CN101001699A - 分离颗粒的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于分离物料(34)中颗粒的装置(32)，所述颗粒具有不同的电导率。所述装置包含用于容纳所述物料的进料器(36)，所述进料器(36)限定出口管孔(38)。充电设备(40)位于所述进料器(36)内部并且最接近进料器(36)出口管孔(38)，安排所述充电设备(40)直接将所述颗粒充电。所述装置(32)还包括位于邻近进料器(36)出口管孔(38)的可旋转的转鼓(42)。在使用中，安排充电设备(40)产生通过出口管孔(38)离开进料器(36)并且基本作为单层降落在转鼓(42)上的类似带电颗粒的云，随后导电颗粒(48)将它们的电荷丢失到转鼓(42)并且因而落下，而绝缘/较少导电的颗粒(50)保持带电并因而被吸引到转鼓(42)的表面以便稍后在转鼓(42)的旋转中除去。

Description

分离颗粒的装置和方法
发明背景
本发明涉及分离颗粒的装置和方法。
参考图1和2，常规的鼓式分离器10用于混合物12中颗粒的分离，所述颗粒具有不同的电导率。导电颗粒14和绝缘颗粒16的混合物12从进料器或进料斗18进料到可旋转转鼓20上。转鼓20可以具有导电的或不导电的转鼓表面，但是通常采用导电转鼓表面的形式，将采用其用于本说明书其余部分。混合物12的层，理想地是单层，被放置在旋转转鼓20的顶部，它然后将混合物12移动到充电区22。在这个区中全部颗粒被电晕电极26产生的离子24同等充电。导电颗粒14快速失去它们的电荷到转鼓20并且主要在重力作用下从转鼓20的表面28落下，并由箭头30所指示。绝缘颗粒16，或者至少较少导电的颗粒，保持带电并因而保持对转鼓20表面28的吸引，并且稍后在转鼓20的旋转中用电或机械设备除去。
实现高等级和高通过量分离的显著问题是混合物12的进料。上述分离器10的类型利用颗粒14、16的导电性质而产生电荷差异，以致区分颗粒14、16的行为以便将它们分离。因此，在这个情况下，转鼓20的表面28上的颗粒14、16的定位是重要的因素。特别地，并如上所指出，理想的是颗粒14、16在旋转的转鼓20的表面28上形成单层以便在全部颗粒14、16和转鼓20的表面28之间实现最大可能的电接触。然而，这经常是不可能的，随着过量的颗粒14、16被进料以致在转鼓表面28上形成不止一层，如图3中所示。这趋于严重降低分离的品质。
将数种措施用于解决上述问题，包括，例如，减小进料速率。然而，颗粒并且特别是细粒分离的主要困难之一是附聚。许多不同因素可以引起附聚，所述因素的一种是静电电荷的存在。静电电荷由以前的带有颗粒的过程产生，并且由摩擦起电过程产生。这些电荷和由此产生的力随着减小的颗粒大小开始起越来越大的作用。颗粒的表面和质量分别是第二级和第三级的物理因次。因而，对于相同密度的表面电荷，相对更小的粒子大小导致静电力变得比重力更大，以致具有不同电荷的颗粒保持相互吸引。这样的附聚物是非常稳定的并且可以非常长时间地保有电荷。
上述类型的常规分离方法不能在由不同类型的颗粒形成这些附聚体的这样条件下进行。因此本发明的目的是消除或减少这样的附聚体的形成并且产生防止这样的附聚体形成的条件，由此可以分离这些物料。
发明概述
根据本发明的第一个方面，提供了用于分离物料中颗粒的装置，所述颗粒具有不同的电导率，所述装置包含：
用于容纳物料的进料器，所述进料器限定出口管孔；
位于所述进料器内部并且最接近进料器出口管孔的充电设备，安排所述充电设备直接将所述颗粒充电；和
位于邻近进料器出口管孔的可旋转传递设备，
其中安排所述充电设备以产生类似带电颗粒的云，所述类似带电颗粒通过出口管孔离开所述进料器并且基本上作为单层降落在可旋转传递设备上，随后导电颗粒将它们的电荷丢失到所述传递设备并且因而从传递设备表面落下，而绝缘/较少导电的颗粒保持带电并因而被吸引到传递设备表面以便稍后在传递设备的旋转中通过电或机械设备除去。
优选地，所述充电设备包含至少一个电晕电极用于在至少一个电晕电极周围产生导电等离子体，所述等离子体又引起类似带电的颗粒的云离开进料器。
典型地，为了在所述电极周围产生导电等离子体，将10-50kV之间的电压施加到直径小于1mm的电极。
备选地，所述充电设备可以采用保持在高电压的多个堆积的金属板的形式，所述颗粒被安排成滑动通过所述板以便将颗粒充电。
便利地，为了帮助物料中颗粒的分离，邻近进料器安装振动器用于振动进料器。
根据本发明的第二方面提供了分离物料中颗粒的方法，所述颗粒具有不同的电导率，所述方法包含下列步骤：
提供用于容纳物料的进料器，所述进料器限定一个出口管孔；
将颗粒充电，之后所述颗粒通过出口管孔离开进料器，以便产生类似带电颗粒的云；并且
提供位于邻近进料器的出口管孔的可旋转传递设备，其中带电颗粒基本上作为单层降落在传递设备上，随后导电颗粒将它们的电荷丢失到所述传递设备并且因而从所述转鼓的表面落下，而绝缘/较少导电的颗粒保持带电并因而被吸引到传递设备表面以便稍后在传递设备的旋转中通过电或机械设备除去。
便利地，所述方法包括振动进料器的步骤。
附图简述
图1表示用于分离具有不同电导率的颗粒的常规鼓式分离器；
图2表示图1中所示常规鼓式分离器的转鼓部分的侧视图；
图3表示本发明旨在解决的问题，即常规鼓式分离器转鼓表面上的颗粒并且特别是细粒的附聚；
图4表示根据本发明的用于分离具有不同电导率的颗粒的鼓式分离器；
图5表示图4中所示鼓式分离器中所用进料器的出口管孔，图解了通过出口管孔离开进料器的类似带电颗粒的云，所述云由多个电晕电极产生；
图6表示由本发明中所用多个电极之一产生的电场结构；和
图7表示降落在本发明的鼓式分离器转鼓上的颗粒以便限定所述转鼓上的颗粒单层。
优选实施方案描述
参考图4，表示了用于分离物料34中颗粒的装置32，所述粒子具有不同的电导率。装置32包含用于容纳物料34的进料器36，进料器36限定出口管孔38。以至少一个电晕电极40形式的充电设备位于最接近进料器36的出口管孔38。值得注意地，充电设备沉没在物料34中以便直接将颗粒充电。
可旋转的转鼓42位于邻近进料器的出口管孔。
在使用中，充电设备40产生通过出口管孔38离开进料器36的类似带电颗粒的云，如箭头44所指示。颗粒作为单层降落在可旋转的转鼓42上，随后导电颗粒将它们的电荷丢失到传递设备42并且因而从所述转鼓的表面46落下，如箭头48所指示。而绝缘/较少导电的颗粒保持带电并因而被吸引到转鼓42的表面46以便稍后在转鼓42的旋转中通过电或机械设备除去，如箭头50所指示。
因而，本发明的关键点是将全部颗粒充电到相同的电势电荷密度之后它们降落在旋转的转鼓42上，以便破坏颗粒的吸引力，由此防止附聚的形成。这不能用现有的鼓式分离器通过简单地将自由电荷施加到附聚体而进行，因为这些电荷将存在于它们的表面并且将增加颗粒之间的吸引力。
可以使用这种电晕电极的格栅以增加等离子体的总体积和同时存在于这个区域中的物料体积。物料的全部颗粒将获得相同的电荷密度并且吸引力将被消除而用斥力替代。这将使附聚体破裂并且单一颗粒将相互飞开。这个瓦解作用表示在图5中。为了进一步帮助防止附聚的形成，可以邻近所述进料器安装振动器。这个振动器将不仅用来在进料器中使颗粒平均，而且防止坚硬或阻塞顶层形成在进料器中，由此促进进料过程。
典型地，为了在电极40周围产生导电等离子体，将10-50kV之间的电压施加到直径小于1mm的电极。这将在电极40周围产生高强度电场，原因在于电极的小半径，并且因为这个场强不大于空气击穿的场强，这将引起放电并在电极40周围产生导电区域。这个导电区域的直径将取决于施加的电压并且将随着电压增加而增加。图6中更详细地表示了导电区域52的形成，并且就在这个区域中将发生物料34颗粒的直接充电。
如上所指出，由充电设备40将产生均匀带电颗粒的云。这些颗粒将被吸引到具有不同电势的任何物体。由于这些颗粒上存在的电荷，它们将在这个表面形成单层54，如图7中所示。如上所述，所述单层的形成是理想的并且因而本发明非常好地适于分离更倾向于附聚的细粒。
在本发明的备选方案中，设想可以通过使它们滑过或者以别的方式使它们接触保持在高电压的金属部件而将所述物料内的颗粒充电。相信这个安排将在需要相当高进料速率的应用中特别有用。特别地，设想可以使用使物料流过高电压铜板的堆叠而实现这个方案。

Claims (7)

1.一种分离物料中颗粒的装置，所述颗粒具有不同的电导率，所述装置包含：
用于容纳所述物料的进料器，所述进料器限定出口管孔；
位于所述进料器内部并且最接近进料器出口管孔的充电设备，安排所述充电设备直接将所述颗粒充电；和
位于邻近进料器出口管孔的可旋转传递设备，
其中安排所述充电设备以产生类似带电颗粒的云，所述类似带电颗粒通过出口管孔离开所述进料器并且基本上作为单层降落在可旋转传递设备上，随后导电颗粒将它们的电荷丢失到所述传递设备并且因而从传递设备表面落下，而绝缘/较少导电的颗粒保持带电并因而被吸引到传递设备表面以便稍后在传递设备的旋转中通过电或机械设备除去。
2.根据权利要求1的分离物料中颗粒的装置，其中所述充电设备包含至少一个电晕电极用于在至少一个电晕电极周围产生导电等离子体，所述等离子体又引起类似带电颗粒的云离开所述进料器。
3.根据权利要求2的分离物料中颗粒的装置，其中为了在所述电极周围产生导电等离子体，将10-50kV之间的电压施加到直径小于1mm的电极。
4.根据权利要求1的分离物料中颗粒的装置，其中所述充电设备包含保持在高电压的多个堆积的金属板，所述颗粒被安排成滑动通过所述板以便将颗粒充电。
5.根据任一项在前权利要求的分离物料中颗粒的装置，其中为了帮助物料中颗粒的分离，邻近所述进料器安装振动器用于振动所述进料器。
6.一种分离物料中颗粒的方法，所述颗粒具有不同的电导率，所述方法包括下列步骤：
提供用于容纳所述物料的进料器，所述进料器限定一个出口管孔；
将所述颗粒充电，之后所述颗粒通过出口管孔离开所述进料器，以便产生类似带电颗粒的云；并且
提供位于邻近所述进料器出口管孔的可旋转传递设备，
其中所述带电颗粒基本上作为单层降落在传递设备上，随后导电颗粒将它们的电荷丢失到所述传递设备并且因而从转鼓的表面落下，而绝缘/较少导电的颗粒保持带电并因而被吸引到传递设备表面以便稍后在传递设备的旋转中通过电或机械设备除去。
7.根据权利要求6的分离物料中颗粒的方法，其中所述方法包括振动进料器的步骤。
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