Comprendre la filtration › 2. Les équipements

CHAPITRE 2.4

Les filtres à disques

De grands disques plongés à moitié dans une cuve, qui tournent lentement et ressortent couverts d'un gâteau de minerai : c'est l'outil de déshydratation continue des concentrés miniers. Le média filtrant y prend la forme de sacs enfilés sur des secteurs, que l'on remplace un par un.

Nicolas Ract · lecture 7 min · octobre 2026

Le principe

Un filtre à disques sous vide se compose de disques parallèles montés sur un arbre creux horizontal. Chaque disque est divisé en secteurs indépendants et démontables, recouverts de média filtrant [2]. La partie basse des disques plonge dans une cuve où la suspension est maintenue en agitation [1][2].

Le vide est tiré par l'arbre creux : le filtrat traverse le média et le secteur, rejoint des tubes dans l'arbre, puis un séparateur où l'air et le liquide se séparent ; l'air part vers la pompe à vide, le filtrat vers une pompe [1]. Une tête de distribution, côté arbre, décide à chaque instant si un secteur est sous vide ou reçoit de l'air comprimé [2].

Un tour de disque

• Formation du gâteau : le secteur plonge, le vide aspire le liquide et le solide se dépose. Un fabricant indique un temps de formation de 5 à 30 secondes [1].
• Séchage : le secteur sort de la cuve, l'air aspiré à travers le gâteau en chasse une partie de l'eau jusqu'à la coupure du vide [1]. Un lavage par pulvérisation est possible sur certains filtres [2].
• Décollement : un coup d'air comprimé bref (« snap blow ») gonfle le sac et détache le gâteau, qui tombe le long d'un racleur dans une goulotte [1][2].

Les réglages d'exploitation cités par les sources : niveau de cuve, vitesse de rotation, répartition du temps entre vide de formation et vide de séchage, pression du soufflage, position du racleur [1], ainsi que densité de l'alimentation, niveau de vide et état des secteurs [2]. Tourner plus vite raccourcit le séchage et donne un gâteau plus humide [3].

Sous vide ou sous pression

Le vide est limité par la pression atmosphérique : la différence de pression disponible ne peut pas dépasser un bar environ. Pour aller plus loin, on enferme le filtre à disques dans une cuve sous pression. Un fabricant décrit un tel filtre « hyperbare » travaillant sous une différence de pression de 2 à 5,8 bar, avec un décollement par soufflage et une évacuation du gâteau par un dispositif adapté à la cuve pressurisée [4]. L'intérêt annoncé : un gâteau plus sec et un débit plus élevé sur des produits fins (charbon, bauxite, minerai de fer, concentrés de cuivre, boues rouges) [4].

Il existe aussi des filtres à disques céramiques, dont les secteurs sont des plaques poreuses qui aspirent l'eau par capillarité, sans toile ; leurs défenseurs mettent en avant une consommation d'énergie bien plus faible, l'air ne traversant pas les plaques [5]. Ce chapitre traite des filtres à média textile.

Les applications typiques

Les sources consultées situent le filtre à disques dans les industries minérales : concentrés de flottation de cuivre, de plomb et de zinc, résidus de cyanuration, concentrés de charbon, barytine [2], préparation des concentrés de fer pour le bouletage [3]. Un fabricant lui assigne des suspensions denses (densité supérieure à 1,9) et assez grossières (une taille P80, sous laquelle passent 80 % des particules, supérieure à 75 µm), donnant des gâteaux de 15 à 100 mm, et des produits souvent abrasifs [1].

Le même fabricant précise que son filtre sert à déshydrater, sans lavage du gâteau [1] ; quand le lavage est essentiel, le filtre à bande sous vide est souvent préféré (voir le chapitre 2.3). Pour les spécificités des minéraux, voir le chapitre 5.3.

D'après [2]. La capacité dépend surtout de la proportion de fines et du taux de solides ; ces chiffres anciens servent à situer les ordres de grandeur, pas à dimensionner.

Les sacs filtrants

Sur la plupart des filtres à disques à média textile, la toile prend la forme d'un sac (on dit aussi « chaussette ») enfilé sur le secteur et fermé à sa base, côté arbre. Le sac est gonflé à chaque soufflage, ce qui aide aussi à garder la toile propre [2].

Expérience de terrain : le sac doit être ajusté au secteur. Trop large, il flotte, se plie et s'use contre les nervures ; trop serré, il se tend au soufflage et fatigue aux coutures. La fixation à la base du secteur doit être étanche : si elle fuit, la suspension passe sans être filtrée. La confection des sacs relève des mêmes règles que celle des toiles de filtre-presse (voir le chapitre 3.4).

Usure et remplacement

Ce qui s'use

• Le sac, par l'abrasion du produit et la flexion répétée du soufflage. Expérience de terrain : les usures se concentrent souvent sur les bords du secteur, au contact du racleur et aux coutures.
• Les tubes de filtrat et la tête de distribution : un article consacré aux filtres à disques des usines de concentrés de fer rapporte une érosion due à la vitesse élevée de l'air chargé de solides ; des revêtements en polyuréthane ou en caoutchouc dans les zones exposées ont nettement prolongé leur durée de vie [3].
• Le racleur, réglé trop près, qui frotte le sac à chaque tour.

Le signal d'alerte : le filtrat

La même source indique qu'un filtrat normal contient moins de 1 % de solides en masse, de préférence 0,5 % ou moins ; un trou dans le média peut faire monter nettement ce taux, et les solides transportés accélèrent l'érosion des tubes [3]. Un contrôle régulier de la turbidité ou du taux de solides du filtrat est donc le meilleur moyen de repérer un sac percé.

Le remplacement

Les secteurs étant indépendants et démontables, le changement d'un secteur ou d'un sac est décrit comme rapide [2]. Expérience de terrain : sur un grand filtre, on remplace rarement tous les sacs d'un coup ; on change ceux qui sont percés, et l'on profite des arrêts programmés pour remplacer un disque entier. Notez la position de chaque sac remplacé : un disque ou une position qui consomme plus de sacs que les autres désigne souvent un racleur, un secteur abîmé ou une agitation mal répartie (voir le chapitre 4.5).