CN87105301A - 在风洞中分离混合物 - Google Patents

Abstract

一种分离粒材料混合物的装置，其颗粒材料的颗粒大致上具有相同尺寸。该装置包括风洞10，它有进口和出口。出口连着风扇装置14以产生从进口到出口的通过风洞的空气流。进料装置18位于风洞顶侧以把颗粒材料引入风洞并在此由垂直于空气流的重力作用下自由下落。多个收集器20被轴向地沿着风洞底分布着，各收集器横向地延伸横跨着风洞。

Description

本发明关于一种在风洞中分离混合物的装置。

特别是一种按照混合物组份的比重来分离混合物的装置，在分离过程之前混合物被按尺寸来分级。本发明的一种特殊用途是用来精选矿砂，如金矿砂，铁矿砂，煤，蛭石，云母，熔渣或其作材料和尾材。

先前对于不同比重混合物的组份的分离是把这混合物送入风洞顶端，进入通过风洞的基本上层流型的空气流中，材料的不同细粒被收集沿着风洞底部布置的各收集器中，因此比重轻的组份比比重大的沿着风洞被送得远些。

在澳大利亚专利520604中公开了一种分离方法，使用的风洞有一个轴流风扇位于风洞进口以提供通过风洞的空气流。然而这个装置被发觉不方便，因为它需要在风扇和风洞的分离部分之间有长的过渡部分，以便缓解来自风扇的涡流。过渡区的长度由于圆形风扇罩壳的横断面积和风洞的方或矩形横断面积之间差别的增大而增加。在这种情况下，即使过渡区很长，横过风洞的空气流也不会均匀。

在澳大利亚专利545539号中公开了另一种方法是使用一个位于风洞进口的离心风扇，它横向地把空气导向进口。空气流被各反射器大致上重新引导成轴向地进入风洞，并被各导流片导流成层流型。这种装置的优点是使使用轴向风扇的风洞的轴向尺寸缩短，使用反射器来重新引导来自风扇的空气流会导致在所有流动状况下都很难获得均匀的层流空气流，因为所需的反射器设计因支持材料颗粒的空气流的不同而异。这导致功率损失，因为需要增大初始压力以克服各反射器和导流片的阻力。反射器的设计范围要求能在平行的风洞部分输送不同的颗粒尺寸也很难获得合适的风扇对各风洞部分都有理想的空气量。

按照上面所述的各种风洞，所使用的空气流速在1.0米/秒到7.0米/秒的范围内，可以（虽然困难些）通过设计一些在风扇和风洞之间的反射器来建立起通过风洞的合理的层流型气流。这些反射器的设计基于反复试验，因为空气流的增量变化并不牵涉到反射器元件形状或装设的相应的增量变化。当颗粒尺寸大于3毫米时空气速度大于7.0米/秒，靠近风洞的稳流室底部的空气速度增加到这样的程度，即使调节分流板，在风洞中也不会有均匀的空气流。在一定范围内的空气流速下，改变稳流室的几何尺寸也得不到均匀的空气流。

上述各方案的另一难点是关于空气的排放，排放出的空气含有相当数量的原有的残留灰尘，这些灰尘来自颗粒材料在筛前或筛分过程中的磨擦。

各先有技术方案被发现在某些条件下是能合适地运行的，也被发现有缺点，即不符合多用性、占地大、难搬动。此外，由于输送区需要生成均匀的层流型空气流，增大先有技术分离器的可能性被严格地限制住。

上述各方案的还有一个不足之处是关于细网孔的阻塞，细网孔是用来稳定空气流的，小虫，空气中的颗粒和种子积聚在网孔上造成了约束，使空气速度比所选的为低。

按照本发明所提供的一种按比重来分离筛分过的颗粒材料混合物的装置，包括一个风洞，它有一个进口和一个出口，该出口配备有风扇装置以产生一个从进口到出口的通过风洞的空气流，进料装置设于风洞的顶侧以把材料送入风洞，因此它受和空气流垂直的重力的影响，多个纵向布置的收集器被置于进料装置下方，并由此向下游方向延伸，各收集器横跨着风洞延伸。

虽然各先有技术方案被发现能合适地工作，操作工艺需要送进的材料必须先除尘（除去微粒）再筛分，否则微粒会降低筛分效率。这样，必须把清洁的产品送进风洞。然而筛分工序本身产生磨擦碎粒。这样产生的灰尘以及残留下来的灰尘既没有被第一次除尘工序除去，也不会被筛分工序的分离操作（它不可能有百分之百的效率）除去，最终到了风洞中，并被不能接受地由风洞的出口排放到大气中，造成了环境问题。

按照本发明的一个优先实施例，在出口处配有集尘装置。

按照本发明的另一个优先实施例，吸尘装置包括一个位于出口和产生空气流的风扇装置之间的旋风器。

按照本发明的又一个优先实施例，吸尘装置包括一个在出口和风扇装置之间的过滤器。

下面，参照附图，用一个优先实施例对本发明进行解述，其中：

图1是实施例的平面图;

图2是图1中沿2-2线的剖面图;

图3是图2中沿3-3线的剖面图;

图4显示了实施例的一种变型，其中用了二个风洞;

图5显示了另一个变型，其中用了三个风洞;

图6是实施例的部分平面图，特别显示了一个输送器用以把颗粒材料沿着排出孔口输送入风洞;

图7是图6中所示输送器的端视图;

图8是相似于图6的视图，显示另一种输送器;

图9也是一个相似于图6的视图，显示另一种输送器。

本实施例所显示的一种装置用来精选矿砂以及采矿操作中的废料例如熔渣。

在运行时，本装置将配备粉碎装置（未示出）和筛分装置（未示出），因此，矿料被粉碎至适当大小，以便在这所述的装置中进行分离，并按一系列予定的尺寸范围进行筛分。从特定筛子送出来的材料被送至特定的分离装置，因此筛分过的颗粒材料就被按比重分离为各组份。

本实施例的分离装置包括一个风洞10，它有一个进口部分11，一个主体部分12和一个出口部分13。主体部分12有矩形的截面。出口部分13做成收敛形并在它的外端连接着一个吸尘旋风器15，旋风器15的空气出口由导管16连到袋过滤器17。和过滤器17连通的是一个风扇壳14，它装有一个轴向或离心式风扇或任何其他合适的装置。风洞的进口部分11是扩张形的，在空气流方向收敛以形成一个进口漏斗。进口部分11上的开口装有多个偏斜的叶片（未示出）用来把空气导入进口部分成为大致上层流型。由于流入风洞10的空气是通过风洞的整个截面的，这比起空气流由风洞的进口侧引入的场合来需要较少的控制，因而产生的损耗和问题也少。

风洞10的上侧配有一个材料进料装置18，以把颗粒状筛分过的矿料送入风洞10。进料装置18横跨延伸于风洞10的顶部，大致上和风洞10的整个宽度相当，颗粒材料可以在垂直于风洞的重力作用下自由地落下。风洞10的底板配设着多个纵向间隔布置的收集20，它们被置于进料装置18的下方和下游方向。各收集器20延伸于风洞10的整个横向宽度上。该些收集器由隔板21彼此隔开，各隔板21的下缘铰装在风洞10的一根横向轴上。各收集器20的隔板21的旋转活动给各收集器20提供了可变化的选择范围，使颗粒材料的收集能适应通过风洞10的空气流的程度以及送入风洞10中的材料的特性。此外，各隔板的旋转运动使隔板对于材料流的角度可以变化，以便能选择收集在各室中的材料。还有，各收集器20被连合地装在离开风洞底板的轨道22上，可在轨道22上轴向滑动，以便各收集器的位置可以按材料的轨迹和尺寸以及通过风洞的空气流的速度来调节。

通过风洞10的空气流使放入风洞10中的颗粒材料被按照比重分布，那些比重轻的或表面积大的组份如片状的材料比那些比重大的要沿着风洞走得远些，那些和所需矿砂组份的比重有关的具有一定比重范围的组份可以在后继的工序中选出来。

当按照实施例的分离器在处理不含或含很少灰尘的材料时，不需要配备旋风器15以及过滤器17。然而当分离材料含有小于180微米大小的颗粒时，配备旋风器15和过滤器17就特别重要。

本实施例的结构使对产生通过风洞10的层流型空气流所需的空气流的控制程度比风扇装在风洞进口的装置为少，因些分离装置的结构比上述先有技术方案的要简单些。

在本实施例中可以发现，只要进料漏斗的尺寸大致等于发生分离的风洞断面积的四倍，层流空气流就自动地建立起来。这就避免了先有技术各风洞的对各分配板的反复试验的需要，在从0.5米/秒到15.0米/秒范围中任何一个设定的速度上都能产生层流空气流，不管是从风洞的顶到底的垂直方向，以及从一侧到另一侧的横向，除了在各内壁上有少量滞后。这也排除了对筛网的需要，筛网是用于各先有的风洞中以重新分配直线进行的空气的。

另外，这种风洞分离方法的容量，在使用本实施例的场合比先有技术各装置容易增大，这是因为先有技术各装置很难在宽大的使用多个风扇的风洞中获得层流。事实上，本实施例体现的风洞分离方法可以在先有技术分离器的已知范围之外（如上所述）增大容量进行操作。

为了增大本实施例的容量，可以如图4和图5那样把多个风洞主体部分12并排布置，各自使用公共的进口部分11，出口部分13和风扇。例如图5所示的三合一风洞中，如果空气速度在中间风洞部分12B中较大，可以调节和该风洞相连的各收集器以作补偿。另外，进口部分11也可配备各进口挡板16以调节流经中间风洞部分空气流，在需要时可把进口空气完全挡住，并可把进口空气流精确地改变到所需的速度。

把材料输入进料装置18是这样的，即大致上均匀的材料泻流被输入风洞，大致上横跨风洞的整个宽度。特别是，材料泻流被输入横跨风洞的有层流型空气流的部分。在紧靠风洞各壁处的区域空气流是不均匀的，这是由于空气流的边界层效应引起的滞后。材料泻流最好不要碰到风洞的两侧壁，也即不要伸进空气流的受影响区域中。

一种产生这种材料泻流的装置被示于图6中，它包括一个位于进料装置18下端的输送器31，其有一个窄的排出孔口33延伸横跨并通入风洞中。输送器31包括一个进入端30和一个排出端32。输送器31把材料载往排出孔口33的整个长度上，多余的材料由输送器的排出端排出。排出孔口33的宽度可以调节以可选择地控制输入风洞的材料的送进量。当使用多个风洞时，如图4和图5所示，输送器载着材料横跨这组风洞的宽度，孔口33在对应各风洞壁的地方是被塞住的，所以不会有材料被输送入靠近各壁的区域中，因为该些区域如上所述，其空气流受壁的影响。

在图6和图7所示的装置中，输送器31是螺旋输送器，它包括一个装在罩壳37中的进料螺旋35。在罩壳37的下端设置着排出孔口33。

在另一种装置中，如图8所示，输送器31包括一个环形带41，在罩壳43中沿着迂回的路径移动，罩壳43有一个缝，形成了排出孔口。环形带41的长度上分置着刮板45，以把材料通过罩壳进行输送。

在还有一种装置中，如图9所示，输送器31包括一对相对的平皮带运输道47，它们倾斜形成一个槽以接受和运输材料，它们被分开而形成一个排出开口49以连通排出孔口33。

本实施例比先有技术优越之处是能分离细微的材料，如已述的那样。另外的优点是关于本实施例的容量，即在空气速度小于1.0米/秒时能获得层流型空气流，而这在各先有技术装置中是不能获得的。那是因为鼓风风扇的失速特性以及低速空气的分配问题所致。在分离150微米到30微米之间大小的颗粒材料时，使用低速空气流是主要的。这个特性加上可能使用多个平行的，共用一个进口和出口的风洞产生的增大容量的范围，使精选包含大量灰尘的细矿砂而不需要加水来抑制灰尘成为可能。

一个实施例被制造出来并经试车来鉴定精选煤的能力，该煤混有二硫化铁和灰份，颗粒尺寸在4毫米至2毫米之间。

试验结果刊于表1中，风洞装置和筛过的煤的产品尺寸给于表2中。

这材料被粉碎后再在流化床中干燥。得到的材料再经筛分。筛分后，材料被送入三个风洞中合适的一个中，在此，高比重的材料落在送入处并被收集起来，低比重的材料被带向下游作分开收集。各个风洞都取出一份煤和灰的细粒标本来做浮/沉试验，使用比重为1.6的液体，来对本分离方法进行评价。

结果刊登在表1中，非常使人满意。这些风洞可把85%以上的输入材料分类成可接受的煤产品。排出灰尘的材料中含有50至80%的煤。这说明了按照本实施例的风洞能有效地精选煤。

应该说明的是本发明的范围不需要只限于上述的实施例的特定范围内。

Claims (16)

1、一种分离颗粒材料混合物的装置，该颗粒材料的颗粒有大致相同的颗粒大小，该装置包括一个风洞，它有一个进口和一个出口，该出口被连着风扇装置，用于产生一个从进口到出口的通过风洞的空气流，位于风洞顶侧的进料装置用于把该颗粒材料引入风洞，在和空气流相垂直的重力下自由落下，多个分开的收集器被轴向地沿着风洞底部布置着，各收集器都横向地横跨风洞延伸。

2、如权利要求1中的装置，其特征为在出口上连接着一个灰尘收集装置。

3、如权利要求2中的装置，其特征为灰尘收集装置包括一个位于出口和风扇装置之间的旋风器。

4、如权利要求2中的装置，其特征为灰尘收集装置包括一个位于出口和风扇装置之间的过滤器。

5、如权利要求3中的装置，其特征为灰尘收集装置包括一个位于旋风器和风扇装置之间的过滤器。

6、如上述权利要求中任一项中的装置，其特征为进口处装有多个偏斜的叶片，横跨着进口，可移动地控制着通过进口的空气流的强度和均匀性。

7、如上述权利要求中任一项中的装置，其特征为进料装置被装在靠近进口，并有一个排出孔口横向地延伸横跨风洞并通入风洞。

8、如权利要求7中的装置，其特征为一个输送器被装置在排出孔口的上方，用来把颗粒材料沿着排出孔口的长度上输送。

9、如权利要求7中的装置，其特征为有装置被用来改变排出孔口的宽度。

10、如权利要求8或9中的装置，其特征为输送器包括一个螺旋输送器，它有一个装在罩壳中的送料螺旋，罩壳有一个缝，形成了排出孔口。

11、如权利要求8或9中的装置，其特征为输送器包括一个环形的长形元件，如链、缆、绳之类，其一部分通过一个罩壳，环形长形元件被用来把颗粒材料移送通过罩壳，罩壳有一个缝，以形成排出孔口。

12、如权利要求11中的装置，其特征为有多个元件设置于环形的长形元件上，以便把颗粒材料移动通过罩壳。

13、如权利要求8或9中的装置，其特征为输送器包括一对相对着的皮带输送道，它们形成一个槽以接受和运送颗粒材料，两个皮带输送道被分开布置以便在槽底形成一个排出开口。

14、如上述权利要求中任一项中的装置，其特征为各收集器都被隔板元件所分隔，隔板元件横向地延伸横跨着风洞，都可以绕轴旋转以改变每个收集器对于颗粒材料流的有效面积。

15、如上述权利要求中任一项中的装置，其特征为各收集器都相对于风洞可作轴向移动。

16、一种分离颗粒材料混合物的装置，该颗粒材料的颗粒有大致相同的颗粒大小，该装置大致上如按照附图在说明书中所说的那样。

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