CN1826187A - 用于高纵横比物质的回收方法 - Google Patents

Abstract

用于将硅灰石矿石颗粒和其他纵横比物质分成较高纵横比组分和较低纵横比组分的设备和方法，包括一开始步骤，或者将该物质的尺寸减小(2)成为尺寸小于预选的最大尺寸的纵横比物质的颗粒，或者可选择地提供这样的纵横比物质的颗粒。然后根据粒径将该纵横比物质的颗粒分成多个粒子流(4)，以使每一粒子流基本上是由尺寸在一特定粒径范围内的颗粒形成的。然后，将至少一个粒子流中的颗粒根据颗粒形状分选成较高纵横比组分和较低纵横比组分(6)。颗粒分离步骤(4)优选使用网筛设备来实施。形状分选步骤(6)优选使用分离谷物的设备来实施。

Description

用于高纵横比物质的回收方法

技术领域

本发明涉及一种用于分选物质的方法，特别涉及用于将纵横比物质，包括如硅灰石矿石，分成较高纵横比组分和较低纵横比组分的方法。本发明还涉及由该方法所获得的产品。

背景技术

有两种天然和人造的物质，其包括长度或者宽度大于其直径或者厚度的颗粒。这样的颗粒被描述为具有大于1的纵横比，这里的纵横比是指颗粒的最大尺寸和较小尺寸之间的比率。

包括具有纵横比大于1的颗粒的物质通常可描述为“纵横比物质”。纵横比物质可以是针状(如，“针状的”或者“纤维状的”)或者是“板状的”(如，“片状的”或者“小片状的”)。纵横比物质可以包含较高纵横比的颗粒和较低纵横比的颗粒。纵横比物质也可能含有杂质，这些杂质经常以较低纵横比颗粒的形式存在。这里所使用的术语“纵横比物质”是指包括具有纵横比大于1的颗粒的物质。

纵横比物质的实例包括但不局限于：无机纤维(例如玻璃纤维、碳纤维、硅灰石、纤维状滑石、温石棉、青石棉和铁石棉)，有机纤维(例如纤维素、聚丙烯纤维、聚醋酸乙烯酯纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维、聚酰胺(尼龙)纤维、聚乙烯纤维和芳族聚酰胺纤维)，人造矿物纤维(例如岩棉、石棉(stone wool)、渣棉、玄武岩矿纤和陶瓷纤维)以及小片状物(例如云母、板状滑石、蛭石、铁石棉、片状石墨和金属薄片(例如铝片和银片))。

纵横比物质可以在一特定样品之内以多种不同粒径存在，也可与不表现出纵横比大于1的物质，包括杂质，相结合或者混合。对于许多科学、工程、建筑和生产应用而言，能够将纵横比物质分成较高纵横比组分和较低纵横比组分是十分有利的。能够将纵横比物质分成各种尺寸的高纵横比组分也是有利的。

通常，通过利用筛分法可以将物质分成不同尺寸的颗粒。对于非纵横比物质而言，可以参照特定颗粒可通过的网孔的尺寸来确定粒径。然而由于纤维或者小片状物可能纵向通过网孔，因而对于纵横比物质来说，网孔尺寸只限定特定颗粒的较小尺寸。因此，纵横比物质的粒径必须同时用网孔尺寸和纵横比来限定。

硅灰石(CaSiO3)是一种天然存在的白色非金属矿物，具有天然存在的针状或者针形晶体结构。由此，硅灰石解理成表现出高强度的针状颗粒。硅灰石被认为是非毒性和非致癌的，在处理期间所考虑的健康和安全问题仅限于那些有害灰尘，这些特性使得硅灰石成为优选的无机加强材料。硅灰石的这些独特的物化性质和健康友好的特性，使得它成为大范围工业和消费应用中的理想的应用矿石，这些应用包括塑料复合物、密封剂、填缝剂和胶粘水泥、摩擦材料、油漆和防腐涂料、防火产品和基于水泥的应用、陶瓷品、墙和地板砖以及卫生器具。

由于其独特的解理性质，硅灰石自然形成不同纵横比的针形颗粒，因此硅灰石是一种天然存在的纵横比物质。这种独特性质可以对大量的物质赋予提高的强度、硬度、抗冲击性和尺寸稳定性，并且它对于硅灰石众多的市场应用是相当重要的。硅灰石的亮度和白度也增加了其在某些填料和陶瓷中的应用。

硅灰石的传统工艺原来包括使用传统的表层采矿法从矿场开采硅灰石。开采之后，通常有粉碎、研磨或者使用其他用于减小尺寸的技术等几个阶段来减小原来的尺寸。然后通常用以下方法之一将硅灰石从与其混和的杂质中分离出来(称为“选矿”)：

1.在连续精细粉碎步骤之后，使用干法磁分离以除去如石榴石和透辉石之类的矿物。这些矿物在不同程度上需要磁分离，并且通常需要多步磁分离。对矿石进行热干燥用来保证有效的磁分离。

2.可替代地，在初始的粉碎和研磨之后，进行湿法处理(浮选)以除去如方解石、透辉石和长石之类的矿物。在湿法处理之后，需要对所得到的硅灰石精矿进行筛分和热干燥。

在一些应用中，一般认为高纵横比(HAR)硅灰石是比低纵横比(LAR)硅灰石更为理想的产品。纵横比指的是硅灰石颗粒的长度和直径的相对比例。例如，纵横比为5∶1的硅灰石颗粒具有该颗粒直径五倍的长度。

硅灰石(和其他纵横比物质)尺寸的减小可能有这样的趋势，使所得到的物质颗粒的纵横比降低，甚至会导致该物质不再是纵横比物质。例如，有可能将硅灰石粉碎和/或研磨成具有很低纵横比的颗粒或者粉末。因此，对于大多数应用来说，进行硅灰石的加工应该注意，使诸如粉碎和/或研磨等尺寸减小技术使得所得到的颗粒的纵横比变小的程度最小化。

工业上缺乏将硅灰石分成较高纵横比和较低纵横比组分的有效和自动方法。传统方法是，在矿场使用大量劳动力并花相当大的成本，用人工将硅灰石分成高纵横比级和低纵横比级。

由此，需要一种将硅灰石和其他纵横比物质分成较高纵横比组分和较低纵横比组分的有效方法。同时也需要这样一种能够控制较高纵横比组分粒径的工艺，以便于生产具有特定粒径的较高纵横比产品。最后，还需要用该工艺生产的产品。

发明内容

本发明涉及一种将纵横比物质分成较高纵横比组分和较低纵横比组分的方法。本发明的方法也可以用来生产特定的和/或不同粒径的较高纵横比产品。本发明还涉及由该方法生产的产品。

使用本发明的方法分离的纵横比物质可由任何天然的或者人造的纵横比物质组成，这些物质适合于根据在本文中所描述的工艺步骤来进行处理。

合适的纵横比物质的例子包括但不局限于：无机纤维(例如玻璃纤维、碳纤维、硅灰石、纤维状滑石、温石棉、青石棉和铁石棉)，有机纤维(例如纤维素、聚丙烯纤维、聚醋酸乙烯纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维、聚酰胺(尼龙)纤维、聚乙烯纤维和芳族聚酰胺纤维)，人造矿物纤维(例如岩棉、石棉、渣棉、玄武岩矿纤和陶瓷纤维)以及小片状物(例如云母、板状滑石、蛭石、铁石棉、片状石墨和金属薄片(例如铝片和银片))。

可能不适合于在本发明中使用的一类纵横比物质的一个例子是这样的物质：它虽然包括具有较大纵横比的颗粒，但不具有足够的颗粒刚性，以至于该颗粒的纵横比不能通过形状分选技术来有效地利用。

一方面，本发明是一种用于形状分选纵横比物质的方法，该方法包括：

提供尺寸小于预选的最大尺寸的纵横比物质的颗粒；

将该纵横比物质的颗粒根据粒径分成多个粒子流，每一粒子流基本上由尺寸在一粒径范围内的纵横比物质的颗粒形成；以及

根据颗粒形状，将多个粒子流至少之一中的纵横比物质的颗粒分成较高纵横比组分和较低纵横比组分。

如果纵横比物质的颗粒的尺寸小于预定尺寸，就可以直接提供用于分离和分选的纵横比物质而不用进行尺寸减小，或者，将它们尺寸减小至小于预定尺寸，然后再提供用来分离和分选。在任一种情况下，分选步骤都要求被分选的物质是纵横比物质。

在优选的具体实施方式中，本方法涉及将作为纵横比物质的硅灰石矿石的颗粒分成较高纵横比组分和较低纵横比组分，并且发现本发明的方法和系统可以成功地将硅灰石颗粒分成一个或多个较高纵横比组分以及一个或多个较低纵横比组分。

在这里所使用的术语“硅灰石矿石”指的是任何含有硅灰石的物质，该物质除了硅灰石之外，可能含有杂质或者其他物质。

相应地，在本发明优选的具体实施方式中提供一种用于形状分选作为纵横比物质的硅灰石矿石颗粒的方法，其包括：

提供尺寸小于预选的最大尺寸的作为纵横比物质的硅灰石矿石颗粒；

将硅灰石矿石颗粒根据粒径分成多个粒子流，每一粒子流基本上由尺寸在一粒径范围内的硅灰石矿石颗粒形成；

根据颗粒形状将在多个粒子流中至少一个中的硅灰石矿石颗粒分成较高纵横比组分和较低纵横比组分。

在分离步骤之前，本方法还可以包括将硅灰石尺寸减小成尺寸小于预选的最大尺寸的颗粒的步骤。尺寸减小步骤优选以最大程度保持硅灰石颗粒的纵横比的方式来进行，因为分选步骤需要被分选的物质是纵横比物质。

在另一方面，本发明优选的具体实施方式提供了用于形状分选作为纵横比物质的硅灰石矿石颗粒的系统，其包括：

粒径分离设备，用以将尺寸小于预选的最大尺寸的硅灰石矿石的颗粒根据粒径分成多个粒子流，每一粒子流基本上由尺寸在一粒径范围内的硅灰石矿石的颗粒组成；以及

与多个粒子流中的至少一个相关的颗粒形状分选设备，用来根据颗粒形状将该粒子流中的硅灰石矿石的颗粒分成较高纵横比组分和较低纵横比组分。

该系统还可以包括减小尺寸的设备，用于将硅灰石矿石减小成其尺寸小于预选的最大尺寸的颗粒。优选使尺寸减小设备经过选择，以便使减小硅灰石尺寸而使所得到的硅灰石矿石颗粒的纵横比降低的程度最小化。

最后，在又一方面，本发明的优选具体实施方式提供由本发明方法所得到的具有特定性质的硅灰石产品。

附图说明

本发明的各个方面仅通过实施例的方式予以说明，其中在附图中：

图1是根据本发明的优选方法的流程图；以及

图2是示出了用于本发明的颗粒形状分选设备的优选具体实施方式的特征的详细视图。

具体实施方式

本发明的方法可以用来将合适的纵横比物质的颗粒分成较高纵横比组分和较低纵横比组分。在优选具体实施方式中，纵横比物质是硅灰石。

图1示意性示出了根据本发明的用于将硅灰石矿石形状分选成一个或多个较高纵横比组分以及一个或多个较低纵横比组分的优选方法。该方法可以用来由硅灰石矿石生产一种或多种不同的相对均匀的产品，该产品表现出较高纵横比的颗粒形状和特定的粒径范围。

整个方法可以分成下列基本步骤：

1.尺寸减小步骤2，其中将硅灰石矿石3变小为其尺寸小于预选的最大尺寸的颗粒(在所提供的硅灰石矿石3处于其尺寸已经小于预选的最大尺寸的状态下，可以不需要将尺寸减小步骤2作为本发明的一部分)。任何情况下，硅灰石矿石3都必须作为纵横比物质提供给后续步骤。

2.分离步骤4，其中将硅灰石矿石3的颗粒根据粒径分成多个粒子流，以致每一粒子流基本上由在一粒径范围内的颗粒形成。

3.分选步骤6，其中根据颗粒形状，将硅灰石矿石3的多个粒子流中的至少一个分成较高纵横比组分8和较低纵横比组分10。

在下面的说明中，粒径用毫米单位限定，其以毫米表示颗粒所通过的正方形或者长方形网孔的大致尺寸。

在图1所示的方法中，尺寸减小步骤2涉及将硅灰石矿石3破碎成其尺寸小于预选的最大尺寸的颗粒。在所提供的硅灰石矿石3已经处于其尺寸小于预选的最大尺寸的状态下，例如在将预分级的硅灰石矿石3提供给本方法、或者所开采的硅灰石矿石3已经是由其尺寸小于预选的最大尺寸的颗粒组成的情况下，尺寸减小步骤2可以不作为本发明的一部分。不管其尺寸小于预选的尺寸的硅灰石矿石3的颗粒是怎样得到的，该颗粒都必须作为纵横比物质提供给本方法的后续步骤。

由于硅灰石是一种针状物质，所以具有长度大于其宽度或者厚度的硅灰石颗粒的“尺寸”将用硅灰石颗粒所通过的网孔的最小尺寸来限定，网孔的尺寸通常由硅灰石颗粒的宽度或者厚度中的较大者来表示，而不是用硅灰石颗粒的长度来表示。

因此，在本说明书中提及硅灰石颗粒的尺寸与硅灰石颗粒所通过的网孔尺寸有关，而不考虑该硅灰石颗粒的纵横比。

在使用硅灰石的选择沉积物的半工业化试验中已经发现，对于用在试验中的特定矿物沉积物来说，可以有效地进行形状分离的硅灰石矿石3颗粒的最大粒径为3.5毫米。

当颗粒大于3.5毫米时，发现来自试验硅灰石沉积物的颗粒不是稳定地呈现针状，这是因为所给出的尺寸大于约3.5毫米的硅灰石颗粒可以构成针状硅灰石颗粒与其他物质如脉石(废料和杂质)的聚集体，并且因为硅灰石颗粒本身随着其尺寸的增大可能也不呈现高度的针形。

使组分的释放和分离变得困难的最大粒径依赖于纵横比物质和纵横比物质的特定沉积物或样品。因此，在本发明所述的具体实施例中，可进行形状分选的最大粒径依赖于所要处理的特定硅灰石沉积物。

为了将硅灰石矿石3减小为具有预选的最大粒径的颗粒，将硅灰石矿石3通过尺寸减小设备，该设备可以包括一个或多个粉碎设备。尺寸减小步骤2可以在单个阶段进行，或者可替代地在两个或者多个阶段进行，其中在每个阶段使用相似或不同的尺寸减小设备，在一个阶段被粉碎成中间尺寸的颗粒，被输送到下一阶段的尺寸减小设备，直至将粒径降低到小于预选的最大尺寸。

在图1中描述的流程是一个尺寸减小过程的实施例，其依靠数个粉碎阶段而将颗粒破碎成希望的最大粒径。最初，将使用传统技术开采的硅灰石矿石3通过装运机20传输到尺寸减小设备，该尺寸减小设备包括第一粉碎设备22。

优选地，第一粉碎设备22是一颚式粉碎机，被选择用来将矿石粉碎成粒径小于约75毫米。然后，将输出的粒子流24用筛分设备26进行筛分，该筛分设备将小于约60毫米的硅灰石矿石3颗粒(粒子流28)与更大的颗粒(粒子流30)分开。然后优选将粒子流30的更大颗粒循环回到第一粉碎设备22，直到将硅灰石矿石3粉碎至粒径小于约60毫米。

可替代地，可以设置与第一粉碎设备22相似或者不同的另一粉碎设备(没有示出)，用来进一步降低硅灰石矿石3的尺寸，但是在选择第一粉碎设备22和任何另一粉碎设备时都应注意，避免选择显著减小硅灰石矿石3的纵横比的粉碎设备，因为分选步骤6要求被分选的物质是纵横比物质。

例如，已发现圆锥形粉碎机会显著削弱所得到的硅灰石矿石3颗粒的纵横比，因此，优选应该避免选择圆锥形粉碎机作为第一粉碎设备22或者作为另一粉碎设备。

使用筛分设备36对粒子流28进行进一步的尺寸筛分，该筛分设备包括一3.5毫米(大约)的筛子38。筛子38用来将尺寸小于(大约)3.5毫米(粒子流40)的硅灰石矿石3颗粒与更大的颗粒(粒子流42)分开。

然后优选将粒子流42的更大颗粒在第二粉碎设备44中进一步降低尺寸。第二粉碎设备44优选为高纵横比(HAR)型粉碎机，该粉碎机能够将硅灰石矿石3颗粒粉碎、通常同时保持其纵横比。高纵横比(HAR)粉碎机的一个例子是Barmac粉碎机或者VSI粉碎机，两者都是由Metso公司的子公司Metso Minerals Oy生产制造的。

可以理解有必要通过一个或者多个特定的尺寸减小设备来回收经尺寸减小的颗粒直到达到所希望的输出粒径。

在尺寸减小步骤2之后，粒子流40基本上由其粒径小于预选的最大尺寸的颗粒所组成。在本发明所例举的具体实施方式中，硅灰石矿石3颗粒的预选最大尺寸约为3.5毫米。

接着将粒子流40送入粒径分离设备用以执行分离步骤4。该分离步骤4涉及将颗粒根据粒径分成两个或多个粒子流，使得每一粒子流基本上由在一定粒径范围内的颗粒所形成。在本发明中可以使用任何能够执行分离步骤4的装置或者设备作为粒径分离设备。

作为优选，粒径分离设备包括至少一个网筛设备，每个网筛设备包含有一个或者多个具有确定尺寸的开孔的网筛。在该例举的具体实施方式中，通过多个网筛设备将粒子流40分成多个不同的硅灰石矿石3粒子流。

在该例举的方法中，形成了八个不同的粒子流，其粒径范围从约3.5毫米到约-0.25毫米。应当明了，在分离步骤4中可以形成更多或者更少的硅灰石矿石3粒子流，这有赖于对诸如硅灰石沉积物的性质和该方法所希望的最终产品特性的考虑。同样应该明了，各种粒子流的粒径分布可以根据类似考虑也会随应用场合的不同而变化。

每一个网筛产生一个粒子流，其中的颗粒在尺寸上大于该网筛的孔径；以及另一粒子流，其中的颗粒在尺寸上小于该网筛的孔径。在该例举的具体实施方式中，用不同尺寸的网筛重复进行借助于网筛筛分的颗粒分离，以形成多个具有不同粒径范围的粒子流。单个网筛设备可以包括一个网筛或者多个网筛。

参照图1，粒子流40最初被送入具有1.2毫米(大约)筛孔的筛分设备50，它将尺寸小于1.2毫米(大约)的硅灰石矿石3颗粒(粒子流52)与更大颗粒(粒子流54)分开。粒子流54在筛分设备56中经过进一步的分离，筛分设备56具有两个网筛：一个2.4毫米(大约)的网筛和一个1.7毫米(大约)的网筛。

筛分设备56产生3个粒子流，也就是含有粒径范围在约3.5毫米至约2.4毫米之间的颗粒的粒子流60、含有粒径范围在约2.4毫米至约1.7毫米之间的颗粒的粒子流62、以及含有粒径范围在约1.7毫米至约1.2毫米之间的颗粒的粒子流64。

以相似的方式，将粒子流52在具有0.30毫米(大约)筛孔和0.25毫米(大约)筛孔的两个网筛的筛分设备70中经过进一步的尺寸分离。筛分设备70产生3个粒子流，也就是含有尺寸在约0.30毫米至约0.25毫米之间的颗粒的粒子流72、含有尺寸在约1.2毫米至约0.30毫米之间的颗粒的粒子流74、以及含有尺寸小于0.25毫米颗粒的粒子流75。

粒子流74被送入具有两个网筛的筛分设备76：(大约)0.85毫米的筛和(大约)0.60毫米的筛。筛分设备76产生3个粒子流，也就是含有尺寸在约1.20毫米至约0.85毫米之间的颗粒的粒子流78、含有尺寸在约0.85毫米至约0.60毫米之间的颗粒的粒子流80、以及含有尺寸在约0.60毫米至约0.30毫米之间的颗粒的粒子流82。

在该例举的具体实施方式中，尺寸分离步骤4是根据硅灰石矿石3颗粒的宽度或厚度、并利用网筛筛分技术和设备来进行的。但是尺寸分离步骤4可以利用任何其他的能够根据硅灰石矿石3颗粒的粒径产生多个粒子流的技术和/或设备来进行。

这些在尺寸分离步骤4中产生的多种尺寸的粒子流60、62、64、72、78、80和82接着进行形状分选步骤6，在步骤6中，每个粒子流独立地进行形状分选以产生较高纵横比组分8和较低纵横比组分10。由于粒子流75的颗粒粒径小，因此通常不进行分选步骤6。

优选对形状分选步骤6进行设计，以使边界纵横比表示在较高纵横比组分8与较低纵横比组分10之间的分离边界(阈值)。换句话说，分选步骤6可以如此设计，以使得名义上具有纵横比大于边界纵横比的颗粒形成较高纵横比组分8的部分，而具有纵横比小于边界纵横比的颗粒形成较低纵横比组分10的部分。

实际上，由于方法和设备的局限，要在形状分选步骤6中分选高于或者低于边界纵横比的颗粒时确保达到完全准确，即便不是不可能也是很困难的。因此，术语“较高纵横比组分”和“较低纵横比组分”都不是绝对术语，而仅仅是对特定粒子流而言的相对术语。

对于较高纵横比组分与较低纵横比组分之间的分界线的确定，在一些情况下可能要结合所希望的组分性质来更明确地限定，而不是参照其纵横比。

例如，该例举的具体实施方式中，其中该物质为硅灰石，可以参照由每个较高纵横比组分和较低纵横比组分表现出的烧失量的数量来确立分界线。烧失量是特定物质样品加热到1000摄氏度所经历的重量损失的百分比。

较高的烧失量的值通常表示该物质含有较高的杂质百分数。通常在硅灰石中发现的一种杂质是碳酸钙，它是一种挥发性的矿物质，通常表现出很低的纵横比，并且通常对硅灰石的烧失量值的贡献很大。

本发明方法的好处之一是分选步骤6将杂质(如碳酸钙)与较高纵横比组分分离开来，这导致(与较低纵横比组分相比)由较高纵横比组分所表现出的相应的较低烧失量。

因此，对一特定用途来说，在较高纵横比组分与较低纵横比组分之间的分界线在一些情况下可以通过一个或者两个该组分所期望的烧失量的值来表征，从而它可以作为组分纯度的指标。

另外，由于在硅灰石中发现的杂质通常会表现出较低的纵横比，因此硅灰石组分的烧失的值也可以作为组分纵横比的指标。

分选步骤6优选涉及将每个尺寸分离的粒子流输送到颗粒形状分选设备90，以便根据形状进行分选。优选地，形状分选步骤6涉及将粒子流60、62、64、72、78、80和82中的每一个仅分成两个组分，以便简化形状分选步骤6。在该例举的具体实施方式中，提供了多个颗粒形状分选设备90，以便用单独的颗粒形状分选设备90分选每个粒子流。

在另一个可替代的具体实施方式中(没有示出)，每个或者一些粒子流是通过多个颗粒形状分选设备90进行分选的。多个颗粒形状分选设备90可以平行(并联)配置以提高其生产能力，或者可以串联配置以在较高纵横比组分与较低纵横比组分之间提供另外的部分。

分选步骤6的进行可以使用任何能有效生产较高纵横比组分8和较低纵横比组分10的技术和/或设备。

在原型(prototype)试验中，优选的颗粒形状分选设备90包括谷物(grain)分选设备。

例如，发现Northland高级供应有限责任公司(NorthlandSuperior Supply Company Ltd.)在加拿大安大略的Thunder Bay生产的大容量分离器作为分选设备90能够很好地将粒子流60、62、64、72、78、80和82分成较高纵横比组分和较低纵横比组分。特别是，本发明使用Northland高级供应有限责任公司的NS-B1型(单筒)或者NS-B2型(双筒)大容量分离器都已经试验成功。

其它的谷物脱粒机，如德克萨斯州普莱诺市的Westrup公司生产的模块窝眼式滚筒系统，或者由在明尼苏达州穆尔黑德市的Scott-Moeller公司销售的Carter Day模块式单流谷物脱粒机也适合于在形状分选步骤6中用作颗粒形状分选设备90。

在美国专利第5,335,792号中描述了上述Carter Day模块式单流谷物脱粒机，该专利是明尼苏达州Minneapolis市的Carter Day国际公司(Carter Day International，Inc.)提交的。Carter Day模块式单流谷物脱粒机是一种“窝眼式滚筒”型颗粒形状分选设备90。

作为一种针形矿物，硅灰石颗粒的长度/直径之比或者纵横比的一般范围是从2∶1到10∶1，平均值为5∶1。换句话说，由于在分离步骤4中产生的每个分级的粒子流60、62、64、72、78、80和82都是根据尺寸分选的，因此它们含有不同长度和纵横比的颗粒。除了硅灰石之外，在硅灰石矿石3沉积物中可以小量存在的其他矿物或者“脉石”一般具有小于2∶1的纵横比。

因此，硅灰石矿石3沉积物中含有的脉石将倾向于被分选到较低纵横比组分10中。因此净化(提纯，clean)较低纵横比的硅灰石组分10以除去脉石是较为理想的。这种净化可以使用如干法磁分离以除去如石榴石和透辉石等矿物的方法或者湿法浮选工艺来完成。

另一可替换的方案是，所有的粒子流60、62、64、72、78、80和82都可以在尺寸分离步骤4结束和形状分选步骤6之前进行净化步骤，以在形状分选之前除去脉石。这种可替换的方案通常不是优选方案，因为它涉及硅灰石矿石3颗粒的净化，而硅灰石矿石3颗粒最终包括较高纵横比组分8，这种净化在多数情况下是不必要的。

作为在每个分级的粒子流内部的纵横比变化的结果，在根据颗粒的长度进行的形状分选步骤6中，存在用于形状分选的机会。正如前所述，已经发现谷物分选设备是适宜的用于这种形状分选的颗粒形状分选设备90。

如前所述，优选的用于本方法作为颗粒形状分选设备90的谷物筛分设备是Northland高级供给有限责任公司的NS-B1型或NS-B2型的大容量谷物脱粒机，图2示出了其特征。

参照图2，优选的分选设备90包括一个可旋转圆筒94，在其内表面上线形排列着半球形凹口96的阵列，其作用是基于颗粒的长度来容纳硅灰石矿石3颗粒。圆筒94可围绕中心线95以箭头91所示方向旋转。图2示出了圆筒94的横截面，由尺寸分离步骤4所得到的硅灰石矿石3颗粒的粒子流被送入该圆筒。

凹口96被分级，用来接受和运送圆筒94旋转时来自该圆筒内部的限定长度或者直径的颗粒。在圆筒94内，有一个内槽97。内槽97在可旋转圆筒94内的方向可通过旋转槽97以增加或者减少槽97与可旋转圆筒94的中心线95之间的相对角98来调整。槽97包括一内部的螺旋形螺杆(没有示出)以保持颗粒沿着槽97移动。

对于给定的粒径，较低纵横比颗粒趋向于在凹口96中带向上方，然后从凹口96落入槽97，而较高纵横比颗粒在凹口96中不会同样程度被带向上方，因此将倾向于留在可旋转圆筒94的内部。由此，形成两个经形状分选的粒子流，其中较高纵横比组分8从圆筒94出来，而较低纵横比组分10从槽97出来。

通过调节槽97与圆筒94的中心线95之间的相对角98、通过改变凹口96的尺寸(即直径和/或深度)、通过调节颗粒在圆筒94中的停留时间(即生产速率)以及通过调节圆筒94的旋转速度，可以部分控制包括较高纵横比组分8和较低纵横比组分10的颗粒的总体形状特性和组分8、10的产出比例。

一般地，当通过使调节槽97朝着与可旋转圆筒94的旋转方向91相反的方向旋转而调节槽97，进而增加相对角98时，相对更多的颗粒将沉积在槽97中，并且较高纵横比组分8相对于较低纵横比组分10的产率会降低。

一般地，当在可旋转圆筒94中的凹口96的直径增加时，将有相对更少的颗粒在凹口96中被带向上方并沉积在槽97中，较高纵横比组分8相对于较低纵横比组分10的产率会增加。

一般地，当在可旋转圆筒94中的凹口深度增加时，相对更高纵横比的颗粒会在凹口96中被带向上方并沉积在槽97中，较高纵横比组分8相对于较低纵横比组分10的产率会降低。

一般地，当硅灰石矿石3在可旋转圆筒94中的停留时间增加(即生产速率降低)时，相对更多的颗粒会在凹口96中被带向上方并沉积在槽97中，较高纵横比组分8相对于较低纵横比组分10的产率会降低。

一般地，当可旋转圆筒94的旋转速度增加时，动量会使相对更多的颗粒在凹口96中带向上方并沉积在槽97中，较高纵横比组分8相对于较低纵横比组分10的产率将降低。

一般地，当较高纵横比组分8的产率增加时，其平均纵横比将降低，而其烧失量的值会增加。

表1及接下来的讨论举例说明了用在该例举实施方式中的旨在选择窝眼式滚筒型颗粒形状分选设备90中的凹口96的尺寸的一些设计考虑：

                          表1

	纵横比
						3	5	7	10
直径，毫米	颗粒长度，毫米
					3.5	10.5	17.5	24.5	35.0
2.4	7.2	12.0	16.8	24.0
					1.7	5.1	8.5	11.9	17.0
1.2	3.6	6.0	8.4	12.0
					0.85	2.6	4.3	6.0	8.5
0.60	1.8	3.0	4.2	6.0
					0.43	1.3	2.2	3.0	4.3
0.30	0.90	1.5	2.1	3.0
					0.25	0.75	1.3	1.8	2.5

如果用于形状分选的边界纵横比选择为5∶1，那么理想的是只有纵横比小于5∶1的颗粒才适合在凹口96内，由此使得这些颗粒通过凹口96提升并沉积在槽97中。实际上，在粒子流含有不同尺寸的颗粒的情况下，这个结果是达不到的，因为0.43毫米尺寸的纵横比为3∶1的颗粒，其长度(约1.3毫米)大约与0.25毫米尺寸的纵横比为5∶1的颗粒的长度(约1.3毫米)相等。

参照表1，对于包含大于0.30毫米但小于0.60毫米颗粒的粒子流82来说，具有纵横比为5∶1的0.60毫米颗粒、0.30毫米颗粒以及中间的0.43毫米颗粒的长度分别为约3.0毫米、约1.5毫米以及约2.2毫米。假设中间尺寸0.43毫米颗粒代表粒子流82的平均粒径，那么可以对2.2毫米的凹口96的标称尺寸进行选择，作为最初的尺寸估计，然后可以根据需要作调整以满足粒子流82的实际粒径分布以及其他的对于形状分选步骤6的效率和生产能力的考虑。

特别地，可以调整槽97的相对角98、凹口96的尺寸(即直径和/或深度)以及颗粒在可旋转圆筒94中的停留时间/生产速率，以控制较高纵横比组分8和较低纵横比组分10的特性和产率。

例如，已经在试验中观察到，在凹口96中收集相对更低纵横比的颗粒远远快于收集相对更高纵横比的颗粒。

还观察到，当颗粒的平均纵横比增加时，在凹口96中收集相对更高纵横比的颗粒更快，因为相对更低纵横比颗粒的数量减少了。

最后，已经观察到在大多数情况下，凹口96的最佳直径在大多数情况下大于通过上述确定的凹口96的标称尺寸所建议的尺寸。其原因被认为是与可旋转圆筒94旋转时将颗粒传送到凹口96所涉及的“动力学”有关。试验中发现，使凹口96“过大”一般会增加从圆筒94出来的颗粒的生产速率，可能是因为当凹口96的直径增加时，所给出的颗粒被收集在凹口96之一的可能性增加了。

除此之外，虽然已发现谷物分选设备对硅灰石矿石3的颗粒形状分选通常是有效的，但是由于硅灰石矿石3的特定性质，对于特殊谷物分选设备的操作条件可能需要在本发明的实践中进行调整。

作为一个实例，硅灰石矿石3比谷物在某种程度上倾向于更具“弹性”，这就使得可旋转圆筒94的旋转速度可能需要向下调。在谷物分选应用中，谷物分选设备通常以约50转/分到60转/分的速度进行操作，而在硅灰石矿石分选应用中，谷物分选设备需要在约30转/分到40转/分的速度或更低速度下进行操作。

作为第二个实例，可能需要考虑谷物分选设备预期的磨耗速率，以及特别是在硅灰石矿石3形状分选过程中的可旋转圆筒94的磨耗速率。作为无机晶体矿物，硅灰石矿石3可能要需要更多的研磨，而会比谷物颗粒引起更多的磨损。这就要求，或者调整可旋转圆筒94和谷物分选设备的其他构件以提供合适的抗磨性，或者经常更换它们。

在本发明所例举的具体实施方式中，对于每一个粒子流60、62、64、72、78、80和82，可以使用对于颗粒形状分选设备90相同或者不同的配置。对于由小于约0.25毫米的颗粒组成的粒子流75而言，在谷物分选设备中一般不进行分选步骤6，但可能会在其他的颗粒形状分选设备90中进行分选。

可以配置颗粒形状分选设备90，特别是谷物分选设备以便以一系列的阶段(没有示出)处理所供给的粒子流，以致由第一可旋转圆筒94被分选的物质在从设备出来之前，被送入连续的圆筒进行进一步的形状分选。可替代地，可以配置颗粒形状分选设备90，特别是谷物分选设备，以处理平行(串联)供给的粒子流(没有示出)，以便使送入的粒子流被分配到多个可旋转圆筒94中。这样的配置可用于增加形状分选步骤6中的生产能力，同时有利于在形状分选步骤6中更有效地进行分选。

                      实施例

下述的实施例阐述了本发明的许多要点。第一点，这些实施例阐述了凹口96的尺寸选择在形状分选中是如何影响较高纵横比组分和较低纵横比组分的各自产率的。第二点，这些实施例阐述了如何使用本发明的方法来将较高纵横比组分与含在硅灰石矿石中的杂质分开。

在接下来的实施例中，术语“LOI”指的是烧失量，烧失量是特定硅灰石样品加热到1000摄氏度所经历的重量损失的百分数。

烧失量可归因于含在硅灰石矿石中的挥发性杂质，一般说来是不希望出现的，一方面是因为高温工业化处理过程中所经历的LOI会影响表面加工，并且可能导致所生产的部件收缩或者变形；另一方面，由于在硅灰石矿石中发现的许多杂质都表现出较低纵横比，由此损害了硅灰石颗粒在要求高纵横比的应用中的性能。

在硅灰石中特别常见的杂质是碳酸钙，它是通常表现出非常低纵横比的挥发性矿物质。

因此，由工业硅灰石产品所表现出来的LOI量优选为最小，以避免这些不利影响。更具体而言，由工业硅灰石产品所表现出来的LOI量最好小于约2.0％。

因此，第三点是，下列实施例阐述了本发明的方法是如何用来降低较高纵横比组分的杂质含量的，虽然高纵横比组分的产率一般随着LOI量的降低而降低。

实施例1

在实施例1中，所使用的硅灰石矿石是以各种手工取样形式从位于墨西哥的Hermosillo Sonora附近的矿井获得并由Minera NycoS.A.de C.V.操作的。

样品首先在颚式粉碎机22中将尺寸减小到粒径小于约22毫米，然后在高纵横比(HAR)型粉碎机44中将尺寸减小到粒径小于约4.8毫米。

然后对尺寸减小的颗粒进行筛分并分选成形状在约4.750毫米和约-0.212毫米之间的各个部分。实施例1的试验结果总结在表2中。

                                        表2

矿石样品1A凹口试验结果
										较高纵横比组分		较低纵横比组分
部分(毫米)	粒径比	凹口尺寸(毫米)	产率(％)	LOI(％)	产率(％)	LOI(％)
4.750×3.350	1.42	23	64.4	0.98	35.6	1.96
3.350×1.700	1.97	18	70.3	0.90	29.7	2.53
							1.700×1.180	1.44	12	82.2	0.67	17.8	3.72
							1.180×0.850	1.39	8	67.7	0.53	32.3	4.5
							0.850×0.600	1.42	4	35.2	0.83	64.8	5.93
							0.600×0.300	2.00	4	72.8	0.61	27.2	3.43
							0.300×0.212	1.42	4	92.6	0.68	7.4	2.19
							-0.212

表2中的数据说明了如何将本发明的方法有效用于生产较高纵横比组分10，组分10比从同一部分中获得的较低纵横比组分8的LOI值要小得多。

实施例2

在实施例2中，所使用的硅灰石矿石是从位于Minera Nyco S.A.de C.V.矿场的原料库中获得的，其矿场位于墨西哥的HermosilloSonora附近。

首先在颚式粉碎机22中使样品尺寸减小到粒径小于约150毫米，然后在两个阶段用圆锥型粉碎机减小尺寸，首先使粒径小于约75毫米，接着使粒径小于约30毫米。然后将样品又在颚式粉碎机22中使尺寸减小到粒径小于约22毫米。最后，将样品在高纵横比(HAR)型粉碎机44中使尺寸减小到粒径小于约9.5毫米。

然后将尺寸减小的颗粒进行筛分并形状分选成介于约5.600毫米至约-0.212毫米之间的不同部分。实施例2的试验结果总结在表3中。

                                        表3

矿石样品2A凹口试验结果
										较高纵横比组分		较低纵横比组分
部分(毫米)	粒径比	凹口尺寸(毫米)	产率(％)	LOI(％)	产率(％)	LOI(％)
5.600×4.750	1.18	23	68.2	3.73	31.8	4.16
4.750×3.350	1.42	18	67.8	3.34	32.2	5.67
3.350×2.360	1.42	14	67.4	4.16	32.6	6.94
2.360×1.700	1.39	12	80.5	2.75	19.5	7.69
1.700×1.180	1.44	10	68.8	2.14	31.2	7.65
1.180×0.850	1.39	8	66.2	1.27	33.8	7.42
0.850×0.600	1.42	6	63.3	1.73	36.7	8.23
0.600×0.300	2.00	4	79.1	1.57	20.9	7.55
0.300×0.212	1.42	4	85.0	3.78	15.0	6.71
-0.212		4	77.6	6.37	22.4	6.25

表3中的数据说明了即使在高纵横比组分10具有较高产率的情况下，较高纵横比组分10的LOI值也显著低于从同一部分中获得的较低纵横比组分8的LOI值。

实施例2中的样品所表现出来的差的LOI特性首先可归因于硅灰石矿石低劣的质量，其次可归因于硅灰石矿石低劣的制备。硅灰石矿石低劣的制备可归因于矿石经过了圆锥型粉碎机的粉碎，这有可能减小硅灰石矿石的纵横比。

实施例3

在实施例3中，所使用的硅灰石矿石是在Minera Nyci S.A.deC.V.矿场以高纵横比(HAR)型粉碎机生产制造的样品，其矿场位于墨西哥的Hermosillo Sonora附近。

首先在颚式粉碎机22中使样品尺寸减小到粒径小于约22毫米，然后在高纵横比(HAR)型粉碎机44中使样品尺寸减小到粒径小于约9.5毫米。

然后将尺寸减小的颗粒进行筛分并形状分选成介于约5.600毫米至约-0.212毫米之间的不同部分。实施例3的试验结果总结在表4中。

                                      表4

矿石样品2B凹口试验结果
										较高纵横比组分		较低纵横比组分
部分(毫米)	粒径比	凹口尺寸(毫米)	产率(％)	LOI(％)	产率(％)	LOI(％)
5.600×4.750	1.18	23	39.3	0.50	60.7	0.58
4.750×3.350	1.42	18	42.1	0.52	57.9	1.24
3.350×2.360	1.42	14	46.7	0.56	53.3	1.93
2.360×1.700	1.39	12	49.6	0.56	50.4	2.54
1.700×1.180	1.44	10	44.5	0.34	55.5	2.39
1.180×0.850	1.39	8	50.1	0.30	49.9	2.58
0.850×0.600	1.42	6	52.3	0.38	47.7	2.24
0.600×0.300	2.00	4	56.8	0.53	43.2	1.89
0.300×0.212	1.42	4	72.4	0.68	27.6	1.43
-0.212		4	62.0	1.50	38.0	1.54

表4中的数据表明，对于所有部分，较高纵横比组分10具有较高的产率和较低的LOI值，这就进一步证明了本发明方法的形状分选步骤的有效性。

实施例4

在实施例4中，所使用的硅灰石矿石是从位于Minera Nyco S.A.de C.V.矿场的原料库中获得的，该矿场位于墨西哥的HermosilloSonora附近。

首先在颚式粉碎机22中使样品尺寸减小到粒径小于约62毫米，然后在高纵横比(HAR)型粉碎机44中使样品尺寸减小到粒径小于约3.5毫米。

然后将尺寸减小的颗粒进行筛分并形状分选成介于约3.53毫米至约-0.23毫米之间的不同部分。实施例4的试验结果总结在表5中。

对表5中所总结的每个试生产，一直进行分选步骤6直至获得较高纵横比组分10所希望的产率，其结果在整个试生产中，硅灰石矿石3颗粒在颗粒形状分选设备90中的停留时间是变化的。在表5中总结的试生产中，较高纵横比组分10的产率一般随着硅灰石矿石3颗粒在颗粒形状分选设备90中停留时间的增加而降低。

                                     表5

矿石样品3凹口试验结果
										较高纵横比组分		较低纵横比组分
部分(毫米)	粒径比	凹口尺寸(毫米)	产率(％)	LOI(％)	产率(％)	LOI(％)
3.53×2.29	1.54	18	21.7	0.94	78.3	2.42
							3.53×2.29	1.54	14	38.7	1.16	61.3	3.12
3.53×2.29	1.54	16	40.6	1.23	59.4	2.63
							3.53×2.29	1.54	14	45.4	1.25	54.6	2.98
3.53×2.29	1.54	16	46.2	1.33	53.8	3.00
							3.53×2.29	1.54	12	73.2	1.39	26.8	3.76
3.53×2.29	1.54	12	77.5	1.69	22.5	3.79

							2.29×1.65	1.39	16	14.5	0.55	85.5	2.56
2.29×1.65	1.39	16	20.7	0.72	79.3	2.53
							2.29×1.65	1.39	12	49.1	1.06	50.9	3.49
2.29×1.65	1.39	12	39.4	1.03	60.6	3.50
							2.29×1.65	1.39	14	38.3	1.12	61.7	3.09
2.29×1.65	1.39	10	68.6	1.16	31.4	4.79
							2.29×1.65	1.39	10	70.5	1.16	29.5	4.45
2.29×1.65	1.39	10	71.0	1.37	29.0	5.19
							2.29×1.65	1.39	10	73.8	1.57	26.2	5.41
							1.65×1.18	1.40	12	17.7	0.52	82.3	3.31
1.65×1.18	1.40	12	21.9	0.73	78.1	3.63
							1.65×1.18	1.40	10	35.0	0.59	65.0	3.20
1.65×1.18	1.40	10	43.9	0.65	56.1	4.52
							1.65×1.18	1.40	8	72.3	1.31	27.7	6.19
1.65×1.18	1.40	8	74.4	1.10	25.6	6.58
1.18×0.86	1.37	10	16.1	0.55	83.9	4.26
							1.18×0.86	1.37	10	13.9	0.50	86.1	4.11
1.18×0.86	1.37	8	36.7	0.72	63.3	5.06
							1.18×0.86	1.37	8	43.2	1.00	56.8	5.68
1.18×0.86	1.37	6	69.5	1.95	30.5	6.76
							1.18×0.86	1.37	6	84.3	2.42	15.7	6.64
							0.86×0.54	1.59	8	19.8	0.54	80.2	4.97
0.86×0.54	1.59	8	21.1	0.60	78.9	4.88
							0.86×0.54	1.59	6	47.3	1.31	52.7	6.16
0.86×0.54	1.59	6	49.8	1.31	50.2	5.47
							0.86×0.54	1.59	4	59.3	1.16	40.7	9.25
0.86×0.54	1.59	4	64.4	0.87	35.6	8.07
0.54×0.42	1.29	6	15.4	0.88	84.6	4.00
							0.54×0.42	1.29	6	16.6	0.87	83.4	4.10
0.54×0.42	1.29	4	27.3	0.70	72.7	5.12
							0.54×0.42	1.29	4	31.0	0.53	69.0	5.36
							0.42×0.31	1.4	4	6.0	0.68	94.0	4.62
0.42×0.31	1.4	4	10.4	0.62	89.6	4.56
							0.42×0.31	1.4	4	24.0	1.72	76.0	5.27
0.42×0.31	1.4	4	28.8	1.51	71.2	4.68
							0.42×0.31	1.4	4	42.2	2.45	57.8	4.95
0.42×0.31	1.4	4	45.6	2.38	54.4	5.50

0.31×0.23	1.35	4	8.0	0.80	92.0	3.30
							0.31×0.23	1.35	4	12.6	0.86	87.4	3.26
0.31×0.23	1.35	4	21.6	1.00	78.4	3.50
							0.31×0.23	1.35	4	38.9	1.91	61.1	3.88
0.31×0.23	1.35	4	46.2	2.28	53.8	4.31
							0.31×0.23	1.35	4	51.2	1.84	48.8	3.62

表5中的数据表明了一般的趋势，即，较高纵横比组分10的LOI值通常随着较高纵横比组分收率的增加而增加。换句话说，组分8和10分离的有效性趋向于随着较高纵横比组分10的收率的增加而降低。

在形状分选步骤6之后，可以对来自不同粒子流的较低纵横比组分10进行研磨或者其他加工，以生成均一的硅灰石产品。也可以利用研磨或者其他技术和设备对较高纵横比组分8进行研磨或者其他加工，以生产一种或多种具有减小的均匀粒径的硅灰石产品。

如前所述，本发明方法的有效实施是受最大粒径(其依赖于硅灰石矿石沉积物)影响的，并且是最大粒径的函数，在最大粒径处，硅灰石矿石颗粒从硅灰石矿石沉积物中释放出来并表现为针状。

在试验中同样发现，存在一个最小粒径，其显著地受分离步骤6的影响。该最小粒径也依赖于硅灰石矿石3沉积物，并且是在分选设备90中的处理难度以及在实施精细颗粒的形状分选时的内在难度的函数。通常在分选设备90中区分精细颗粒之间的纵横比更加困难，在分选设备90是窝眼式滚筒型形状分选设备时尤其是这样。

对于试验中所使用的硅灰石矿石3沉积物，已经确定小于约0.25毫米的颗粒是很难在谷物分选设备中分选的。另外，当粒径小于约0.25毫米时，通过颗粒分选设备可获得的物质的生产能力大大降低。然而小于约0.25毫米的颗粒的形状分选可以使用其它类型的形状分选设备90。

颗粒分选设备的生产能力、效率和总体效果也依赖于为设备90所提供的“严格的分级(tight sizing)”、“精密分级送料”或者“精密分级的筛分部分”。换句话说，为了在颗粒分选设备中处理所输送的硅灰石物质，其粒径范围最好非常窄，以致在粒径上限和下限之间的差别优选为最小。

在本发明的实践中，通过生成粒子流60、62、64、72、78、80和82得到了这个结果。生成粒子流的数量和各种粒子流的粒径范围依赖于硅灰石矿石3沉积物、分选设备以及实施分选步骤6的边界纵横比。提供“严格的分级”或者“精密分级送料”的目的就是为了有利于设备90的操作，以便在实际能达到的程度上，使设备90只需要区分颗粒形状而不需要区分粒径。

在这些例举的具体实施方式和实施例中，对于特定粒子流的上限尺寸和下限尺寸的分级优选小于约2，更优选在约1.2至约2之间(参见实施例2和3)，甚至更优选在约1.3至约2之间(参见实施例1)，最优选在约1.2至约1.6之间或者在约1.3至约1.6之间(参见实施例4)。

可以理解，在分离步骤4中产生的每个粒子流可能包括在该粒子流粒径范围之外的颗粒，这是由于分离步骤4和/或网筛设备所固有的无效性所致。应该使在粒子流中的错放物质(即，在所希望的粒径范围之外的物质)的数量最小，并且应该优选少于粒子流重量的约20％，更优选少于粒子流重量的约10％。

尽管谷物分选设备，特别是窝眼滚筒型颗粒分选设备的使用，已经作为优选的颗粒形状分选设备90被详细说明，但是本领域技术人员会理解，分离步骤4所产生的粒子流可以使用其它的技术和设备来进行形状分选。形状分选技术和设备通常利用一个或多个下列依赖于形状的动力学特性的结合：

1.通过斜面的速度；

2.通过网筛表面所需要的时间；

3.对固体表面的粘附；或

4.在液体中的沉降速度。

对于专门使用谷物分选设备的情况，为了有效并且为了达到高分选效率又依赖于较低的生产能力，形状分选技术和设备通常依赖于“严格的分级”、“精密分级送料”。使用形状分选技术和设备能有效地使形状分选颗粒的最小粒径一般为约0.05毫米，这是因为更细的颗粒趋于聚集。

使用依赖于所经过斜面的颗粒速度的技术和设备时，颗粒趋于根据其与斜面相接触的表面积的多少来进行分选。具有接近于球形形状的颗粒具有小摩擦的组分，因此可轻易地沿斜面滚下。非球形颗粒，如针形硅灰石颗粒，具有较大摩擦的组分，因此以相应较低的速率沿斜面落下。依赖于颗粒速度的形状分选设备包括：

1.斜板(最简单但效果最差)；

2.倾斜运输机(相对大的加工速率)；

3.斜槽(相对大的分离范围)；

4.斜式转盘(相对低的生产能力)；

5.斜式转动锥(比转盘具有更高的分离效率)；

6.斜式旋转圆筒(运转时具有极高的分离效率)；

7.螺旋斜轨重力沉降分离器(没有可动部分因而需要低能耗)。

通过降低非球形颗粒对球形颗粒的阻碍趋势，振动或旋转会提高分选效率。

使用依赖于通过滤网所需要时间的设备和方法，分选的基本原则是越长的颗粒(硅灰石)就要花越长的时间达到定向以便能够通过筛孔。然而通过速率也受到过筛操作条件如送料速度、倾斜角、振动参数以及筛板数目等的影响。依赖于过筛方法的设备包括：

1.具有相同孔径的振动层叠筛(vibrating stacked screen)(称为sieve-cascadograph)；

2.斜式振动筛，其中越高纵横比的颗粒倾向于沿筛板向下移动得越远；

3.斜式转动圆筒筛；

4.窝眼式滚筒脱粒机(这类机器通常包括谷物分选设备)。

依赖于对形状分选颗粒粘附的设备通常包括带有圆孔的滚筒。颗粒通过吸力保持在滚筒表面。球形颗粒会比非球形颗粒更牢固地保持住，而非球形颗粒可能脱落而进入分离收集器中。球形颗粒可用压缩空气释放出来。颗粒的表面粗糙度、湿度和温度都会影响实施操作。小于约0.1毫米粒径的颗粒的形状分选可能会使用这种设备。

依赖于沉降速度的设备和方法是利用颗粒在流体中会受到曳力(阻力，drag force)的事实。颗粒在流体中将根据其曳力系数沉降，曳力系数取决于雷诺数和颗粒形状。用于长形颗粒如硅灰石颗粒的终速度小于同样体积的球形颗粒的终速度。如果颗粒是精密分级的，那么在沉降速率与纵横比之间就有相关性。原则上，使用这种技术可以分选非常小的颗粒。

一般地，沉降速度设备包括带有近层流的长槽。将要分选的颗粒从一端引入，沿着槽长度的集料斗根据形状收集颗粒。流体一般是水，但也可以使用空气。作为这种技术的一种变化形式，水力旋流器对形状分选是有效的，并且具有潜在的获得相对高的生产能力的优点。

虽然为了清楚和理解的目的，用实施例的方式详尽地描述了本发明，但是很显然，一些变化和修改在所附权利要求的范围内是可以实施的。

特别是，很明显本发明可以用来形状分选除了硅灰石之外的天然或者人造的纵横比物质，唯一的限制条件是被形状分选的物质必须是纵横比物质。

Claims (31)

1.一种用于形状分选纵横比物质的方法，所述方法包括：

提供尺寸小于预选的最大尺寸的纵横比物质的颗粒；

将所述纵横比物质的颗粒根据粒径分成多个粒子流，每一粒子流基本上由所述尺寸在一粒径范围内的纵横比物质的颗粒形成；以及

根据所述颗粒形状，将所述多个粒子流至少之一中的纵横比物质的颗粒分成较高纵横比组分和较低纵横比组分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纵横比物质由硅灰石矿石组成。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述纵横比物质的颗粒的最大尺寸为约3.5毫米。

4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括尺寸减小步骤，以将所述硅灰石矿石减小成为尺寸小于预选的最大尺寸的纵横比物质的颗粒。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述尺寸减小步骤包括：

将硅灰石矿石输送入尺寸减小设备；

将来自所述尺寸减小设备的颗粒分成尺寸大于所述预选的最大尺寸的颗粒和尺寸小于所述预选的最大尺寸的颗粒；

将大于所述预选的最大尺寸的颗粒送回所述尺寸减小设备；以及

输送所述尺寸小于预选的最大尺寸的纵横比物质的颗粒用于分离。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述尺寸减小步骤至少由两个阶段组成，在第一阶段颗粒尺寸被减小至中间尺寸，并被输送到至少一个后续阶段用于进一步减小尺寸，直至所述硅灰石矿石尺寸被充分减小，以便生产所述尺寸小于预选的最大尺寸的纵横比物质的颗粒。

7.根据权利要求2所述的方法，其中所述分离步骤包括将所述纵横比物质的颗粒输送到粒径分离设备，并用所述粒径分离设备将该所述纵横比物质的颗粒分成多个粒子流。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述颗粒分离设备包括至少一个具有网筛尺寸的网筛，并且其中所述分离步骤包括用所述网筛筛分所述纵横比物质的颗粒。

9.根据权利要求8所述的方法，其中用所述网筛筛分所述纵横比物质的颗粒，产生一个粒子流，其中所述纵横比物质的颗粒尺寸大于所述网筛的尺寸；以及另一个粒子流，其中所述纵横比物质的颗粒尺寸小于网筛的尺寸。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述粒径分离设备包括多个具有不同网筛尺寸的网筛，并且其中所述分离步骤包括用多个网筛来选择性地筛分所述纵横比物质的颗粒以形成多个粒子流。

11.根据权利要求2所述的方法，其中在所述分离步骤中形成的每一个粒子流包括尺寸在所述粒子流粒径范围之外的纵横比物质的颗粒，其数量少于所述粒子流重量的约20％。

12.根据权利要求2所述的方法，其中在所述分离步骤中形成的每一个粒子流包括尺寸在所述粒子流粒径范围之外的纵横比物质的颗粒，其数量少于所述粒子流重量的约10％。

13.根据权利要求2所述的方法，其中所述分选步骤包括将要分选的粒子流输送到颗粒形状分选设备，并用所述颗粒形状分选设备分选所述粒子流中的纵横比物质的颗粒。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述颗粒形状分选设备包括谷物分选设备。

15.根据权利要求2所述的方法，其中多个所述粒子流需要分选，其中将所述多个需要分选的粒子流输送到多个颗粒形状分选设备，并且其中所述多个需要分选的粒子流在所述多个颗粒形状分选设备中被分选，用以产生多个较高纵横比组分和多个较低纵横比组分。

16.根据权利要求2所述的方法，包括净化较低纵横比组分以除去脉石。

17.根据权利要求16所述的方法，包括在净化后对所述较低纵横比组分进行研磨。

18.根据权利要求2所述的方法，包括对所述较高纵横比组分进行研磨以生成具有减小的粒径的产品。

19.一种根据权利要求2所述的方法生产的硅灰石矿石的较高纵横比组分。

20.一种用于形状分选纵横比物质的系统，所述系统包括：

粒径分离设备，用以将尺寸小于预选的最大尺寸的纵横比物质的颗粒根据粒径分成多个粒子流，每一粒子流基本上由在一粒径范围内的所述纵横比物质的颗粒组成；以及

与多个粒子流中的至少一个相关的颗粒形状分选设备，用来根据颗粒形状将所述粒子流中的纵横比物质的颗粒分成较高纵横比组分和较低纵横比组分。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述纵横比物质由硅灰石矿石组成。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述粒径分离设备包括至少一个网筛。

23.根据权利要求21所述的系统，其中所述颗粒形状分选设备包括谷物分选设备。

24.根据权利要求21所述的系统，其中多个颗粒形状分选设备与多个所述粒子流相关，用于根据颗粒形状分选所述多个粒子流，以产生多个较高纵横比组分和多个较低纵横比组分。

25.根据权利要求21所述的系统，进一步包括尺寸减小设备，用以将所述硅灰石矿石尺寸减小为尺寸小于预选的最大尺寸的纵横比物质的颗粒。

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述尺寸减小设备经过选择，以便该设备不会显著减小所述纵横比物质的纵横比。

27.一种硅灰石矿石组分，包含下列性质：

至少80％重量比的粒径在一粒径范围内的硅灰石的组分，其中所述粒径范围通过上限粒径和下限粒径来限定，并且其中所述上限粒径与下限粒径的比率小于约2；以及

小于约2％的烧失量的值。

28.根据权利要求27所述的硅灰石矿石组分，其中所述上限粒径与下限粒径的比率在约1.2至2之间。

29.根据权利要求27所述的硅灰石矿石组分，其中所述上限粒径与下限粒径的比率在约1.2至1.6之间。

30.根据权利要求27所述的硅灰石矿石组分，其中至少90％重量比的硅灰石组分具有在所述粒径范围内的粒径。

31.根据权利要求30所述的硅灰石矿石组分，其中所述上限粒径与下限粒径的比率在约1.2至1.6之间。

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