CS245113B1

CS245113B1 - A method for sorting granular material and apparatus for performing the method

Info

Publication number: CS245113B1
Application number: CS842804A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Vesely; Milan Carsky; Jaroslav Beranek
Original assignee: Vaclav Vesely; Milan Carsky; Jaroslav Beranek
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1986-08-14
Also published as: CS280484A1

Abstract

Řešení se týká způsobu třídění zrnitého materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu. Spočívá v tom, že zrnitý materiál se ve fluidní vrstvě rozdruží a horní frakce se odvádí z rozdružené fluidní vrstvy přepadem, zatímco dolní frakce se odvádí z fluidní vrstvy propadem pomocí přepadového roštu. Rozdružení fluidní vrstvy se provádí při podmínkách, kdy lineární rychlost tekutiny je vyšší než prahová rychlost fluídace směsi a nižší, než je rychlost úplné fluidace směsi v dané sekci aparátu. Zařízení pro třídění zrnitého materiálu se skládá z pláště třídicího stupně opatřeného přepadem a propadovým roštem, kterým prochází fluidační vzduch do vrstvy tříděného materiálu a zároveň jím propadá sedimentující frakce, která je odváděna ze spodní části třídiče oddělovačem tlaku. Způsobu a zařízení lze použít k třídění přírodních materiálů, které se liší velikostí nebo specifickou hmotností částic, jako· je třídění semen nebo třídění rudy od hlušiny apod.The solution relates to a method of sorting granular material and a device for carrying out this method. It consists in the fact that the granular material is separated in a fluidized bed and the upper fraction is removed from the separated fluidized bed by an overflow, while the lower fraction is removed from the fluidized bed by a downfall using an overflow grate. The separation of the fluidized bed is carried out under conditions where the linear velocity of the fluid is higher than the threshold velocity of fluidization of the mixture and lower than the velocity of complete fluidization of the mixture in a given section of the apparatus. The device for sorting granular material consists of a casing of a sorting stage equipped with an overflow and a downfall grate, through which fluidization air passes into the layer of sorted material and at the same time the sedimenting fraction falls through it, which is removed from the lower part of the sorter by a pressure separator. The method and device can be used for sorting natural materials that differ in size or specific gravity of particles, such as sorting seeds or sorting ore from tailings, etc.

Description

Vynález se týká způsobu třídění zrnitého materiálu a zařízení k provádění tohoto .způsobu.The present invention relates to a method for sorting granular material and to an apparatus for carrying out the method.

Třídění zrnitých materiálů lze dělit v zásadě do dvou skupin. Prvou skupinu tvoří způsoby spočívající v třídění požadované frakce dané velikosti ze směsi částic o různé velikosti. Mezi tyto způsoby třídění patří například sítování (Kasatkin: Základní pochody a zařízení chemické technologie).The grading of granular materials can basically be divided into two groups. The first group consists of methods of sorting the desired fraction of a given size from a mixture of particles of different size. These sorting methods include sieving (Kasatkin: Basic Processes and Chemical Technology Equipment).

V případě, že se jedná o polydisperzní směs chemického individua, pak lze užít i způsob třídění úletem (Davidson a Harrison: Fluidization; Kunii D. a Levenspiel O.: Fluidization Engineering).In the case of a polydisperse blend of a chemical individual, a drift screening method can also be used (Davidson and Harrison: Fluidization; Kunii D. and Levenspiel O .: Fluidization Engineering).

Oba způsoby se také užívají k charakterizaci velikosti částic v polydisperzní směsi. Pro třídění sítováním se užívají směsi velikosti částic od 100- μΐη a výše. V takovém případě se získává tzv. granulometrická křivka. V případech, kdy se užívá úletu, a to jak v proudu plynu, tak i v proudu kapaliny, získáváme rozsevovou křivku. Tohoto způsobu klasifikace, resp. třídění se užívá například při hodnocení harviv,' a tp, j^ organických, tak i anorganických pigríiérftů:' *Both methods are also used to characterize the particle size of the polydisperse composition. For sieving screening, mixtures of particle sizes from 100 μm and above are used. In this case, a so-called granulometric curve is obtained. In cases where drift is used, both in the gas stream and in the liquid stream, we get a sowing curve. This method of classification, respectively. sorting is used, for example, in evaluating harvatives and organic, as well as inorganic pigrifieres:

Druhou skupinu pak tvoří způsoby třídění směsí zrnitého materiálu, kde je směs tvořena částicemi o stejné velikosti, avšak lišících se svojí specifickou hmotností. V tomto případě lze použít pak způsoby třídění vycházející z fluidního třídění úletem nebo třídění například flotací, pomocí magnetismu apod. Třídění pomocí úletu se provádí převážně v kapalinách a v ojedinělých případech i při fluidování plynem. Toto třídění úletem nebývá příliš ostré a provádí se většinou násadově.The second group consists of methods of sorting mixtures of granular material, where the mixture consists of particles of the same size, but differing in their specific gravity. In this case, sorting methods based on fluid sorting by drift or sorting, for example, by flotation, by magnetism, etc. can be used. Sorting by drift is mainly carried out in liquids and, in rare cases, also by gas fluidization. This sorting by drift is not very sharp and is usually done in a hatching manner.

Kontinuální třídicí zařízení pro třídění sítováním vyžaduje řadu mechanismů k pohybu sít, které bývají vzhledem k namáhání poruchové. Přesto se jich hojně a úspěšně používá.The continuous screening machine for screening requires a number of screen moving mechanisms which are usually faulted due to stress. Nevertheless, they are used extensively and successfully.

Nevýhodou způsobu třídění úletem je značná spotřeba fluidizačního média a následné odlučovací zařízení, ať už ve formě usazováku, či cyklónů.The disadvantage of the drift screening method is the considerable consumption of the fluidizing medium and the subsequent separating device, whether in the form of settlers or cyclones.

V praxi se vyskytuje celá řada problémů souvisejících s tříděním přírodních materiálů, které se liší jak velikostí, tak i specifickou hmotností. Příkladem je třídění semen, a to jak co do velikosti, tak i co do druhu, například třídění plevele od obilovin nebo třídění rudy od hlušiny atd. Je známo, že polydisperzní směs částic ve fluidní vrstvě se při jistých podmínkách rozdruží. Tyto podmínky jsou závislé na prahové rychlosti fluidace dané-směsi, a tato rychlost je závislá na složení stněsi. Prahová rychlost se většinou stanovuje experimentálně.In practice, there are a number of problems related to the sorting of natural materials, which vary in size and specific gravity. An example is the sorting of seeds, both in size and species, for example sorting of weeds from cereals or sorting of ore from tailings etc. It is known that the polydisperse mixture of particles in the fluidized bed is disintegrated under certain conditions. These conditions depend on the fluidization threshold of the mixture, and this rate depends on the composition of the substrate. The threshold speed is usually determined experimentally.

Mnohá fluidní zařízení pracují s různými typy roštů. Nejběžnější typy jsou perforované plechy, kloboučkové rošty nebo i pórovité desky. V případech, že rošty neslouží jako vestavba aparátu, pak tyto bývají bezpropadové.Many fluid systems work with different types of grates. The most common types are perforated sheets, hat gratings or even porous plates. In cases where the grates do not serve as a built-in apparatus, these are usually without incident.

Nyní byl vynalezen způsob kontinuálního třídění zrnitého materiálu, kdy se směs, kterou je třeba třídit, přivádí do fluidní vrstvy, kter$ je fluidována tekutinou při takové rýchlosti'plynu, která je větší než prahová rychlost fluidace směsi částic tvořících fluidní vrstvu a nepřesáhne hodnotu úplné rychlosti fluidace. Při těchto podmínkách dochází k rozdružení fluidní vrstvy, přičemž sedimentující frakce se odvádí z fluidní vrstvy propadem částic roštem. Přepadem se tak odvádí frakce částic, která má prahovou rychlost nejnlžší. Přepadový rošt je navržen tak, aby průměr otvorů v roštu nebyl větší než 6násobek průměru největší sedimentující částice a menší, než je trojnásobek průměru největší sedimentující částice. Volná plocha roštu pak určuje spolu s rychlostí fluidační tekutiny hmotovou rychlost propadu. Pro tyto účely se ukázalo nezbytné sestrojit zařízení, které bude vybaveno přepadovým roštem a bude při uvedených podmínkách fluidace zajišťovat třídění rozdružené směsi zrnitého materiálu. Blíže toto zařízení ilustruje následující obrázek 1.We have now invented a method for continuously grading a granular material, whereby the mixture to be screened is fed to a fluidized bed which is fluidized with a fluid at a gas velocity greater than the fluidization threshold of the mixture of particles constituting the fluidized bed and does not exceed fluidization rate. Under these conditions, the fluidized bed separates and the sedimenting fraction is discharged from the fluidized bed by dropping the particles through the grate. The overflow thus removes the particle fraction having the lowest threshold speed. The overflow grate is designed so that the diameter of the openings in the grate is not more than 6 times the diameter of the largest sedimenting particle and less than 3 times the diameter of the largest sedimenting particle. The free surface of the grate then determines the mass velocity of the sink along with the fluidizing fluid velocity. For this purpose, it has proved necessary to construct a device which will be equipped with an overflow grate and, under the said fluidization conditions, will sort the separated mixture of granular material. The following figure 1 illustrates this device in more detail.

Zářízení se skládá z pláště třídicího stupně 1, který je na horním konci opatřen přepadem 2 a ve spodní části ukončen propadovým roštem 3. Propadový rošt 3 je perforovaná deska požadované tloušťky, ve které jsou otvory, a to nejčastěji kruhové. Fluidační vzduch se přivádí pod rošt 3 přívodem vzduchu 4, a to ták, aby byl rovnoměrně rozdělován po průřezu. Přívod vzduchu 4 je zaústěn do spodní části třídiče 5, která umožňuje dokonalý odvod tuhých částic. S výhodou se užívá kónického dna opatřeného oddělovačem tlaku 6, který zároveň odvádí vytříděné částice ze spodní části 5. Tříděná- směs zrnitého materiálu se přivádí ze zásobníku 7 přes oddělovač tlaku 6 pomocí uváděcí trubky 8 pod hladinu fluidní vrstvy 9.The arrangement consists of a casing of the sorting stage 1, which is provided with an overflow 2 at the upper end and terminated at the bottom by an overflow grate 3. The overflow grate 3 is a perforated plate of desired thickness in which the openings are mostly circular. The fluidizing air is supplied under the grate 3 through an air inlet 4, so that it is evenly distributed over the cross-section. The air inlet 4 is connected to the lower part of the sorter 5, which allows perfect removal of the solid particles. Preferably, a conical bottom provided with a pressure separator 6 is used, which at the same time removes the screened particles from the lower part 5. The screened mixture of granular material is fed from the reservoir 7 via the pressure separator 6 via the introduction tube 8 below the fluidized bed 9.

Způsob tohoto třídění lze následovně opakovat a zařízení popsané a vyobrazené na obrázku 1 lze rozšířit na patrový aparát v horizontální či vertikální rovině podle toho·, zda sedimentující složky je převážná část či nikoliv. Blíže tento způsob zařízení ilustrují následující příklady.The method of this sorting can then be repeated, and the apparatus described and illustrated in Figure 1 can be extended to the horizontal or vertical plane of the tray, depending on whether or not the sedimenting component is predominant. The following examples illustrate the apparatus in more detail.

Příklad 1Example 1

Byla tříděna směs popela a balotiny. Velikost částic byla v obou případech stejná, a to v rozmezí 0,-36 až 0,6 mm. Specifické hmotnosti jsou pro skleněnou balotinu 2 610 kilogramů m~³ a pro částice popela 2 080 kg m~³. Směs obsahovala 20 % hmot. balotiny. Uspořádání experimentu je objasněno na obrázku 2. Tříděná směs je vynášena talířovým dávkovačem ze zásobníku 7 a padá uváděcí trubkou 8 do vertikálního patrového aparátu, který je tvořen pláštěm 1 o průměru 0,14 m a dvěma propadovými rošty 3 nad sebou, které jsou od sebe vzdáleny 0,25The mixture of ash and ballotine was sorted. The particle size was the same in both cases, ranging from 0.36 to 0.6 mm. The specific weights are 2 610 kilograms m- ³ for glass ballotin and 2 080 kg m- ³ for ash particles. The mixture contained 20 wt. ballotins. The arrangement of the experiment is illustrated in Figure 2. The sorted mixture is carried out by a disk dispenser from the reservoir 7 and falls through the introduction tube 8 into a vertical deck apparatus consisting of a 0.14 m jacket 1 and two overflow grids 3 spaced apart 0.25

215113 metru. Horní rošt mel volnou plochu 10 % a velikost otvorů 3 mni. Tloušťka roštu byla 25 mm. Spodní rošt měl volnou plochu 6 % a velikost otvorů 2,6 mm. Tloušťka roštu byla 5 mm.215113 meter. The upper grate had a free area of 10% and a hole size of 3 m. The grate thickness was 25 mm. The bottom grate had a free area of 6% and a hole size of 2.6 mm. The grate thickness was 5 mm.

Výška hladiny fluidní vrstvy 9 byla udržována v obou sekcích pomocí přepadů 2, kterými se zároveň odebírala frakce plovoucích částic popela. Z horního přepadu odcházela směs popela a balotiny s obsahem balotiny 8 až 10 % hmot. Ze spodního přepadu pak odcházela směs s obsahem 3 až 4 procent hmot. balotiny. Aby se nedostával propad z horního patra do spodního· přepadu 2, bylo ústí přepadu opatřeno krytem 10. Propad ze spodního roštu byl jímán v kónickém porézním dně 5 kolony a periodicky odpouštěn oddělovačem tlaku 6 jako propad G. Získaný propad G měl pak střední koncentraci balotiny 94 % hmot. Množství dávkované směsi ze zásobníku 7 bylo 2,7 x 10 “²in³ hr¹. Výška fluidní vrstvy vymezená přepadem 2 byla v obou sekcích stejná, a to 0,16 m. Fluidační vzduch byl přiváděn pod porézní kónické dno 5 přívodní trubkou 4. Mimovrstvová rychlost plynu mezi spodní a horní fluidní vrstvou byla 0,272 m. s^_1. Vzhledem k tomu, že se složení na jednotlivých patrech mění, ukázalo se vhodné měnit lineární rychlost v horní fluidní vrstvě, a to tak, že se odpouštěl fluidační vzduch odfukem 11 tak, aby lineární rychlost v horní sekci byla 0,186 ms kThe level of the fluidized bed 9 was maintained in both sections by means of weirs 2, which also collected a fraction of floating ash particles. A mixture of ash and ballotin with a ballotin content of 8 to 10 wt. A mixture containing 3 to 4 percent by weight was then discharged from the lower overflow. ballotins. The overflow mouth was provided with a cover 10 to prevent the overflow from the upper deck to the bottom overflow 2 being provided. The downflow from the bottom grate was collected in the conical porous bottom 5 of the column and periodically discharged by a pressure separator 6 as drop G. 94% wt. The amount of feed mixture from reservoir 7 was 2.7 x 10 ² in ³ hr ¹ . The height of the fluidized bed defined by the overflow 2, in both sections of the same, and 0.16 m. The fluidizing air was supplied under a porous conical bottom 5 of the lance fourth superficial gas velocity between the lower and upper fluidized bed was 0.272 m. S ^_1. Since the composition on the individual trays varies, it has been found appropriate to vary the linear velocity in the upper fluidized bed by venting the fluidizing air through the exhaust 11 so that the linear velocity in the upper section is 0.186 msec.

Příklad 2 •Byla tříděna binární směs balotiny o různé velikosti částic. Jedna frakce balotiny měla rozmezí velikosti částic od 0,45 až do 0,6 mm a větší frakce částic balotiny byla v rozmezí velikosti od 0,9 až do 1,2 mm. Byla tříděna tato směs o obsahu 66 % hmot. velké frakce. Třídění bylo provedeno v trojčlenném horizontálním aparátu. Uspořádání zařízení je schematicky znázorněno na obrázku 3.Example 2 A binary blend of ballotin of different particle sizes was screened. One fraction of the ballotin had a particle size range from 0.45 to 0.6 mm and a larger fraction of the ballotin particles ranged from 0.9 to 1.2 mm. This mixture was screened at 66 wt. large fractions. Sorting was carried out in a three-member horizontal apparatus. The arrangement of the device is shown schematically in Figure 3.

Třídicí zařízení je tvořeno z tří samostatných fluidních sekcí tvořených pláštěm 1, kaskádovitě spojených pomocí přepadu 2. Každý aparát je opatřen propadovým roštem 3, samostatným přívodem vzduchu 4 a oddělovače tlaku 6 pro periodický odvod propadu G v jednotlivých sekcích. Výškou přepadu 2 byla udržována hladina fluidní vrstvy 9 na hodnotě 0,16 m, Propadové rošty byly ve všech aparátech stejné. Měly volnou plochu 6,9 %. Tloušťka roštu byla 25 mm a velikost otvorů byla 4,5 mm.The sorting device consists of three separate fluidic sections formed by a casing 1, cascaded by means of the overflow 2. Each apparatus is provided with an overflow grate 3, a separate air supply 4 and a pressure separator 6 for periodically draining the overflow G in the individual sections. The height of the overflow 2 kept the level of the fluidized bed 9 at 0.16 m. The overflow grids were the same in all apparatuses. They had a free area of 6.9%. The grate thickness was 25 mm and the hole size was 4.5 mm.

Směs zrnitého materiálu byla dávkována ze zásobníku 7 talířovým dávkovačem pomocí uváděcí trubky 8 pod hladinu fluidní vrstvy 9. Rychlost dávkování směsi byla 1,25 χ 10^-2 m/³hod. Lineární rychlost plynu v jednotlivých aparátech byla volena tak, aby respektovala změnu složení v každém aparátu. V prvním aparátu byla rychlost 0,82 m. s^_1 a propad Gi obsahoval 2 až 4 procenta hmot. jemné frakce. V druhém aparátu byla lineární rychlost plynu 0,62 m. s^_1a propad G2 obsahoval 5 až 6 % hmot. jemné frakce a v třetím aparátu byla lineární rychlost 0,38 m. s^_1 a propad G3 obsahoval 10 až 12 % jemné frakce.The granular material mixture was dosed from the reservoir 7 by a plate dispenser by means of a feed tube 8 below the level of the fluidized bed 9. The dosing rate of the mixture was 1.25 χ 10 ^-2 m / ³ hours. in every apparatus. In the first apparatus the speed of 0.82 m. S ¹ and the slump Gi contain 2-4 percent by weight. fine fractions. In the second apparatus the linear gas velocity is 0.62 m. S ¹ and the drop G2 contains 5-6% by weight. fine fraction and a third apparatus of the linear velocity of 0.38 m. s ¹ and the slump G3 contained 10 to 12% fines.

Získaný produkt P obsahoval méně než 5 % hmot. hrubých částic.The product P obtained contained less than 5 wt. of coarse particles.

Claims

1. A method of screening granular material, characterized in that the granular material is broken up in the fluidized bed and the upper fraction is discharged from the ruptured fluidized bed by an overflow, while the lower fraction is discharged from the fluidized bed by an overflow grate.

2. The method of claim 1 wherein the fluidized bed separation is performed under conditions where the linear fluid velocity is higher than the fluidization threshold of the mixture and is not greater than the total fluidization rate of the mixture in a given section of the apparatus.

L Y N A L E Z U

3. A device for grading granular material according to claim 1 or 2, characterized in that it consists of a casing (1) of a sorting stage provided with an overflow (2) and an overflow grate (3) through which fluidizing air passes into the layer of sorted material. a sediment fraction which is discharged from the bottom of the separator (5) by means of a pressure separator (6).