CN109789447B - 用于颗粒的干式分选的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于大颗粒材料的干式分选的装置和方法，尤其是粗颗粒。该装置包括腔室、邻近腔室的筛网以及流体式连接至筛网的流化装置。筛网具有筛网表面、多个孔和尺寸大于孔的开口。将粗颗粒和细颗粒介质的混合物装入腔室中。流化装置引导流化流体使细颗粒介质流化并产生指向筛网的流化床。细颗粒介质和粗颗粒通过开口从腔室通过。细颗粒介质通过孔返回腔室。相对高密度的粗颗粒也通过开口返回腔室。相对低密度的粗颗粒保留在筛网表面上。还可以使用振动。

Description

用于颗粒的干式分选的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于颗粒的干式分选的装置和方法，特别地涉及一种使用流化床的干式颗粒分选器和干式颗粒分选方法。本发明被研发来主要用于分选矿物矿石颗粒，并且将在下文中参考本申请进行描述。
背景技术
以下对现有技术的讨论旨在以适当的技术背景呈现本发明，并且允许适当地理解其优点。然而，除非明确相反地指出，否则对本说明书中的任何现有技术的引用不应被解释为明确或暗示承认这种技术是众所周知的或形成本领域公知常识的一部分。
从矿石中提取矿物质的加工技术通常地遵循破碎阶段以将颗粒尺寸减小到易控制的水平，并且还可以涉及进一步减小尺寸以释放有价值的材料，从而产生颗粒的宽的粒度分布。然后，大多数工厂使用基于水的重力分选技术，有时使用基于水的浮选，使用主要由水组成的液体介质来分选颗粒。有时将另一种极细颗粒的材料加入水中以增加介质的密度，从而允许进行致密介质分选。
从水添加到颗粒的那一刻起，就产生了一个主要问题。最终水需要从有价值的颗粒和废物中去除。废物颗粒由相对粗的颗粒组成，能够使用筛网和离心机进行脱水。小于约0.5mm的极细颗粒通常在增稠剂中进行加工，然后作为尾矿储存，引起水分流失。类似地，必须从相对粗糙和极细的产品中基本上除去水。由于这些问题，已经开发了替代的干式加工选择。对于几乎没有水或不允许水进入来允许基于水的分选过程的区域的采矿作业，这种需求特别有利。
然而，通常地，干式分选方法比基于水的方法效率低得多。因此，对现有干式分选技术的重大改进存在重大需求和余地。
已经使用两种主要方法开发了干式分选方法和装置。第一种方法使用倾斜的桌子，该桌子被振动并且经受经由小孔通过桌面的气流，以帮助在桌子上形成自生的致密介质。经受振动和空气流动，颗粒横穿桌子的输送导致粗颗粒分选成较高密度和较低密度的部分。
第二种常用方法涉及流化床，其包括由典型地直径小于1mm的悬浮在上升气流中的细介质颗粒形成的细密介质。这种干式流化过程产生致密介质，有助于根据密度对粗颗粒进行分选。流化床将较不致密的粗颗粒与较致密的粗颗粒分离成两个主要层。使用机械铲或刀片“撇去”顶层的较不致密的颗粒以使顶层转移，而较致密的颗粒从下方排出。
应当理解，气固分选器通常难以管理。由于气固气泡输送，粗颗粒倾向于在介质中经历可变条件和密度变化。这些条件促进了一定程度的混合，然后这与所需的基于密度的分选相反。迫使粗颗粒的进料流移动以通过分选器也是困难的。例如，如果将粗颗粒的进料添加到由细颗粒介质形成的深流化床中，则粗颗粒能够产生羽流效应，其向下送低密度的和高密度的颗粒。然后需要分离低密度的和高密度的颗粒，允许较低密度的粗颗粒迁移到床的顶部。因此，进料还会产生显着的滞留，其对细介质的质量和分选器以高速率有效地加工进料的能力产生不利影响。最终结果是难以操作这种分选器来产生基于密度的清晰分选，从而允许从较高密度的粗颗粒中连续有效地去除较低密度的粗颗粒。
本发明的目的是克服或基本上改善现有技术的一个或多个缺陷，或者至少提供有用的替代方案。
发明内容
本发明涉及直径在1至100mm范围内的，优选直径在10至50mm范围内的，最优选直径在1在10mm范围内的较粗颗粒的选矿。在整个说明书中，术语“粗颗粒”是指上述尺寸范围内的颗粒。因此，本发明是针对包括粗的进料颗粒的进料的分选，以产生高密度粗颗粒和低密度粗颗粒。在应用于例如铁矿石生产的操作的一些实施例中，产物包括高密度粗颗粒，而在应用于例如煤生产的操作的其他实施例中，产物包括低密度粗颗粒。显然，本发明针对主要基于颗粒密度的粗颗粒的分选。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于粗颗粒的干式分选的装置，其包括：
腔室，其用于接收粗颗粒和细颗粒介质的混合物；
筛网，其邻近该腔室用于分离粗颗粒，筛网包括筛网表面、多个孔以及尺寸大于该孔的开口；和
流化装置，其被流体式连接至腔室用于将流化流体引导至腔室中以使细颗粒介质流化，从而产生指向筛网的流化床；
其中开口被配置为允许细颗粒介质和粗颗粒从腔室通过该筛网；
孔被配置为允许细颗粒介质通过该筛网返回至腔室并且防止粗颗粒通过筛网返回；
开口还被配置为允许相对高密度的粗颗粒通过筛网返回腔室；和
筛网将相对低密度的粗颗粒保留在筛网表面上。
在一些实施例中，该筛网包括多个开口。
在一个实施例中，开口基本上尺寸相同。优选地，开口的直径与相对高密度的粗颗粒的直径成比例。更优选地，开口的直径至少是相对高密度的粗颗粒的最大直径的两倍。在一种优选形式中，相对高密度的粗颗粒的最大直径是10mm，开口具有20mm的直径。在另一种优选形式中，相对高密度的粗颗粒的最大直径小于10mm，开口具有10mm和20mm之间的直径。
在一些实施例中，该筛网包括两个或多于两个的开口，开口的尺寸不同以允许不同尺寸的相对高密度的粗颗粒通过筛网返回到腔室。优选地，有两组或更多组尺寸不同的开口。优选地，有三组尺寸不同的开口。在一个优选实施例中，第一组开口的直径为6mm，第二组开口的直径为12mm，第三组开口的直径在15至20mm之间。
在其他实施例中，具有较小尺寸的开口的数量大于具有较大尺寸的开口的数量。其中有三组或更多组不同尺寸的开口，优选地开口的数量随着开口的尺寸的增加而逐渐减少。
在又一个实施例中，具有最大尺寸的开口位于用于将相对低密度的粗颗粒从筛网中移除的出口附近。优选地，开口的尺寸从入口到出口逐渐地增加。
在一些实施例中，筛网包括网状物，并且多个开口以规则的间隔被间隔开设在网状物中及孔之间。
在一些实施例中，筛网包括板，并且多个开口以规则的间隔被间隔开设在板中及孔之间。
在一些实施例中，流化流穿过筛网的流速是可变的。
在一些实施例中，该装置还包括用于将粗颗粒和细颗粒介质输送到腔室中的入口和用于从筛网移除相对低密度的粗颗粒的出口。进一步优选的是，该腔室具有排放出口，用于从装置中除去相对高密度的粗颗粒。
在一些实施例中，该筛网位于腔室的第一侧，流化装置位于腔室的第二侧。优选地，该第一侧和第二侧是腔室的相对侧。更优选地，该筛网位于腔室上面，该流化装置位于腔室下面。
在一些实施例中，该腔室包括有孔的表面以允许流化流体流入腔室。
在一些实施例中，该装置包括用于促进粗颗粒横穿筛网移动的第一振动机构。优选地，该第一振动机构促进粗颗粒从入口到出口的移动。更优选地，该第一振动机构促进相对高密度的粗颗粒在腔室内朝排放出口移动。在一些实施例中，该第一振动机构影响细颗粒介质的流化和/或促进均匀流化床的形成。在其他实施例中，该第一振动机构影响细颗粒介质经由腔室的流化。在一些实施例中，该第一振动机构被连接至腔室和/或筛网。
在一些实施例中，该装置包括用于促进粗颗粒横穿筛网移动的第二振动机构。优选地，该第二振动机构促进粗颗粒从入口到出口的移动。更优选地，该第二振动机构促进相对高密度的粗颗粒在腔室内的朝排放出口的移动。在一些实施例中，该第二振动机构影响细颗粒介质的流化和/或促进均匀流化床的形成。在其他实施例中，该第二振动机构影响细颗粒介质经由腔室的流化。在一些实施例中，该第一振动机构被连接至腔室和/或筛网。
在另外的实施例中，该装置包括用于使腔室振动的第一振动机构和用于使筛网振动的第二振动机构。在其他实施例中，该装置包括用于使筛网振动的第一振动机构和用于使腔室振动的第二振动机构。在一个优选的形式中，第一振动机构独立于第二振动机构运行。
在一些实施例中，该装置还包括盖，用于防止被夹带在筛网上的空气流中的任何细颗粒介质逸出。在一些实施例中，该盖包括具有排气装置的罩，用于可控地移除细颗粒介质。该罩还可以具有抽吸装置，用于通过排气装置抽吸细颗粒介质。可替换地，该罩具有正泵，用于通过排气装置抽吸细颗粒介质。在另一个实施例中，从空气流中过滤细颗粒介质。在一个优选实施例中，该排气装置被流体式地连接至用于将细颗粒介质返回至腔室的回收导管。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于粗颗粒的干式分选的分法，其包括：
在腔室内接收该粗颗粒和细颗粒介质的混合物；
提供具有筛网表面、多个孔以及尺寸大于孔的开口的筛网；
引导流化流体进入腔室以使细颗粒介质流化，从而产生指向筛网的流化床；
允许细颗粒介质和该粗颗粒从腔室通过该开口；
允许细颗粒介质穿过孔返回腔室；
防止粗颗粒穿过孔返回腔室；
允许相对高密度的粗颗粒通过开口返回至腔室以抵抗流化的细颗粒介质通过开口的流动；和
将相对低密度的粗颗粒保留在筛网表面上。
在一些实施例中，该分法包括提供多个开口。
在一些实施例中，该分法包括提供基本上尺寸相同的开口。优选地，该方法包括提供直径与相对高密度的粗颗粒的直径成比例的开口。更优选地，该方法包括提供直径至少是相对高密度的粗颗粒的最大直径的两倍的开口。在一个优选形式中，该方法包括提供具有20mm直径的开口。在一个优选形式中，该方法包括提供直径在10mm和20mm之间的开口。
在一些实施例中，该方法包括提供包括两个或多于两个的尺寸不同以允许不同尺寸的相对高密度的粗颗粒通过筛网返回到腔室的开口的筛网。优选地，该方法包括提供两组或更多组尺寸不同的开口。优选地，该方法包括提供三组尺寸不同的开口。在一个优选实施例中，该方法包括提供直径为6mm的第一组开口，直径为12mm的第二组开口，和直径在15至20mm之间的第三组开口。
在其他实施例中，该方法包括提供比较大尺寸的开口的数量更多的较小尺寸的开口。其中有三个或更多不同尺寸的开口，优选地该方法包括随着开口的尺寸的增加而逐渐减少开口的数量。
在一些实施例中，该方法包括通过入口将粗颗粒和细颗粒介质的混合物输送到腔室中和通过出口将相对低密度的粗颗粒从筛网移除。进一步优选地，该方法还包括通过排放出口将相对高密度的粗颗粒从腔室中移除。
在又一个实施例中，该方法包括将具有最大尺寸的开口放置在出口附近。优选地，开口的尺寸从入口到出口逐渐地增加。
在一些实施例中，有多个开口，该方法还包括在筛网中和在孔之间以规则的间隔将该开口间隔开。在一个实施例中，该方法还包括由网状物形成筛网。在另一个实施例中，该方法还包括由板形成筛网。
在一些实施例中，该方法包括改变流化流穿过筛网的流速。
在一些实施例中，该方法包括将筛网放置在腔室的第一侧，将流化装置放置在腔室的第二侧。优选地，该方法包括将筛网和流化装置放置在腔室的相对侧。更优选地，该方法包括将筛网放置在腔室上面，将流化装置放置在腔室下面。
在一些实施例中，该方法包括提供具有有孔的表面的腔室以允许流化流体流入该腔室。
在一些实施例中，该方法包括提供使所述装置振动以促进粗颗粒在筛网上移动。优选地，该振动步骤促进粗颗粒从入口到出口的移动，并且更优选地，促进相抵高密度的粗颗粒在腔室内朝向排放出口的移动。在另外的实施例中，该振动步骤包括使该腔室和/或该筛网振动。
在一些实施例中，该方法包括使该装置振动以影响细颗粒介质的流化和/或促进均匀流化床的形成。优选地，该振动步骤影响细颗粒介质经由腔室的流化。在另外的实施例中，该振动步骤包括使该腔室和/或该筛网振动。
在一些实施例中，该方法包括使腔室和/或筛网振动。在另外的实施例中，该方法包括使筛网独立于腔室振动。
在一些实施例中，该方法包括防止被夹带在筛网上的空气流中的任何细颗粒介质逸出。在一些实施例中，该方法包括通过排气装置可控地移除细颗粒介质。该方法可以包括通过排气装置吸引细颗粒介质或通过排气装置抽吸细颗粒介质。在另一个实施例中，该方法包括从空气流中过滤细颗粒介质。在另一个优选实施例中，该方法包括将细颗粒介质回收至腔室中。
除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应被解释为包含性意义而不是排他性或穷举性意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。
此外，如本文所使用的并且除非另有说明，否则使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述共同对象，仅表示引用相同对象的不同实例，并不意味着暗示所描述的对象必须在给定的顺序或时间上、空间上、排序中，或以任何其他方式。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的优选实施例，附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的用于粗颗粒的在分批条件下的干式分选的一种装置的侧视图；
图2是根据本发明的另一个实施例的用于粗颗粒的干式分选的另一种装置的侧视图，其允许连续的稳态分选；
图3是用于图1或2的装置的筛网的一个实施例的俯视图；
图4是用于图1或2的装置的筛网的另一个实施例的俯视图；
图5是用于图1或2的装置的筛网的另一的实施例的俯视图；
图6是用于图1或2的装置的筛网的又一个实施例的俯视图；
图7是说明例如依据本发明的实施例的分区数与相对颗粒密度的关系图；
图8是说明图7的示例的分区数与相对颗粒密度的关系图；和
图9是根据本发明的另一个实施例的用于粗颗粒的干式分选的装置的侧视图。
具体实施方式
现在将参考以下示例描述本发明，这些示例应在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。在附图中，相同实施例中的相应特征或不同实施例共有的相应特征已经被赋予相同的附图标记。
在干式分选过程中，细颗粒介质典型地由理想地小于0.5mm的细颗粒形成，但理想情况下不会太细以至于颗粒作为灰尘被淘析。选择细颗粒介质以便以适当的介质密度为目标来从待分选的粗颗粒中捕获有价值的粗颗粒。例如，在煤加工中，细颗粒介质可以由砂形成，以将较低密度的粗煤颗粒与较高密度的其他粗矿物颗粒分离。在另一个示例中，在铁矿石加工中，细颗粒介质可以主要由与细砂混合的细铁矿石形成。
在一些实施例中，本发明已经被开发用于将尺寸在直径为1.0mm至10.0mm之间的(其可以被描述为“小”粗颗粒)至超过10.0mm(其可以被描述为“大”粗颗粒)变化的粗颗粒。因此，在整个说明书中使用术语“粗颗粒”来指这些直径等于或大于1.0mm的颗粒。这些粗颗粒相对于用于形成细颗粒介质的细颗粒而言是大的。
参考图1，采用干式流化床2的装置1包括用于接收粗颗粒和细颗粒介质的混合物的腔室3、流化装置4和筛网5。流化床2由细颗粒介质(直径小于1.0mm)形成。粗颗粒被分成相对高密度的粗颗粒6和相对低密度的粗颗粒7。腔室3包括具有穿孔9的基部8。振动构件10被连接到腔室3的任一侧以搅动腔室或使腔室振动。
流化装置4位于腔室3下方，并且包括分配器、气源11、气体导管12、流化室13和阀14。分配器被整体地形成在腔室3的基部8中并且包括穿孔9，以便以实现所需的流体分配的方式将气体引导到腔室3中。气体，例如化学惰性气体或空气从气体源11经由阀14通过气体导管12被输送到流化室13中，气体从流化室13被引导通过分配器9进入腔室3以使混合物流化。
筛网5位于腔室3的上方，并且被设计成在操作中与流化床2的高度处于相同或基本相同的高度。筛网5具有筛网表面15、多个细孔16和尺寸大于其他孔的至少一个开口17。这种较大尺寸的开口17，下文称为“下沉孔”，允许相对高密度的粗颗粒6保持在筛网表面15的高度或海拔处或者“下沉”(即返回)到流化床2和腔室3。应当理解，在这个实施例或其他实施例中，能够在筛网5中提供不止一个下沉孔17。优选地，筛网表面15的相对小部分包括一个或多个下沉孔17。较小尺寸的孔16允许细颗粒介质容易地通过筛网5并且返回流化床2和腔室3。
在运行中，包含细颗粒介质的细颗粒混合物被送入至筛网下方的腔室3中，同时将粗颗粒6作为一批送入到筛网5上。可替换地，细颗粒介质被送入筛网5上，从那里它能够落入腔室3中。流化装置4运行来通过分配器9输送如箭头18所示的流化气体，并且在腔室3中形成流化床2，这将细颗粒介质的流化流导向筛网5。同时，腔室3由振动构件10振动，促进流化和流化床2的形成。振动还有助于沿着筛网15移动任何颗粒以帮助分选。
下沉孔17引起流化的细颗粒介质在向上方向上穿过这些下沉孔流动。这种流动是由于与较小的孔16相比，流化的细颗粒介质流过下沉孔17的渗透性增加。上升的流化细颗粒介质在向上方向上提升低密度粗颗粒7，因此迫使较低密度的粗颗粒保留在筛网表面15。换句话说，下沉孔17引起单向流动，其将较低密度的粗颗粒6保持在筛网5上并且防止它们返回流化床2。
同时，由于相对于流化的细颗粒介质的总密度更高的密度，相对高密度的粗颗粒6通过这种上升的流化细颗粒介质而下沉或下降。向上通过下沉孔17并且到达筛网表面15上的颗粒细颗粒介质倾向于通过较小的孔16落下，允许它们返回到流化床2下方的流化区。孔16还防止粗颗粒6和7通过，使得较高密度的颗粒7必须穿过下沉孔17以便到达腔室3。因此，这导致较低密度的粗颗粒7与其余的细颗粒介质和较高密度的粗颗粒6分离。
装置1由罩19形式的盖封闭，罩19具有锥形或倾斜的侧壁，其逐渐变细到出口20。罩19确保细颗粒介质，尤其是最细的这些颗粒以及任何灰尘，不会逸出装置1而污染周围环境。大部分细颗粒介质与空气流(该空气流由流化床2的流化流在筛网5上方产生)分离，但是更多灰尘的颗粒倾向于被气流夹带。抽吸装置或正泵(未示出)可以用于如箭头21所示抽出细粉尘，以便在腔室3中回收和再利用。在另一替代方案中，从流动中过滤掉尘埃颗粒。
振动机构(例如振动构件10)的使用有助于分选过程，因为振动促使细颗粒介质作为更均匀的介质移动，从而形成均匀的流化床。此外，由于流化床2的经由腔室3的振动而振动，分选更有效和高效地进行。然而，筛网5也可以通过与振动构件10的适当连接或使用连接到筛网5的另一组振动构件被直接地振动以增加这个分选效率。在后一种情况下，另外的振动构件的组可以独立于振动构件10运行或被连接到振动构件10。
通常地，振动是优选的，因为已知流化过程受到振动的影响，其在某种程度上改善细颗粒介质的作用，因为振动促进细颗粒介质从筛网表面15上方返回至流化床2下面。特别地，振动能够帮助破坏气体向上穿过流化床2的气泡流动。振动还可以帮助较低密度的粗颗粒7穿过筛网15从一侧传送到另一侧；防止颗粒-颗粒桥接或者孔16或下沉孔17的堵塞；并且在上升的流化颗粒混合物和筛网表面15之间产生更紧密的相互作用。
这些促进粗颗粒在筛网5上移动并且影响细颗粒介质流化或促进均匀流化床2的形成的功能能够通过不同的振动器分别进行。例如，通过被附接到腔室3的振动构件10可以促进粗颗粒的移动，同时通过被附接至筛网5的一个或多个振动构件可以促进对细颗粒介质的流化或均匀流化床2的形成。反向配置是可能的，其中被附接到腔室3的振动构件10影响细颗粒介质的流化或促进均匀流化床2的形成，而被附接到筛网5的一个或多个振动构件促进粗颗粒的移动。
参考图2，示出了装置1的另一个实施例，其中它被设计为用于连续或稳态运行，而不是如图1中的批量操作。在装置1中，流化床2被形成在腔室3和筛网5中，流化装置4位于基部8下方。该装置还包括罩40形式的分选室，罩40被连接到腔室3的壁45。进料入口47位于筛网5上方，与罩40相邻，以输送粗颗粒的进料，理想地从上方落到筛网表面15上。进料入口47具有双阀装置49，以防止细颗粒介质作为灰尘逸出。细颗粒介质可以源自另一种精制或分选过程，例如干法筛选过程，以除去更细的颗粒。
当进料入口47将细颗粒介质输送到筛网5上时，逐渐填充腔室3，然后流化装置4以与上述相同的方式运行以在腔室3中形成流化床2。在这个实施例中，阀14是具有流量计的空气流量阀，以控制流化气流的速率。壁45通过合适的振动构件(为了提高清晰度未示出)被振动，以引起细颗粒混合物如箭头46所示的沿着筛网5移动，并且促进流化。下沉孔17引起细颗粒介质从流化床2向上流动并且进入筛网表面15上。孔16允许细颗粒介质通过筛网5返回并且返回腔室3中的流化床2，但防止粗颗粒6和7通过。较高密度的粗颗粒6通过下沉孔17落下，穿过筛网5，进入流化床2，而较低密度的粗颗粒7保留在筛表面15上，在那里它们在振动下朝向溢流去除装置50移动。应当理解，较低密度的粗颗粒7保留在筛网5上是因为它们的密度不足以抵抗流化床2产生的向上流动的细颗粒介质而通过下沉孔17落下。
在这个实施例中，下沉孔17的尺寸基本相同，并且优选地被设计成具有与较高密度的粗颗粒6的直径成比例的直径。优选的是，开口或下沉孔17的直径至少是较高密度的粗颗粒的最大直径的两倍，以确保较高密度的粗颗粒能够物理地穿过下沉孔17并且进入腔室3中以抵抗细颗粒介质的流化流动。其中，较高密度的粗颗粒6的最大直径是10mm，而下沉孔17具有20mm的直径。在其他情况下，较高密度的粗颗粒6的最大直径小于10mm，而下沉孔17可以具有10mm和20mm之间的直径。在这种情况下，较小尺寸的下沉孔17将改善最小的较高密度粗颗粒6的分选。已经确定，对于给定尺寸的较高密度的粗颗粒，开口或下沉孔17具有最佳尺寸，以实现基于密度的分选。
通过下沉孔17落下的较高密度的粗颗粒6将倾向于通过流化床2朝向腔室3的基部8快速地下降。基部8包括流化装置4的分配器9，其具有细孔或喷嘴52，用于将空气流输送到流化床2。分配器9下方的流化室13在升高的压力下运行，以确保均匀的空气分布。基部8具有倾斜表面，以帮助将致密的粗颗粒6引导至下排放出口58。排放出口58具有旋转阀(未示出)，以允许较高密度的粗颗粒6作为底流从装置1中移除。可替换地，排放出口58具有一个或多个电磁阀。排放出口58还具有阀装置，该阀装置在较高密度的粗颗粒6排放到底流的期间减少气体/空气和细颗粒介质的损失。底流排放落到振动的或静态的二次筛网上，以将细颗粒介质与粗颗粒分离。能够引入一些空气流来清洁细颗粒介质的较高密度的粗颗粒6。倾斜的二次筛网能够用于引起较高密度的粗颗粒6的移动以便移除，例如旋转和/或滑动。
溢流去除装置包括管道或导管50，使得较低密度的粗颗粒能够从筛网表面15滚落到溢流中。排放出口50可以具有双阀装置，以防止细颗粒介质作为灰尘逸出。然而，一些细颗粒介质被夹带有较低密度的粗颗粒7。因此，在溢流中捕获的颗粒落到振动的或静态的二次筛网上。如上所述的，能够引入一些空气流来清洁细颗粒介质的较低密度的粗颗粒7。二次筛网能够用于引起较低高密度的粗颗粒7的移动以便移除，例如旋转和/或滑动。
与图1的实施例一样，装置1的上部由罩40封闭以限制任何细小的灰尘，并且抽吸装置60用于通过从装置的排气装置62和随后从空气中过滤来吸取细尘。可替换地，使用正压泵抽吸灰尘。然后如下所述，重新使用回收的细颗粒介质。
从溢流和底流中移除的细颗粒介质经由陡倾斜管(未示出)朝向垂直立管(未示出)输送。该垂直立管包括传统的气固流化床，其延伸到位于整个装置1之上的高度。管道(未示出)将流化的颗粒从常规流化床输送回装置1中的流化床2。以这种方式，细颗粒介质被再循环以减少介质的损失。这个管道的入口理想地位于筛网5的上方以确保返回的细颗粒介质的容易进入或被连接到进料入口47。这也允许在需要时添加替代的细颗粒介质。
在一些实施例中，筛网5以一定角度倾斜来帮助从筛网表面15输送较低密度的粗颗粒通过一个或多个下沉孔17从装置1和较高密度的粗颗粒6中移除。然而，如上所述的振动机构能够用于以微小的梯度、水平的或向下的方式输送颗粒。水平方法是优选的，因为这确保了细颗粒介质与筛网5更均匀地相互作用。以这种方式，较高密度的粗颗粒6能够在筛网6上碰撞，周期性地暴露于下沉孔17。
参考图3至图6，示出了用于装置1中的筛网5的多种实施例。在图3和图4中，筛网包括网状物70，网状物70具有多个孔16和较大尺寸的开口或下沉孔17。在图3中，下沉孔17以规则的间隔成对地或三个地设置在“行”中并且位于孔16之间(以形成大致规则的图案)。在一个变形中，网状物70可以具有以不规则的间隔设置的下沉孔17，只要有足够的网状物覆盖以防止高密度的粗颗粒6能够沿着表面移动而不会遇到至少一个下沉孔17。
在图4中，筛网的另一个实施例包括具有较大的不同尺寸的开口或下沉孔17a、17b和17c的网状物75。筛网的这个实施例被设计成促进不同尺寸的较高密度的粗颗粒6穿过下沉孔17a、17b和17c。众所周知，粗颗粒倾向于由不同尺寸的例如直径为1至10mm的颗粒组成。因此，较小尺寸的粗颗粒(约1至3mm)通常地比较大尺寸的粗颗粒(约7至10mm)在数量上多得多。因此，在图4中，网状物75被分成具有相应的一组或一套下沉孔17a、17b和17c的离散区域75a、75b和75c，其被引导以使得尺寸逐渐增大的较高密度的粗颗粒6能够通过。
区域75a中的较小尺寸的下沉孔17a的数量大于区域75b中的中间尺寸的下沉孔17b的数量，而中间尺寸的下沉孔17b的数量又大于区域75c中的最大尺寸的下沉孔17c的数量。因此，该实施例能够最佳地以更多数量的下沉孔17a迎合更大数量的较小的较高密度的粗颗粒，同时提供较少数量的开口17b以最佳地迎合较小数量的中等尺寸的较高密度的粗糙颗粒，和通过最小数量的最大下沉孔或开口17c以最佳地迎合更小数量的最大的较高密度的粗颗粒。在一个特别优选的实施例中，较小尺寸的下沉孔17c的直径为6mm以迎合直径为1至3mm的较高密度的粗颗粒，中间尺寸的下沉孔17b的直径为12mm以迎合直径为3至6mm的较高密度的粗颗粒，最大尺寸的下沉孔17c的直径为15至20mm以迎合直径为6至10mm的较高密度的粗颗粒。显然，一些较小的较高密度的粗颗粒(例如，1至3mm)可以穿过最大的开口17c(例如，15至20mm)并且经历较低效率的分选，但是应当理解与较大的开口17c相比，这些较小的较高密度的粗颗粒更可能与较小的开口17a相互作用。
在这个实施例中，还应注意，最大的开口或下沉孔17c位于筛网75的一端附近，该端旨在成为邻近装置1的出口50的筛网的最终出口点，在此产生抵消最小的较高密度的粗颗粒通过最大开口或下沉孔17c的较大趋势的条件。另外，对出口点附近的局部空气速度的调节导致穿过最大的下沉孔17c的较小的较高密度的粗颗粒的分选密度发生偏移。筛网中的轻微倾斜或倾斜导致更多的细颗粒介质向上通过最大的开口或下沉孔17c，再次引起穿过最大的下沉孔17c的较小的较高密度的粗颗粒的分选密度的偏移。
在图5和图6中，筛网包括板80，板80具有多个孔16和较大尺寸的开口或下沉孔17。在图4和图5中，下沉孔17也以规则的间隔设置。然而，在图5中，下沉孔17与板80的纵向轴线对齐。
应当理解，孔16和下沉孔17可以具有不同的形状，例如矩形(从而形成槽)、椭圆形、正方形、三角形或任何其他多边形形状。然而，优选的是，孔16采用正方形或矩形形状。另外，在同一筛网上，孔16和/或下沉孔17的尺寸能够变化，只要它们满足它们的功能要求即可。也就是说，孔16应该足够小以允许细颗粒介质通过筛网5和返回流化床2中，而下沉孔17必须足够大以使较高密度的粗颗粒6能够通过筛网5回落和进入流化床2。
在穿过筛网输送粗颗粒的分选器装置中，例如图2的装置1，优选的是，给定尺寸的开口或下沉孔17不止一次地覆盖筛网5的整个宽度。这意味着当所有粗颗粒横穿筛网5的整个长度从入口47到出口50时，它们都被暴露于所有不同尺寸的开口或下沉孔17a、17b和17c。因此，在其他实施例中，下沉孔17a、17b和17c不限于分选区域75a、75b和75c，而是分布在整个筛网75上。
在其他实施例中，筛网5不一定在腔室3上方，而是位于一侧。类似地，流化装置4不一定位于腔室3下方，而是位于另一侧，优选地位于筛网5所在侧的相对侧。
还应注意，虽然罩40有利地防止细尘逸出并且有助于回收细颗粒介质以便再利用，但是在本发明的所有实施例中不是必要提供罩40的。例如，装置1可以位于房间内以确保容纳任何细尘并且不会逸出，并且可以回收。而且，可以使用其他类型的盖来代替罩40，例如护套、壳体、夹套、蓬盖或圆顶。另外，盖需要被连接到腔室3，但是可以邻近筛网5、在筛网5上方或一般靠近筛网5以捕获细尘。
虽然上述实施例在筛网5中采用多个下沉孔17，但是应当理解，装置1可以使用单个下沉孔。这可以出现在较小的装置和/或方形筛网5中。
示例
使用如图1的装置1的样机来分选标称尺寸在直径1至10mm范围内的不同密度的粗颗粒。筛网5具有直径为1mm的小孔16和直径为9mm的单个大开口或下沉孔17。细颗粒介质包括砂，其中2.9kg砂被倒入腔室3中。使用流化装置4的不同空气流速来评估装置1，结果显示在图7和图8的曲线图中。
在图7中，该曲线图显示了对于空气流速为6.8、7.4、8.0和9.9m3/h的分选的较高密度的粗颗粒的分配数和相对密度的比较。分配数表示保留在筛网5上的给定密度的粗颗粒的分数。从这个曲线图可以看出，表示对应于分配数0.5的相对密度的分选密度随着空气流速的增加而增加。这意味着随着空气流速的增加，更多的粗颗粒残留在筛网上。
在图8中，该曲线图显示了三种不同范围的较高密度的粗粒度的分配曲线--2.0至2.8mm、2.8至4.0mm和4.0至5.6mm，其中空气流速为7.4m3/h。所有三种尺寸范围或分数的D50或分选密度仅相差0.1g/cm3，而Ep非常有效，范围为0.03至0.15g/cm3。Ep定义了分选密度中的误差，并且基于分配数为0.75和0.25的密度值。这两种密度之间的差(以g/cm3为单位)除以2，相当于基于水的重力分选中所使用的Ep值的通常量级。如本领域技术人员所理解的，D50是对应于具有50％机会穿过下沉孔的颗粒的颗粒密度。因此，D50提供了分选密度的测度。
参照图9，示出了本发明的另外一个实施例，示出了具有用于影响细颗粒介质的流化和粗颗粒横穿筛网5的输送的单独的振动机构的装置100。为清楚起见，示出的装置100没有盖、护罩或罩，并且没有关于筛网5的任何细节，例如孔或下沉孔17。包括粗颗粒和细颗粒介质的混合物的进料经由导管47进料到腔室3中。气动振动器110形式的振动机构经由安装构件115安装到腔室3。气动振动器110通过腔室3给筛网5施加振动，以影响细颗粒介质的流化和/或促进均匀流化床2的形成。另一个振动机构120在腔室3下方被安装支撑件125上，并且包括一个或多个梁130形式的支撑构件，梁130被连接到在梁130的两侧上的一对振动电机135。梁130被安装在连接到支撑件125的弹簧140上，使得整个腔室3能够在由振动机构120产生的振动下移动。如上所述，振动电动机135经由梁130引起腔室3的振荡振动运动，这导致粗颗粒横穿筛网5的输送以及较高密度颗粒6与较低密度颗粒7的分离。
还应当理解，本发明的优选实施例中的任何特征能够组合在一起，并且不一定彼此孤立地应用。例如，图6中的进料入口47的特征能够添加到图1的装置中。本领域技术人员可以容易地进行来自本发明的上述实施例的或优选形式的两个或更多个特征的类似组合。
因此，本发明的实施例试图模拟液体流化中存在的属性。在液体流化中，介质通常是水，其具有流动的趋势，并且又将较低密度的颗粒携带到溢流槽中。在本发明的实施例中，通过在干式流化床2正上方提供具有相对小的孔16和一个或多个下沉孔17的筛网5来模拟液体表面。上筛表面15产生或模拟存在于液体介质和上述气相之间的界面，提供改善的完整性和稳定性。
而且，对于常规的致密介质、气固和流化床，难以迫使粗颗粒输送到溢流槽中，因为它们倾向于位于流化床表面的正下方。因此，将粗颗粒向上提升并越过堰，然后进入外部流槽导致流化损失，因为气体不能从装置溢出。因此，细介质颗粒与气流分离。相反，在本发明的实施例中，以下沉孔17、槽等形式存在的较大尺寸的开口允许细颗粒介质向上升起。这确保了低密度粗颗粒根本不会下沉。筛网表面15将低密度粗颗粒保持正确水平，在流化床2的外部。而且，装置容量不受介质中低密度粗颗粒的滞留的限制。所以，在本发明的实施例中因此实现了高吞吐量筛网容量。在所有这些方面，本发明代表了对现有技术的实际和商业上显着的改进。
尽管本发明已经参考具体示例进行了描述，但是本领域技术人员将理解，本发明可以以许多其他形式实施。

Claims (24)

1.一种用于具有低密度粗颗粒和高密度粗颗粒的粗颗粒混合物的干式分选的装置，包括：
腔室，其用于接收细颗粒介质；
筛网，其邻近所述腔室用于分选所述粗颗粒混合物，所述筛网包括用于接收其上的所述粗颗粒混合物的筛网表面、多个孔以及尺寸大于所述孔的一个或多个开口；和
流化装置，其被流体式连接至所述腔室用于将流化流体引导至所述腔室中以使细颗粒介质流化，从而产生指向所述筛网的流化床以向所述筛网运送所述粗颗粒混合物；
其中所述一个或多个开口被配置为允许所述细颗粒介质和所述流化床运送的所述粗颗粒从所述腔室通过所述筛网；
所述孔被配置为允许所述细颗粒介质通过所述筛网返回至所述腔室并且防止所述粗颗粒通过所述筛网返回；
所述一个或多个开口还被配置为允许所述高密度的粗颗粒通过所述筛网返回所述腔室；和
所述筛网将所述低密度的粗颗粒保留在所述筛网表面上。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述筛网包括网状物，并且多个所述开口以规则的间隔被间隔开设在所述网状物中及所述孔之间。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述筛网包括板，并且多个所述开口以规则的间隔被间隔开设在所述板中及所述孔之间。
4.如权利要求1所述的装置，其中具有多个所述开口，所述开口基本上尺寸相同。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述开口的直径至少是所述高密度的粗颗粒的最大直径的两倍。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述筛网包括两个或多于两个的开口，所述开口的尺寸不同以允许不同尺寸的所述高密度的粗颗粒通过所述筛网返回到所述腔室。
7.如权利要求6所述的装置，其中第一组开口的直径为6 mm，第二组开口的直径为12mm，第三组开口的直径在15至20 mm之间。
8.如权利要求6或7所述的装置，其中具有较小尺寸的开口的数量大于具有较大尺寸的开口的数量。
9.如权利要求7所述的装置，其中所述筛网包括位于出口附近的第四组开口，所述第四组开口被配置为所述低密度的粗颗粒从所述筛网移除。
10.如权利要求1所述的装置，其中流化流的流速穿过筛网时是可变的。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述筛网和所述流化装置位于所述腔室的相对的侧面上。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述筛网位于所述腔室上方，所述流化装置位于所述腔室下方。
13.如权利要求1所述的装置，其中所述腔室包括用于促进所述粗颗粒穿过所述筛网移动的第一振动机构，所述第一振动机构连接至所述腔室和/或所述筛网。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述腔室包括用于影响所述细颗粒介质的流化和/或用于促进均匀流化床的形成的第二振动机构，所述第二振动机构连接至所述腔室和/或所述筛网。
15.如权利要求1所述的装置，还包括用于防止所述细颗粒介质漏出的盖，所述盖具有用于可控地移除所述细颗粒介质的排气装置。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述排气装置被流体式连接至用于将所述细颗粒介质返回至所述腔室的回收导管。
17.一种用于具有低密度粗颗粒和高密度粗颗粒的粗颗粒混合物的干式分选的方法，包括：
将细颗粒介质送入腔室中；
提供具有用于接收其上的所述粗颗粒混合物的筛网表面、多个孔以及一个或多个尺寸大于所述孔的开口的筛网；
引导流化流体通过所述腔室以使所述细颗粒介质流化，从而产生指向所述筛网的流化床；
通过所述流化床向所述筛网输送所述粗颗粒混合物；
配置所述一个或多个开口以使：
所述细颗粒介质和所述流化床输送的所述粗颗粒从所述腔室通过所述一个或多个开口；及
所述高密度粗颗粒从所述一个或多个开口返回所述腔室；
配置所述孔以使：
所述细颗粒介质穿过所述孔返回所述腔室；
防止所述粗颗粒穿过所述孔返回所述腔室；及
将所述低密度的粗颗粒保留在所述筛网表面上。
18.如权利要求17所述的方法，其中具有多个所述开口，所述方法还包括在所述筛网中和在所述孔之间以规则的间隔将所述开口间隔开。
19.如权利要求17或18所述的方法，包括提供直径是至少所述高密度的粗颗粒的最大直径的两倍的开口。
20.如权利要求17所述的方法，包括提供尺寸不同以允许不同尺寸的所述高密度的粗颗粒通过所述筛网返回到所述腔室的两个或多于两个的开口。
21.如权利要求20所述的方法，包括提供比具有较大尺寸的开口的数量更多的具有较小尺寸的开口。
22.如权利要求17所述的方法，包括改变流化流穿过筛网的流速。
23.如权利要求17所述的方法，包括将所述细颗粒介质从所述筛网移除并且将所述细颗粒介质回收至所述腔室。
24.如权利要求17所述的方法，包括振动所述腔室和/或所述筛网以促进所述粗颗粒横穿所述筛网的移动、影响所述细颗粒介质的流化、促进均匀流化床的形成或其任意组合。
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