CN111971126B - 用于从粒状材料中分离具有第二密度的碎块的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从粒状材料中分离具有第二密度的碎块(9c)的系统和方法。该系统包括分离箱(2)，该分离箱(2)包括设有箱出口(6)的第一侧壁(12)、底部(7)、限定用于允许浆料进入箱(2)的通道(3a)的管道(4)。管道出口(4b)与箱出口间隔开并且竖直地被布置在出口(6)下方。分离箱(2)包括用于收集碎块的捕集器(5)。分离室(8a)被布置成与管道出口液体连通以允许浆料进入分离室。管道出口位于分离箱的下部三分之一处、面向箱的底部，使得浆料朝向底部竖直流动经过管道出口，从而引起箱中的浆料的湍流。

Description

用于从粒状材料中分离具有第二密度的碎块的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种包括分离箱的系统和一种使用该系统从粒状材料分离具有第二密度的碎块的方法。
背景技术
现今，采矿是一项消耗能量和水的业务。岩石和其它天然存在的材料被碾磨成具有可由采矿机械处理的直径的粒状材料。粒状材料被清洗和清洁，同时在传送带上朝向分离机器被传送。在机器中，例如重碎块或重金属碎块等贵重产品与材料的其余部分分离。所有的机器消耗气体(大部分是柴油)，并且需要大量的水用于清洁和分离过程。在偏远地区，柴油和水的供应可能是个问题。为了确保在采矿过程中存在足够的水，正在创建池塘。这些池塘的建造可能对当地环境具有严重影响，因为，水通常从河流或其它水源被排出，使得在矿井周围的野生生物受到水位变化的影响。此外，在冬天，水冻结，这将采矿活动限制在一年中较温暖的月份。
柴油消耗对环境本身有影响。它还对采矿成本有影响。
因此，如果可以在减少气体或柴油的量并且不需要过量的水的情况下进行采矿，则将是有利的。需要一种采矿工艺，其消耗较少的能量，并且对环境具有较低的影响或没有影响，并且该工艺甚至可以在寒冷的冬季条件下进行。
回收变得越来越重要。许多金属存在于塑料材料之中或之上，这些塑料材料从家庭或工业中被倾倒到常规废物中，例如信用卡。此外，大多数电气设备、计算机和旧电池包括值得回收的金属。金属的量通常较低，这使得从废物中回收这些金属成为昂贵的操作。在将来，将担心关键金属的短缺。通过系统或方法可以防止这些短缺，由此可以以经济和环境有利的方式从废物中回收金属。
因此，需要一种能够从松散粒状材料中分离具有第二密度的碎块的系统。这些碎块可以是金属碎块，但同样可以是石头、塑料或木头碎块。
GB969223公开了一种从它们与固体的混合物中回收高密度液体的系统。在这个系统中，漂浮材料与水分离，使得漂浮材料可以被再利用。具有增加密度的碎块不会通过利用重力的沉降而被分离在下部箱中。此外，没有浆料流动经过下部箱。相反，下部箱中的液体停滞以使液体分层为两相。该系统不适于提取或回收重碎块，例如重金属等。
CA1296673公开了一种根据颗粒密度分离粒状材料混合物的系统。该方法包括使粒状材料通过一系列逆流分离单元。使用不同的流速来增强颗粒碎块的分离，这是通过改变箱的直径而引起的。图3中的箱4和17是用于再循环水流的箱。这个方法复杂、耗能且不适于提取或回收重碎块。
US 969223公开了一种用于将高密度液体从固体物质分离的方法和设备，包括混合容器、分离容器和回收装置，混合容器用于将高密度液体和固体物质与水混合，分离容器用于允许混合物分层为分离容器的上部部分中的水相和分离容器的下部部分中的重水相，回收装置用于从上部水相中回收具有悬浮固体物质的水并从下部相中回收高密度液体。
发明内容
本发明的目的是至少部分地克服上述问题，并提供一种用于从粒状材料中分离具有第二密度的碎块的改进的系统和方法。
本公开的目的在于提供一种用于分离具有第二密度的碎块的系统和方法，其具有更加环境友好的方式并且消耗较少的水和能量。
这个目的是通过如权利要求1所限定的用于从粒状材料中分离具有第二密度的碎块的系统来实现的。
该系统包括分离箱，该分离箱包括第一侧壁、底部、管道、分离室和捕集器，第一侧壁设置有箱出口，管道限定通道，通道被布置成允许含有水、具有小于第二密度的第一密度的漂浮材料、粒状材料和具有第二密度的碎块的浆料流动进入分离箱，其中，管道具有沿水平方向和竖直方向与箱出口间隔开的管道出口，并且箱出口沿竖直方向被布置在管道出口的上方，分离室包括箱出口，并且分离室被布置成与管道出口液体连通，并且捕集器用于收集具有第二密度的碎块，捕集器被布置在箱的底部。管道出口位于分离箱的下部三分之一处，并且管道出口面向分离箱的底部，使得浆料沿基本竖直方向朝向底部流动经过管道出口，以在分离箱中引起浆料的湍流。
术语“管道出口”是指管道的出口开口。管道入口位于管道的上端部，管道出口位于管道的下端部。
术语“管道出口位于分离箱的下部三分之一处”是指管道出口和分离箱的底部之间的距离为分离箱高度的1/3或更小。
术语“被布置成与其液体连通”是指在管道出口和分离室之间存在至少一个开口，使得液体能够沿至少一个方向在管道出口和分离室之间流动。
通过将管道的出口定位成不高于分离箱的下部三分之一处，重力可以被用于重碎块的分离。不需要气体或过量的清洁水。这降低了成本和对环境的影响。管道出口越靠近分离箱的底部；在分离箱的底部引起的湍流越多。这种湍流改善了具有第二密度的碎块在分离箱的底部的分离和沉降。这有利于在分离室的底部从浆料中分离重碎块。由于密度和重量的差异，重碎块将保留在分离室的底部，而较轻和密度较小的材料将从管道的出口漂浮通过分离箱。
作为具有第二密度的粒状材料、水和具有第一密度的漂浮材料的混合物的浆料通过使用上部箱或通过使用泵而被接收在分离箱中。浆料的压力可使用阀来调节。浆料通过管道进入分离箱，该管道具有位于分离箱的下部三分之一处的出口。将箱出口定位在相对于沿着分离箱的中心轴线延伸的竖直轴线的分离箱中的管道出口的上方，迫使浆料沿向上方向流动，这改善了重碎块与流动经过分离箱的浆料的分离。浆料必须从分离箱的下部或底部向分离箱的上部或顶部移动。在浆料的这种运动期间，结合湍流以及流动方向和流速的改变，重碎块通过重力从浆料中分离。重碎块下沉到分离箱的底部以被收集在捕集器中。
由于管道出口朝向分离箱底部的情况，浆料在垂直于分离箱底部的方向上进入分离箱。当浆料离开管道出口时，由于管道出口和分离箱的底部之间的短距离，浆料的方向从基本竖直方向改变为基本水平方向。此外，当浆料从管道出口进入分离箱时，浆料的流速降低。这部分是由于与由管道限定的通道的体积相比，分离室的体积增加。流速和方向的这些变化在分离箱中靠近管道出口的流动中引起湍流。浆料流中的这种湍流改善了具有第二密度的碎块与浆料的分离。具有第二密度的碎块将沉降在分离室的底部。具有第二密度的碎块的分离通过重力进一步增强。具有第二密度的碎块保留在分离室的底部，而其余的液体(优选具有较低含量的具有第二密度的碎块的浆料)以比管道中的流速低的流速流动。浆料在分离室中朝向箱出口上升。箱出口被定位在分离箱的顶板的附近，优选地箱出口和分离箱的底部之间的距离为分离箱高度的2/3或更大。并且，分离室中的液体的这种缓慢上升增强了具有第二密度的碎块的分离。
本公开的系统的一个优点是可扩展性。该系统可以小规模地用于勘探活动，或者可以大规模地用于采矿场所或回收工厂。只要进入分离箱的浆料的流速在进入分离箱时通过流速的改变和流动方向的改变引起碰撞或湍流，具有第二密度的碎块将(在重力的进一步帮助下)从浆料中分离，其中碎块可以被收集在分离室的底部处。
由于漂浮材料的使用，与现今使用的机器相比，用于分离过程所需的空间相对较小。不需要用清洁水冲洗的长传送带和托盘。不需要气体来保持传送带运行。
该系统提供了分离箱的简单结构，由此重力或仅重力被用于从例如沙子、石头或塑料等的粒状材料中分离具有第二密度的重碎块，例如金、银和钴等。该系统不需要昂贵的柴油发动机来运行该系统或实现液体通过该系统的逆流。此外，不需要过量的水。与现今使用的采矿和再循环技术相比，这降低了采矿和再循环的成本，并且降低了环境负担。
在一个方面，仅使用重力来引起分离箱中的流动。在另一方面，系统中液体的逆流的使用被放弃。在一个方面，液体的流动经过系统是连续地。泵可以用于填充分离箱或再利用水和漂浮材料。
在一个方面中，管道出口和箱出口之间沿竖直方向的距离比分离箱的底部和管道出口之间沿竖直方向的距离大3至50倍，并且优选地，管道出口和箱出口之间沿竖直方向的距离是分离箱的底部和管道出口之间沿竖直方向的距离的至少三倍或至少四倍。距离d与距离h的比值越大，引起的湍流越多，这又改善了具有第二密度的颗粒的分离。
在另一方面，管道出口被定位在分离箱的下部四分之一处。在另一方面，管道出口被定位在分离箱的下部五分之一处。管道出口越靠近分离箱的底部；在分离箱的底部引起的湍流越多，并且因此改善了重碎块与浆料的分离。然而，管道出口应至少位于分离箱的底部上方的最小距离处，以允许具有碎块的浆料进入分离箱。最小距离取决于要分离的碎块的尺寸。最小距离可以是粒状材料的平均直径的至少三倍，使得产生通过分离箱的连续流动。
在一个方面，管道出口被定位在分离箱的底部的附近。术语“在分离箱的底部的附近”是指底部和管道出口之间的距离(距离d)比管道出口和分离箱出口之间的距离(距离h)小至少50倍。因此，管道正好终止在分离箱的底部的上方，并且在分离箱中的管道出口附近的流动中引起湍流。
在一个方面，分离室的体积大于由管道限定的通道的体积。这将导致进入分离室时浆料的流速降低。浆料在分离室中以比管道中的流速低的流速上升。管道中的流速与分离箱中的流速的比率例如为100:0.1，或100:1，或50:1。碰撞、碰撞引起的湍流、流速的降低和重力导致具有第二密度的碎块从浆料中分离。所述碎块下沉到分离箱的底部，在分离箱的底部它们可以被收集在捕集器中。
在一个方面，分离室朝向箱出口逐渐变窄。这样做的优点是，浆料朝向箱出口的运动将更加受控，并且较少量的残余成分(例如砂和石头等)会留在分离室中。此外，产生了更多的运动和湍流。
分离箱具有竖直中心轴线，并且箱出口被布置在位于竖直中心轴线的一个侧部上的第一侧壁上，并且管道出口位于竖直中心轴线的相对侧部上。在一个方面，箱出口和管道出口相对于竖直中心轴线被设置在分离箱的相对端部。
在一个方面，管道被布置成基本竖直。在一个方面，通道朝向管道出口逐渐变窄。由于通道朝向管道出口逐渐变窄的情况，浆料的压力朝向管道出口增加。因此，在分离箱的底部的流速将增加。这也使得在箱中添加材料更方便。
在一个方面，分离箱包括被设置在通道和分离室之间的至少一个分隔壁，并且在至少一个分隔壁的下端部和底部之间存在开口，以允许浆料从管道出口进入分离室。
在一个方面，至少一个分隔壁包括第一分隔壁，并且分离室被布置在第一分隔壁、第一侧壁和分离箱的底部之间。分离室被形成在第一分隔壁、第一侧壁和分离箱的底部之间。第一分隔壁相对于第一侧壁倾斜，使得分离室朝向箱出口逐渐变窄。第一分隔壁与第一侧壁不平行，并且第一分隔壁与第一侧壁之间的距离朝向箱出口减小。因此，分离室朝向箱出口逐渐变窄，由此实现了浆料朝向箱出口的更受控的移动。
第一分隔壁朝向箱出口向上倾斜。例如，分离室中的第一分隔壁和第一侧壁之间的角度在30°和60°之间，并且优选地在35°和50°之间。
在一个方面，分离箱包括与第一侧壁相对的第二侧壁，所述至少一个分隔壁包括被布置在第一分隔壁和第二侧壁之间的以形成所述管道的第二分隔壁，并且所述通道被布置在第二侧壁和第二分隔壁之间。
在一个方面，第二侧壁和第二分隔壁不平行，并且第二分隔壁与第二侧壁之间的距离朝向管道出口减小。因此，通道朝向管道出口逐渐变窄。第二分隔壁相对于第二侧壁倾斜，使得通道朝向管道出口逐渐变窄。倾斜角度可以是10至60°。
在一个方面，第一侧壁和第二侧壁是基本竖直的。
在一个方面，第二侧壁被布置成与第一侧壁相对，并且管道位于第二侧壁处。因此，管道出口和箱出口被定位在分离室的相对端部处。第二壁可以是管道的一部分。
分离箱的形状可以变化。例如，分离箱可以是圆柱形的。在一个方面，分离箱是矩形的。矩形的分离箱使得安装倾斜的分隔壁更容易。
在一个方面，该系统包括用于容纳浆料的上部箱和分离箱，分离箱沿竖直方向至少部分地被布置在上部箱的下方，使得分离箱的底部位于上部箱的底部的下方，所述管道被布置在上部箱和分离箱之间以允许浆料从上部箱流动到分离箱。
包括具有第二密度的碎块的粒状材料与上部容器中的漂浮材料和水混合。漂浮材料允许具有第二密度的粒状材料漂浮在上部箱中。由于重力以及浆料中的粒状材料和碎块的密度差异，浆料的材料和碎块在从上部箱的顶部运输到上部箱的底部期间可能分离。当浆料通过管道从上部箱流动进入分离箱时，更多的具有最高密度的材料(例如，重金属块)可以被定位在上部箱的底部处，并且因此下沉或流动到分离箱的底部，在分离箱的底部这些碎块可以被收集，而任何密度较小的材料(例如，沙子、石头、漂浮材料)将保持漂浮并且穿过分离箱。在分离箱中的湍流使得具有第二密度的碎块沉降在分离箱的底部。通过系统的液体的流动是连续的，并且主要或仅由重力引起。这降低了用于操作系统的成本。此外，不需要环境不友好的化学品用于提取或回收具有第二密度的碎块。系统也不需要过量的水来运行系统。这允许用于从粒状材料中分离具有第二密度的碎块的经济且环境友好的系统。
上部箱沿竖直方向沿着纵向轴线被定位在分离箱上方，使得重力可用于使浆料流动经过系统。与上部箱的顶部上的开口相比，在上部箱的底部上的管道开口的直径优选地更小。上部箱的直径可以朝向上部箱的底部中的开口减小。对于侧壁的至少一部分，上部箱的侧壁与延伸穿过上部箱的纵向轴线之间的角度β可以在1°和90°之间。这在浆料上产生压力，这增加了进入管道的浆料的流速。角度β越小，在上部箱的底部的流速将增加得越多。泵可以被用于增加朝向分离箱的浆料的流量。这种流速的增加改善了分离箱中的湍流，并且因此改善了具有第二密度的碎块的分离。
在一个方面，系统包括阀，用于控制浆料从上部箱进入分离箱中的流动。优选地，阀被布置成连接到管道或连接在管道上。
在一个方面，系统包括收集箱、储存箱、泵、漂浮材料箱以及水箱，收集箱被布置成与分离箱液体连通，其中收集箱具有用于从系统输送液体的出口，储存箱用于储存漂浮材料和水的混合物，并且储存箱被布置成与收集箱和上部箱液体连通，泵被布置成用于将液体从收集箱输送到所述储存箱，漂浮材料箱被布置成与所述储存箱液体连通，漂浮材料箱用于储存漂浮材料以及将漂浮材料添加到所述储存箱，并且水箱被布置成与收集箱液体连通，水箱用于储存水以及将水添加到收集箱。术语“被布置成与其液体连通”是指允许液体沿至少一个方向在箱之间流动。
在一个方面，捕集器可从分离箱移除以便于移除分离的碎块。
在一个方面，捕集器是用于收集具有第二密度的碎块的托盘，托盘至少部分地被布置在管道出口下方。捕集器或托盘位于分离箱的底部，优选地在管道出口附近。这可以提高重碎块的分离效率。托盘可以从分离箱中被取出以收集重金属碎块。在另一方面，在系统的操作期间，捕集器可以被移除。有利地，系统不必停止以收集分离和沉降的碎块。当浆料的连续流动穿过分离箱时，托盘可以被排空并复位。这减少了用于提取和再循环的时间，并且因此降低了运行系统的成本。当分离箱中存在托盘时，一个或更多个打开构件(例如关闭门等)将被打开，并且当从分离箱中移除托盘时，一个或更多个打开构件(例如关闭门等)将被关闭，使得在移除和无托盘期间不存在液体可以流动经过的开口。两个或更多个打开构件可以被使用，使得捕集器或托盘可以从分离箱的一个侧部被移除，而第二捕集器或托盘从分离箱的另一侧部被插入。这提高了整个系统的有效性和效率，并降低了成本。
在另一方面，分离箱出口被连接到第二系统的第二管道，用于从粒状材料中分离具有第三密度的碎块，第三密度小于第二密度并且大于第一密度。第一系统的分离箱成为第二系统的上部箱。一系列系统允许用于分离具有不同密度的碎块。通过优化流动速率(通过调节管道、通道和出口的尺寸)和漂浮材料的第一密度，该系列系统可以用于具有不同密度的不同金属的分离。例如，金可以被收集在第一分离箱中，银可以被收集在第二分离箱中，钴可以被收集在第三分离箱中。另一个示例是一系列系统可以收集具有不同尺寸但相同材料的第二密度的重碎块。或者金属可以被收集在第一分离箱中，并且塑料被收集在第二分离箱中。
在一方面，系统包括用于输送水和漂浮材料并使水和漂浮材料返回到分离箱或上部箱的管道布置。过滤构件可以被使用在管道布置中，以用于过滤水和/或漂浮材料。现今用于采矿的系统消耗大量的水。用于采矿所需的水的供应对环境的影响是巨大的问题。通常，水被取自附近的河流或湖泊并被送至新建造的池塘。本公开的系统允许水的再利用。这减少了对环境的影响并显著降低了用于采矿的成本。此外，漂浮材料的再利用降低了成本。与漂浮材料混合的流动水可能对冻结较不敏感，并且因此这允许在水通常冻结的条件下进行采矿。整个系统也可以被定位在建筑物内部，建筑物可以被加热到高于冻结温度，从而防止水冻结。这提高了采矿的有效性和效率。
在一个方面，系统包括收集箱，收集箱被布置成接收来自分离箱的浆料或液体，由此收集箱具有适于从系统输送浆料或液体的出口。
本公开还涉及一种如权利要求13所限定的使用如上所限定的一个或更多个方面从粒状材料中分离具有第二密度的碎块的方法。
该方法包括：
-研磨与具有第二密度的碎块混合的粒状材料，以提供具有最大直径的粒状材料的颗粒，
-经由管道将水和漂浮材料供给到分离箱，
-将处理过的与具有第二密度的碎块混合的粒状材料供给到分离箱的管道，
-在分离室中从浆料中分离具有第二密度的碎块(通过重力的方式)，
-在捕集器中收集所分离的具有第二密度的碎块，以及
-经由箱出口从分离室中移除碎块较低含量的浆料，碎块具有第二密度。
随后，可以从分离箱收集具有第二密度的碎块。水和浆料可以被过滤和再利用。
系统允许用于使用并行操作的更多于一个的分离箱，由此每个箱可以被用于第二密度或第三密度或第四密度的特定碎块的分离。
粒状材料可以是材料的任何组合，其中材料具有不同的密度。粒状材料可以是天然存在的粒状材料或来自废物工厂的粒状材料。碎块的最大直径可以在0.1和100mm之间，或在1和50mm之间，或在1和25mm之间，或在1和10mm之间。在一个方面，第一系统中的漂浮材料的最大直径可以为约8mm。
在上述方法的一个方面，一个或更多个箱中漂浮材料的密度根据粒状材料的最大直径通过调节每升漂浮材料中的水或漂浮材料的量来改变。通过改变漂浮材料的量，浆料的密度将改变。较粘稠的浆料可被用于更致密的碎块，较稀释的浆料可用于密度较小的碎块。因此，在并联连接的箱中，每个特定的(上部和)分离箱可以通过改变箱之间的浆料的粘稠度而被用于分离特定的重碎块。例如，金可以在第一箱中被分离，银可以在第二箱中被分离，或者金属可以在第一箱中被分离，硬塑料可以在第二箱中被分离，软塑料可以在第三箱中被分离。
在另一方面，第一密度与第二密度的比为1:1.1至0.5:1000。密度之间的比率越高，碎块越容易被分离。
在又一方面，具有第二密度的碎块(也称为重碎块)是任何材料。具有第一密度的漂浮材料的密度低于具有第二密度的碎块的密度的材料。例如，第一密度可以是低于1g/cm3的密度，并且第二密度可以至少是1g/cm3的密度。具有第二密度的碎块的示例可以是金属，或者具有第二密度的碎块可以是金、银、铝、塑料、橡胶、矿石、金刚石、石英、钴。
在进一步的方面，漂浮材料是膨润土、水胶体或纤维素衍生物。在另一个方面，漂浮材料是膨润土或纤维素衍生物。在又一步的方面，漂浮材料是钠基膨润土。任何漂浮材料的密度可以通过改变单位体积水中的漂浮材料的量而改变。因此，第一密度可以适于第二密度，使得第一密度总是低于待分离的材料的第二密度。一个或更多个箱中的漂浮材料的密度可以通过调节每升中水或漂浮材料的量或通过改变漂浮材料的类型而改变。在一个方面，漂浮材料是水。
附图说明
现在将通过本发明的不同方面的描述并参考附图来更详细地解释本发明。
图1示出了分离箱的第一示例。
图2示出了本公开的系统的示例，其包括分离箱和可选的上部箱。
图3a示出了分离箱的第二示例。
图3b示出了分离箱的第三示例。
图4示出了具有管道以及存储箱和收集箱的系统的示例。
图5示出了具有用于水和漂浮材料的再利用的管道的系统的示例。
图6示出了具有串联连接的多个分离箱的系统。
图7示出了在采矿工厂中使用的具有并联连接的多个分离箱的系统。
图8a-图8b示出了本公开的方法的流程图。
具体实施方式
下文将参照附图更全面地描述本公开的方面。然而，本文所公开的系统和方法可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限于本文所阐述的方面。附图中相同的标号始终表示相同的元件。
本文所用的术语仅用于描述本公开的特定方面，而不是要限制本发明。如本文所用，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。应当理解，上部箱可选地存在于系统中。
除非另有定义，“基本竖直”是指与竖直轴的最大偏差为10°的竖直。除非另外定义，“基本水平”是指与水平轴的最大偏差为10°的水平，其中水平轴与竖直轴L垂直延伸。
浆料是固体与流体(通常是水)的液体混合物。浆料在某些方面表现得像粘稠流体，在重力作用下流动，并且如果不太粘稠，也能够被泵送。除非另有定义，“浆料”是水和粒状材料以及漂浮材料和具有第二、第三、第四等密度的重碎块的液体混合物。
除非另有定义，“液体”是任何流体混合物，并且可以是浆料。“液体”可以是具有较低含量的具有第二密度的碎块的浆料，例如在分离箱中离开的液体。
除非另外定义，“第一密度、第二密度或第三密度”是所示材料的以g/cm3为单位的密度，其中第一密度是最低密度，第二密度是最高密度，并且任何随后的密度是在第一密度和第二密度之间的密度。因此，第一密度可以是3.5g/cm3，第二密度可以是18g/cm3，第三密度可以是7g/cm3，第四密度可以是10g/cm3。
除非另有定义，“湍流(turbulence)”或“湍流(turbulent flow)”是以压力和流速/速率的混乱变化为特征的流体运动的任何模式。
除非另有定义，“研磨”是指通过切割、压碎、雾化、研磨、粉碎、磨细等减小材料尺寸的过程。
除非另外定义，“重碎块”是指具有第二、第三、第四等密度的碎块。
除非另有定义，“膨润土”是主要由蒙脱石组成的吸收性的层状硅酸铝粘土。膨润土可以是钠基膨润土。
除非另有定义，否则本文所用的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
图中的箭头表示液体或浆料通过系统的流动路线。
图1示出了用于从粒状材料分离具有第二密度的碎块的系统的示例。该系统包括分离箱2a。分离箱2a包括设有箱出口6的第一侧壁12。在一个方面，箱出口6是分离箱的第一侧壁中的开口。分离箱2a进一步包括底部7和限定通道3a的管道4，通道3a用于允许含有水、具有小于第二密度的第一密度的漂浮材料、粒状材料和具有第二密度的碎块的浆料流入分离箱2a。管道4具有在管道的上端部中的管道入口4a和在管道的下端部中的管道出口4b。
管道出口4b位于分离箱2a的下部三分之一处。优选地，管道出口4b位于分离箱2a的下部四分之一处，并且最优选地位于分离箱的下部五分之一处。管道出口4b被定位在分离箱2a的底部7附近，以促进浆料的流动以碰撞分离箱的底部并且然后向上移动到分离箱出口。
管道出口4b面向分离箱的底部7，使得浆料基本垂直于底部7地进入分离箱的内部，以引起分离箱中的浆料的湍流。管道出口是管道4下端部的开口。管道出口4b的开口限定了基本平行于分离室底部的平面。管道出口4b是通道3a和分离箱2a的内部之间的开口。管道出口4b在水平方向和竖直方向上与箱出口6间隔开。箱出口6沿竖直方向被布置在管道出口4b上方。
管道出口4b沿竖直方向与分离箱的底部7相距距离d。距离d取决于分离箱的总尺寸和待分离的碎块的尺寸。距离d可以是粒状材料的平均直径的至少两倍或三倍。
箱出口6沿竖直方向与管道出口4b相距距离h。距离h大于距离d。距离h可以是距离d的3至50倍。优选地，距离h是距离d的至少两倍。在一个方面，距离h是距离d的至少3倍，并且优选地，距离h是距离d的至少4倍。
在图1和图2的示例中，管道4是竖直的。在这个示例中，分离箱包括分离通道3a和分离室8a的分隔壁25。管道包括分离箱的侧壁14和分隔壁25。或者，管道4是具有其自身壁的传统管道。在这个示例中，管道入口4a被定位在分离箱的顶板内的分离箱上部处或者被定位在分离箱的顶板附近的分离箱上部处。或者，管道的上端部延伸到分离箱的侧壁上方。第一侧壁12和第二侧壁14被布置在分离箱2a的相对端部。在一个方面，第一侧壁12和第二侧壁14基本平行。
分离箱2a包括用于收集具有第二密度9c的碎块(例如金属碎块等)的捕集器5，捕集器5被布置在分离箱2a的底部7。
分离箱2a包括分离室8a，分离室8a被布置成与管道出口4b液体连通，以允许浆料从管道出口4b进入分离室8a。箱出口6被设置在分离室8a中。
在这个示例中，管道出口的直径和管道出口的直径基本相同。直径可以不同以影响液体通过系统的流速。例如，箱出口的直径可以比管道出口的直径大10％。
分离箱2a可以具有检查开口20，检查开口20可以是可关闭的门或窗。分离箱2a的中心轴线L2沿竖直线延伸。
浆料可以从上部箱1进入分离箱的管道4，如图2所示，或者通过浆料管道21进入分离箱的管道4，如图5所示。
如图2所示，系统可以具有被设置成接收粒状材料的上部箱1。粒状材料可以是天然存在的粒状材料，例如来自土壤或山的材料等。粒状材料可以是任何其它材料。粒状材料可以来源于电子物品的废物产品，例如电池、计算机、信用卡、印刷电路板、收音机、电线等。粒状材料可以来源于建筑物的废物产品，例如具有框架的窗户等。粒状材料包括具有第二密度的重碎块，并且被倾倒入或拖拽入收集箱或上部箱1中，其中粒状材料与箱内部的水和漂浮材料混合。上部箱内的材料的混合物形成浆料。上部箱可以包括水、漂浮材料9a、沙子或岩石9b和重金属碎块9c等。因此，上部箱可以具有混合功能以及分离功能。混合可以在上部箱的上半部分或三分之一处发生，而分离在上部箱的下半部分或下部三分之二处发生。
或者，如果不存在上部箱，则浆料可以被添加到分离箱中以分离和沉降具有第二密度的碎块。如果存在上部箱1，则在上部箱中混合浆料。
漂浮材料的第一密度小于重碎块的第二密度。例如，漂浮材料在潮湿条件下的第一密度可以低于2g/cm3，或在约0.1和2g/cm3之间，或在约0.5和1.85g/cm3之间，或在约0.1和1.8g/cm3之间，或在约0.2和1.5g/cm3之间，约0.4和1g/cm3之间，约0.4和0.7g/cm3之间，或约0.6g/cm3。漂浮材料可以是膨润土，例如钠基膨润土、钙基膨润土或钾基膨润土或它们的混合物等。漂浮材料可以是钠基膨润土，其具有0.593g/cm3的密度。漂浮材料可以是纤维素或纤维素衍生物，例如羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、乙基纤维素(EC)、羟乙基纤维素(HEC)、甲基纤维素(MC)或它们的混合物等。漂浮材料可以是水胶体，例如聚羧乙烯TM(CarbopolTM)、阿拉伯树胶、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、明胶、藻酸盐、聚甲基丙烯酸酯、凝胶、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基内酰胺、瓜尔胶、角叉菜胶、藻酸钠、琼脂或它们的混合物等。
具有第二密度的碎块的密度可以是约至少1、2或3.5或5g/cm3或10、20、50、100g/cm3。具有第二密度的碎块的示例可以是金属、矿石、任何种类的塑料或木材。例如，具有第二密度的碎块可以是金、银、铝、塑料、橡胶、矿石、金刚石、石英、钴等。
第一密度与第二密度的比率可以是0.1:1000，或0.5：100，或1:100，或0.5:50，或1至50，或0.5:25。
上部箱具有在上部箱1的顶端部10和底端部11之间延伸的中心轴线L1。优选地，中心轴线L1是竖直的。根据一些方面，顶端部10处的开口的直径大于底端部11处的开口的直径。上部箱1的直径优选地朝向底部处的开口11减小。上端部和底端部之间的直径减小或直径比增大有利于增大底端部的浆料压力。压力推动和重力拉动浆料通过上部箱1的开口进入管道4。上部箱的确切直径取决于系统的规模和箱内所用材料的密度和尺寸。只要顶端部开口比上部箱的底端部11的开口大至少两倍，或大三倍到十倍之间，便在底端部11处将产生压力，该压力将推动浆料流进入分离箱2b。上部箱的壁可以沿中心轴线L1延伸，并且上部箱1的底部可以是垂直于中心轴线L1延伸的圆形或扁平的。上部箱的壁的整个或下部部分可以相对于中心轴线成角度β延伸，使得上部箱的直径朝向上部箱的底部减小。上部箱的一个或更多个侧壁可以相对于中心轴线L1倾斜成1°至90°之间、或15°至75°之间、或30°至60°之间、或约或高达45°的角度。较小的角度将增加压力和流速。
管道4被连接到上部箱1的底端部11处的开口，以允许浆料从上部箱1流入分离箱2b。管道4具有位于分离箱2b的下部三分之一处的管道入口4a和管道出口4b。管道4优选地被布置成基本竖直。管道4可以与竖直轴线成0°至60°之间的角度。管道4优选地与竖直轴线的角度不大于45°。管道4的倾斜将影响通过系统的浆料的压力和流速。在管道出口4b处进入分离箱2b的液体或浆料与分离箱2b的底部7碰撞，在分离箱2b的底部7处，流动优选地从基本竖直向下改变方向为基本水平，并且进入分离室8a。在分离室8a中，流动随后改变成基本竖直向上朝向分离室8a的箱出口6。分离室8a具有比通过管道4限定的通道3a更大的容积，这导致浆料在进入分离室8a时的流速降低。浆料以一定流速在分离箱中上升，该一定流速低于管道中的流速。管道中的流速与分离箱中的流速的比率可以是100:0.1，或100:1，或50:1。碰撞、碰撞引起的湍流、流速的降低和重力导致具有第二密度的碎块或重碎块从浆料中分离。所述碎块下沉到分离箱的底部，在分离箱的底部它们可以被收集在捕集器5中。
管道4的管道出口4b的面积或直径可以与上部箱底部的管道入口4a(如果存在)的面积或直径基本相同或相同。根据一些方面，管道出口4b的面积或直径小于管道入口4a的面积或直径，以在进入分离箱之前增加管道4内的浆料的压力。
根据一些方面，管道4被布置成邻近分离箱的第二侧壁14。第二侧壁14可以被定形状成使得管道出口4b是竖直的出口，以致浆料沿基本竖直的方向或从上方进入分离箱。管道4可以进入分离箱的顶板，并终止于分离箱的底部7正上方，如图1和图2所示。第一侧壁12和第二侧壁14被布置在分离箱2b的相对端部。在一个方面，第一侧壁12和第二侧壁14基本平行。
系统可以包括用于控制浆料流动的一个或更多个阀13。例如，如图2和图5所示，阀13可以存在于管道4上以控制浆料从上部箱1到分离箱的流动。
分离箱2b被布置成接收来自上部箱的浆料。分离箱至少部分地被布置在上部箱1下方，使得分离箱的底部沿竖直方向沿着中心轴线L2位于上部箱底部的下方，以便利用重力使浆料从上部箱流动到分离箱。上部箱的底部与分离箱的底部之间的距离差影响通过系统的浆料的压力和流速。
分离箱出口6被布置在侧壁12中，以允许具有第二密度的重碎块含量减少的液体或浆料流出分离箱2b。箱出口6沿竖直方向被布置在管道出口4b上方。箱出口6在基本垂直于中心轴线L2的水平方向上与管道出口4b间隔开。箱出口6可以被定位在中心轴线L2的与管道出口4b相对的一个侧部，如图1至图5所示。箱出口6可以被布置在分离箱侧壁12的较高的三分之一处，或者邻近或紧邻分离箱顶板。
分离箱2b包括用于收集重碎块的捕集器5。捕集器可以是适于在系统使用期间收集具有第二、第三、第四密度等的碎块的任何类型的捕集器。捕集器可以是在收集重碎块之后能够从分离箱移除并更换的托盘。可以设置一个或更多个打开构件15(例如关闭门等)，其在移除捕集器或托盘5时关闭，并且在捕集器或托盘被送入分离箱2b时打开。捕集器优选地被定位在管道4的出口4b附近。捕集器5可以至少部分地或完全地被布置在管道的出口4b下方，以提高分离效率。
图3a示出了包括分离箱2c的系统的第二示例。分离箱2c包括第一侧壁12、与第一侧壁12相对的第二侧壁14、具有管道入口4a和管道出口4b的管道4、以及分离室8b。管道4限定通道3b。分离箱2c进一步包括将分离箱2c分隔成通道3b和分离室8b的分隔壁25a。在这个示例中，分隔壁25a表示管道4的壁以及分离室8b的壁。管道出口4b是第二侧壁14与第一分隔壁25a之间的开口。
在分隔壁25a的下端部和分离箱的底部7之间存在开口26，以允许浆料从管道出口4b进入分离室8b。距离d可以被限定为管道的管道出口处的端部和分离箱2c的底部之间的距离。在该示例中，分离室8b朝向箱出口6逐渐变窄以增强朝向箱出口的流动，并且通道3b朝向管道出口4b逐渐变窄以增加进入分离箱的浆料的压力。
第一侧壁12和第二侧壁14被布置在分离箱2c的相对端部。在一个方面，第一侧壁12和第二侧壁14基本平行。分离室8b被布置在分隔壁25a、第一侧壁12、第三壁12b和第四壁12c以及分离箱2c的底部7之间。分隔壁25a相对于第一侧壁12倾斜，使得分隔壁25a和第一侧壁12之间的距离朝向箱出口6减小。此外，分隔壁25a相对于第二侧壁14倾斜，使得分隔壁25a和第二侧壁14之间的距离朝向管道出口4b减小。第一分隔壁25a朝向箱出口6向上倾斜。例如，第一分隔壁25a与分离室中的第一侧壁12之间的角度α在30°至60°之间，并且优选地在35°至55°之间。管道入口4a的面积或直径可以大于管道出口4b的面积。优选地，在第一分隔壁25a和分离箱的侧壁12b、12c之间存在密封，以防止浆料从通道3b泄漏到分离室。
如图3a所示，浆料(161)从管道入口4a经由通道3b朝向管道出口4b流动。浆料沿基本竖直的方向离开管道出口4b，并且当其撞击分离室的底部7时，流动改变到水平方向(162)。流体通过开口26进入分离室8b，在此处产生湍流(163)。具有第二密度的碎块从浆料中分离，这些碎块沉降在分离箱的底部的捕集器5中。液体然后朝箱出口6向上(164)流动并且流出分离箱(165)。
图3b示出了包括分离箱2d的系统的第三示例。在这个示例中，分离箱2d是矩形的，并且具有四个侧壁。然而，分离室的形状可以变化，例如，分离箱可以是圆柱形的。分离箱2d包括第一侧壁12、与第一侧壁12相对的第二侧壁14、具有管道入口4a和管道出口4b的管道4。管道4限定通道3c。在这个示例中，分离箱2d进一步包括彼此相对的第三侧壁12b和第四侧壁12c。分离箱2d进一步包括将分离箱2d分成通道3c和分离室8c的第一分隔壁25a和第二分隔壁25b。第一分隔壁25a和第二分隔壁25b被附接到分离箱的侧壁。在分隔壁25a-25b和分离箱的侧壁之间可以存在密封，以防止在分隔壁25a-25b和分离箱的侧壁之间的浆料泄漏。
在一个方面，第一分隔壁25a和第二分隔壁25b的下端部被附接至彼此。在这个示例中，第一分隔壁25a的上端部被附接到箱出口6上方的第一侧壁12上方。在这个示例中，第一分隔壁和第二分隔壁在分离箱的第三侧壁12c和第四侧壁12b之间延伸，并被附接到第三侧壁12c和第四侧壁12b。
在第一分隔壁25a和第二分隔壁25b的下端部与分离箱的底部7之间存在开口26，以允许浆料从管道出口4b进入分离室8c。在分隔壁25a-25b的底端和分离箱的底部7之间存在开口26a-26b。如图3b所示，腔室28被形成在分隔壁25a-25b之间。在流动经过分离室8c之前，允许浆料进入腔室28。这种腔室28改善了具有第二密度的碎块的分离。
在一个方面，第一侧壁12和第二侧壁14基本平行。在另一方面，第三侧壁12b和第四侧壁12c基本平行。第一侧壁12和第二侧壁14彼此相对地被布置。第二分隔壁25b被布置在第一分隔壁25a和第二侧壁14之间以形成管道4。通道3c被布置在第二侧壁14、第三侧壁12b和第四侧壁12c以及第二分隔壁25b之间。第二分隔壁25b相对于第二侧壁14倾斜，使得第二分隔壁25b与第二侧壁14之间的距离朝向管道出口4b减小。因此，通道3c朝向管道出口4b逐渐变窄。在这个示例中，管道入口4a的面积大于管道出口4b的面积。分离室8c被布置在第一分隔壁25a、第一侧壁12、第三侧壁12b和第四侧壁12c以及分离箱2c的底部7之间，如图3b所示。第一分隔壁25a相对于第一侧壁12倾斜，使得分隔壁25a和第一侧壁12之间的距离朝向箱出口6减小。因此，分离室8c朝向箱出口6成角度α地逐渐变窄。
图4示出了一种系统，该系统包括上部箱1以及漂浮材料和水的混合物，上部箱1适于接收来自例如矿井的收集的粒状材料130或浓缩的粒状材料140，漂浮材料和水的混合物来自用于漂浮材料和水的混合物的存储箱22。浆料在上部箱中被混合和分离，并且穿过管道4到达分离箱2中。具有第二密度的碎块在捕集器5中被分离和沉降，而剩余的液体通过分离箱出口6离开分离箱。收集箱23接收来自分离箱的液体。在收集箱23的出口处，具有剩余废物材料的部分液体将离开收集箱以从系统被输送24。分离可以在收集箱中发生，使得具有第三密度和第四密度的碎块可以在收集箱23的出口27处被收集。这些碎块可以是具有比具有第二密度的碎块更低的密度的塑料、木材或金属。一个或更多个泵19将液体从收集箱23泵送到存储箱22。优选地，液体主要或基本是漂浮材料和水的混合物。在水和漂浮材料进入存储箱22之前，过滤部件可以被使用以过滤水和漂浮材料的混合物。附加的水可以从水箱18a被添加到收集箱。附加的漂浮材料可以从漂浮材料存储箱18b被添加到存储箱22。在图4中所示的系统可以包括具有如图3a和图3b所示的分隔壁25的箱。系统还可以包括如图6和图7所示的以及如下所述的串联或并联的若干箱。
系统可以使用传感器和计算机程序被自动操作，以在系统中的采矿过程期间控制浆料、水和其它液体的流动。
系统可以包括如图4和图5所示的用于漂浮材料和水的再利用的管道布置16。管道布置16可以包括过滤构件17。过滤构件从水和漂浮材料中过滤天然存在的粒状材料。如图5所示，来自分离箱出口6的液体可以通过过滤构件17(例如滤网等)过滤使得水和漂浮材料穿过过滤装置，并且可以被收集在一个或更多个收集箱18中并返回到箱1、箱2中。一个收集箱18可以被用于水，另一个收集箱可以被用于与漂浮材料混合的水。可以设置管道布置16中的阀13以控制通过管道布置的流动。泵19可用于将水和漂浮材料泵送回上部箱1中。系统可使用传感器和计算机程序被自动操作，以在系统中的开采过程期间控制浆料、水和其它液体的流动。
如图6所示，若干箱可以串联连接。第一分离箱2-1的箱出口6-1可以被连接到第二系统的管道，用于分离具有第三密度的碎块与粒状材料。因此，第一系统分离箱成为第二系统的上部箱。图6示出了一系列的四个分离箱2-1、2-2、2-3和2-4，由此浆料从一个分离箱流到串联的下一个分离箱。优选地，为了增加浆料的流动，一系列分离箱被定位成使得第一分离箱2-1的底部沿竖直方向沿着中心轴线L2被定位在第二分离箱2-2的底部上方，第二分离箱2-2的底部又被定位在第三下部箱2-3的底部上方，以此类推。第一分离箱2-1的箱出口6-1进入第二分离箱2-2中具有管道出口4b-2的管道4-2。管道4b-1、4b-2、4b-3、4b-4的出口和分离箱出口6-2、6-3、6-4可以如上所述彼此相对地被定位。因此，第二分离箱2-2的分离箱出口6-2被定位在第二分离箱2-2的管道出口4b-2上方，以此类推。或者，为了增加通过系统的流速，分离箱的管道可以被制成具有递减的直径，使得第一分离箱2-1具有管道4-1，管道4-1的直径大于第二分离箱2-2的管道4-2的直径，以此类推。
每个分离箱2-1、2-2、2-3和2-4包括用于收集分离的碎块的捕集器或托盘5。具有第二、第三、第四等密度的不同碎块可以被收集在不同的分离箱中。例如，具有最大密度的碎块，例如具有第二密度为19.32g/cm3的金，可以被收集在第一分离箱2-1中，并且具有第三密度的碎块，例如具有密度为10.49g/cm3的银，可以被收集在第二分离箱2-2中，以及具有第四较低密度的碎块，例如具有密度为8.86g/cm3的钴，可以被收集在第三分离箱中，以此类推。串联连接也可被用于在不同箱中分拣出具有不同尺寸的具有第二密度的碎块。在这个实施例中，具有密度为0.593g/cm3的膨润土可被用作漂浮材料。
系统还可以包括如图7所示的若干并联的箱。三个上部箱1-1、1-2、1-3被定位成彼此相邻。每个上部箱接收来自采矿工厂的材料。通过改变系统中漂浮材料的密度以及调整通过系统的浆料的流速，具有第二、第三、第四密度等的不同碎块可以在不同的分离箱2-1、2-2、2-3中被分离。还示出了用于水和漂浮材料的再利用的管道布置16和集液箱18。
图7和图8a、图8b示出了使用本公开的系统的方法。首先，粗糙材料被收集100在矿山或废物工厂，粗糙材料可以是岩石100a或冲积材料100b，并且如果需要的话，将粗糙材料运输110到破碎场所120a，在破碎地点120a，材料被研磨或破碎并过滤120以获得较小直径的碎块，这些碎块可以进入130到本公开的系统的分离箱或上部箱中。破碎场所或工厂每小时可处理约50或100m3的材料。过滤后的材料的直径可以在0.01和50mm之间，或在0.1和25mm之间，或在1和10mm之间。在不同的上部箱中可以使用不同的直径。处理过的材料可以在进入本公开的系统之前被存储在仓库120b中。在进入上部箱和分离箱之前，材料可以可选地首先被清洗和/或被浓缩140。处理过的材料可以使用积聚箱130a进入130箱。材料可以通过积聚箱140a的出口以大约0.2至2m3/h、或0.5至1.5m3/h、或0.75至1.25m3/h的流速进入系统。不同的上部箱中可以使用不同的流速。通过利用重力和其它参数，例如上部箱相对于分离箱的尺寸、管道入口4a与出口4b的直径比以及上部箱的壁的位置和倾斜度、管道出口的倾斜度、流速等，来自选择性存在的上部箱的浆料流入150分离箱。材料与水和漂浮材料混合，并将朝向上部箱的底部漂浮。具有不同密度的不同材料将以不同的速率朝向上部箱1的底部流动。通过管道的流速对于所使用的不同系统可以是不同的，并且可以在大约25和400m3/h之间，或者在75和350m3/h之间，或者在100和300m3/h之间。浆料将穿过分离箱160，在分离箱160中重碎块从浆料中被分离160a。具有减少的重碎块含量的浆料流出分离箱，在分离箱中，浆料可以被过滤并在再利用系统170a中被再利用170。分离箱中的流速小于管道中的流速，并且可以低于300、或100、或75、或50、或25m3/h。在系统使用期间，从起始材料分离的碎块可以连续地被收集180。
系统的产率高于50％，或高于75％，或在80％和100％之间，或在85％和99.9％之间，或在90％和99.9％之间。产率是所收集的具有第二密度的碎块的量与存在于进入管道4的浆料中的具有第二密度的碎块的总数之比。
示例1
现在将使用图1和图2所示的系统来描述该方法的示例。
包括沙子8和金碎块9的原材料以1m3/h的速率进入上部箱1，原材料为每1000kg含3g金或每m3含3g金的直径为约8mm或更小的沙子。在上部箱1的底部7，增加浆料上的压力并且浆料被推动通过管道4。在管道中的流速被测量为100和300m3/h。阀13被使用以改变流速。浆料穿过管道出口4b进入分离箱，在分离箱中托盘5被定位在分离箱的底部的出口4b下方。浆料流动经过分离箱和分离箱出口6。金从托盘5被收集。
在100m3/h的管道流速下，在托盘中每小时从250000kg的粒状材料(沙子和金)中收集750g的金。
在300m3/h的管道流速下，在托盘中每小时从750000kg的粒状材料(砂子和金)中收集2250g的金。
使用本发明的系统99.99％的金被回收。
示例2
在另一个示例中，图3a和图3b的系统被用于执行该方法。
在这个实验中，水被用作漂浮材料9a。粒状材料是具有超过1g/cm3的密度的石英石8和具有约2.5g/cm3的密度的铁颗粒9的混合物。密度比类似于钠基膨润土、砂和铁的系统中使用的密度。粒状材料与水混合，并在管道入口4a处进入箱中。如图3a所示，由重力引起浆料的流动。
结果表明，所有的铁9被分离和沉降以被收集在托盘中，并且所有的石英石8穿过分离箱出口。
示例3
在另一示例中，如图4所示的系统被用于执行该方法。
一批2000升密度约为0.593g/cm3的漂浮材料(钠膨润土)和水的混合物被储存在存储箱22中。混合物被添加到上部箱1中，并与1000升含有平均直径为0.1-5mm的砂和砾石的粒状材料在上部箱中混合成浆料。浆料在向下流动并且通过管道4流到分离箱2中的同时被分离。在托盘5中具有第二密度的碎块分离和沉降之后，液体通过分离箱出口6离开分离箱以被收集到收集箱23中。在一个方面，通过分离箱的液体流量为每10分钟3000升。在收集箱中发生具有第三密度、第四密度等的碎块的进一步分离。密度高于漂浮材料的碎块的剩余产品在收集箱的出口27处被收集并从系统被输送24。每批95升的水从水箱18a被添加到收集箱23中。从漂浮材料存储箱18b向存储箱22中加入每批5升膨润土。泵19被用于将漂浮材料和水的混合物从收集箱23泵送至存储箱22。
95％的漂浮材料和水的混合物可以被再利用/再循环。具有第二密度的碎片的产率为100％。此外，第三密度、第四密度等的碎块也在收集箱23的出口27处从粒状材料分离，并被输送以进一步处理。
附图标记列表：
Figure GDA0003466831590000231
Figure GDA0003466831590000241

Claims (16)

1.一种用于从粒状材料中分离具有第二密度的碎块(9c)的系统，包括分离箱(2a-2d)，所述分离箱(2a-2d)包括：
-第一侧壁(12)，所述第一侧壁(12)设置有箱出口(6)，
-底部(7)，
-管道(4)，所述管道(4)限定通道(3a-3c)，所述通道(3a-3c)用于允许含有水、具有小于所述第二密度的第一密度的漂浮材料、粒状材料和具有所述第二密度的碎块的浆料流动进入所述分离箱(2a-2d)，其中，所述管道(4)具有在水平方向上和竖直方向上与所述箱出口(6)间隔开的管道出口(4b)，并且所述箱出口(6)沿竖直方向被布置在所述管道出口(4b)的上方，
-分离室(8a-8c)，所述分离室(8a-8c)包括所述箱出口(6)，并且所述分离室(8a-8c)被布置成与所述管道出口(4b)液体连通，以及
-捕集器(5)，所述捕集器(5)用于收集具有所述第二密度的碎块(9c)，所述捕集器(5)被布置在所述分离箱(2a-2d)的底部(7)，其中，所述管道出口(4b)被定位在所述分离箱(2a-2d)的下部三分之一处，并且所述管道出口(4b)面向所述分离箱的底部(7)，使得所述浆料沿基本竖直方向朝向所述底部(7)流动经过所述管道出口(4b)，以在所述分离箱(2a-2d)中引起所述浆料的湍流。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述管道出口(4b)与所述箱出口(6)之间的竖直距离(h)是所述分离箱(2a-2d)的底部(7)与所述管道出口(4b)之间的竖直距离(d)的至少三倍。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述管道出口(4b)与所述箱出口(6)之间的竖直距离(h)是所述分离箱(2a-2d)的底部(7)与所述管道出口(4b)之间的竖直距离(d)的至少四倍。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述分离室朝向所述箱出口(6)逐渐变窄。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述通道朝向所述管道出口(4b)逐渐变窄。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述分离箱(2a-2d)包括设置在所述通道(3a-3c)与所述分离室(8a-8c)之间的至少一个分隔壁(25，25a，25b)，并且在所述至少一个分隔壁(25，25a，25c)的下端部与所述底部(7)之间存在至少一个开口(26)，以允许所述浆料从所述管道出口(4b)进入所述分离室(8a-8c)。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个分隔壁包括第一分隔壁(25a)，所述分离室被布置在所述分离箱的第一分隔壁(25a)、第一侧壁(12)和底部(7)之间，并且所述第一分隔壁(25a)相对于所述第一侧壁(12)倾斜，使得所述分离室朝向所述箱出口(6)逐渐变窄。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述分离箱(2a-2d)包括与所述第一侧壁(12)相对的第二侧壁(14)，所述至少一个分隔壁包括第二分隔壁(25b)，所述第二分隔壁(25b)被布置在所述第一分隔壁(25a)和所述第二侧壁(14)之间以形成所述管道(4)，并且所述通道被布置在所述第二侧壁(14)和所述第二分隔壁(25b)之间。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第二分隔壁(25b)相对于所述第二侧壁(14)倾斜，使得所述通道朝向所述管道出口(4b)逐渐变窄。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述系统包括上部箱(1)，所述上部箱(1)用于容纳所述浆料，所述分离箱沿竖直方向至少部分地被布置在所述上部箱的下方，使得所述分离箱的底部位于所述上部箱(1)的底部的下方，所述管道(4)被布置在所述上部箱(1)与所述分离箱(2a-2d)之间，以允许所述浆料从所述上部箱流动到所述分离箱。
11.根据权利要求10所述的系统，包括：
-收集箱(23)，所述收集箱(23)被布置成与所述分离箱(2a-2d)液体连通，其中所述收集箱具有用于从所述系统输送所述浆料的出口(27)，
-存储箱(22)，所述存储箱(22)用于存储漂浮材料和水的混合物，并且所述存储箱(22)被布置成与所述收集箱(23)和所述上部箱(1)液体连通，
-泵(19)，所述泵(19)被布置成将液体从所述收集箱(23)输送到所述存储箱(22)，
-漂浮材料箱(18b)，所述漂浮材料箱(18b)被布置成与所述存储箱(22)液体连通，所述漂浮材料箱(18b)用于储存漂浮材料并将漂浮材料添加到所述存储箱(22)，以及
-水箱(18a)，所述水箱(18a)被布置成与所述收集箱(23)液体连通，所述水箱(18a)用于储存水并将水添加到所述收集箱(23)。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述捕集器能够从所述分离箱移除。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述捕集器(5)是用于收集具有第二密度的碎块(9c)的托盘，所述托盘至少部分地被布置在所述管道出口(4b)的下方。
14.一种使用根据权利要求1至13中任一项所述的系统从粒状材料中分离具有第二密度的碎块(9c)的方法，其中，所述方法包括：
-研磨与具有第二密度的碎块(9c)混合的粒状材料(9b)，以提供具有最大直径的粒状材料的颗粒，
-经由所述管道(4)将水和漂浮材料(9a)供给到所述分离箱，
-将处理过的与具有第二密度的碎块混合的粒状材料供给到所述分离箱(2a-2d)的管道(4)，
-在所述分离室中从所述浆料中分离所述具有第二密度的碎块，
-在所述捕集器中收集所分离的具有第二密度的碎块，以及
-经由所述箱出口(6)从所述分离室中移除碎块含量较低的所述浆料，所述碎块具有第二密度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，漂浮材料(9a)的密度根据所述粒状材料的最大直径通过调节每升漂浮材料中的水或漂浮材料的量来改变。
16.根据权利要求14或15的方法，其中，所述漂浮材料(9a)是膨润土、水胶体或纤维素衍生物。
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