CHAPITRE IV LAVAGE DE LA HOUILLE

Premiers essais de lavage. — Théorie du lavage. — Calibrage des produits & laver. «— Appareils de calibrage. — Lavage des grains. — Laveurs discontinus. — Laveur Bérard. — Laveur Guilbaumat. — Laveurs continus. — Laveur LQhrig-Coppée. — Laveur Schûchtermann-K renier. — Laveur à palettes. — Laveur Elliot. — levage des fines. — Laveurs à feldspath. — Appareils accessoires d'une installation de lavage. — Spitzkasten. — Appareils de transport. — Tours d'égouttage. — Scblamms. — Laveur Dorr pour schlamms. — Prix de revient. — Exemple d'installation.

Le lavage a pour but de purifier les combustibles en les débarrassant des parties schisteuses d'abord, puis d'une certaine quantité de pyrite de fer qui leur est mélangée. On se base pour effectuer cette opération sur des données qui dérivent du principe de la pesanteur.

Premiers essais de lavage. — Ces données sont connues depuis longtemps déjà et, sinon pour les charbons, du moins pour les minerais, le laveur à secousse a' été employé de toute antiquité. C'est un cadre muni d'une tôle perforée que l'ouvrier monte ou descend dans une caisse remplie d'eau. Les matières se classent par densité, dès qu'on a répété un certain nombre de fois l'opération.

M. Marsaut a appliqué ce mode de lavage à l'épuration de la houille, et, afin de diminuer autant que possible les remous de Teau qui peuvent être préjudiciables au lavage, il donne à une couche de houille de 1",20 à 1",30 d'épaisseur un mouvement lent et progressif de manière à classer les matières par densité.

A cet effet, dans une cuve en bois {fig. 26), se meut un piston hydraulique qui porte un panier en fer avec trois tiroirs superposés sur lesquels sera placé le combustible.

Le panier une fois chargé est d'abord secoué pour égaliser la charge, puis descendu au fond de la cuve. Il est remonté ensuite par le piston hydraulique. A mesure que s'elTectue cette ascension, Teau revient par dessous à travers un tube latéral. En s'éliminant ainsi

progressivement, non seulement elle ne gêne pas, mais encore elle favorise le classement des charbons.

On recommence plusieurs fois, s'il y a lieu, le mouvement de montée et de descente. Quand Topération paraît devoir être terminée, chacun des tiroirs est émergé successivement et un piston hydraulique horizontal chasse les charbons, les inter> médiaires et les schistes dans les compartiments qui sont destinés à les recevoir. La hauteur des tiroirs doit être réglée, bien entendu, suivant la nature des charbons à laver.

Ni les appareils primitifs ni le laveur perfectionné Marsaut ne permettent de soumettre à Tépuration de grandes quantités de charbon à la fois. Pour augmenter le dojit, on a eu l'idée de déplacer Teau, au lieu de déplacer le crible, et Ton conçut un appareil à piston mû à bras d'homme. Tel fut le commencement du lavage au bac à piston, qui est aujourd'hui universellement employé et dont la théorie est en quelques mots celle-ci.

Théorie du lavage. — Supposons une grenaille de densité d abandonnée à la pesanteur au milieu de Teau. Elle est sollicitée par deux forces, son poids d'abord, la poussée de Peau ensuite. Si Y est le volume de la grenaille, la résultante des deux forces sera :

PïQ. 26. ^ Lareur Marsant.

Vd- V= V(d— I).

Sous laction de la force résultante un mouvement se produira.

LAVAGE DE LA HOUILLE

Si m est la masse de la grenaille, Taccélération de ce mouvemeDt sera représentée par :

— ^ ' nii

vd °" -T- ^'

Dans cette expression qui représente un mouvement uniformément accéléré, on remarque que les dimensions de la grenaille n'interviennent plus. Et, pourtant, Texpérience montre que des grains de différentes dimensions ne se classent pas de la même manière. C'est qu'il faut faire intervenir la résistance de l'eau qui croît comme le carré de la vitesse du mouvement. Au bout d'un certain temps l'accélération est détruite, et le mouvement devient uniforme.

Il faut aussi tenir compte des influences de mouvement relatif dépendant de la vitesse ascendante de l'eau. En définitive, le classement s'expliquera de la manière suivante.

Au début, alors que le mouvement est uniformément accéléré et que l'accélération est fonction de la densité, une grenaille de schiste prendra une certaine avance sur une grenaille de charbon. Puis le mouvement devient uniforme et les grenailles tombent alors avec la même vitesse ; mais, par suite de son avance, la grenaille de schiste viendra se placer sur le tamis au-dessous de la grenaille de charbon. En somme, le classement s'opère moitié par densité et moitié par équivalence.

Pour que le classement soit parfait, il faut que la vitesse ascendante de l'eau soit supérieure à celle du mouvement uniforme des grenailles, de manière que ces grenailles tombent bien également sur le tamis. Le mouvement relatif obtenu permet alors de réaliser un bon classement par équivalence.

L'amplitude de la course du piston dépend de la grosseur des grenailles. Il faut qu'il y ait choc entre l'eau et entre ces grenailles. Pour réaliser d'autant mieux ce choc, il faudra que les grenailles ne soient pas constamment immergées dans l'eau, et que l'eau descende au-dessous du tamis de lavage.

Le mouvement de retour du piston doit être assez lent. On imprimera à l'eau un mouvement de descente plus lent que celui de remonte. Dans ce mouvement de descente les grenailles tombent avec l'eau, et, pour qu'elles se superposent par tranches parfaitement horizontales, les deux mouvements devront être synchrones et

go COMBUSTIBLES INDUSTRIELS

dépourvus des chocs qu'on recherchait pendant la période d'ascension. On s'arrange souvent pour que le piston descende deux fois plus vite qu'il ne monte. On emploiera à cet effet une disposition identique à celle de la figure 27.

Quel que soit le soin qu'on apporte à régler le mouvement de l'eau proportionnellement à la vitesse de chute des grains, il arrive que ces grains sont déjà parvenus sur le tamis, alors que le mouvement de descente de l'eau se produit encore. Il y a une sorte de succion des produits, et les poussières de charbon qui se produisent toujours dans le lavage, pénètrent au milieu des schistes de manière à augmenter la proportion de déchet dans les produits rejetés, c'est-à-dire la quantité des intermédiaires. Nous indiquerons plus FiG. 27. — Coulisse loin comment dans certains appareils on a cherba^à^pUton."^ """ ché à remédier à cet inconvénient de la pratique qui contrarie les calculs de la théorie. Calibrage des produits à laver. — Ainsi que le montre la théorie, il iaut laver des grains de dimensions très voisines. On est astreint par conséquent à un calibrage analogue à celui qui a été décrit pour le sortage de la houille.

Les matières qu'on soumet au lavage sont les fines de 0 à 0'^,040 minimum, et les fines de 0 à 0",080 minimum. Ce seront ces fines qu'on partagera en différentes catégories. Mais dans cette classification on n'ira pas toujours jusqu'au bout et les poussiers de 0 à 5 millimètres, quelquefois même de 0 à 10 millimètres ne seront pas lavés. On évite de la sorte la formation d'une trop grande quantité de schlamms^ c'est-à-dire de matières impalpables restant en suspension dans l'eau.

Ces parties schlammeuses sont nuisibles en ce sens qu'elles empâtent les grains lavés et empêchent la. perfection de leur lavage. En outre il faut, pour faire sécher une grande quantité de schlamms, un nombre considérable de bassins de décantation, et la quantité d'eau nécessaire au lavage est d'autant plus grande. Enfin les parties les plus ténues du charbon ne se lavent pas aussi complètement, et il est bien inutile souvent de chercher à diminuer de 2 à 3 0/0 la teneur en cendres d'un poussier qui en contient de 12 à 15 0/0.

Aussi a-t-on pris l'habitude de séparer immédiatement les matières fines. Aux mines d'Anzin l'expulsion se fait à l'aide d'un ventilateur

LAVAGE DE LA HOUILLE 81

qui emporte tout le poussier. Aux mines de Lens, on enlève par criblage les fines de 0 à 3 millimètres. En Pennsylvanie, on emploie aussi un ventilateur Root pour enlever les fines.

Les fines étant expulsées, quelle sera la classification donnée aux charbons d'une dimension supérieure à 3 millimètres?

On a vu précédemment qu'un grain de volume V et de densité d tombait sous Faction de la force résultante \ {d — 1). Au lieu de caractériser les grains par leur volume, on peut les désigner par le diamètre des trous du crible où ils auront passé. Soient : o, le diamètre d*un grain de charbon ; o\ le diamètre d'un grain de schiste plus petit. Soient d et d' les densités du charbon et du schiste. Pour qu'il y ait séparation, il faut que Ton ait :

o(rf- l)^o'(d' — 1).

S'il y a égalité, on voit que le rapport des trous du crible sera :

o rf' — i o' ■" d — 1 ■

Or, la densité d'un schiste pur, peu charbonneux, est de 2,3 à 2,4. Par le mélange avec le charbon, cette densité peut diminuer et nous admettrons qu'elle soit égale à 2. Quant au charbon, il est plus ou moins dense, suivant la quantité de matières volatiles qu'il renferme et selon qu'il est barré ou non. Nous prendrons 1,5 comme densité pour le charbon, afin de tenir largement compte des impuretés. La progression géométrique des trous pour le classement des charbons aura pour raison : -

On obtient ainsi l'échelle : 0 — 5 — 10 — 20 — 40 — 80.

On peut faire varier, bien entendu, les chiffres de celte échelle. Toutefois, il est bon, jusqu'à la dimension de 20 millimètres, de ne pas dépasser un écart de 5 à 7 millimètres. Au delà, on peut adopter une différence de 10 millimètres et plus pour la grosseur des grains. Aux mines de Lens, on a adopté 3 — 10 — 18 — 25. Aux mines d'Aniche, on traite les catégories 3 — 9 — 25 — 40. Aux mines de Blanzy, on fait des catégories 0 — 10 — 25 — 55. Aux mines de Nœux, la décomposition est poussée plus loin et comporte les catégories 3 — 6 — 8—12 — 15 — 25.

Appareils de calibrage. — Les appareils de calibrage sont, soit des trommels à enveloppe simple ou double, soit des tables à secousse.

L'important, pour Tinstallation des trommels, est d*avoir de grandes surfaces tamisantes, afin que les charbons soient exactement classés suivant les catégories voulues et qu'ils ne s'accumulent pas en certains points, de manière que les grains puissent être entraînés avec les fines. Si le trommel est simple, il aura de plus fortes dimensions pour augmenter les surfaces de frottement, ainsi que nous Tavons expliqué précédemment. Avec une double enveloppe, on majore la surface tamisante et Ton peut diminuer la longueur.

Un trommel simple pourra avoir 12 mètres de longueur sur l'°,40 de diamètre. A la vitesse de 5 à 6 tours par minute, il classera en dix heures de travail 250 tonnes de houille à des dimensions telles que 0—6—15—25 — 30 — 35.

Au lieu d'un seul trommel dont les trous ont des dimensions augmentant suivant une progression constante, on peut disposer une série de trommels étages dont chacun classe une catégorie spéciale de charbons ; les uns seront coniques ; ce sont ceux destinés aux fines ; les autres seront cylindriques. De tels trommels n'ont alors que 2'°,50 ou 3 mètres de longueur en moyenne.

Si le trommel est à double enveloppe, il n'aura cette double enveloppe que sur la moitié de la longueur. Un seul trommel de 5 à 6 mètres de longueur présentera une tôle perforée de 0",02o, puis une tôle de 0",045. Ce qui traverse la tôle de 0",02d est classé à nouveau sur une longueur de 2™, 50 à 3 mètres par une tôle de 0™,0i5. On peut alors, à raison de 7 à 9 tours par minute, classer en dix heures 350 à 400 tonnes de produits ayant les dimensions 0 — 15 — 25 — 45 — 80.

Dans tous ces trommels il est nécessaire d'injecter de l'eau pour empêcher l'encrassement des tôles perforées. A cet effet, on dispose, suivant une des génératrices du trommel, un tuyau percé de trous, et l'eau, en sortant par minces filets, vient arroser toute la surface du trommel pendant le temps que celui-ci accomplit sa révolution.

Les tôles à secousses sont analogues aux appareils qui ont été décrits au chapitre Sortàgb de là houille. Elles sont superposées, de sorte que l'espace occupé est le moindre possible. Ce sont des caisses criblantes qui permettent de classer le maximum de produits dans le minimum de temps.

LAVAGE DE LA HOUILLE 82 a

LaTag^ des oombnstiblas arast olassement. — Nous avons insisté tout particulièrement sur la nécessité qu'il y avait à bien calibrer les charbons pour avoir des grains de schiste et charbon de même grosseur, dont la séparation se ferait d'autant plus aisément par la densité dans des laveurs appropriés au diamètre des matières.

Une idée inverse d'un tel principe, qui est celui de tous les appareils laveurs antérieurement décrits, consiste à laver directement des charbons pour les classer ensuite. Ce nouveau système peut avoir ses avantages ; il présente aussi des inconvénients.

Si on lave d'abord pour classer ensuite, on aura moins de poussier. C'est le principal avantage du système.

Un autre avantage consiste en ce fait que la quantité d'eau nécessaire au lavage est moins grande. Dans un crible à grains calibrés, il y a forcément des vides entre les grains, et l'eau passe entre ces vides sans entraîner de charbon. Si, au contraire, les vides entre les grains sont remplis par des charbons d'un diamètre plus petit, ces charbons seront entraînés par la masse d'eau, qui fournira ainsi un travail utile d'autant meilleur.

En revanche, l'inconvénient de la méthode est de laisser beaucoup de charbon dans les stériles. Ces charbons sont entraînés par les schistes. Cela se comprend aisément, si l'on veut bien se reporter aux formules que nous avons données dans la théorie générale du lavage.

Cet inconvénient s'accentue avec la diminution du diamètre des charbons à laver, et l'on peut assurer que si, en classant avant lavage, on arrive à épurer des grains jusqu'à 1/2 ou 4/3 de millimètre, il n'en va pas de même si on classe après lavage, car les particules fines de schiste sont entraînées avec le charbon par la violence du courant d'eau, la circulation d'eau n'étant pas appropriée aux différences de diamètre des charbons. Nous avons dit en effet que plus le diamètre est petit, plus les oscillations du piston doivent être lentes et courtes.

Quoiqu'il en soit de ces avantages et de ces inconvénients, nous décrirons pourtant le laveur allemand Baum, qui est susceptible de diverses applications dans les charbonnages.

Laveur Baum. — Le laveur Baum est spécialement destiné à laver, sans classification préalable, les fines de 0 à 80 millimètres.

Il est conçu sur le même principe que les autres bacs laveurs, en ce sens que le classement par densité s'opère par un mouvement

Fio. 27 A. — Laveur Baum.

lAVAGE DE LA HOUILLE

Fio. 27 B. — Laveur Baunn.

82 d COMBUSTIBLES INDUSTRIELS

d'ascension et de descente de Teaa. Toutefois une diiïérence existe avec les appareils similaires et consiste dans ce fait que le mouvement de pulsation de Teau est obtenu par Talr comprimé et non plus par un piston. On est en présence d*un agent de force plus énergique, mais aussi plus élastique et plus aisément modérablç.

L'admission et l'évacuation de Tair comprimé sont réglées par des tiroirs I commandés par les excentriques J et placés entre le tuyau d'arrivée de l'air comprimé K et le compartiment A {fig, 27 A, 27 B).

Le mouvement de pulsation est plus rapide de bas en haut que de haut en bas, grâce à une arrivée d'eau constante dans le compartiment A par le tuyau L, qui l'introduit en M et N. Ce mouvement combiné avec le mouvement de translation du courant d'eau est tel que le charbon, au fur et à mesure de son passage au-dessus de la claie BC, en se dirigeant de D vers E, est classé par couches de densités décroissantes de bas en haut.

Le lit inférieur composé des schistes est enlevé mécaniquement en B et en C par des ouvertures dont la hauteur est réglée par des leviers F. Après avoir passé par ces ouvertures, les schistes ont en outre à franchir un seuil dont la hauteur est réglée par les leviers G.

Ayant passé par les ouvertures B et C suivant les flèches du dessin, les schistes tombent au fond du bac par les deux conduits 0 et P, d'où ils sont évacués par deux vis d'Archimède H et un élévateur central Q dont les godets en tôle perforée laissent égoutter l'eau.

Après clarification, les fines (au-dessous de 12 millimètres par exemple) sont reprises avec l'eau de lavage par une pompe centrifuge qui les fait repasser dans un appareil laveur, où elles subissent un nouvel enrichissement avant d'être dirigées sur l'appareil sécheur décrit plus loin.

On peut repasser également des charbons barrés ou des schistes mélangés de barrés dans un second appareil laveur afin d'avoir une meilleure épuration. C'est nécessaire au moins une fois pour obtenir des produits purs.

Une disposition connexe et absolumen ] nécessaire du système de lavage Baum est l'appareil sécheur.

L'appareil sécheur a une longueur d'environ 20 mètres et marche à une vitesse de 20 centimètres à la minute. Si on le fait tourner plus vite, la teneur en eau laissée dans le charbon est plus forte. La quantité transportée est de 2 tonnes de charbon par mètre.

LAVAGE DE LA HOUILLE

L'appareil est formé de tôles perforées [fig. 27 C) reliées entre elles par des charnières et portant en leur milieu une double cloison verticale B formée de deux tôles perforées, légèrement écartées Tune de Tautre.

Fio. 27 B. — Caisse de décantation pour schlamms (appareil leveur Baam).

L*eau de lavage arrive avec les tlnes sur la série de tôles perforées et toiles métalliques EFG, qui, comme l'indique la figure, laissent passer Teau, les schlamms, et les iines au-dessous d'un certain calibre.

L'appareil, dans son mouvement, passe sur les rouleaux de sup-

LAVAGE DE LA HOUILLE 82 g

port K dont la distance et la hauteur sont calculées de manière à laisser les tôles ployer sous la charge de charbon en passant d'un rouleau à Tautre. Le charbon subit ainsi une série de pression et d^épanouissement qui Tobligent à abandonner Feau qu il contient.

L*eau de lavage qui a servi à transporter les fines lavées sur le sécheur, tombe constamment de I à J. Elle est forcée de traverser toute la couche de charbon et d'abandonner dans cette sorte de filtre une grande partie des schlamms qu'elle contient. Elle est ensuite recueillie en L et renvoyée au lavoir après avoir subi une seconde clarification dans des bassins.

Ces bassins sont établis de manière à récolter automatiquement les schlamms que contient encore Teau de lavage.

Le principe est de favoriser le dépôt de ces schlamms par un arrêt aussi rapide que possible de la vitesse du courant d'eau.

Le bassin a la forme d'un cône pointu. L'eau chargée de schlamms est pompée parle tuyau E [fig. 27 D), qui Tamèneen A; elle rencontre le bouclier B et est ensuite forcée de traverser le bassin du centre à la circonférence, par conséquent avec une vitesse décroissant en progression géométrique, avant de tomber dans la gouttière C qui règne sur tout le pourtour du bassin. Elle est reprise, clarifiée au fond de cette gouttière par le tuyau D et renvoyée au lavoir.

Les schlamms qui tombent au fond du réservoir sont évacués d'une façon continue, sous forme de boue liquide très diluée, par le tuyau F qui les conduit soit de nouveau sur le séchoir, s'ils sont propres, où ils restent avec les fines, soit, s'ils sont très chargés en cendres, dans des bassins situés hors du lavoir d'où ils sont récoltés.

Le laveur Baum est surtout appliqué au lavage des fines pour les transformer en coke ou pour en faire des briquettes. L'installation générale est alors la suivante:

Le charbon est amené soit par une chaîne à godets, soit par un transporteur, ou tout autre moyen mécanique. Il est poussé par un courant d'eau dans le bac à pulsation.

Les schistes tombent au fond du bac, comme il a été dit précédemment, et une chaîne à godets les délivre dans un wagon en dehors du bâtiment.

Les fines lavées sont entraînées par l'eau de lavage sur le séchoir qui les amène séchées à la teneur voulue à son extrémité. Là, on peut soit les charger directement en wagons, soit les élever par une

82 h COMBUSTIBLES INDUSTRIELS

chaîne à godets dans une trémie où elles sont emmagasinées après broyage.

L'eau, après avoir subi une première clarification en passant à travers la couche de charbon du séchoir, traverse une série de bassins de décantation où elle abandonne les schlamms qu^elle tenait en suspension. Ces schlamms sont recueillis d'une façon continue et renvoyés par une pompe sur le séchoir où ils sont arrêtés et délivrés avec les fines. L'eau complètement clarifiée est distribuée au lavoir par une seconde pompe.

L'air comprimé est donné par un compresseur rotatif.

L'énergie nécessaire est fournie soit par une machine à vapeur installée dans la chambre des machines, soit par des petits moteurs électriques placés aux endroits convenables.

La puissance nécessaire pour faire marcher le lavoir varie de 40 à 60 chevaux, suivant la capacité de l'installation.

Les installations se font pour 20, 30 ou 40 tonnes à l'heure. Elles tiennent peu de place, mais conviennent. surtout à des combustibles exempts de poussier.

Appareil Kremer. — D'autres essais ont été faits pour laver le charbon sans classification préalable. Nous citerons encore dans cet ordre d'idées l'appareil Kremer.

Dans cet appareil, le charbon est amené sur un tamis à mailles de 10 millimètres placé dans un bac laveur. L'eau de ce bac est mise en mouvement par une pompe foulante. Les plus petits morceaux traversent les mailles du tamis et tombent au fond du bac, tandis que les gros restent sur le tamis et sont évacués peu à peu au-dessus d'une cloison placée à une hauteur convenable. Les schistes passent au-dessous et les charbons au-dessus. Les morceaux qui ont traversé le tamis sont repris dans un appareil laveur identique et à mailles plus serrées.

Quelle que soit l'ingéniosité de tous ces appareils, leur gros 'nconvénient est l'entraînement des charbons par les schistes, entraînement qui ne se produit pas autant, quand on classe avant de liaver, surtout si les houilles sont poussiéreuses.

Autre principe de lavage. — Nous avons indiqué, avec théorie à i'appui, le principe de lavage généralement employé et consistant à agiter de bas en haut un certain volume d'eau pour opérer par densité ' e classement des charbons et des schistes, principe qui est de tous points conforme a celui de la préparation mécanique des minerais.

LAVAGE DE LA HOUILLE

Les Américains, ne se contentant pas de ce movTement ascensionnel, ont eu ridée d'imprimer à Teau un mouvement aratoire afin d'obtenir une meilleure classification. La méthode n^est pas

Fio. 21 £. — Laveur Jeffrey Robiason.

essentiellement conforme aux desiderata de la théorie, car 1 on crée une série de remous de la surface liquide qui peuvent être nuisibles au classement des matières.

Toutefois, beaucoup d'appareils laveurs sont établis sur ce prin-

82 j COMBUSTIBLES INDUSTRIELS

cipe en Amérique, et nous décrirons Tun d'entre eux, le laveur Jeffrey Robinson.

Laveur américain Jeffrey Robinson. — Le laveur se compose d'une cuve conique en acier à rintérieur de laquelle se meut une tige munie d'une série de bras verticaux et formant agitateur à l'aide d'un mouvement giratoire obtenu par engrenage.

Le charbon arrive par la trémie A (fig. 27 E) dans la partie annulaire B, tandis que l'eau d'alimentation pénètre par les trous G dans la

FiG. 27 F. — Appareil de récupération des schlamras Jeffrey Robinson.

partie intérieure F de la cuve. L'eau envoyée par des pulsomètres possède un mouvement ascendant qui remonte le charbon vers le sommet du laveur, tandis que les stériles tombent au fond. L'agitateur complète le classement.

Le charbon sort par le couloir D. Quant aux schistes, ils sont évacués de temps à autre par les valves figurées au bas de la cuve. On n'interrompt, pour cette vidange, que peu de temps le ^ fonctionnement du laveur.

En outre de la cuve de lavage qui vient d'être décrite, le brevet Jeffrey Robinson comporte un appareil de récupération des schlamms.

L'appareil {fig. 27 F) se compose de trois compartiments A, B et C. L'eau chargée de schlamms est injectée en A pour remonter en B et redescendre en C. Dans le compartiment A se trouve une série de chicanes inclinées et munies de rugosités où se déposent les charbons fins. Une noria sert à reprendre les matières laissées en dépôt, tandis que l'eau clarifiée peut servir à nouveau pour le lavage.

LAVAGE DE LA HOUILLE 83

Lavage des grains. — Les grains sont les produits calibrés dont les dimensions sont supérieures à 10 millimètres. Ce sont les catégories qu'on lave dans les bacs à piston munis d'une toile métallique.

Les bacs sont tous établis sur le principe que nous avons indiqué précédemment. Ils ne diffèrent entre eux que par quelques dispositions de détail. Les appareils sont nombreux et il serait trop long de décrire tous les types de laveurs qui ont été imaginés. Plusieurs d'entre eux, d'ailleurs, n'ont eu bien souvent qu'une durée éphémère.

Ils se divisent en deux classes :

i^ Les laveurs discontinus ;

2* Les laveurs continus.

Le laveur discontinu est un appareil où, après chaque opération, on enlève les matières à la main ou à la pelle, quand on juge que le classement a été poussé suffisamment loin. On peut aussi reprendre les produits par un procédé mécanique, les remonter par exemple à l'aide d'une chaîne à godets.

Le laveur continu, au contraire, est toujours parcouru par un courant d'eau qu'on n'arrête qu'en cas de réparation. On règle, une fois pour toutes, Torifice d'évacuation des matières emportées par l'eau, pour qu'elles soient bien classées, et on laisse fonctionner l'appareil, non toutefois sans opérer quelques prises d'essai. Les prises d'essai doivent être fréquentes, car l'écartement des vannes est difficile à régler et la nature des charbons peut changer. Dans ces appareils le classement est poussé moins loin au point de vue de la perfection, mais les quantités traitées sont beaucoup plus considérables. Aussi sont-ce toujours des laveurs du type continu qui sont adoptés <lans les nouvelles installations.

Laveurs discontinus. — Comme premier type de laveur discontinu, nous citerons celui que Lacretelle a appliqué pour la première fois, dans des charbonnages des environs de Mons.

La caisse {fig, 28) est divisée en deux compartiments dont le plus grand reçoit la houille à laver. Dans le plus petit se meut le piston qui donne le mouvement à l'eau de lavage. Dans le mouvement de va-etvient du piston les matières les plus denses sont soulevées moins haut que la houille et retombent plus vite au fond. Il en résulte qu'au bout de quinze ou vingt coups de piston, la séparation est faite. On enlève à la pelle tout ce qui dépasse le grillage FG. Au-dessous s© trouvent de la houille impure, puis des schistes. Au fond de la

caisse se déposent les parties les plus légères entrataées par Teau, c'est-^dire les schlamms.

L'inconrénie&t de ce laveur, comiae celui de la plupart des laveurs discontinus, est que les schlAOuns, s'ils sont très abondants, peuvent engorger le grillage et troubler la marche du lavage. Il faut éviter aussi que le piston n'envoie avec Teau une certaine quantité d'air, car le classement ne se produirait plus régulièrement.

Le laveur Graffiti est conçu sur le même principe. Le tamis est légèrement incliné pour faciliter l'arrivée et le départ des produits.

Le laveur Sheppard a surtout pour but d'éviter les effets de la

FiG. 28. -- Laveur Lacre telle.

succion qui sont nuisibles à un bon classement. A cet effet, on a disposé sous la caisse filtrante deux compartiments qui restent constamment pleins d'eau et où tombent d'ailleurs les matières après leur classement.

Le laveur à vapeur Evrard [fig. 29) dérive d'un principe différent. L'eau, au lieu d'être soumise à Faction d'un piston, est mise en mouvement par des admissions successives de vapeur. Les charbons se classent sous l'effet des vibrations communiquées au liquide.

Tous ces appareils sont d'un emploi peu général. Il en est de même des laveurs RsvoUiery Ravat, type Bézenet, Béer, VMers, Lemière, Luporie et Jourjon, qui ne sont employés que dans quelques mines.

Laveur Evrard. — Nous décrirons avec plus de détail le laveur Bérard.

"•"i^^^ppiPifpp^^r

LAVAGE DE LA HOUILLE

Ce laveur {fig, 30) est constitué, comme tous ceux de la même classe, par deux compartiments, Tun pour le piston, l'autre pour les charbons. La cloison de séparation entre les deux compartiments descend à i",65 sous le bord supérieur de la caisse et à 70 centimètres sous le tamis de lavage, afin que l'action du piston se fasse sentir également

FiG. 29. — Laveur Evrard.

sur toute la surface du tamis. En même temps, le fond de la caisse est incliné, afin de mieux diriger Teau sur ce tamis. D'un côté du compartiment de lavage des charbons et à 70 centimètres sous le bord supérieur de la caisse se trouve une vanne qui sert à Tévacuation des pierres. De l'autre côté est la vanne qui permet la sortie des charbons à la partie supérieure de la caisse de lavage.

Pour effectuer an bon lavage, Fimportantestdebien régler la position des deux vannes et leur distance respective. La position de la vanne d'évacuation des schistes doit être telle qu'il reste toujours une couche de 15 à 20 centimètres de schistes sur le tamis du laveur. L'écartement des deux vannes ne doit pas être trop grand, car les schistes difficilement évacués viendraient avec les charbons. Si, au contraire, il est trop faible, les schistes sortent trop facilement et emportent avec eux des charbons barrés ou même des charbons purs.

L'écartement entre les deux vannes peut se déterminer par le calcul. On trouve une valeur de 32 centimètres. En pratique, on fait varier simplement la hauteur de la vanne D, l'ouvrier ayant soin de vérifier, par des prises d'essai fréquentes, la marche de l'appareil.

FiG. 30. ~ Laveur Bérard.

Les charbons, comme les schistes, sont repris par une chaîne à rasettes. Ils ne sont pas emportés par le courant d'eau, comme dans les laveurs continus. L'avantage est d'employer une moins grande quantité d'eau, mais il y a, en revanche, plusieurs inconvénients à opérer ainsi.

Tout d'abord, avec des charbons renfermant des schistes argileux qui se délaient dans l'eau, il se forme des schlamms argileux qui sont emportés et qui passent avec les charbons lavés. Il est vrai que le lavoir Bérard donne peu de schlamms en général à cause de la forte épaisseur de schistes placés sur le tamis. Cette grande épaisseur amortit d'autant les chocs. Toutefois, on aura toujours des impuretés qui saliront le charbon.

En second lieu, les chaînes à rasettes refusent parfois de fonctionner. 11 s'accumule en effet du charbon soit dans les réservoirs à

LAVAGE DE LA HOUILLE

schistes, soit dans ceux à charbons et le dépôt finit par durcir. La chaîne s'arrête quelques minutes, puis ne tarde pas à être coincée par l'arrivée constante de nouvelles matières.

Un appareil Bérard de 2°, 50 de longueur, i«»,25 de largeur et2'",i0 de hauteur, avec deux compartiments de 75 centimètres de longueur pour le piston et de i™,60 pour la caisse à charbon, peut laver 4 tonnes de produits par heure de travail. 11 ramènera des charbons tenant 12 à 15 0/0 de cendres à une teneur de 6 à 7 0/0. Cet écart entre les teneurs ne doit guère être dépassé, car on s'expose à laisser du charboa dans les schistes.

Laiœur Guilhaumat. — Le laveur Guilhaumat dérive du même

Coupe ab Coupe ctt Coupe g/^

Fio. 31. — GriUe du laveur Guilhaumat.

principe que le laveur Bérard. Comme celui-ci, c'est un laveur à grille filtrante, quelque peu analogue aux laveurs à feldspath que nous verrons employés pour le lavage des fines. Mais, tandis que dans le système Bérard on fait usage d'un tamis, le laveur Guilhaumat est muni d'une grille à barreaux.

Les barreaux {fig. 31) sont des fers méplats de 4 millimètres d'épaisseur sur 4 centimètres de hauteur disposés longitudinalement et espacés de 5 millimètres entre eux. Au-dessus de ces barreaux on maintient constamment, comme dans l'appareil Bérard, une couche de schistes de 20 centimètres d'épaisseur. Cette couche devrait être renouvelée de temps en temps par l'addition de fragments supérieurs à 5 millimètres, si on lavait des charbons criblés à 5 millimètres, c'est-à-dire des fines. Pour les catégories supérieures à 5 millimètres (c'est le cas des grains dont nous nous occupons actuellement), la couche s'entretient

d'elle-môme grâce aux schistes d'une certaine dimension qui se séparent des charbons par lavage.

Comme dans le laveur Bérard, on règle le débit par Técartement des vannes mobiles. Comme dans cet appareil et mieux que dans cet appareil, la couche de schistes s'oppose au passage des schlamms charbonneux. Ceux-ci partent avec les charbons, et Ton diminue ainsi :1a proportion des déchets.

Le piston laveur est en tôle et non plus en bois. Il est rempli d*eau à Tintérieur afin d'augmenter son poids et il tombe alors avec plus ou moins de force, selon sa charge. Une came en acier le fait remonter lentement.

Cet appareil passera une plus ou moins grande quantité de charbons suivant leur degré d'impureté et suivant la hauteur de chute du piston. Le plus fort débit est de 75 à 80 tonnes par poste. En traitant de faibles quantités, on peut arriver à un degré d'épuration voisin de 50 0/0.

Laveurs continus. — Les laveurs continus sont employés actuellement plus fréquemment que tous les appareils qui précèdent. Ce sont même eux qui sont exclusivement en honneur dans les installations de quelque importance. A cette classe d'appareils appartiennent les laveurs Lûhrig-Coppée, Schûchtermann-Kremer, ainsi que ceux qui sont fournis par la maison Ilumboldt, de Cologne.

Laveur Lûhrig-Coppée, — Dans cet appareil laveur [fig. 32) les surfaces du tamis et du piston sont égales. Elles ont en général 1"',35 de longueur sur 90 centimètres de largeur. Le fond de la caisse est formé de deux plans inclinés en sens contraire, qui n'ont pas pour but, comme on le croirait, de faciliter l'évacuation des matières stériles, mais qui tendent uniquement à diminuer les remous de l'eau à son arrivée sur le tamis. La circulation d'eau est, d'ailleurs, réglée par un robinet qui est mis en communication avec une pompe centrifuge, et dont l'ouvrier préposé aux lavages peut faire varier l'ouverture pour régulariser la marche des appareils.

Le tamis est légèrement incliné, moins pourtant que dans le laveur Graffin. Il se compose uniquement d'une tôle perforée, et il n'y a pas interposition de schistes, comme dans l'appareil laveur Bérard. Cela peut être au détriment parfois de la conservation du tamis, l'usure étant alors plus grande.

Le piston qui donne le mouvement d'oscillation à Teau est actionné

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par use coulisse différentielle Fairbaira. L^amplitude des oscillations varie, bien eotendu, avec le diamètre des grains. On peut admettre, par exemple, les chiffres suivants :

Pour des grains de 10 à 25 millimètres, la hauteur de levée sera de 5 à 6 centimètres, et le nombre de coops sera de 80 par minute.

Pour des grains de 25 à 45 millimètres, Tamplitude variera entre 6 à 8 centimètres, alors que le nombre de coups tombera k 60.

FsG. 32. — Lavear Lûhrig-Goppée.

Pour des grains de 45 à 80 millimètres, on ne donnera plus que 50 à 45 secousses de 8 à 15 centimètres.

Les charbons sont évacués à la partie supérieure du bac et sont dirigés dans les tours d'égouttage. Les schistes tombent à la partie inférieure et sont relevés par des chaînes à godets.

Un bac peut traiter 4 tonnes à Theure avec une consommation de 800 litres d*eau par minute.

Laveur Sehûektermann^Kremer, — Cet appareil dérive du même principe que Tappareil précédent et n*en diffère que par les points suivants :

V La surface du tamis est double de celle du piston. 11 en résulte que les secousses à imprimer au piston doivent avoir une plus grande amplitude. La hauteur de levée du piston est de 25 centimètres en général.

2^ La grille est aussi de dimensions plus considérables en longueur et en largeur. On lui donne i*,80 de longueur sur i mètre de largeur. Cette augmentation favorise certainement le lavage.

3^ La sortie des produits se fait par des orifices qui ont toute la largeur du tamis. Le mouvement est ainsi plus régulier et Ton perdmoins de charbon.

4° Pour l'évacuation des pierres, on n'emploie plus une chaîne à godets, mais une hélice qui les conduit jusqu'à une fosse où une noria vient les reprendre.

On peut compter qu'un appareil Schtichtermann ramènera à une teneur de 6 0/0 et même de 4 0/0 des charbons contenant 15 0/0 de cendres.

Laveur à palettes. — Cet appareil est basé sur un principe différent des appareils précédemment décrits, en ce sens que pendant le pistonnage il y a entraînement mécanique des charbons sur toute la longueur de la table de lavage.

La table de lavage est constituée par un châssis recouvert de tôles perforées ou de toiles métalliques, de manière que les sections de passage de Teau sont progressivement décroissantes depuis le commencement jusqu'à la fin de l'avancement de la charge. Sur ce cadre se meuvent des palettes qui entraînent le charbon à mesure qu'il est lavé. Une cloison divise d'ailleurs la table en deux parties de manière à bien séparer les charbons et les schistes.

Le piston agit sur toute la surface de l'eau en comprimant de l'air dans l'espace où il se meut.

La table de lavage aura, par exemple, 3 mètres de longueur et i mètre de largeur. La course du cadre à palettes est de 50 centimètres. Le charbon est ainsi repris six fois depuis son entrée sur le châssis jusqu'à sa sortie. Pendant ce parcours de 3 mètres, le piston donne 45 à 55 coups par minute, l'amplitude variant avec la nature des charbons. Une force de 4 chevaux suffit, en général, pour traiter, dans deux laveurs accouplés, 16 à 18 tonnes de produits par heure ^

Laveur Elliot. — Cet appareil, de date assez récente, est d'origine anglaise et dérive d'un principe analogue à celui du laveur à palettes.

11 présente l'avantage d'être automatique et peut se passer de la

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surveillance d'un ouvrier expérimenté de qui dépend la bonne marche du lavage. Il dépense aussi le minimum d'eau possible, ce qui est un avantage, car les dépenses d'eau sont parfois considérables dans les grandes installations de lavage.

L'appareil se compose de bacs en tôle, longs de 21 mètres, et incliués de 1/12 sur Thorizontale. Dans le bac se meut une chaîne

FiG. 33. — Laveur à palettes.

sans fin munie de raclettes d'acier. Le charbon arrive au milieu du bac ; l'eau entre en tète du bac.

Le charbon entraîné par Teau passe au-dessus des raclettes, qui se meuvent en sens inverse de l'eau. Il arrive ainsi de proche en proche jusqu'à une table à secousse qui forme caisse filtrante. Les schistes sont emportés vers la tête des bacs par les raclettes.

L'eau qui s'écoule à travers la table à secousse revient à une pompe centrifuge et est de nouveau renvoyée dans les bacs par cette pompe. C'est ainsi qu^on diminue la perte d'eau qui n'est que d'un dixième à peine.

Des charbons calibrés à 15 ou 25 millimètres et contenant 16 à 80 0/0 de cendres, peuvent être ramenés à 8 ou 9 0/0 d'impuretés.

92 OMrfBDSTIBLES INDUSTRIELS

Lavagb aks FIKB6. — Le layage des fines, comme oàm des grenailles, s'opère à Taide de bacs à piston.

Toutefois, un essai a été fait dans Vappareil Meynier pour remplacer le mouvement communiqué à Teau au moyen d^un piston par une injection intermittente d'eau.

L'appareil a pour but de purifier des fines de 0 à 10 centimètres.

On amène Teau d'une façon intermittente, de manière que les matières se classent dans l'intervalle qui sépare chaque venue d'eau. Le charbon classé est entraîné par l'eau sur un plan incliné où l'épuration peut être complétée.

L'appareil [fig, 34) se compose d'une pompe aspirante et foulante, donnant 1 hectolitre d'eau par coup de piston sous une grille de 1™,50 de longueur et de l"*,âO de largeur. Sur cette grille arrivent les charbons; un compartiment latéral permet de recevoir les scliistes. Au-delà se trouve la caisse où descendent les charbons, un bassin de dépôt pour les eaux étant placé au-dessous.

On peutaveccetappareiltraiterde iOO à iîOtonnesdefines par vingtquatre heures. L'eau qui entraîne des schlamms revient à la pompe après s'être décantée. Toutefois, il y a des pertes et il faut ajouter 7 mètres cubes toutes les dix heures. La force motrice est de 6 chevaux.

L'appareil est peu répandu et dans toutes les installations on fait plutôt usage actuellement de bacs à piston dits bacs à feldspath.

Laveurs à feldspath. — Dans ces laveurs, le classement ne s'opère plus sur un tamis, comme dans le cas des bacs à piston. Il a lieu à travers une surface filtrante. Pour constituer cette surface filtrante, on emploie des fragments de feldspath, d'où le nom donné aux appareils.

L'orthose est, en général, choisie pour former le lit filtrant. Toutefois, comme cette matière est assez coûteuse, on a essayé de la remplacer par du quartz, des billes de verre ou de marbre, du schiste houiller, du gravier ou du laitier de haut fourneau.

Lequarlz donne, au point de vue de l'épuration, des résultats supérieurs à ceux de l'orthose, mais l'usure des grains est plus grande.

Les billes de verre ou de marbre conviendront éventuellement pour des poussiers très fins. Encore faut-il y mélanger parfois des cristaux d'orthose, afin de régulariser l'opération du lavage.

Quant aux schistes houillers et aux laitiers de haut fourneau, leur emploi n'a jamais donné de bons résultats. Les grenailles se brisent trop facilement, surtout en ce qui concerne le laitier.

Aussi emploie-t-on le plus généralement Torthose; c'est d'ailleurs elle qui se prête le mieux à la filtration telle qu'on doit la concevoir.

Les matières, comme dans tout appareil laveur, se classent par équivalence et par densité. Celles qui s'approchent du fond filtrant, c'est-à-dire les particules schisteuses qui sont les plus lourdes, sont absorbées. Les autres sont emportées par le courant d'eau.

L'absorption a lieu parle soulèvement des grains d'orthose sous l'action du piston. Ces grains pénètrent dans les matières à classer, puis retombent et englobent ainsi une partie des schistes charbonneux.

Le soulèvement des fragments d'orthose ne doit pas être trop considérable pour ne pas créer de trop grands vides. Il doit être réglé et diminuer avec la grosseur des fragments à classer, si bien que, avec des poussiers très fins, on peut croire en plongeant la main que le fond filtrant ne bouge presque pas.

Le soulèvement de Torthose n'est d'ailleurs pas complet. C'est plutôt un mouvement d'oscillation autour de ses arêtes. Ce déplacement tend à transformer les grains d'orthose en une série de clapets qui viennent emprisonner les schistes. Il est évident que les clivages de l'orthose sont appropriés à ce mouvement particulier, mieux encore que ceux de toute autre substance. On constate d'ailleurs que ce sont surtout les clivages qui agissent, car, au bout d'un certain temps, ces clivages sont fortement émoussés.

L'épaisseur de la couche filtrante varie avec la dimension des poussiers à laver ; c'est au chef laveur à la régler. L'amplitude des mouvements du piston varie également.

Le piston a une course différentielle comme dans le cas des bacs à grenaille, maison remplace la coulisse Fairbairnpar un des deux dispositifs suivants.

Dans le premier système l'arbre moteur a une section carrée à l'endroit de l'excentrique et passe dans une fenêtre rectangulaire munie de deux vis de pression. Ces vis permettent de placer le centre du disque à des distances différentes du centre de l'arbre.

Dans le second système l'arbre moteur porte deux disques excen* triques, indépendants l'un de l'autre et pouvant être rendus solidaires par un calage. Suivant les positions relatives des centres de ces disques, le piston aura une course différente.

Le nombre et l'amplitude des courses du piston est en général réglé comme il suit :

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