CN1156420A - 从次硬料中分离出较硬料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

使较硬的物质从一由硬和次硬物质构成的实体料块(1)的次硬物质中分出的方法和装置，如：使镁或铝从含有镁或铝的熔渣和废渣中分出的方法和装置，为此，至少使一个压力至少为400巴的流体射束射在料块(1)上，并从料块上射落碎块而使较硬的物质从次硬的物质内分出，为此，使一个或多个喷嘴(11)和料块(1)彼此作相对的运动，并用水冷却物质而减少金属的氧化耗损。

Description

从次硬料中分离出较硬料的方法和装置

本发明涉及从次硬料中分离出较硬料的方法和装置，如权利要求的前序部分所述。

从含镁和铝的渣料和废料中提取金属或分离复合材料成分的现有方法在技术上很复杂，在环境保护上经常也有严格的要求，因而费用很高。

举例来说，镁金属可从镁的熔渣中回收，熔渣可在其还在熔化的状态下就浇铸成块料或浇入钢制料桶，镁是含在以盐和氧化物为基体的熔渣中的。一般在分几个步骤破碎料块的同时用人工捡出金属，也可将金属筛分出来，残剩的熔渣就可清出而作最后的处置或作其他用途。这种处理方法要求庞大的机械设备而并不随其处理能力的大小有所不同，但在一些工厂内所产生的镁熔渣为量并不多，因此，世界上只是很少几个中心工厂进行这种回收处理，这样，向这些工厂运送废料的费用就很大，这是因为不仅距离很远，而且在运输和包装镁熔渣方面还有极为严格的规定。

对处理过程中产生的危险和有害的气体必须严加控制。此外，很强的吸水性使干法处理镁熔渣在破碎和筛分设备以及传送带和粉尘、气体处理设备的选用上具有很特殊的要求。

很多工厂一直将堆放熔渣作为最低廉方便的处理方法。由于环境保护的问题日益尖锐，很多工业发达国家已禁止这种堆放。

另一个例子是当前从白色熔渣中回收铝金属一般采用很昂贵的方法。对在料槽内冷却的熔渣所作处理的第一个步骤一般是进行几次破碎而将金属料从非金属料中筛分出来而作机械浓集(精选)。在送往旋转盐炉进行熔化之前铝金属约浓集到60-70％。但在槽内冷却熔渣时，在撇渣后的初期冷却中据统计每分钟约耗损1％的铝金属。

近十年来，平槽冷却日益为滚筒冷却所代替。因此，冷却较快而粒状金属的烧损减小。用滚筒冷却所取得的熔渣含有35-60％的铝。

对滚筒冷却的熔渣较易操作，但其缺点是由于这种冷却方法使金属和氧化物搅合在一起而很难在破碎或筛分设备中对其进行浓集，因而作为下一个生产环节就不得不将其直接装入旋转盐炉进行处理。

旋转盐炉法很昂贵，而且对环境保护很有害，因为这一方法本身就会产生几乎与精选熔渣装入量相等的废料。处理含有50％铝和50％氧化物的熔渣实际上需添加50％的盐，也就是需添加与熔渣中非金属部分等量的盐。

饼状盐废料的堆放对有些工业发达国家已成为一个很严重的问题，因为盐的溶液渗入土地会污染地下水。在有些国家内已建起盐的回收工厂，但回收的盐比原盐还贵。尽管如此，在这些国家内，二次熔炼厂还必须运送盐饼和为此支付吨位费。此外，这些工厂还不得不再买进昂贵的盐料。

现有方法的这些问题促使尽量设法简化或发展一些新的方法，但迄今尚未在实际使用中取得结果。

通过本发明权利要求所述特征就可避免现有方法中的这些缺点。

与现有常用的方法相比，本发明在方法和设备方面提供一种简单而低廉的设备和装备，这种装备可作少量的处理而在经济上可与较大而往往相距很远的中心工厂相比拟。在这种方法中采用了很高的高压冲洗，在处理中，与现有的湿法处理相比可取得更好的分离和更洁净的产品，具体地说可取得更为洁净的浓集金属和更迅速的料块分离，再加上冲洗水的快速冷却效应，使金属这类贵重成分在处理期间的氧化和耗损受到了遏制。

本发明可用以从较硬的材料中分离出较软的材料，不论所涉及的是哪种材料。

本发明与现有技术相比还具有很多其他的优点和改进。设备紧凑，因而很易操纵，还可抑制危险有害气体的散发。此外，由于采用的是湿法处理，本发明方法是一种快速处理法，这对镁渣和铝渣的处理是很必要的，因其在水和空气的作用下会产生很强的放热反应而放出很多危险有害的气体。在不断接触水和空气的条件下其金属含量就会陆续减少。经过一段时间这种反应会使原有基体材料中的金属含量不断减少甚或完全消失。

本发明方法与大多数其他方法相比可提供更洁净的产品，因为本发明避免了金属在焙烧中受到污染而可取得与镁和铝在受多次破碎处理后所具有的相同程度的洁净度。本发明方法还提供较好的回收，例如，与压碎或辗碎相比可取得较高的镁和铝的回收率，特别是与铝在旋转盐炉内的熔化相比可取得更好的回收，因为在旋转盐炉中金属的耗损约达10％。

本发明的方法经证明特别适用于从含镁的熔渣和废渣中分出镁和从含铝的熔渣和废渣中分出铝，但本方法并不限于此。本发明的原理可用于需将较硬的材料从周围相对较软的材料中分出的场合，以及由于各种原因不宜用破碎设备处理或部分由于耗时过长、部分由于具有某些可能的副作用而不宜用低压清洗的场合。

尽管本发明经证明可有效地用以从含镁和含铝的熔渣和废渣中回收金属，本发明也还可有利地用以分离由几种硬度不同的成分构成的其他材料。

因此，含有3-10％铝金属的黑色熔渣也可用本发明予以作有效的处理。这样，本发明的处理或破碎可以是整个加工过程的一部分，用以回收金属、氧化物和盐，或仅用以回收金属和铝的氧化物而将溶解的盐(基本上为Nacl)排放到海中。

在实施本发明方法的期间，用压力极高的流体射束从较硬或较韧的物质上将软或脆的物质冲刷下来。射束压力可根据具体需处理的材料进行调节而可在几百到几千个巴的范围内变化。

压力极高的流体射束经证明极适用于将金属这类硬、韧、固结的材料从含有粒状金属的脆、软或砂质材料中分离出来。高压射束是沿硬度、脆性或韧性等机械性能各不相同的分界面破碎块料的。流体射束使最薄弱的部分松脱而将其从较有耐力的部分上冲洗下来。

在处理开始时，含有熔渣和金属的实块是由尺寸和形状不同的团块和直径较小的球状金属构成的。

对流体射束的压力来说存有着一个阈值，在此阈值以下，耐力较低的部分会受机械洗刷而缓慢地被洗刷下来，或溶在流体中而被清洗出去，或与流体起化学作用而被清除出去。

在此阈值以下，金属这类具有机械耐力的部分如允许一些不应有的反应发生就会减少甚或完全消失。

但在此阈值以上，就可迅速地破碎和清除耐力较差的部分因而使硬而韧的部分脱出。这就使一些会减少金属含量的反应在相当程度上来不及发生。

此阈值随所需处理的材料的成分而异。

目前尚未得出在处理成分各不相同的材料时从普通清洗过渡到冲击破碎较软材料之间的具体阈值，但，这一阈值可在300-500巴的范围间选取，就镁和铝来说，工作压力可在500巴以上，甚或在1000巴以上。

但是，高压冲洗胜过其他方法，因其可从镁熔渣，铝熔渣和黑熔渣中在最低的金属耗损下取得洁净的金属，这是因为料块受到与机械破碎机同等合适的破碎而不会对金属造成不适当的损害，破碎或剥落。此外，高压快速冲洗使料块破裂而使会减少金属含量的反应来不及造成有害的作用。对高压冲洗可采用一种较紧凑的设备，便于捕集可能产生的气体并对这些气体作进一步的处理。

以上所述优点可通过本发明方法和装置取得，其特征载于权利要求书中。

现对本发明就其两个实施例按附图说明如下，其中，图1简略地示出本发明第一实施例的方块图，图2简略地示出另一实施例的方块图。

两图都示出由至少两个硬度不同(机械性能不同)的成分构成而适用本方法的料块1，料块可以是含有金属的渣块，可通过闸阀进入容器2，在容器内至少设有一个装在支杆或支架上用于高压冲洗的喷嘴11，支杆或支架可在容器内作水平和垂直运动而使喷嘴11连续地以高压射束扫射料块1的所有表面。这样，料块的一部分会剥落下来，其中有些小的块料就通过料块1下面的格栅落下去，格栅可以是固定的，也可以是旋转圆盘形的，小的块料也可通过废料容器下部的一些开孔落下去。料块的其余部分就留在格栅4上而用压力更高的射束对其作进一步的处理，高压射束使留在格栅上面的部分开裂并切入其中而使其破裂，最终将较软的材料冲洗出去。高压射束可方便地来自高压供水机组3。

高压射束可来自冲洗射束头，冲洗头可作编程运动而使射束扫射需破碎的块料。不论射束来自装有若干喷嘴11的支杆还是支架，也不论一个冲洗头放射一个还是多个射束，重要的是要使射束正确地对准以便破碎整个料块。喷头可以垂直向下对准料块，也可以从这一状态转变成对料块的水平对准状态。此外还须使喷头可从格栅4的下方向上冲洗。就喷射流体来说，可采用水，也可采用其他合适的液体。

金属这类耐高压射束冲击而大于格栅4开孔的块料会留在格栅上面，在对料块1的处理完毕后就可将其清去。

根据所需成品的性质，对处理后的材料可直接使用、返回作重复处理、筛分或在滚筒分离器6、破碎和筛分设备、清洗滚筒或干燥设备5中作进一步处理。为作进一步的处理，将材料从格栅4运往滚筒分离器6，在这里再通过高压冲洗将机械性能不同的部分分出，特别是将金属从熔渣混合料中分出。最好将材料送入滚筒分离器6，使其轴向穿过分离器而到达分离器的另一端，从这里开始处理。在稍作倾斜的滚筒分离器内用高压射束射向材料，同时将材料从水浴中向上运去，从而使材料碰撞滚筒背面和侧面而破碎，从而又掉进水浴中，这样就可尽量避免空气对材料的有害作用。

在滚筒6内通过一或多个喷嘴用高压射束对材料作连续多次的处理。

滚筒分离器6最好是倾斜的，使材料随着滚筒的旋转向下移动到与传送带将材料送入滚筒这一侧相对的一端。滚筒在这一部分具有纵槽或提升器，用以使材料可随着滚筒的旋转而被向上传送，从而避免高压射束将材料冲走，相反，材料受到充分有效的破碎和清洗。

材料一经高压冲洗就被送到滚筒6内的筛分段，这里对选定阈值以下的细料用或不用普通的冲洗水(湿法筛分)将其清除。料斗13收集细料、来自整个设备的水并将其清去。

粗料在格栅上继续前行到滚筒6的端部，这里提升器由于滚筒的旋转将材料提升到传送带并回到滚筒6的相对一端，以便用高压射束作重复处理。在滚筒内进行闭路循环处理而清除细料。

在粗料得到充分清洗后(这可通过目测或根据处理时间的经验来确定)，就可通过位于传送带出口下方的闸阀、料槽或料仓5取得产品。

图2示出本发明的另一实施例，用以将含有镁和铝的这类料块破碎成可以通过格栅4但尚未充分清理到可以取出成份的程度。这里，破碎的材料在进一步处理前可分成两个或几个部分，也就是一细料部分和一或几个粗料部分，细料进入滚筒分离器或清洗滚筒作最后清洗，粗料进入闭路破碎循环以便将盐和氧化物从金属上清理下来并破碎成细料而将其清去。

震动料斗用以传送通过格栅4的水、残渣和块料。装在料斗端部的摇杆使细料通过料斗。细料是经震动料斗通向至少一个清洗滚筒7的。水和细渣被分出并通过料斗13经由装在清洗滚筒入口的格栅8被清走。

使足量的冷却水通过喷嘴9进入滚筒而使温度基本上保持在原供水温度上。清洗时间持续几分钟到30-40分钟，有时甚至更长些，直至清洗滚筒内的精选金属达到所需洁净程度。

水和细渣通过格栅8流出。在达到一定的洁净度后在滚筒的入口上放上盖板，水和细渣通过格栅8全部流出滚筒7，如图2所示，浓集的金属则留在滚筒内。随即，使一股较强的热流进入仍在滚动中的滚筒，使浓集的金属在与水和空气起反应之前就已干燥。只要浓集的金属一干燥，反应就立即慢下来。

将干燥的浓集金属装入桶或容器内并妥善封装，以免水和空气进入。

将较大的块料从料斗挡杆上缓慢地通过一传送带送往锤式破碎机10而使盐和其他污染物从金属上松脱下来。震动料斗和传送带12将材料从破碎机送往筛分器，这里细料被分出而通过震动料斗送往清洗滚筒7与直接来自冲洗室的细料一起作最后的清洗。

在筛分器上筛剩的小块料再被送回破碎机10。洁净的金属块可从传送带12上用人工捡出，也可以使材料积聚而经由破碎机10作循环清理直至达到合格的洁净度，也就是盐、氧化物和其他杂物已被破碎而从金属上脱落下来。

浓集的金属可在清洗滚筒7内洗净，也可通过闸阀将其取出。

留在格栅4上的大块金属在格栅4上经冲洗干净后用人工捡出。

以下一些因素在处理过程中是很重要的。为保持低温而防止会引起金属耗损的反应，使用大量的水是很重要的。必须十分迅速地进行处理以免产生不应有的反应。破碎工序用以减少对中等块料的处理时间，因其很难在格栅4上冲洗干净而还含有很厚的难以溶解的盐层或非金属复合物，而直接在清洗滚筒内清洗会耗费很长时间。

Claims (10)

1.使较硬的物质从一由硬和次硬物质构成的实体料块的次硬物质中分出的方法，如：使镁或铝从含有镁或铝的熔渣和废渣中分出的方法，其特征是：使至少一个压力至少为400巴的流体射束射在料块上，并从料块上射落碎块而使较硬的物质从次硬的物质内分出，为此，使一个或多个喷嘴和料块彼此作相对的运动，并用水冷却物质而减少金属的氧化耗损。

2.按以上权利要求所述的方法，其特征是：将第一次用流体射束射落而不够洁净的材料在破碎和筛分机内作进一步的处理。

3.按以上权利要求所述的方法，其特征是：将第一次用流体射束或破碎机破碎的材料在滚筒分离机内用流体射束和/或在清洗滚筒内用水作进一步的处理。

4.按以上权利要求所述的方法，其特征是：用水作为高压流体。

5.按以上权利要求所述的方法，其特征是：使料块绕一垂直轴线转动而使所述喷嘴固定不动或使其作往复运动。

6.按以上权利要求所述的方法，其特征是：用水冷却料块和物质，以减少金属的氧化，从而减少金属的耗损。

7.用以使较硬的物质从一由硬和次硬物质构成的实体料块(1)的次硬物质中分出的装置，其特征是：至少设置一个喷嘴(11)，用以射出一压力至少为400巴的流体射束，喷嘴位于料块(1)的上面、下面和/或侧面。

8.按权利要求7所述的装置，其特征是：喷嘴(11)装在一冲洗头内，冲洗头使射束以人工、编程或自动的方式射向可能由料块(1)留下而尚未分成硬和次硬物质的部分。

9.按权利要求8所述的装置，其特征是：喷嘴(11)在冲洗头中作可转动的安装，而可从水平的方向转到垂直的方向。

10.按权利要求8所述的装置，其特征是：滚筒分离器(7)用以装入需处理的物料，并具有射进流体射束的机构(9)，射束最好为水性射束，射束使可能留下而尚未分离的物质分离；滚筒分离器(7)最终使较硬的物质从次硬物质中分出。

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