CN1418131A - 用于分离材料的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于分离颗粒的装置，所述颗粒包括具有不同物理和化学特性的多种颗粒的混合物，该装置包括：用于减小颗粒尺寸的粉碎机(201，202)；用于排除进料(3)和粉碎机之间的颗粒的排除机构(7)；用于将颗粒从粉碎机排除到尺寸分类装置(2)中的排除机构(8)；用于使尺寸过大的颗粒返回到粉碎机中或者将其排放到废物流(17)中的机构(16)；以及用于分离颗粒的磁和电机构(图9)。一种分离方法包括：减小颗粒的尺寸；从粉碎机中排除颗粒；将颗粒提供给分离机构；根据尺寸、密度或电和磁的特性来分离颗粒；以及使合适的颗粒返回到粉碎机中。

Description

用于分离材料的方法和装置
本发明是利用能源部授予的Grant DE-FG05-94ER81764、在政府支持下做出的。因此，政府对本发明享有某些权利。
发明领域
本发明属于颗粒物质的物理分离领域。具体地说，本发明涉及粉碎装置的操作，这些粉碎装置例如包括研碎装置、集中器以及在研磨操作中从进料基质中释放出的脆性较小的颗粒的分离器。更具体地说，本发明属于从粉碎装置中去除的颗粒的物理分离领域，从而将所需颗粒从回路中回收到粉碎装置中。
发明背景
通常利用粉碎机将颗粒的尺寸减小到所需的范围，并释放杂质，从而在粉碎的下游将杂质排除。进料颗粒的尺寸在高达几英寸的范围内，而产品颗粒的尺寸可在从几英寸至几微米的范围内。将具有较宽脆性范围的颗粒混合物粉碎到所需的尺寸，比单独存在易碎成分时需要更多的粉碎能量。本发明可减小粉碎能量的消耗并增大粉碎机的产量，同时通过在易碎和不易碎成分在研磨操作中从进料基质中释放出来时并在过度粉碎坚硬成分之前对这些易碎和不易碎成分进行分离，还可提高粉碎产品的质量。具体地说，本发明涉及粉碎装置及其粒度分级器(如果用到的话)的改进和操作，以便从粉碎装置中分离出两个物流。一个物流集中了在研磨操作中从进料中释放出来的坚硬不易碎的成分。这些成分或者是杂质或者是进料中的有用成分。另一物流集中了进料中的易碎成分。更具体地说，本发明涉及将粉碎装置与分离装置的操作合并，以便在进料中的坚硬成分释放到粉碎机内时但在过度研碎之前将这些成分分离出来。利用基于重力、尺寸分级、干性磁分离以及摩擦电装置的分离方法将坚硬材料从碾碎机集中的物流中发现的易碎材料中分离出来，而该浓缩流是从粉碎装置中得到的。具有不同化学和物理组成的颗粒物质可具有不同的磁性质，并且可以通过接触摩擦、摩擦充电而带有电荷。由于包括摩擦电分离装置，因此改进的干性磁分离器在从碾碎机得到的碾碎机集中的部分中回收具有较大的种类范围的易碎材料时是有效的。通过这种合并的粉磨机-分离器操作，MagMill可生产高质量的粉碎产品，而不会大量损失所需的成分。使如此分离的易碎材料返回到研磨区，以便研磨到产品粒度，而单独收集坚硬成分并且不使其返回到碾碎机中。利用这种方式，当与将每种物质都研碎到相同的尺寸、然后在粉碎装置的下游进行分离的已有技术比较时，分离成分的质量和回收率都得到了提高。
本发明通过处理大量的在粉碎装置内循环的颗粒而与已有技术区分开。在现有技术中，在坚硬磨料在研磨装置内损坏之前，利用铁质夹杂物出口来分离这些非常少量的坚硬磨料。这种无用材料的退出速度一般小于粉碎机的进料速度的1/10％。这一有益目的是为了保护研磨装置，而不是为了提高产品质量或增加产量以及减小动力牵引。相反，本发明优先从集中了进料中的坚硬成分的粉碎机内部提取材料。的确，如果需要提高产品质量，那么从粉碎机内部分离的材料的量必须足够起一定作用。通常，1％的1/10的量并不够。所需的量取决于退出材料中坚硬成分的浓度以及从其后返回到粉碎机中以便研磨到尺寸规格的物流中得到更易碎材料的回收率。本发明在表明如何以及在哪儿从粉碎机中取出该材料方面是独特的，而且在采用独特有力的方法以便回收从粉碎机内部的内循环流中无意退出的易碎成分方面也是独一的。
的确，业已发现，与从金属夹杂物滑槽中退出的材料质量相同或比之更糟的颗粒可以从距离喉部区域之上若干米部位上的煤粉磨机内部退出，在该喉部区域空气进入，而金属夹杂物退出。在ABB C.E.Raymond 633球磨机中研磨North Central Pennsylvania的原煤掺合物时已经观察到这一点。对于该研磨，可以67磅/小时的速度将煤从黄铁阱中取出。这与馈送到粉磨机的公称12-15 TPH相比是小的。从黄铁阱中取出的煤具有69.1Wt.％的灰含量和23.4Wt.％的硫含量。在试验测试中，以8.2Lb/Hr的速度从位于研磨球顶部之上若干英尺的部位的取样口中将煤取出，其中研磨球在对向上的气流是敞开的区域中。虽然颗粒尺寸小于从黄铁阱中取出的颗粒，但是其具有58.1Wt.％的灰含量和33.6Wt.％的硫含量。这表明，具有从粉磨机内部的颗粒流中分离出废物质量材料的潜在可能。
作为举例，在煤粉燃烧电厂中将煤干性碾碎到200筛目(74微米)这一最高尺寸，以便具有较好的燃烧特性(参见例如， 蒸汽：它的产 生和应用，第9章，“煤粉的制备和应用”，Babcock & Wilcox，New York，NY，1978，and  Combustion Fossil Power Systems，A Refenence Book on Fuel Burning and Steam Generation，Ed.，Joseph G.Singer Chapter 12，“粉磨机和煤粉系统”Combustion Engineering，Inc.，Windsor，CT 1981，这些文献在此作为参考并入本文)。将粉磨机内产生的粉煤从碾碎机直接空气传送到焚烧炉。同时，甚至在利用常规的湿法处理技术已经洗煤之后，研磨到200筛目对于释放包含在进料煤颗粒内的细矿也是有效的。然而，除了用于去除少量黄铁和其它粗废石的被称作黄铁阱的铁质夹杂物滑槽之外，在目前使用的煤粉煤机内不采用其它装置来分离在此释放的矿物。通过以下方式分离粉煤机的坚硬矿物，可改善电厂的运行：即，通过增加粉煤机的产量并减小动力牵引、通过减小磨损、通过减少炉内的成渣、污垢以及水壁废物、通过减少硫和其它有害空气污染物(例如与煤内的矿物有关的痕量金属(包括汞)，以及对在硫和氮氧化物的后燃分离中所用的催化涤气器的操作有害的砷)的排放。
烟煤的整体烃类结构要比通常在煤中发现的矿物软得多。因此，为了达到产品的尺寸规格(比74微米的粒径要细70％-80％)，坚硬的矿物比软煤需要更多的穿过碾碎机的研磨区的通路。由于这一点，坚硬矿物在粉磨机内部循环(内循环)的尺寸过大的颗粒流内的浓度要大于其在进料煤内的浓度。黄铁矿(这些矿物之一)是通常在煤中发现的最硬和最耐磨的矿物之一。已知痕量金属(例如汞、砷和硒)优先与硫化铁矿石(例如黄铁)有关。因此，集中在碾碎机循环中的废物的去除明显降低了碾碎产物中灰、硫和痕量金属的含量。
用于粉煤清洗的逻辑位置在粉煤机内，并且已经为电厂所用。的确，EXPORTech Company，Inc.(Y.Feng，R.R.Oder，R.W.DeSollar，E.AStephens，Jr.，G.F.Teacher and T.L.Banfield，“在有关煤的应用和燃料系统的第22届国际技术会议的记录中出现的MagMill中的干煤清洁”Clearwater，FL，March 16-19，1997；还参见R.R.Oder，R.E.Jamison，and E.D.Brandner，在有关煤的应用和燃料系统的第24届国际技术会议的记录中出现的“利用干性磁分离法从煤中预燃烧去除汞、砷和硒的初步结果”，Clearwater，FL，March 8-11，1999，pp.151-158，这些文献在此作为参考并入本文)已经表明，可以将具有较高含量的灰尘和硫的废物从电厂中所用的几乎所有的商业粉磨机的内循环中分离出来，并且该废物从碾碎机中的去除可降低灰含量和硫含量并减少粉状产品内的有毒痕量元素的含量。ETCi还证实，可利用干式磁分离法从废物中回收净煤(R.R.Oder，R.E.Jamison，and J.R.Davis，“煤粉燃烧电厂中的选煤”Proc.11 Annual Pittsburgh Coal Conference-Coal：Energy and theEnvironment，Sept.12-16，1994，Pittsburgh，PA，Ed.，S-H Chiang，pp.640-645(1994)，该文献在此作为参考并入本文)。另外，ETCi暗示，碾碎机内的粉磨、尺寸和密度的分级、用于从碾碎的废物中回收净煤的干式磁分离以及使净煤返回到粉磨机中以便研磨到产品细度的过程的组合，是一种新颖的用于从馈送到煤粉燃烧电厂的煤中有效分离形成矿石的灰尘、硫和有害污染物的方法。由于同从粉磨机中去除集中废物流有关的相当大的工程挑战，这种新颖的方法在电厂产业中并没有实施。该障碍现在已经克服并且成为此处所公开的本发明的基础。
重要的是，注意，其它人已经使用磁分离法从馈送到粉磨机的进料中分离坚硬的脉石材料，这在工业上是标准的实施方法，并且一些人还从大多数研磨机中采用的黄铁阱或金属夹杂物滑槽中的下层流回收有价值的成分。虽然该材料可以与产物掺合或者返回到碾碎机中以便进一步研磨，但是这些努力仅仅处理了少量的馈送到碾碎机内的材料。本发明在两个主要方面与过去这些努力大大不同。首先，在铁质夹杂物滑槽之外的部位从碾碎机的内循环中提取大量材料。其次，采用有力的磁分离技术，该技术能够分离从强磁到抗磁范围的材料。的确，通过增加摩擦电现象(ElectriMag Separator Co-pending applicationhaving Serial Number 09/289,929 filed on April 14，1999，该文献在此作为参考并入本文)，该方法现在能够基于磁和表面充电特性来分离颗粒。本发明远远优于本发明的已有技术。由于这个原因，该技术并不局限于从惰性材料中分离强磁性颗粒的常规应用。通过基于脆性不同而进行释放的粉磨机与所用的电/磁分离机构的联合作用，该技术可用于宽广范围的新的重要应用中。
通过在粉碎机中制造小颗粒，通常可容易地获得脆性。脆性大的颗粒比脆性小的颗粒产生更大量的细颗粒。一般来说，脆性与材料的硬度及其破裂能力有关，而该破裂能力又以复杂的方式与基本物理特性(例如固体中的裂缝扩展)有关(Klaus Schonert，“非常精细研磨的状况”Chapter 9 in  Challenges in Mineral Processing，Proceedings of aSymposium honoring Douglas W.Fuerstenau on his 60 thbirthday，Editors，K.V.S.Sastry and M.C.Fuerstenau，Society of Mining Engineers，Inc.，Littleton，Colorado，1989，该文献在此作为参考并入本文)。通常，将固体研磨到特定粒径分布的能量与被称作键工作指数(Bond Work Index)的指数有关。这可得到广泛的应用。工作指数(Work Index)值一般在煅烧粘土的1.4至云母的135的范围内。比重为1.63的煤具有11.4的报道指数(化学工程师手册，第五版，由Robert H.Perry，and Cecil H.Chilton，McGraw-Hill Book Company，New York，NY 1973编辑，第8-11页，该文献在此作为参考并入本文)。具有较大工作指数的那些固体需要更多的能量，以便研磨到给定的粒径。这就意味着需要在粉碎机内消耗更多的时间。工作指数是，将材料研磨到粉碎装置的内循环中的浓度的难度倾向的一般测量值。
所列出的煤的11.4的值在该标度上是相当高的，这是因为密度为1.63的煤具有相当多的矿物杂质，而这些杂质具有比不含矿物的软煤高的工作指数。的确，利用与Bond Work Index不同的指数来测定煤的耐磨性。该指数被称作哈德格罗夫可磨性指数(Hardgrove GrindabilityIndex，HGI)并且一般局限于煤。当将特定粒径分布的煤置于标准设计的实验室研磨机中并消耗特定量的研磨能量时可获得HGI的测量值(参见，蒸汽：它的产生与应用，Babcock & Wilcox，New York，NY，1978以及燃烧化石动力系统，一本有关燃料燃烧和蒸汽生成的参考书，Ed.，Joseph G.Singer，Combustion Engineering，Inc.，Windsor，CT 1981，该书籍在此作为参考并入本文)。将比200筛目(74微米的粒径)还细的研磨产物中的材料的量与HGI定为100的标准煤的材料的量进行比较。在该标度上，这个值越大，煤就越脆或者越容易研磨。煤的耐磨性是由其它性质(例如硬度、强度和破碎性)构成的组合性质。在耐磨性与排列等级之间存在着一个通用关系。在中度和低度挥发组中发现最容易研磨的煤。它们明显比高度挥发的烟、亚烟和无烟组的煤更容易研磨(参见， 煤的制备，4 Edition，Edited by Joseph W.Leonard，TheAmerican Institute of Mining，Metallurgical，and Petroleum Engineers，Inc.，New York，1979，第1-8页，该文献在此作为参考并入本文)。
煤的耐磨性对粉磨机产量的作用在燃烧技术手册(参见例如， 蒸 汽：它的产生和应用，第9章，“粉煤的制备和应用”，Babcock & Wilcox，New York，NY，1978，以及 燃烧化石动力系统，一本有关燃料燃烧和蒸汽 生成的参考书，Ed.，Joseph G.Singer，第12章，“粉磨机和粉煤系统”Combustion Engineering，Inc.，Windsor，CT 1981，该书籍在此作为参考并入本文)中有所描述。耐磨性是煤的湿度、它的排列等级、岩石组成和矿物含量及种类的函数。通常并没有识别或利用岩石组成和矿物的作用(R.R.Oder and R.J.Gray，“煤的特性对Pitt碾碎机中的精磨的作用”第48章，in 粉碎-理论与实践，S.Komar Kawatra，Editor，Societyof Mining，Metallurgy，and Evploration，Inc.，Litttleton CO，1992，该书籍在此作为参考并入本文)。表I表明灰含量和硫含量对中度和高度挥发性烟级原煤的HGI作用，在North Central Pennsylvania的粉煤燃烧电厂的工作粉磨机中研磨这些原煤。“粉磨机集中的样品”是从粉磨机的内循环中取出的材料。它具有比粉磨机进料明显高的灰含量和硫含量以及明显低的HGI值。样品中黄铁矿浓度的增大导致“粉磨机集中的样品”中的硫增多。“磁性分离器废物”材料是利用本发明所述类型的干式磁分离器从“粉磨机集中的样品”中取出的废料。将这些废料从粉磨机中清除掉。
表I.灰尘和硫的浓度对在MagMill内的不同点取样的North
Central Pennsylvania烟煤掺合物的HGI的作用
    样品   HGI     灰尘     硫
    粉磨机进料   63     14.4     2
    粉磨机集中的样品   58     33.6     11
    磁性分离器废料   57     48.7     9
显然，在可从粉磨机内部循环的内物流中去除的煤中具有矿物杂质，这些杂质具有较高浓度的灰尘和硫并且对煤的耐磨性具有不利影响。
坚硬颗粒对煤粉磨机的动力消耗和产量的作用
将具有较高浓度的灰尘和硫的颗粒从粉磨机的内循环中分离出来，可增大颗粒在研磨区内的有效耐磨性。这具有增加粉磨机的产量并减少研磨能量的作用。在研磨North Central Pennsylvania的UpperFreeport煤层煤时已经观察到这一点。在公称11/2吨/小时(TPH)的导向环/辊式粉磨机内对煤进行研磨。通过将本专利所述类型的ElectriMag和ParaTrap Magnetic分离器改装到导向碾碎机上，而制成公称11/2 TPH原型MagMill。处理从粉磨机底盘取出的碾碎机集中的材料。MagMill原型的产量增加到120％，而研磨能量减小到未改进的粉磨机处理相同的煤所需能量的70％，此时相对于MagMill的煤进料，MagMill产品中的黄铁矿含量减少公称70％，而灰尘含量减少40％。
碾碎机的磨损
通常，坚硬材料、粗颗粒和高速度一起导致碾碎机内的磨损。有关磨损的大量数据和矿石研磨中不同类型的钢材的成本已经有所报道(Norman and Loeb，Trans，A.I.M.E.，183，330，1949，在此作为参考并入本文)。碾碎机的磨损或磨蚀对高圆周速度设备(特别是高速闭合间隙捶式碾碎机)和喉部附近的碾碎机下面的辊式和碗型煤粉磨机来说很严重。以kW-hr输入值/金属损耗Lb来表示的磨损指数提供了一个有用的指示。在化学工程师手册第8-10页(1973)中可找到近似值。38种材料的磨损指数在硫的0.0001至石英岩的0.6905的范围内。煤在该标度的下端附近，而煤中的大多数矿物在上端附近。
煤粉磨机内的磨损。煤的磨耗性导致粉煤燃烧电厂的运作和维修成本。高损耗面积是粉磨机内部的面积，在粉磨机内，具有高浓度灰尘和硫的粗颗粒被进入碾碎机的高空气速度所加速。这一般发生在底盘上。在粉磨机内的煤和金属之间产生的高接触压力的作用下磨损可增大许多倍。重要的是识别在粉磨机下部发现的高密度煤成分与其所导致的磨损之间的关系。在对Eastern US和a Western US烟级原煤及其比重分离份的磨损测试结果(如表II所示)中表示出这种关系。这些测试表示出灰尘含量、磨损与煤的比重分离份之间的关系。原煤的磨耗性几乎完全是由于矿物杂质造成的(Excerpted from Table 1-9， 煤 的制备，4 Edition，Edited by Joseph W.Leonard，The American Institute ofMining，Metallurgical，and Petroleum Engineers，Inc.New York，1979，第1-51页，在此作为参考并入本文)。
表II.对不同种类的煤的比重分离份所做的磨损测试结果
        累积的
  比重   重量％ 灰尘％ 磨损损耗 重量％ 灰尘％ 磨损损耗
Langley No.9 下 1.60  90.7  9.3  45  90.7  9.3  45
Christian Co.，IL 上 1.60 9.3 58.3 1515 100.0 13.8 181
                            总的原煤  234
无烟 下 1.80  81.1  7.6  63  81.1  7.6  63
SchuylkillCo.，PA 上 1.80 28.9 71.8 2847 100.0 19.8 589
                            总的原煤  686
Cush Creek 下 1.60  92.9  5.6  6  92.9  5.6  6
Indiana Co.，PA 上 1.60 7.1 62.1 351 100.0 9.6 12
                            总的原煤  12
MontourNo.10 下 1.60 79.3 9.1 43 79.3 9.1 43
AlleghenyCo.，PA 上 1.60 20.7 75.9 618 100.0 22.9 162
                            总的原煤  172
Castle Gate 下 1.60  95.2  6.7  147  95.2  6.7  147
Carbon Co.，UT 上 1.60 4.8 63.7 1517 100.0 9.4 213
煤的磨损主要与煤中的矿物特别是石英和硫化铁(主要是黄铁矿)的硬度有关。虽然硬度可利用经典试验来测定，但是其却与基本性质紧密相关。它是煤等级的函数并且在这些煤显微成分中明显不同。煤的硬度一般在10-70kg/mm(维克斯压痕硬度试验)的范围内。它在84％的碳(不含干矿物)处具有最大值而在90％的碳(不含干矿物)处具有最小值，然后又有所增大。通过比较，石英和黄铁分别具有1100-1260和840-1130的维克斯硬度值，而硬钢的维克斯硬度值在600-700的范围内( 煤的制备，4th Edition，Edited by Joseph W.Leonard，TheAmerican Institute of Mining，Metallurgical，and Petroleum Engineers，Inc.New York，1979，第293页，在此作为参考并入本文)。
发明概述
本发明涉及一种对颗粒进行分类的装置。该装置包括将固体基质内包含的颗粒释放出来的第一粉碎机构。该装置包括将颗粒从粉碎机构中除去的第一分；离机构。该装置包括用于根据尺寸分离颗粒的尺寸分级器。第一分离机构与粉碎机构和尺寸分级机构啮合。该装置包括利用磁力分离颗粒的第一磁性装置。该装置包括邻近磁体机构的利用电力分离颗粒的电力机构。该装置包括用于向电和磁分离装置提供颗粒的第一供应机构。第一供应机构与尺寸分级机构以及电和磁分离装置啮合。该装置包括用于对在第一磁性机构内分离的弱磁性颗粒进行分离的第二磁体机构。该装置包括用于向第二磁体机构提供颗粒的第二供应机构。第二供应机构与第一和第二磁体机构啮合。
本发明涉及一种用于分类颗粒的方法。该方法包括多个粉碎颗粒的步骤，以便将固体基质内包含的颗粒释放出来。其次是根据颗粒的硬度将颗粒从粉碎设备中分离出来的步骤。然后是根据尺寸对这些颗粒进行分类的步骤。再往后是通过接触或摩擦使尺寸过小的颗粒充电并将这些颗粒提供给第一磁体机构和邻近该磁体机构的电力机构的步骤。然后是利用磁力将这些颗粒从磁体机构中分离出来以及利用电力将颗粒从电力机构中分离出来的步骤。该方法还包括多个将在第一磁性机构中分离的弱磁颗粒提供给第二磁体机构的步骤。然后是利用磁力将弱磁性颗粒从第二磁体机构中分离出来的步骤。
附图简述
在这些附图中，示出了本发明的优选实施例以及实施本发明的优选方法，其中：
图1：MagMill的示意图。
图2：环辊式碾碎机的研磨室的示意图。
图3：环辊式碾碎机底盘的空气入口的示意图，示出了螺旋运输器。
图4：固定有取样装置的静分级器的示意图。
图5：防爆闸阀的示意图。
图6：出料门机构的示意图。
图7：另一交替的出料门机构的示意图。
图8：电和磁分离器的透视图。
图9第一级永磁分离器中的磁力线的视图。
图10：接收仓1010的端视图和歧管板1100的透视图。
图11：磁矩阵的透视图。
图12：电磁体1300和磁矩阵1200的透视图。
图13：原地具有磁矩阵的电磁分离器的顶视图。
图14：电磁体的顶视图，示出了铁架、矩阵和线圈。
图15：磁矩阵的平面图，示出了用于颗粒的下落区域。
图16：分流器机构的透视图。
图17：采用环辊式粉磨机的MagMill的剖视图。
图18：球磨机的剖视图。
图19：辊式碾碎机的剖视图。
详细描述
现在参照附图，其中在几个附图中相同的参考编号是指相似或相同的部件，更具体地说，参照图1，这是MagMill粉磨机的示意图，该粉磨机包括一起工作的风吹式粉磨机1和分离装置2。包括多种颗粒的新进料3在4处通过碾碎机壳进入粉磨机1内，这些颗粒的尺寸远远不同并且相关程度也不同。最大的颗粒一般具有1/2英寸-1英寸的尺寸。进料可从顶部利用装置(未示出)进入碾碎机内。空气5通过空气涡形壳18吹入碾碎机底盘。将空气和颗粒在完全开口6处从粉磨机中运送出来。通过中间开口处的排除机构7、8、9和10，将尺寸介于粉磨机的进料与产品之间的部分颗粒从碾碎机内部中排出。将这些颗粒运送到缓冲仓20，进而送到分离装置2中。既可将尺寸过大的颗粒15运送到粉磨机内以便在16中再进行研磨，也可将这些颗粒运送到废料处17，这取决于颗粒的质量。使分离机构的产品返回到粉磨机16内以便研磨到尺寸规格。将来自分离机构的废物运送到废料处17。
图2中更详细地示出了粉磨机内部的研磨室200。在该图中，201是重型静止研磨环。202是转动辊子。该辊子悬挂在从垂直中心驱动轴205处如悬臂似地向外伸出的转动杆204上。通过研磨环201与转动辊子202之间的挤压将颗粒磨碎。图2中示出了一个辊子202。碾碎机可采用多个辊子。从中心轴处如悬臂似地向外伸出的转动犁206将碾碎机底盘中心附近的大而重的颗粒抛回到环与辊子之间的研磨区内。难以研磨以及重得不能被气流5提起的颗粒，通过气流壳18进入碾碎机底盘并穿过多个叶片208集中在粉磨机207的底盘内。排除机构7穿过空气涡形壳18。它在气流叶片208之一内部是向碾碎机底盘敞开的。第二排除机构8在209处进入转动横杆204高度之上的研磨室。
热空气5通过空气壳18(如图3所示)吹入碾碎机207的底盘。可采用高达250-350华氏的温度。利用装置(未示出)在空气涡形壳的上游对空气进行加热。空气以高达数千米/分钟的速度进入碾碎机底盘。空气围绕该气壳涡旋并通过在研磨环201下面敞开的叶片208进入碾碎机。这些叶片引导气流与研磨室200的内径相切。排除机构7通过208处的叶片对研磨室内的碾碎机底盘是敞开的。它是由Cilfton，NJ的APC制造的那种类型的螺旋运输器。分离机构可以位于围绕粉磨机四周的任何空气入口叶片内，但是优先在远离粉磨机入口4的地方。螺旋运输器恰恰在叶片内部是敞开的，而不会凸入底盘，在此它被转动犁所撞击。堵塞螺旋运输器开口上游处的气流槽301，以便阻止气流。在工作时，这可使颗粒在螺旋运输器前部堆积。在运输器出口处采用气闸装置是不必要的，这是因为气流可被运输器长度方向内的颗粒所堵塞。螺旋运输器必须在粉磨机底盘的温度下能够工作。在碾碎机底盘上可使用不止一个分离机构7。
在图4中示出了在齿轮系机构211顶部之上的一个高度处的粉磨机内部。壳体400封闭住静态分级器401的反锥形。向上运行穿过碾碎机的空气和颗粒通过叶片402进入分级器。小颗粒和空气在6处通过产品输送管退出粉磨机。尺寸过大的颗粒掉到反锥形底部并通过瓣阀403返回到研磨室200内。使分离机构9固定到壳体400的外侧壁上。该机构与壳壁和反锥形401之间的内部空间相连。分离机构10穿过壳体400并固定到瓣阀403处的反锥形底部。
分离机构8是一出料门。它在209处对粉磨机室的内部是敞开的。分离机构8可位于从辊子202的顶部到210处的研磨室顶部的任何高度上。其优先位于转动臂204之上或之下的一个高度上并且在围绕研磨室四周的一个位置上，该位置远离进料4和碾碎机驱动轴312。在研磨室内可使用不止一个分离机构8。
分离机构9是一出料门。它在壳体400和分级器的反锥形401之间、齿轮系机构211顶部之上的粉磨机区域内是敞开的。其可位于从齿轮系机构211顶部到402处的分级器入口之下的任何高度上。在齿轮系机构顶部之上可使用不止一个分离机构9。它可位于围绕分级器四周的任何地方。
这种出料门机构可如6或图7所示。通过碾碎机凸缘701将图7中所示的机构700固定到粉磨机上。水平绞接出料门702，以便使其在斜槽703底缘构成的粉磨机的体积内是敞开的。落到粉磨机内部的颗粒偏移到斜槽703(如图所示)内。利用杠杆704打开或关闭出料门701。通过气闸凸缘706将斜槽703固定到气闸机构705上。由W.M.Meyer & Sons，Skokie，IL制造的那种气闸可人工操纵或连续工作。水平绞接出料门机构，以便使其从斜槽的顶部或底部水平打开，或者从斜槽的左侧或右侧垂直绞接该机构，以便使其顺时针或逆时针打开(正如从上面所看到的)。
当没有爆炸的潜在可能时，将出料门机构8和9直接安装到粉磨机上(如图7所示)。当具有爆炸或着火的危险时，通过图5所示的防爆门阀500将出料门机构安装到粉磨机上。将该门闸焊接到研磨室的侧壁上。随着滑片501的拔出，通过门闸架503中心处的开口502可到达粉磨机内部。滑片滑入槽504内。防爆门闸的设计可经得起50psi的压力。
在图6的侧视图中示出了用于从粉磨机内部去除颗粒的第二机构600。通过防爆门闸500将该机构安装到粉磨机601的侧面上。取样装置包括矩形室604，将该室安装到凸缘602上，以便固定到粉磨机侧面的门闸上。该凸缘相对于垂直方向大约呈60°的角度。门闸500可直接安装到粉磨机的侧面上或者利用过渡板603安装到粉磨机侧面的入口门上。过渡板是这样的一块板：即，该板的厚度足以经得起50psi的压力偏移，并用来容纳门阀500上以及粉磨机上的多个螺栓孔位置中的差异。室604包含截面是矩形的取样装置605，该装置在端部606是敞开的并且在另一端部607的一个壁上具有一个开口(如图中所示)。将杆608在613处安装到取样室的内面上。这个杆在609处穿过取样机构背面的垂直壁。包括一个圆柱形中空纤维塞件的无尘连接器610避免灰尘泄漏到粉磨机的内部，而该塞件围绕着杆608并配合到圆柱形套筒614内。利用杆608将取样装置605移动到粉磨机内或者从其中移出。该取样装置可向上敞开布置(如图6所示)或者向下敞开布置。凸缘611将取样装置600与气闸机构612连接起来，以便分离从碾碎机中取出的材料。
可以将利用分离装置7、8、9或10从粉磨机中排出的颗粒直接排放到废料流17中或者运送到进料斗20内。可以将利用取样机构7、8、9或10中的任一个从碾碎机的内循环中退出的颗粒单独或一起引导到废料流17中。运输机构11可以是由Clifton，NJ的AFC制造的那种类型的螺旋运输器或者常规运输器。运输机构11和分离机构2以及反向运输机构16和废料运输机构17都应该是封闭的，以避免落入灰尘。运输器11的容量在将颗粒馈送到粉磨机的全速度的1/10至该全速度的范围内，并且优选在进料的全速度的1/3至1/2的范围内。反向运输装置16和废料运输机构17的容量在粉磨机进料的全速度的1/6至该全速度的范围内。
将颗粒从进料斗20排放到分类筛12中。将从分类筛12取出的、通常比3mm或8筛目还粗的尺寸过大的颗粒15运送到开关19处。该开关可以通过物流16将尺寸过大的颗粒转向运回到粉磨机中或者通过物流17将其排放到废料中，这取决于颗粒的质量。将分类筛12的下流运送到振动进料器100中，然后到达电和磁分离器13内。
以下的描述参照图8。将尺寸在0.07mm-3mm范围内的颗粒排放到振动进料器100上，该类型的进料器可从Eriez Magnetics，Erie，PA获得(例如Model No.15A)。振动进料器100的表面是由导电材料制成的，该材料具有介于待分离的颗粒之间的功函数。例如，在对含有矿物杂质的煤进行分类时可使用铜。该振动盘用作给颗粒摩擦充电的装置，并且将这些颗粒移动到带式运输器801的表面。具有最低功函数的颗粒一般带正电，而具有最大功函数的颗粒将带有负电。颗粒在落到运输带上时在永磁体802的下面通过。该永磁体用于去除颗粒混合物中的强磁性脉石材料例如铁标准品。当这些颗粒落到移动带801上时其还可以通过滑动摩擦充电。该移动带将颗粒运载到带式运输端部的磁力滚筒803中。该移动带可以由绝缘的或者导电的材料制成，并且具有植入表面的铁纤维，以便增强磁分离器803表面的磁场梯度。优选的是，移动带由抗静电材料(例如从Taconic，Petersburgh，NY购得)制成。
图9中示出了穿过磁力滚筒803的垂直截面。该永磁体分离器是由呈圆柱形布置的多个永久磁化的部件900构成的，这些部件是由诸如Samarium Cobalt或者Neodymium-Iron-Cobalt这些材料制成的并且用磁性钢隔离件901间隔开。永磁体沿其圆柱体的轴进行磁化并且其布置使得每一永磁体的磁化902都与其它所有永磁体沿圆柱体的轴的磁化相反。在这种方式中，相邻磁体面上产生的磁通量指向相反。面部904和905上的相反磁通量903通过钢隔离件沿圆柱体的半径向外传送并在906处横向钢隔离件表面产生，由此产生从永磁体表面向外扩展的高度扩散的磁场区域，这些区域用作磁性颗粒的捕获场所。磁通量在区域907返回到磁体中。
利用移动带801围绕磁力滚筒803的轴908运载移动到高磁通量(例如906和907)并由移动带表面的磁力保持在那儿的颗粒，并且当移动带801脱离圆柱形磁体表面时这些颗粒在804处从移动带下面自由降落。刮片807位于滚轮808的后缘上，以便除去粘附到移动带上的颗粒。
将电极809放到带式磁分离器13附近(如图8所示)。可以调节电极使其从移动带上的颗粒表面算起有几毫米长并且可多达几厘米的距离。使电极就位，以便由于电力和惯力的作用而从分离器向外偏移的颗粒能够在电极下面通过并到达接收器816和817。利用电源810对电极施加电压。施加到电极上的电压在永磁体803的表面产生一个电场，而永磁体被作为部分电路。该电场可在几百伏/厘米至空气的破坏强度的范围内。优选的是在1000-5000伏/厘米的范围内。
收集盘101位于带式运输器13的下面，以便当颗粒从带式收集器中掉落时收集这些颗粒。该收集盘可由导电或绝缘材料制成。非导电材料由于和所施加的电场的相互作用很小而成为优选的材料。
距离磁体803最远的接收器内所收集的颗粒磁性最小并且具有与磁体表面相同的电荷。通过斜槽806将这些颗粒排到弱磁性产品中。将在818处收集带有与磁体表面相反电荷并且磁性最大的颗粒。这些颗粒可通过斜槽804排出。将在816处收集具有中等磁力并具有弱或无表面电荷的颗粒。它们构成了用于进一步磁性分离的第二磁性机构14的中间部分。通过斜槽805将这些颗粒排到磁性分离器14内。
在805处退出第一电和磁分离器的颗粒落到接收斗101(如图10中的端视图所示)内。颗粒从斗101馈送到第二磁分离器14内。该斗是由导电或非导电材料制成的。其优选的是由非导电材料制成，以便不干扰由一级电和磁分离器产生的电场。斗101具有斜边1000以及沿其长度运行的分割物1001，以便将底部分成面积相等的两个区域。其中每一个区域1002在歧管板1100内的一系列矩形开口1101内都是敞开的，由此形成了斗101的底部。该歧管板与磁矩阵1200对准并固定到其上(如图11的透视图所示出的)，而且位于横向进入的电磁体1300(如图12所示)的工作容积内。歧管板1100在其上表面具有开口1101，这些开口与磁矩阵的磁极1202之间的开口1201相通。磁极1202是半圆柱形的。歧管板1100在分配器之下的任一端部并且沿开口1101之间的每一侧具有开口1102，用于将空气与颗粒一起引入磁分离器内。颗粒流阻挡空气，以便在颗粒进入磁极1202之间的区域1201时空气与煤保持平衡。如果没有开口1102，那么煤就以非平衡方式阻挡分类室内的空气并阻断通过分离器的气流。
磁矩阵1200被周围的横向进入的电磁体1300所磁化并且是一个磁路的集成部分(电磁体1300如图13的顶视图所示，该图去掉了磁矩阵)。图14的顶部平面图中示出了安装有磁矩阵的电磁体1300。本发明的电磁体设计是具有横向入口的包含铁的分裂式螺线管。线圈1301和铁1302围绕工作容积，从而使二者在此处产生磁场。正如图14所示的，电磁体线圈与磁化铁产生磁化分离基质的磁场。
图12所示的横向进入的电磁体具有两个鞍形线圈1301。它们被插入磁体架的工作容积内并且每一个都向外折叠在磁体的顶部和底部，从而形成横向入口。由此使电磁体内部的工作容积在线圈之间敞开。在工作时，图12中所示的从磁体中取出的分离基质1200被放置在线圈1301之间的工作容积内。
图13中示出了不带有磁矩阵1200的电磁体1300顶部的平面图。铁线圈1302是一个具有矩形空心的矩形体。该铁架可以是浇铸的或者是由栓接在一起的分离片制成的。该铁架最好是由退火的铸铁、1002、1006或1008碳钢或更好的材料制成的。壁的宽度和铁架的高度足以传导由激励绕组中的电流产生的磁通量。
在图13中从上面观察，各个线圈绕组在顶部从该图的平面上树立起来，而在底部返回到该的平面上。它们是由两个鞍形线圈1301组成的。每一个都在上下磁体表面向外折叠，从而形成与磁场方向横切的入口，而该磁场方向在该图的平面上是从左指向右的。电流在每一线圈的上部从纸的平面上引出，而在线圈的下部进入纸的平面。从上部线圈引出的电流在磁体顶部水平向外流动穿过已经折叠的线圈，并返回穿过图下部的绕组。由此产生在图13的水平面上指向右边的磁场。在该图的左边示出了绕组1403的一端，而右边示出了另一端1404。在这些端部与外部电源(未示出，例如由Electronic Measurements，Inc.，Neptune，NJ提供的)之间进行电流连接。线圈绕组是由铜或其它合适的导体制成的并且是中空的，以便适合冷却。也可以在用于由冷冻器(未不出，例如由Affinity Inc.，Ossipee，NH提供的)提供的冷却水的这些终端进行连接。
现在参照图15，该图是由两个磁极柱构成的磁矩阵1200的平面图，其中这些磁极柱被分成多个四极对组。在矩阵的顶部将颗粒引入磁极之间的矩形区域1806内并沿磁极的长度落到底部的出口处。选择磁极的长度，以便给出足够的用于分离的停留时间，该分离发生在图15的平面上。为了处理煤，磁极的长度可以在4英寸-12英寸的范围内并且最好是9英寸。使颗粒降落穿过矩阵的停留时间是一秒钟的若干分之一。
在1806处进入的颗粒流内的弱顺磁或抗磁颗粒被磁力向外推到区域1802内，此处的磁场强度是最低的。在区域1803中顺磁颗粒被吸引并包围在极尖附近。该磁力足以分离颗粒，但是却没有强得足以在805处将颗粒从第一电和磁分离器中排出，从而粘附到磁分离器14的磁极上。所通过的颗粒一般具有少于大约5*10-9m3/kg的磁化率。
图15中示出的是固定到磁极1801表面的磁棒1805。这些磁棒用于增强紧邻极尖的区域中的局部磁场。这具有减小磁极之间的容积的作用，该容积内的磁力较小。优选的是，钢棒的直径为矩阵磁极直径的1％-10％，更优选的是4％。
在图15的底部示出了位于矩阵1200底部下面的支棱分离器1901。这些分离器根据颗粒的磁性将从磁分离器退出的颗粒流分成若干分开的物流。如图16那样调节分离器，以便改变在彼此之间敞开的面积。
现在参照图16，以分解图的形式示出了US 5,017,283(1991年5月21日，该文献在此作为参考并入本文)中所述的那种类型的分离器机构1900。机构1900用端板1906来组装并与分离器的出口对准，而且单独进行支撑。每个分离器1901绞接在底部，以便从垂直方向开始转动。以这种方式，可以单独或集中调节叶片之间的顶部开口。绞链1902之间的底部开口被固定并且大约为每一磁极对宽度的1/4，而该尺寸是磁极1801直径的两倍。
在分离器之间的相邻开口1903内收集的颗粒具有不同的磁化率。现在参照图15，用于收集抗磁颗粒1850的每一开口将夹在用于收集顺磁颗粒1860的两个开口之间，除了在此矩阵的相对端部之外，每一开口都将收集抗磁颗粒。
在分离器1900底部退出的颗粒直接落到斜槽机构1904内。该机构的每一段1906都具有斜面1907，斜面1907引导降落的颗粒从分离器侧面穿过孔1905。每一相邻段的斜面的斜率相反，以便使磁性相同的所有颗粒都在同一侧退出分离器。顺磁颗粒将在一侧，而抗磁颗粒将在另一侧。
抗磁颗粒的复合流通过图18的斜槽815来放电。它与从第一电和磁分离器中分离出来的抗磁或弱顺磁颗粒合并通过物流806排出。通过斜槽814将抗磁或弱顺磁颗粒的复合流排到物流16中。从磁分离器14退出的顺磁颗粒复合流在物流813处退出该分离器。它可与从第一电和磁分离器804退出的强顺磁颗粒流合并，从而产生物流17。通过绞接挡板1905-1902来调节收集室的宽度，这些挡板可以转动以改变顺磁和抗磁颗粒的回收率。通过增大抗磁颗粒的收集室宽度并减小顺磁颗粒的收集室宽度，将增大抗磁颗粒的重量回收率并减小抗磁颗粒产物的质量，反之亦然。显然，可利用分离器系统来分离任何磁性的颗粒。它并不仅仅局限于顺磁和抗磁颗粒。
在806处从第一电和磁分离器退出的弱磁性颗粒、在815处从第二磁性分离器退出的抗磁颗粒、在813处从第二磁性分离器退出的顺磁颗粒以及在804处从第一电和磁分离器退出的强磁性颗粒中的每一种都可以分开收集或者一起收集(象所需要的那样)。
图1和其后的描述阐述了本发明的一个优选实施例。用于说明的风吹式粉磨机是环/辊式的(诸如由Bradley Pulverizer Company ofAllentown，Pennsylvania制造)。虽然所用的研磨机构是环/辊式碾碎机，但是可以使用能够收入在碾碎机内部循环的颗粒的其它所有碾碎机(例如锤式碾碎机和辊式碾碎机)。利用本发明的方法还可以处理从粉磨机(例如球磨机)返回到研磨区的那些对于分级器来说尺寸过大的材料。上述的方法可以用于在压力或过高的压力下使用的粉磨机内。而且，包括尺寸分类和磁分离的优选分离器装置是为了解释本发明，而并不是为了限定本发明。可以采用其它分离方式例如单独的尺寸分类或者磁和电分离、旋风术、风动工作台等等。
现在参照图18，这是球磨机2100(例如由CE Raymond制造的633型)的剖视图。这是一种风吹式粉磨机。将颗粒倒入碗形研磨台2103之上的中心管2111中。利用驱动轴2112使该碗从下面转动。空气通过入口2113吹入球磨机的底部并通过碗2103外侧和球磨机内壁之间的狭窄喉口向上进入研磨室2108。由于喉部的狭窄开口，空气的速度为几千米/分钟，一般为7000米/分钟。位于碗表面的颗粒通过转动向外抛掷并且在研磨台在研磨辊2114下面转动时被研碎。当在碗上以研磨动作释放颗粒时，在球磨机内的所有方向上散开或吹刮这些颗粒。重的颗粒落回研磨台上并进一步研磨。通过空气2109的涡旋向上卷走颗粒。当一些颗粒向上传送时被向外抛掷撞击球磨机的内壁。这些颗粒落回到碗内以便进一步研磨。将其它颗粒运送到球磨机顶部并通过叶片2115进入分级器2102。通过管2110从球磨机中排出最细的颗粒。尺寸过大的颗粒落到分级器2102的倒锥形的底部并在2116处与进料颗粒混合，然后排出到碗2103中。
这种粉磨机与环/辊式碾碎机不同，与转动的辊子和静止的环相反，其采用的是转动的碗和静止的辊子。而且，该碾碎机具有用于排出大片非常硬的颗粒(例如来自研磨区的及其部件和道钉)的机构2107，以便保护碾碎机。在研磨煤时，这称作黄铁阱。小得足以通过喉部的叶片开口的颗粒和重得足以在空气阻力的作用下落到区域中的颗粒将在弯曲处下面排出，并且被刮料器2106扫到排出斜槽2107中。当研磨煤时，颗粒通过黄铁阱显现的速度非常小，大约为将颗粒馈送到粉磨机的速度的0.1％。该排出机构的设计可保护碾碎机并且不提高碾碎产品的质量。
与黄铁阱相反，MagMill的设计是为了除去大量的在碾碎机内循环的颗粒。将这些颗粒排除到碾碎机外并进行处理，以便提高碾碎产品的质量。所用的排出速度在碾碎机的馈送速度的10％-100％之间，优选的是在30％-50％之间。
在2101处示出了用于将碾碎的浓缩材料从碾碎机的内循环中排出的机构。该机构是图3、6和7中所示的那种类型。图3示出了一种螺旋运输器。它可用来从碗的表面以及在21116处从分级器的回路中分离出颗粒。以1吨/小时的速度通过由AFC of Clifton，NJ制造的那种类型的3英寸开口的螺旋运输器，已经将颗粒从粉磨机中排出。多个螺旋运输器可以从粉磨机中排出相当大量的颗粒。
图6和7示出了用于排出在碾碎机壁附近移动的颗粒的两种机构。图6的机构在碾碎机壁上是敞开的或者伸入其中几英寸。图6的机构已经以1TPH/开口的平方英寸-7.3TPH/开口的平方英寸的速度从CERaymond 633h 823碾碎机中排出颗粒。需要达到进料速度的30％的优选排出速度的开口(平方米)大约为碾碎机馈送速度的0.05倍。对于50TPH的粉磨机，在一侧上的1.5英尺的碾碎机壁上的开口将可处理该量的材料。为了不阻断碾碎机内部的气流，在碾碎机四周放置多个较小的排出机构。
由机构2101从粉磨机中排出的颗粒可直接发送到废物流17中或者运送到分离机构2(如图1所示)中。此处所用的分离机构与以上所述的用于环/辊式碾碎机的恰恰一样。将要从分离机构2返回到粉磨机中的颗粒可在2198处通过粉磨机壁或者最好是通过进料斜槽2111而返回。利用图6的空气锁定机构612或图7的705而将碾碎机内的环境与分离机构2内的环境分隔开。将废物颗粒从粉磨机和分离机构中排到图1的物流17内。
现在参照图19，这是辊式碾碎机2200(例如由Babcock & Wklcox制造的MPS-89型)的剖视图。这是一种风吹式粉磨机。将颗粒倒入研磨台2203之上的中心管2211中。利用驱动机构2212使该台从下面转动。空气通过入口2213吹入球磨机的底部并通过台2203外侧和球磨机内壁之间的狭窄喉口2208向上进入研磨室。由于喉部的狭窄开口，空气的速度为几千米/分钟，一般为7000米/分钟。位于台表面的颗粒通过转动向外抛掷并且在研磨台在碾筒胎2214下面转动时被研碎。在研磨台表面具有一个引导碾筒胎的槽。当在台上以研磨动作释放颗粒时，在球磨机内的所有方向上散开或吹刮这些颗粒。重的颗粒落回研磨台上并进一步研磨。通过空气2209的涡旋向上卷走颗粒。当一些颗粒向上传送时被向外抛掷撞击球磨机的内壁。这些颗粒落回到台内以便进一步研磨。将其它颗粒运送到球磨机顶部并通过叶片2215进入分级器2202。通过管2210从球磨机中排出最细的颗粒。尺寸过大的颗粒落到分级器2202的倒锥形的底部并通过瓣阀排到研磨台2203处。
这种粉磨机与环/辊式碾碎机不同，与转动的辊子和静止的环相反，其采用的是转动的台和静止的碾筒胎。而且，该碾碎机具有用于排出大片非常硬的颗粒(例如来自研磨区的机器部件和道钉)的机构2107，以便保护碾碎机。小得足以通过喉部的叶片开口的颗粒和重得足以在空气阻力的作用下落到区域中的颗粒将在台的下面排出，并且被刮料器2206扫到排出斜槽2207中。当研磨煤时，颗粒通过黄铁阱显现的速度非常小，大约为将颗粒馈送到粉磨机的速度的0.1％。该排出机构的设计可保护碾碎机并且不提高碾碎产品的质量。
与黄铁阱相反，MagMill的设计是为了除去大量的在碾碎机内循环的颗粒。将这些颗粒排除到碾碎机外并进行处理，以便提高碾碎产品的质量。所用的排出速度在碾碎机的馈送速度的10％-100％之间，优选的是在30％-50％之间。
在2201处示出了用于将碾碎的浓缩材料从碾碎机的内循环中排出的机构。该机构是图3中所示的那种类型。图3示出了一种螺旋运输器。它可用来从研磨台的边缘或表面、从碾筒胎所滚动的沟槽中或者在2216处从分级器的回路中分离出颗粒。以1吨/小时的速度通过由AFC of Clifton，NJ制造的那种类型的3英寸开口的螺旋运输器，已经将颗粒从粉磨机中排出。多个螺旋运输器可以从粉磨机中排出相当大量的颗粒。
该图中示出了用于从粉磨机中排出颗粒的另一种机构2299。这种机构是图6和7所示的那种类型并且用于排出在碾碎机壁附近移动的颗粒。图6的机构在碾碎机壁上是敞开的或者伸入其中几英寸。图6的机构已经以高达7.3TPH/开口的平方英寸的速度从MPS-89碾碎机中排出颗粒。需要达到进料速度的30％的优选排出速度的开口(平方米)大约为碾碎机馈送速度的0.05倍。对于50TPH的粉磨机，在一侧上的1.5英尺的碾碎机壁上的开口将可处理该量的材料。为了不阻断碾碎机内部的气流，在碾碎机四周放置多个较小的排出机构。
由机构2201和2299从粉磨机中排出的颗粒可直接发送到废物流17中或者运送到分离机构2(如图1所示)中。此处所用的分离机构与以上所述的用于环/辊式碾碎机的恰恰一样。将要从分离机构2返回到粉磨机中的颗粒可在2298处通过粉磨机壁或者最好是通过进料斜槽2211而返回。利用图6的空气锁定机构612或图7的705而将碾碎机内的环境与分离机构2内的环境分隔开。将废物颗粒从粉磨机和分离机构排到图1的物流17内。
图17的剖视图所示出的MagMill采用粉碎装置1和用于提高粉碎机的输出质量的相关的干式磁分离装置2。在MagMill粉磨机内，被减小到产品细度的颗粒作为产品6(比75微米的最高尺寸细70-80％)将退出碾碎机并直接吹到下游工艺。在传统的粉磨机内，进入碾碎机的所有颗粒最终都将在6处退出。在MagMill内，并不是所有的颗粒都在物流6中退出。在6处的粉磨机顶部退出的颗粒是进料中更易碎的颗粒。使坚硬的颗粒与更易碎的颗粒分开并从碾碎机排到物流17内。这样，与传统的粉磨机不同，MagMill产生两种产品。使粉磨机内比产品规格粗的颗粒返回到作为碾碎机内循环2001的一部分的研磨区中。这些是磨料中不易脆的颗粒并且通常较坚硬并有研磨作用。这些颗粒集中在内循环的尺寸过大的部分中。对于煤，这些是形成灰尘的矿物特别是黄铁矿。通过重量、惯力和气流阻力将这些坚硬的颗粒从碾碎机内部的大批颗粒流中分离出来。这些颗粒主要是在粉磨机内的下部区域中发现的，在上部区域内，这些颗粒倾向位于粉磨机的内壁附近。使这些坚硬的颗粒在粉磨机内部集中和最先进行分离。
利用颗粒取样机构7、8、9和10从碾碎机中取出一部分坚硬的颗粒。一些类型的传统粉磨机(例如辊式碾碎机)通过粉磨机底部气流通道中的开口(未示出)来分离较大的和非常硬的碎屑(例如来自研磨区的铁钉)。这些开口通常被称作黄铁阱。它们从粉磨机中除去非常少量(一般少于进料的0.1％)的材料。黄铁阱是为了保护粉磨机免受损坏。它们不用来提高粉磨产品的质量。在MagMill中，通过取样机构7、8、9&10以非常高的速度从粉磨机内部除去材料。该速度可以是颗粒进入碾碎机的速度的100％。优选的是在进料速度的10％-100％之间。更优选的是在进料速度的30％-50％之间。除去这种材料的目的是为了提高产品的质量。处理从粉磨机的内循环中取出的这个颗粒流的优点是，额外释放该物流中的矿物。这些颗粒的尺寸介于馈送到粉磨机内的颗粒尺寸与发送到产品中的颗粒尺寸之间。对该物流中的颗粒进行分离比处理进料更有效。而且，该颗粒流具有较高浓度的待除去的坚硬材料，从而使分离机构2比处理整个物流所需的尺寸小。因此，MagMill是一种在技术和经济上都具有优越性的用于提高粉磨产品质量的方法。
可以将通过取样机构7、8、9 &10而从粉磨机的内循环中除去的颗粒直接发送到废物流17中或者馈送到漏斗20和筛分装置12中，在此处排出尺寸过大的颗粒15。当颗粒的质量不能保证通过分离机构2的工艺时，利用取样机构7、8、9或10中的任一个从碾碎机的内循环中取出的多种颗粒可直接单独或一起流向废物流17。尺寸过大的颗粒是那些对于分离机构2内的有效处理来说太粗的颗粒。它们一般比8筛目或者约3mm要粗。该顶级尺寸取决于将要在分离机构中处理的颗粒特性。通常，可以比无磁性颗粒(例如煤)要粗的均一尺寸有效处理强磁性颗粒。当研磨煤时，粉磨机浓缩的颗粒一般小于8筛目并且只有100筛目的百分之几。如果比8筛目粗的尺寸过大的颗粒高度集中在坚硬的杂质颗粒中，那么这些颗粒将被排到物流17内。或者，通过物流16使这些尺寸过大的颗粒返回到粉磨机内，以便进一步研磨。将尺寸小的颗粒(一般比8筛目细)馈送到电和磁装置2中，在此处，根据空气阻力、颗粒质量、表面充电和磁特性来分离颗粒。将通过分离器2分离的不需要的坚硬颗粒从MagMill排到物流7内。将由磁分离器回收的易碎颗粒返回到粉磨机中，以便研磨到物流16中的尺寸规格。对于煤来说，矿物脉石的分离产生了粉煤产品，该产品与馈送到粉磨机的煤相比，具有较低浓度的灰尘、硫和相关的痕量金属。
该方法的以下描述是就在环/辊式碾碎机内粉磨煤而言给出的。它解释了碾碎机内部工作时的分离原理并表示出电和磁分离器的功能。虽然示出的研磨机构是环/辊式碾碎机的形式，但是已经使用其它类型的碾碎机和压碎机并且产品可能比粉碎的粗。而且，并不局限于所示出的分离机构。可以使用用于颗粒尺寸分类而不是用于筛分的装置例如风力分级器、风力摇床、空气旋流器等。另外，在一些情况中，仅仅需要一级电磁分离器。
图17是MagMill粉磨机的剖视图，该粉磨机包括一起工作的风吹式环/辊粉磨机1和分离装置2。含有尺寸相差很大并且相关程度不同的多种颗粒的原料3在4处通过碾碎机壳进入粉磨机1。最大颗粒的尺寸一般为1/2英寸-1英寸。利用未示出的装置使进料从顶部进入碾碎机。对于煤的粉磨来说，进料煤的灰尘浓度可以在几个重量百分比的基础值至30-50Wt.％甚至更高的范围内，而一般为7-10％。硫的含量可以在从1Wt.％以下至5-10Wt.％甚至更高的范围内，而一般为1-2％。MagMill 1分离矿物部分(黄铁矿)，该部分一般含有煤中的50％的硫。MagMill的进料中的黄铁矿的浓度可以在小于1至5Wt.％或更高的范围内。它一般在0.5-1Wt.％的范围内。黄铁矿的燃烧前分离将降低必须洗除的燃烧产品中的氧化硫浓度，并且或许更重要的是，在使用较低的氧化氮(NOx)燃烧炉时，将降低水墙中反应硫化铁的量。当黄铁矿在低NOx燃烧炉中燃烧时，水墙废料与所生成的反应硫化铁有关。所产生的硫化物迁移到锅炉墙中并在还原条件下释放具有非常大腐蚀性的硫。
煤中有许多痕量金属。每种金属的含量根据煤的重量计算在亿万分之几至百万分之几千的范围内。在痕量金属中，特别感兴趣的是汞、砷和硒，因为它们是相当有害的空气污染前体(HAPS)。特别感兴趣的是汞，这是因为预期的发散限制为每1013Btu中有1磅的汞或者109磅的煤中有大约1磅的汞，并且从烟道气中去除汞的难度和成本都很大，每去除1磅汞需花费20,000美金。由于汞的含量一般为100磅/亿万磅煤，因此将需要非常高效率的去除方法。另一感兴趣的金属是砷，因为这种痕量金属对用于从燃烧气体中分离氧化氮的催化反应器是有害的。而催化剂的更换是非常昂贵的。
在4处进入的颗粒掉进粉磨机207的底部，在此处，颗粒通过被捕获在环201和辊202机构之间而进行研磨。通过在研磨过程中能量的释放，在所有方向上抛掷颗粒。犁206通过底部上的大量颗粒进行旋转并将这些颗粒移动到环和辊之间的区域内。撞击研磨室200的壁的较大颗粒回落到碾碎机的底板上，在此处，它们又被推到研磨机构内。空气5通过空气壳18吹入碾碎机的碾盘。空气2002的向上回旋以回旋动作将颗粒从研磨区带出。将一些颗粒向外抛掷到粉磨机的内壁上并回落到碾碎机的碾盘内，在此处被进一步研磨。利用空气流2002在粉磨机内将小颗粒向上运送并通过碾碎机顶部的叶片402进入分级器2003。用6处的来自粉磨机的空气流运送最小的颗粒。通过叶片402进入分级器的尺寸过大的颗粒通过分级器底盘的瓣阀403返回到碾碎机的碾盘中。
通过去除机构7、8、9和10将尺寸介于粉磨机进料尺寸与产品尺寸之间并且在碾碎机的碾盘内或者在研磨区之上的运动中的颗粒从碾碎机内部除去。机构7是一种螺旋运输器。现在参照图2，机构7被表示成穿过空气壳壁18并通过空气流叶片208中的开口进入碾碎机207的碾盘。螺旋运输器的端部对颗粒是敞开的。关闭叶片208上游的气流叶片，由此使颗粒堆积在叶片208上。利用螺旋运输器除去这些颗粒并将其直接排放到废物流17内，此时颗粒的质量不能保证采用分离机构2的工艺，或者通过螺旋运输器11将这些颗粒运送到分离机构2中。
通过安装在研磨室壁上的分离机构8将碰撞研磨室200的壁或者在其附近移动的颗粒从粉磨机中除去。可以有多个这样的分离机构并且将它们安装在碾碎机207碾盘中的研磨区顶部之上的不同高度处。分离机构8通过绞接门在碾碎机内是敞开的可以沿顺时针或者逆时针的方向导引该机构捕获上升、降落或者在碾碎机周围移动的颗粒。利用喷气机构615来阻止过量的精细材料从碾碎机中取出。通过机构8的开口将气流引到碾碎机内可实现这一点。偏转到分离机构内的粗颗粒通过空气锁定机构回落下来，该机构用来分隔碾碎机内的环境。该碾碎机可以是超压或者负压型的。可以将退出机构8的颗粒直接排到废物流17中，这时颗粒的质量不能保证采用分离机构2的工艺，或者通过运输器11将这些颗粒运送到分离机构2中。该运输器可以是螺旋运输器、带式运输器、提升器或者用于移动小于8筛目颗粒的任何方法。
利用分离机构9将沿分级器外壳的内壁降落的颗粒从粉磨机循环中除去。可以采用多个这样的机构并将它们安装在碾碎机顶部分级器入口下面的任何高度处。这种机构的布置是为了捕获上升、降落或者在分级器外壳内壁周围的任一方向上作涡流运动的颗粒，优选的是，其布置是为了捕获回落到研磨区的颗粒。可利用与上述类似的气喷机构615来阻止过量的小颗粒退出碾碎机。将颗粒运送到分离机构2或者运送到废物流2的机构和装置与分离机构8的类似。
通过螺旋运输器10运送通过瓣阀403退出分级器锥形底部的一部分尺寸过大的颗粒。可以将这些颗粒直接排到废物流17中，这时颗粒的质量不能保证采用分离机构2的工艺，或者将这些颗粒排到运送机构11中。这些颗粒接近最终的颗粒尺寸，但是由于其质量的大小而被分级器反复应用。它们并不具有粉磨机内的下部尺寸过大的颗粒所具有的那种程度的过量灰尘和硫。从碾碎机中分离出的这些颗粒的比例将取决于在分离机构内进行全部处理的必要性。通常，可以忽略仅仅以较小的量或处理该物流。
在11处运送从粉磨机中取出的颗粒。可以将这些颗粒直接排到废物流17中，这时颗粒的质量不能保证采用分离机构2的工艺，或者将这些颗粒排到分离机构2的入口处的储料斗20内。将颗粒从斗20排到尺寸分类装置12(例如是一种筛子)中。将通常小于8筛目的尺寸过小的颗粒排到振动进料器100内。可以将尺寸过大的颗粒15运送到粉磨机中以便进一步研磨16或者运送到废料17内，这取决于颗粒的质量。使分离机构的的产品返回到粉磨机16中以便研磨到尺寸规格。将来自分离机构的废料运送到废物流17内。
振动进料器100用来将尺寸过小的颗粒运送到带式分离器801并通过摩擦和接触给颗粒充电。振动进料器的表面优选的是一个导电体，该导体具有介于待分离的两种主要类型的颗粒之间的功函数。对于煤来说，铜是优选的。在与铜接触时，煤中的烃类成分将把电子丢给铜，而变成带正电。待分离的无机颗粒一般将从铜中获得电子，而变成带负电。除了用作电荷迁移中的媒介之外，铜还是一个导电体并且易于进行电荷迁移。铜和无机颗粒不必直接接触来转移电荷。这些颗粒也可通过直接接触来转移电荷。
也可利用振动盘来设置向带式分离器发送颗粒的速度。通过盘式进料器的电机运动来控制这一点。
从振动进料器发出的颗粒落到将颗粒运载到磁分离器803的带801上。当颗粒接触带时可发生另外的充电。可以将电荷施加到颗粒上。该带的电学特性与永磁体803的表面一样。当颗粒在带的表面上滑动时可发生摩擦充电。当从振动盘进料器落下的颗粒速度的水平分量与移动带的不同时，则发生滑动。带的材料可以由绝缘或导电材料制成并且可以具有植入的铁纤维，这种纤维将增强磁分离器803表面的磁场梯度。优选的带是避免电荷堆积在带上的抗静电带。这是由Taconicof Petersburgh，NY制造的那种类型的带。
将脱介(scalping)磁分离器802恰恰悬挂在振动盘进料器出口处的带表面之上。该分离器从颗粒流中除去非常强的铁磁颗粒并避免这些颗粒进入第一磁分离器803。将电极悬挂在磁分离器803的表面之上。利用电源810向电极施加电位。选择该电极的极性，使之与接地的磁分离器表面的极性相反。为了处理煤，电极相对于磁分离器表面而言是负的。电场从磁体表面指向电极。以这种方式，带正电的富碳颗粒被电极所吸引，而被磁分离器所排斥。同样，煤中的矿物带负电并且被电力和磁力吸引到磁分离器表面上。可以放置电极以便支持分离。该电极可以在磁分离器前部的带端上或者在与水平面呈任何角度(0度-90度)的位置上。必须将其放置得距离带表面足够远，以便使从带上升起并向外偏转的颗粒能够到达合适的收集器上，而不会撞击电极。可以使撞击电极的颗粒放电并重新充电，以便将其驱回磁分离器的表面。这是不希望的。可以将电位施加到空气的破坏强度上。
根据颗粒上的力的平衡性而将颗粒从带分离器13上抛出。首先，如果分离器表面是一个导电体，那么具有电荷的任何颗粒在磁分离器表面将具有镜象电荷。由此产生根据颗粒上的电荷标志而远离该表面或者指向该表面的电场。然而，所生成的吸引力总是指向磁体的表面。其次，在分离器表面上所施加的电场是垂直指向该表面的并且远离该表面。净电场是镜象场与施加场的矢量和。如果施加场大于镜象场，则带负电荷的顺磁颗粒将被吸引到带上，而带正电荷的抗磁颗粒将被排斥。
使磁体的转动惯力远离磁体表面。重量在每个地方都指向下面。在围绕磁体端部的运动的上90度中，将指向磁体表面的重量分量加到吸引力上，而在弧的底部扣除该分量。一旦颗粒离开表面，空气阻力将这些颗粒拖到磁性部分中。该阻力在物流中的最小颗粒上是最大的。对于通常大于100筛目的颗粒来说，这不是重要的。
磁性最强的带负电荷的颗粒将围绕第一磁分离器的弧度运行并离开分离器下面的带，从而远离该分离器。它们一般具有大于-10-5库仑/kg的负电荷和大于10※50×10-9m3/kg的磁化率。它们将在804处退出第一分离器。
在围绕磁轮的运行中，将抗磁的或者磁性最弱的带正电荷的颗粒从带中早早地抛出。对于煤来说，这些颗粒将具有通常小于10*-9m3/kg的磁化率和通常大于+10-5库仑/kg的电荷。它们将在806处退出第一分离器。
具有弱的或无电荷(在-10-5和+10-5库仑/kg之间)的其它所有颗粒以及具有抗磁或非常弱的顺磁性(具有通常小于10※30×10-9m3/kg的磁化率)的其它所有颗粒，将在磁轮的前缘附近带上落下或者抛出。它们将在805处退出第一磁分离器。
在804处退出的颗粒构成废物或废料部分。在806处退出的那些颗粒是达到产品质量的颗粒。在805处退出的其余颗粒是具有中间质量的颗粒，根据需要可以在二级电磁分离器14中处理这些颗粒。
在805处退出第一电和磁分离装置的颗粒落入收集盘101内，该盘将颗粒馈送到第二磁分离装置14中。现在参照图10，盘101是一具有多个斜边的矩形仓。底部沿其长度1001进行分隔，以便将颗粒分成质量相等的两组。通过加长的矩形开口1002馈送每一组中的颗粒，沿仓的底部定期隔离这些开口1002并使其与安装在磁分离矩阵1200(位于横向进入的电磁体的工作容积内)顶部上的歧管板1100上的相近尺寸的开口对准。该仓用来截获流体中的起伏并且向磁分离器提供均匀的进料。
歧管板1100具有两个加长的矩形开口柱，以便将煤从盆101引入磁通会聚器1203和磁矩阵1200的磁极1202之间的开放空间(如图15所示)内。进入该空隙空间的煤流1806是矩形的。
现在参照图15，这是包括两个磁极柱的磁矩阵1200的平面图，其中这些柱被分成多个四极对组。在矩阵的顶部将颗粒引入磁极之间的矩形区域1806内并且使这些颗粒沿磁极的长度落到底部的出口上。选择磁极的长度，以便给出足够的用于分离的停留时间，该分离发生在图15的平面上。为了处理煤，磁极的长度可以在4英寸-12英寸的范围内并且最好是9英寸。使颗粒降落穿过矩阵的停留时间是一秒钟的若干分之一。
在1806处进入的颗粒流内的弱顺磁或抗磁颗粒被磁力向外推到区域1802内，此处的磁场强度是最低的。顺磁颗粒被吸引并包围在极尖附近区域1803中。该磁力足以分离颗粒，但是却没有强得足以在805处使颗粒退出第一电和磁分离器以便粘附到磁分离器14的磁极上。所通过的颗粒一般具有小于大约5*10-9m3/kg的磁化率。
图15中示出的是固定到磁极1801表面的磁棒1805。这些磁棒用于增强紧邻极尖的区域中的局部磁场。这具有减小磁极之间的容积的作用，该容积内的磁力较小。优选的是，钢棒的直径为矩阵磁极直径的1％-10％，更优选的是6％。
作为举例，当极尖的直径为25.4mm以及极隙的宽度为8mm时，每一对极尖/会聚器每小时能够处理公称100磅的碾碎机集中的煤的弱磁性部分。图15中所示的矩阵在每一分隔器1204之间具有四对这样的极尖/会聚器。每一组每小时都处理公称400磅的煤。在图11和15的矩阵中有五组，从而当完全磁化矩阵时，该矩阵每小时能够处理大约1吨的碾碎机集中的煤的弱磁性部分。这相当于在每平方米与流体横切的有用磁化面积上每小时处理13.6吨的碾碎机集中的煤的弱磁性部分。作为对照，在处理含有30％(按重量计)的高岭土粘土的淤浆时所用的较大的高梯度磁分离器在每平方米与流体横切的有用磁化面积上每小时产生大约1.4吨的干高岭土。
当煤颗粒向下加速通过磁极(如图15所示)之间的开放区域时，将抗磁颗粒侧向推入低磁场强度的区域，而将顺磁颗粒压入最窄磁极开口的区域。磁极长度必须大得足以实现分离。当处理碾碎机集中的煤颗粒时，将该长度确定为4英寸-10英寸，并且优选的是9英寸。
在图15的底部示出了位于矩阵1200底部下面的支棱分离器1901的顶视图。这些分离器根据颗粒的磁性将退出磁分离器的颗粒流分成若干分开的物流。如图16所示的那样调节分离器，以便改变在彼此之间敞开的面积。
现在参照图16，以分解图的形式示出了US 5,017,283(1991年5月21日，该文献在此作为参考并入本文)中所述的那种类型的分离器机构1900。每个分离器1901绞接在底部，以便从垂直方向开始转动。以这种方式，可以单独或集中调节叶片之间的顶部开口。绞链1902之间的底部开口被固定并且大约为每一磁极对宽度的1/4，而该尺寸是磁极1801直径的两倍。
在分离器之间的相邻开口1903内收集的颗粒具有不同的磁化率。现在参照图15，用于收集抗磁颗粒1850的每一开口将夹在用于收集顺磁颗粒1860的两个开口之间，除了在磁矩阵的相对端部之外，每一开口都将收集抗磁颗粒。
在分离器1901底部退出的颗粒直接落到斜槽机构1904内。该机构的每一段1906都具有斜面1907，斜面1907引导降落的颗粒从分离器侧面穿过孔1905。每一相邻段的斜面的斜率相反，以便使磁性相同的所有颗粒都在同一侧退出分离器。顺磁颗粒将在一侧，而抗磁颗粒将在另一侧。
在806处从第一电和磁分离器退出的弱磁性颗粒、在815处从第二磁性分离器退出的抗磁颗粒、在813处从第二磁性分离器退出的顺磁颗粒以及在804处从第一电和磁分离器退出的强磁性颗粒中的每一种都可以分开收集或者一起收集(象所需要的那样)。
图17和其后的描述阐述了本发明的一个优选实施例。它并不局限于粉磨煤，而是可用来改善任何材料的特性，对于这些材料来说，尺寸的减小将释放颗粒成分，以及减小尺寸的机构还用来集中一部分颗粒，而分离机构用来分离一部分颗粒。用于说明的风吹式粉磨机是环/辊式的(诸如由Bradley Pulverizer Company of Allentown，Pennsylvania制造)。虽然所用的研磨机构是环/辊式碾碎机，但是可以使用能够收入在碾碎机内部循环的颗粒的其它所有碾碎机(例如锤式碾碎机和辊式碾碎机)。利用本发明的方法还可以处理从粉磨机(例如球磨机)返回到研磨区的对于分级器来说尺寸过大的材料。上述的方法可以用于在压力或超压下使用的粉磨机内。而且，包括尺寸分类和磁分离的优选分离器装置是为了解释本发明，而并不是为了限定本发明。可以采用其它分离方式例如单独的尺寸分类或者磁和电分离、旋风术、风动工作台等等。
虽然为了达到阐述的目的，已经在上述实施例中详细描述了本发明，但是应该理解，这些细节仅仅是为了进行阐述并且本领域的普通技术人员在此可以作出各种变型，而不脱离权利要求书所记载的本发明的精神和范围。

Claims (47)

1、一种将不需要的材料从煤中分离出来的方法，包括：
一个用于将煤破碎成颗粒的风吹式粉磨机，其中该粉磨机是锤式碾碎机、球磨机、辊式碾碎机或环/辊式碾碎机；以及
一个与所述粉磨机相连的分离机构，用于将不需要的材料从煤中分离出来。
2、如权利要求1所述的装置，其中所述粉磨机包括一个将煤引入粉磨机的进料机构。
3、如权利要求2所述的装置，其中所述粉磨机包括一个将流动的空气引入粉磨机的吹风机。
4、如权利要求3所述的装置，其中所述粉磨机包括一个将不需要的材料和无用尺寸的煤从粉磨机中除去的排除机构。
5、如权利要求4所述的装置，其中所述分离机构包括一个将不需要的材料和无用尺寸的煤从排除机构中运载出来的运输器。
6、如权利要求5所述的装置包括一个使净煤从分离机构返回到粉磨机中以便进一步研磨的机构。
7、如权利要求6所述的装置包括一个将从粉磨机中排除的材料直接发送到废物中而不是运送到分离机构中的机构。
8、如权利要求7所述的装置，其中所述分离机构包括一个邻近运输器的缓冲仓，不需要的材料和无用尺寸的煤从运输器沉积到该缓冲仓中。
9、如权利要求8所述的装置，其中所述粉磨机包括一个研磨室。
10、如权利要求9所述的装置，其中所述粉磨机包括多个中间开口，排除机构通过这些开口将不需要的材料和无用尺寸的煤从粉磨机中除去。
11、如权利要求10所述的装置，其中所述粉磨机具有一个完全开口，所需颗粒尺寸的煤通过该开口离开粉磨机。
12、如权利要求11所述的装置，其中所述粉磨机包括一个底盘，而所述排除机构包括一个与底盘相连的螺旋运输器。
13、如权利要求12所述的装置，其中所述粉磨机包括一个颗粒尺寸分级器。
14、如权利要求13所述的装置，其中所述锥形体包括一个出料门机构，材料可以通过该机构从锥形体中排出。
15、如权利要求14所述的装置，其中所述分离机构包括一个设置在所述缓冲仓之下用于筛分材料的筛子。
16、如权利要求15所述的装置，其中所述分离机构包括设置在所述筛子之下的振动进料器，材料通过筛子之后沉积在该进料器上。
17、如权利要求16所述的装置包括一个将尺寸过大的颗粒直接从筛子中扔掉或者运回粉磨机的机构。
18、如权利要求17所述的装置，其中所述分离机构包括一个邻近振动进料器的电和磁分离器。
19、一种提供所需颗粒尺寸的煤的方法，包括以下步骤：
产生第一可磨颗粒流和至少第二颗粒流，其中第二颗粒流的哈德格罗夫可磨性指数至少比第一流少10％；
将第一流从粉磨机中导出；
将第二流引入分离机构中，以便对第二流进行分类；以及
使从第二流中分离出来的所需成分返回到粉磨机中，并扔掉不需要的成分。
20、如权利要求19所述的方法，其中产生步骤包括将具有比粉磨机中的进料颗粒至少低10％的哈德格罗夫可磨性指数的颗粒集中起来的步骤。
21、如权利要求20所述的方法，其中产生步骤包括产生主要是所需颗粒尺寸的煤的第一流和主要是形成灰尘的矿物的第二流的步骤。
22、如权利要求21所述的方法，其中引导第二流的步骤之后，还有使由分离机构产生的含有少量灰尘和少量硫的煤返回到粉磨机中的步骤。
23、如权利要求22所述的方法，其中形成灰尘的矿物包括黄铁矿。
24、如权利要求23所述的方法，其中产生步骤包括用吹风机将空气流引入粉磨机的步骤。
25、如权利要求24所述的方法，其中引导第二流的步骤包括直接扔掉第二流中的所有颗粒的步骤。
26、如权利要求25所述的方法，其中产生第二流的步骤包括将粗颗粒从粉磨机中分离出来的可磨性较小的颗粒流中筛分出来的步骤。
27、如权利要求26所述的方法，其中产生步骤包括产生主要是所需颗粒尺寸的煤的第一流和主要是矿物的第二流的步骤，所述矿物包括汞、砷和硒。
28、一种将不需要的材料从混合物的所需材料中分离出来的装置，包括
一个用于破碎混合物的流旋式粉碎机；以及
一个与粉碎机相连的分离机构，用于将不需要的材料从所需材料中分离出来。
29、如权利要求28所述的装置，其中所述粉碎机包括一个将混合物引入粉碎机的进料机构。
30、如权利要求29所述的装置，其中所述粉碎机包括一个将流动的流体引入粉碎机的流体鼓风机。
31、如权利要求30所述的装置，其中所述粉碎机包括一个将不需要的材料和需要的材料从粉碎机中排除的排除机构。
32、如权利要求31所述的装置包括一个将从粉碎机中排除的材料直接扔掉而无需进一步处理的机构。
33、如权利要求32所述的装置，其中所述分离机构包括一个将不需要的材料从排除机构中运载出来的运输器。
34、如权利要求33所述的装置，其中所述分离机构包括一个邻近运输器的缓冲仓，将不需要的材料和所需材料从运输器沉积到该缓冲仓中。
35、如权利要求34所述的装置，其中所述粉碎机包括一个研磨室。
36、如权利要求35所述的装置，其中所述粉碎机包括多个中间开口，排除机构通过这些开口将不需要的材料和所需材料从粉碎机中除去。
37、如权利要求36所述的装置，其中所述粉碎机具有一个完全开口，所需颗粒尺寸的颗粒通过该开口离开粉碎机。
38、如权利要求37所述的装置，其中所述粉碎机包括一个用于将颗粒从粉碎机内的最低处分离出来的排除机构。
39、如权利要求38所述的装置，其中所述粉碎机包括一个颗粒尺寸分级器。
40、如权利要求39所述的装置，其中所述排除机构包括出料门机构，该机构用于将研磨室之上和分级器的进料机构入口之下的若干高度处的分级器外壁周围的材料排除出去。
41、如权利要求40所述的装置，其中所述分离机构包括一个设置缓冲仓之下用于筛分材料的尺寸分类机构。
42、如权利要求41所述的装置，其中所述分离机构包括一个设置在所述筛子之下的振动进料器，材料通过筛子之后沉积在该进料器中。
43、如权利要求42所述的装置包括一个直接将尺寸过大的材料从筛子中扔掉或者运回粉磨机的机构。
44、如权利要求43所述的装置，其中所述分离机构包括一个邻近振动进料器的电和磁分离器。
45、如权利要求44所述的装置包括一个用于使所需材料从分离器返回到粉磨机中并扔掉不需要的材料的机构，所述返回机构邻近所述分离器和粉磨机。
46、一种提供所需颗粒尺寸的颗粒的方法，包括以下步骤：
用粉碎机产生第一颗粒流和至少第二颗粒流，其中第二颗粒流的键工作指数至少比第一颗粒流高10％；
将第一流从粉碎机中导出；
将第二流引入分离机构中，以便对第二流进行分类；以及
使具有较低键工作指数的颗粒返回到粉磨机中，并扔掉键工作指数至少高出10％的颗粒。
47、一种用于分离粗颗粒混合物的方法，包括以下步骤：
将粗颗粒混合物馈送到粉碎机中；
研磨所述混合物以减小颗粒尺寸；
将耐磨颗粒集中在粉碎机内部；
将耐磨颗粒从粉碎机内部除去；
分离从粉碎机中排出的耐磨颗粒；
使耐磨指数为10％或更小的成分返回到粉碎机中；
产生含有最小颗粒的产品，该产品富含耐磨性较小的成分，以及
产生含有中间尺寸的颗粒的第二产品，该产品富含耐磨的成分。
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