Un hydrocyclone, également appelé séparateur cyclonique, est un équipement de traitement des minéraux utilisé pour séparer et éliminer les particules lourdes et grossières, telles que le sable et le gravier, des eaux usées ou des boues. Il est parfois utilisé pour déshydrater les boues. On distingue deux types d'hydrocyclones : à alimentation sous pression et à alimentation par gravité.

Le filtre hydrocyclone est un appareil de classification. Il utilise la force centrifuge pour accélérer la sédimentation des particules en suspension et les séparer selon leur taille, leur forme et leur densité. Les séparateurs hydrocyclones sont largement utilisés dans l'industrie minière, principalement comme classificateurs lors du traitement des minéraux. Cette méthode s'est avérée très efficace pour la séparation des particules fines. Ils sont fréquemment utilisés dans le broyage en circuit fermé et peuvent également désenvaser, désabler et épaissir les matériaux.

Principe de fonctionnement d'un filtre hydrocyclone

Lorsque la suspension pénètre tangentiellement dans le cylindre par le tuyau d'alimentation – entraînée par une pompe à sable (ou par une différence de niveau) à une pression spécifique (généralement de 0,5 à 2,5 kg/cm²) et à une vitesse d'écoulement (environ 5 à 12 m/s) – elle se met à tourner rapidement le long de la paroi du cylindre, générant une force centrifuge importante. Sous l'effet combiné de la force centrifuge et de la gravité, les particules les plus grossières et les plus lourdes sont projetées contre la paroi et descendent en suivant une trajectoire hélicoïdale, pour finalement être évacuées par la buse de décharge située au fond du cône. Simultanément, les particules les plus fines forment un flux de suspension ascendant en spirale avec l'eau au centre du cône et sont évacuées par le tuyau de trop-plein.

Caractéristiques du filtre hydrocyclone

1. Sa structure simple, sans pièces mobiles, garantit une fiabilité globale élevée grâce à l'absence de roulements et d'engrenages. Seuls le revêtement et l'orifice de sous-écoulement sont des pièces d'usure, ce qui réduit la maintenance et facilite l'entretien.
2. Il offre un débit élevé et un encombrement réduit. Sa capacité de traitement par unité de volume surpasse largement celle des classificateurs à spirale. Plusieurs unités peuvent être assemblées en parallèle pour former un ensemble de cyclones, ce qui le rend adapté aux opérations de traitement des minéraux à grande échelle.
3. Capables d'un classement fin, les filtres hydrocyclones permettent un classement ultra-fin, atteignant des tailles de particules de l'ordre de 10 μm. Ils conviennent aux circuits de broyage secondaire et de rebroyage, offrant une efficacité de classement supérieure aux classificateurs à spirale.
4. Très adaptable à divers procédés, cette unité unique remplit de multiples fonctions : classification, déschlammage, épaississement, désablage, récupération des milieux lourds et pré-déshydratation des résidus. La taille des zones de séparation est ajustable en modifiant la pression de service, le diamètre de l’orifice de sous-écoulement et la profondeur du tuyau de surverse.
5. Légers et économiques, leur installation est flexible et permet un placement en hauteur ou leur intégration dans des unités modulaires. Ils s'intègrent facilement dans des systèmes de broyage en circuit fermé avec broyeurs à boulets.

Applications des filtres hydrocyclones

Les filtres hydrocyclones sont largement utilisés dans le traitement des minerais, tant dans les mines de métaux ferreux que non ferreux. Dans des opérations unitaires telles que le broyage et le classement en circuit fermé, le remblayage des résidus et la construction de barrages, l'épaississement et la clarification des boues, ainsi que le classement en circuit ouvert – dans les mines de fer, de cuivre, d'or et de nickel – ils ont permis d'améliorer les taux de récupération des métaux, d'accroître la capacité de traitement horaire et d'optimiser la rentabilité des usines.

Paramètres techniques du filtre hydrocyclone