minéraux, déchets solides...)
de densité différente. Le principe de cette méthode repose sur le fait qu'en
présence d'un champ magnétique hétéi'ogéne H, il s'exerce sur toute matière
para ou ferromagnétique une force de même direction et de même sens que
grad H- et d'intensité proportionnelle àkHgrad H(où kest la suscepti¬
bilité magnétique de la matière).
Ainsi, un fluide magnétique plongé dans un champ magnétique inho¬
mogéne (c'est-à-dire tel que grad Hne soit pas n\il) est-il soumis àune force
magnétique qui modifie la pression au sein du fluide. Dans ces conditions, le
fluide magnétique se comporte comme un milieu dense dont la densité apparente
varie continûment dans le même sens que le produit Hgrad H.
La séparation MHS présente par rapport aux méthodes traditionnelles
de séparation densimétrique ,l'énorme avantage de couvrir une gamme de densité
très étendue. En effet, elle permet de séparer aussi bien des produits légers,
de densité inférieure à1g/cm^ que des produits lourds de l'ordre de 10 à
15 g/cm^ .-
Les débuts de la séparation MHS remontent à1966 avec les travaux
d' ANDRES et al. relatifs àl'utilisation des liquides paramagnétiques, et
de ROSENSWEIG portant sur les ferrofluides. Par la suite, les facteurs in¬
fluant sur la séparation ont été étudiés par ANDRES et KRUKOVA ;et quelques
applications ont permis de montrer l'intérêt de ce nouveau procédé de sépa¬
ration pour les déchets de plastique (LIN et ANDRES), pour les minerais d'or
(LIN et FINKELSTEIN, BERLINSK"! et al.), poiir les charbons (AKOPOV et al.,
BUNIN et DEMIDOV) et pour les déchets métalliques (KHALAFALLA ).
Trois objectifs principaxix ont guidé cette étude :
- faire le bilan des connaissances actuelles dans le domaine de la
magnéto-hydrostatique.
INTROr^UCTION
La séparation magnéto-hydrostatique (MHS) est un procédé qui permet
de séparer des solides diamagnétiques (métaux, minéraux, déchets solides...)
de densité différente. Le principe de cette méthode repose sur le fait qu'en
présence d'un champ magnétique hétéi'ogéne H, il s'exerce sur toute matière
para ou ferromagnétique une force de même direction et de même sens que
grad H- et d'intensité proportionnelle àkHgrad H(où kest la suscepti¬
bilité magnétique de la matière).
Ainsi, un fluide magnétique plongé dans un champ magnétique inho¬
mogéne (c'est-à-dire tel que grad Hne soit pas n\il) est-il soumis àune force
magnétique qui modifie la pression au sein du fluide. Dans ces conditions, le
fluide magnétique se comporte comme un milieu dense dont la densité apparente
varie continûment dans le même sens que le produit Hgrad H.
La séparation MHS présente par rapport aux méthodes traditionnelles
de séparation densimétrique ,l'énorme avantage de couvrir une gamme de densité
très étendue. En effet, elle permet de séparer aussi bien des produits légers,
de densité inférieure à1g/cm^ que des produits lourds de l'ordre de 10 à
15 g/cm^ .-
Les débuts de la séparation MHS remontent à1966 avec les travaux
d' ANDRES et al. relatifs àl'utilisation des liquides paramagnétiques, et
de ROSENSWEIG portant sur les ferrofluides. Par la suite, les facteurs in¬
fluant sur la séparation ont été étudiés par ANDRES et KRUKOVA ;et quelques
applications ont permis de montrer l'intérêt de ce nouveau procédé de sépa¬
ration pour les déchets de plastique (LIN et ANDRES), pour les minerais d'or
(LIN et FINKELSTEIN, BERLINSK"! et al.), poiir les charbons (AKOPOV et al.,
BUNIN et DEMIDOV) et pour les déchets métalliques (KHALAFALLA ).
Trois objectifs principaxix ont guidé cette étude :
- faire le bilan des connaissances actuelles dans le domaine de la
magnéto-hydrostatique.