La séparation par gravité est une méthode de séparation d’une suspension en ses composants individuels. Il est couramment utilisé dans les milieux médicaux pour séparer les globules rouges du plasma et dans les industries métallurgiques pour séparer les particules de différents métaux. Une séparation efficace repose sur les différentes densités et tailles de la matière particulaire, et fonctionne en combinant les forces de gravité avec la résistance au mouvement. La concentration finie est un rapport de la différence entre la densité de la particule la plus lourde et celle du fluide, à la différence entre la densité de la particule la plus légère et celle du fluide :
Concentration = Dh – Df / Dl – Df
Il existe une multitude de manières de réaliser la séparation par gravité, la plus courante étant la séparation statique, la centrifugation et le jigging. Pour toutes les méthodes, un bon équilibre de l’eau dans la suspension est important pour assurer une séparation efficace, et le fluide doit être exempt de boues, ce qui augmente la viscosité et entrave le mouvement des particules. Pour la séparation par gravité la plus efficace, les tailles de particules doivent être relativement proches, avec des particules très petites ou très grandes filtrées.
La méthode statique est la séparation par gravité à l’état pur et repose uniquement sur la gravité pour réaliser la séparation. La suspension est agitée, puis laissée complètement au repos. Au fur et à mesure que le mélange se dépose, les particules les plus grosses et les plus denses viendront se poser en premier et se déposeront au fond du récipient. Les particules suivantes les plus grosses et les plus denses se déposeront sur le dessus, formant une couche distincte. Le processus se poursuit jusqu’à ce que toutes les particules soient déposées dans leurs couches respectives, avec les particules les plus petites et les plus légères sur le dessus. Toutes les méthodes de séparation par gravité fonctionnent de cette manière, mais diffèrent par les mécanismes appliqués pour faciliter la séparation et accélérer le processus.
La centrifugation est la méthode de séparation la plus fréquemment utilisée en milieu médical, mais elle est également parfois utilisée dans des opérations métallurgiques plus spécialisées impliquant de petites quantités et des particules plus grosses. Dans le cas du sang, l’échantillon est injecté dans un tube en verre recouvert de caoutchouc et, une fois coagulé, est placé dans une centrifugeuse à contrepoids. La centrifugeuse tourne à des vitesses très élevées, ce qui produit des forces centrifuges qui poussent les particules vers le bas à travers le fluide jusqu’à ce qu’elles se rassemblent en une masse compacte au fond du tube. Certains tubes contiennent un gel séparateur qui est plus lourd que le plasma mais plus léger que les cellules sanguines, et forme une barrière pour empêcher les deux de se mélanger à nouveau après la centrifugation.
Le jigging est une technique de séparation par gravité plus ancienne, mais toujours efficace, qui permet d’obtenir une séparation jusqu’à 150 micromètres. Le mécanisme de jigging le plus basique consiste à placer la substance à séparer au sommet d’un lit de ragging, tel que des roulements à billes, dans une chambre à eau. La couche de chiffons repose sur une feuille perforée au sommet d’une autre chambre, qui envoie une aspiration et des impulsions alternatives à travers les chiffons vers le haut. Les impulsions secouent les lambeaux, créant des espaces pour que les particules les plus lourdes tombent, et l’aspiration les amène à s’accumuler dans la chambre inférieure. Les particules plus légères sont lavées de la surface par un flux constant d’eau sur la substance en question, et collectées dans un récipient séparé.