[发明专利]分离颗粒物的方法和设备

说明书

发明背景

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。

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(均匀，homogeneous)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

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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，classifier)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。

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。

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。

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。

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。

发明概述

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。

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。

在一种广泛的形式中，本发明提供在研磨或磨碎过程中基于密度分离颗粒物的分离设备，所述颗粒物主要包括基本上均质颗粒尺寸的矿物质，其中所述分离设备包括：

壳；

颗粒入口，其包括至少一个尺寸分离筛网并适于使小于限定的尺寸的颗粒物进入所述壳；

流体入口，其适于使流体进入所述壳的下部，以使所述流体与颗粒物共同形成流化床；

至少一个流体分配筛网，其被布置为促进穿过所述流化床的流体的均匀分布；

第一出口，其适于使第一密度的颗粒物从所述壳的下部流出；和

第二出口，其适于使第二密度的颗粒物从所述壳的上部流出，所述第二密度低于所述第一密度。

优选地，所述壳是分段的。

同样优选地，所述设备包括多个流体入口。