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分离颗粒物的方法和设备的制作方法
分离矿物或其他颗粒物的分离设备,其包括壳[3]、颗粒入口[4]、流体入口[5]和出口[6]。所述分离设备[2]基于密度来分离所述矿物或其他颗粒物。这通过使流体进入流体入口[5]以使颗粒物在壳[3]内发生适当的流化而实现。低密度材料通常可从壳[3]的上端提取,同时较高密度的材料通常可从壳[3]的下端提取。本发明尤其适用于从杂质诸如硅石和黄铁矿中分离矿物诸如煤。
【专利说明】分离颗粒物的方法和设备
[0001]发明背景
[0002]本发明涉及分离颗粒物的设备和方法。本发明尤其涉及对基于密度分离矿物有用的设备和方法。
[0003]在一个优选的、但非限制的实施方式中,本发明涉及在研磨机中基于密度从再循环物质中除去矿物质的具体过程。所述具体过程包括基于尺寸的初始颗粒选择,其使用筛选法来选择颗粒物,所述颗粒物已经被研磨成组成接近均质(均勾,11011**********)的尺寸。然后使用第二个过程以从高密度材料中分离低密度材料。所述低密度材料可被进料返回到所述磨机中而所述高密度组分被除去,或者所述低密度材料可被除去而所述高密度组分被进料返回到所述磨机中。
现有技术
[0004]本说明书对任何现有出版物(或源自其的信息)或者任何已知内容的引用并不是也不应当认为是确认或承认或以任何形式表明现有出版物(或源自其的信息)或已知内容构成本说明书所涉及的领域的公知常识的一部分。
[0005]图1显示了用于研磨煤、石灰石或一些其他材料中的典型立轴式磨机〔80〕。原料沿着所述磨机的中心[81]向下进料至研磨区[82],在此其被压碎成较小的颗粒。这些颗粒在所述磨机中通常被气力输送[83]至分粒器(分级器,[84],在此较大颗粒
[86]从细粒[87]中分离,并返回至研磨过程[82]以进一步研磨。这引起了大颗粒的再循环载荷,其从磨机研磨区[82]被运送到分粒区[84],然后返回至研磨区〔82〕。研磨通常通过磨机下部的轮[85]或球来进行,并且,气体,通常是空气,从研磨区[82]上吹[88]过,以将所研磨的材料运送至分粒器[84],所述分粒器通常位于所述磨机的顶部。在分粒器[84]中被舍弃的较大颗粒通常经过废料槽[86]返回至下部研磨区〔82〕。图1显示了立轴式磨机的典型例子,图2描述了因而发生的大颗粒再循环过程。图3显示了典型立轴式磨机进一步的细节。
[0006]该相同的过程发生在典型球磨机[100]中,其例子显示在图5和图6中。在球磨机中,原料[81]被进料到转鼓[90]
的末端。大球[95]将原料压碎成较小的颗粒。颗粒被气力输送[93]至分粒器[94],在此较大颗粒[96]从细粒[97]中分离,并返回至研磨过程
[82]以进一步研磨。同样,在球磨机中,气体从研磨区[82]上吹[98]过,以将所研磨的材料运送至分粒器[94],在本例中所述分粒器设置为与研磨机分离。在分粒器[94]中被舍弃的较大颗粒经过废料槽[96]返回至研磨区〔82〕。
[0007]初始进料至磨机[81]的原料将通常由具有通过别的原生矿物结合在一起的不同矿物杂质的砾岩组成。其典型的例子是煤和石灰石,在此不同的杂质组分可包含矿物诸如硅石(砂)、黄铁矿(铁)、钙和/或矾土(在粘土组分中),所述矿物以单个杂质的颗粒或小块的形式包埋在原生矿物中。在煤的例子中原生矿物质为碳,而在石灰石的例子中,原生矿物质为碳酸钙。磨碎过程压碎原料,释放在原生矿物中形成砾岩的任何颗粒。因此,在煤的例子中,除了碳颗粒外,将产生砂、铁和粘土颗粒。
[0008]矿物组分的分离可基于不同的物理或化学性质例如电阻率或溶解度来进行。在煤的例子中,如果需要从其他低密度矿物诸如矾土、钙或粘土材料中分离碳,可用静电离析器从高电阻的矾土或钙材料中分离低电阻率碳。已知静电离析器也可用于在砂采矿工业中分离出有用的矿物,所述矿物可添加至目前的矿物除去过程中以增加低密度材料或高密度材料的分离程度。基于溶解度的进一步分离是用于低密度材料或高密度材料附加加工的另一个选择。洗涤提取的材料将除去可溶组分,如果需要,所述可溶组分之后可通过将水蒸发而被回收。
[0009]所有这些现有技术分离过程寻求除去杂质或类似物,以便有效地回收浓度提高的期望矿物。
[0010]发明概述
[0011]本发明寻求提供用于分离颗粒物的改进的分离设备和过程、或至少用于分离颗粒物的已知分离设备和过程的替代品。
[0012]本发明也寻求提供基于密度进行矿物或其他颗粒物分离的分离设备和分离过程。
[0013]在一种广泛的形式中,本发明提供分离颗粒物的分离设备,其包括:
[0014]壳;
[0015]颗粒入口,其适于使所述颗粒物进入所述壳;
[0016]流体入口,其适于使流体进入所述壳;和
[0017]出口,其适于使预定密度的颗粒物从所述壳流出。
[0018]优选地,所述流体入口适于使所述颗粒物进入所述壳的下部。
[0019]同样优选地,所述出口适于使预定密度的颗粒物从所述壳的上部流出。
[0020]同样优选地,所述出口适于使预定密度的颗粒物从所述壳的下部流出。
[0021]同样优选地,所述出口适于使预定密度的颗粒物从所述壳的上部流出,并且所述设备进一步包括适于使第二预定密度的颗粒物从所述壳的下部流出的第二出口。
[0022]同样优选地,所述颗粒入口包括至少一个尺寸分离筛网。
[0023]同样优选地,所述壳是分段的。
[0024]同样优选地,所述壳包括至少一个适于促进流动通过所述筛网的流体分配的分配筛网。
[0025]同样优选地,所述设备包括多个流体入口。
[0026]同样优选地,所述流体入口位于延伸穿过所述壳的穿孔板的下方。
[0027]在进一步广泛的形式中,本发明提供分离颗粒物的多级分离装置,所述多级分离装置包括至少两个如以上所限定的所述分离设备,其中第一分离设备的所述出口适于将颗粒物进料到第二分离设备的所述颗粒入口。
[0028]优选地,尺寸分离筛网位于第一分离装置的所述出口和第二分离装置的所述颗粒入口之间。
[0029]在进一步广泛的形式中,本发明提供使用分离设备分离颗粒物的方法,所述分离设备包括:
[0030]壳;
[0031〕颗粒入口,其适于所述颗粒物进入所述壳;
[0032]流体入口,其适于使流体进入所述壳;
[0033]出口,其适于使预定密度的颗粒物从所述壳流出。
[0034]所述方法包括步骤:
[0035]使颗粒物经过所述颗粒入口进入所述壳;
[0036]使所述流体经过所述流体入口进入所述壳;和
[0037]使预定密度的颗粒物经过所述出口从所述壳流出。
[0038]在进一步广泛的形式中,本发明提供适于与研磨或磨碎装置一起使用的分离颗粒物的分尚设备,所述分尚设备包括:
[0039]壳;
[0040]颗粒入口,其适于使所述颗粒物进入所述壳;
[0041]流体入口,其适于使流体进入所述壳;和
[0042]出口,其适于使预定密度的颗粒物从所述壳流出。
[0043]优选地,所述流体入口适于使所述颗粒物进入所述壳的下部。
[0044]同样优选地,所述出口适于使预定密度的颗粒物从所述壳的上部流出。
[0045]同样优选地,所述出口适于使预定密度的颗粒物从所述壳的下部流出。
[0046]同样优选地,所述出口适于预定密度的颗粒物从所述壳的上部流出,并且所述设备进一步包括适于使第二预定密度的颗粒物从所述壳的下部流出的第二出口。
[0047]同样优选地,所述颗粒入口包括至少一个尺寸分离筛网。
[0048]同样优选地,所述分离设备是分段的。
[0049]同样优选地,所述设备壳包括至少一个适于促进流动通过所述筛网的流体分配的分配筛网。
[0050]同样优选地,所述设备包括多个流体入口。
[0051]同样优选地,所述流体入口位于延伸穿过所述壳的穿孔板的下方。
[0052]在进一步广泛的形式中,本发明提供分离颗粒物的多级分离装置,包括至少两个如以上所限定的分离设备,其中第一分离设备的所述出口适于将颗粒物进料到第二分离设备的所述颗粒入口。
[0053]优选地,尺寸分离筛网位于第一分离装置的所述出口和第二分离装置的所述颗粒入口之间。
[0054]同样优选地,所述装置或设备安装在立轴式磨机中。
[0055]在进一步广泛的形式中,本发明提供在研磨或磨碎装置中使用分离设备分离颗粒物的方法,所述分离设备包括:
[0056]壳;
[0057]颗粒入口,其适于所述颗粒物进入所述壳;
[0058]流体入口,其适于使流体进入所述壳;
[0059]出口,其适于使预定密度的颗粒物从所述壳流出。
[0060]所述方法包括步骤:
[0061〕使颗粒物经过所述颗粒入口进入所述壳;
[0062]使流体经过所述流体入口进入所述壳;和
[0063]使预定密度的颗粒物经过所述出口从所述壳流出。
【专利附图】
【附图说明】
[0064]本发明从以下其优选的但非限定的实施方式的详细说明中将得到更加全面地理解,其描述与附图相关,其中:
[0065]图1是现有技术典型立轴式磨机的剖视图;
[0066]图2是描述了大颗粒再循环过程的现有技术立轴式磨机;
[0067]图3是现有技术立轴式磨机;
[0068]图4显示了包括流动空气入口和颗粒出口的安装在立轴式磨机中的本发明;
[0069]图5是现有技术典型球磨机;
[0070]图6是描述了不同颗粒流动的现有技术典型球磨机;
[0071]图7显示了安装在球磨机中的本发明;
[0072]图8是本发明的两级实施方式,其包括多个分配筛网、所述颗粒入口上方的尺寸分离筛网和所述级之间的尺寸分离筛网;
[0073]图9是本发明分段实施方式的俯视图;
[0074]图10是多级实施方式,其包括多个气源、多个分配筛网、和位于所述颗粒入口上方以及所述级之间的尺寸分离筛网;并且,
[0075]图11是单级实施方式,其包括流体分配箱和穿孔板、多个分配筛网和所述颗粒入口上方的分离筛网。
[0076]优选实施方式详述
[0077]在所有附图中,使用相同的数字来表示相似的特征,有明确另外表示的情况除外。
[0078]图4显示安装在立轴式磨机[1]中的本发明的优选的实施方式,图7显示安装在球磨机[110]中的优选的实施方式。图8详细显示了分离设备〔2〕。其包括壳[3]、颗粒入口[4]、流体入口[5]和出口〔6〕。壳[3]通常由钢制成,但也可以是任何其他合适的材料或复合材料。颗粒物一一通常是但不限于煤、石灰石或其他矿物一一经过颗粒入口[4]进入设备[2]。流体一一通常是空气,但也可以是具有合适性质的任何其他流体并且不与所述颗粒物起反应一一经过流体入口[5]进入设备〔2〕。所述流体可被加压,并且,如本领域技术人员将理解的,可基于颗粒物的密度、壳的体积、所要分离的目标材料和其他因素来确定最适压力,以使得所述颗粒物和所述流体之间发生适当的混合或流化。预定密度的颗粒物经过出口[6]从设备[2]中出来。例如,如果原料是煤,则高密度颗粒诸如硅石和黄铁矿可被收集,而低密度颗粒诸如碳则从所述设备中出来。
[0079]在优选的实施方式中,设置流体入口[5],以使得流体进入设备壳[3]的下部。这允许流体向上流动通过所述颗粒物,导致其变得流化。然后,低密度材料能够向壳[3]的顶部沉积而高密度材料则向底部移动。
[0080]设置出口[6],以使得预定密度的颗粒物从设备壳[3]的上部出来。或者,可设置出口[7],以使得预定密度的颗粒物从设备壳[3]的下部出来。如实施方式中所示,设备[2]可同时包括上出口[6]和下出口〔7〕。图4显示了具有上出口[6]和下出口[7]的实施方式,上出口[6]允许材料返回至研磨过程[82],下出口[7]连接到磨机废料进料斗(01111-6^601:8110卯61)[31]。该材料可从研磨过程中完全除去或经过进一步加工。
[0081]颗粒入口[4]可包括至少一个尺寸分离筛网[8]。在所示的实施方式中,也存在第二分离筛网[9]。在煤的例子中,第一分离筛网[8]可允许低于大约10皿的颗粒穿过〔41〕,第二筛网[9]允许低于大约3皿的颗粒穿过〔42〕。这些只是典型值,要分离的尺寸由被分类的特定材料组成所决定。对于第一筛网[43]或第二筛网[44]过大的材料,其通常返回至研磨过程[82]。
[0082]图9显示了使用固体分隔板[10]和穿孔分隔板[22]的已经分段的分离设备[2]的实施方式。使用固体分隔板[10]