EA004660B1 - Способ и устройство для разделения фракций в потоке материала - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретения относится к способу и устройству для разделения и извлечения фракций в потоке материала, состоящего из частиц разных фракций. Устройство содержит закрытый трубопровод (7) с впускным концом и выпускным концом, через которые транспортируется материал. Камера (17) разделения установлена между впускным концом и выпускным концом. Камера разделения содержит по меньшей мере один элемент (13) псевдоожижения на днище камеры и устройство (9) извлечения, находящееся в верхней части камеры. Использование данного изобретения оказалось особенно целесообразным для непрерывного отделения пыли от псевдоожижаемой массы, когда требуется высокая производительность.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для разделения фракций, таких как пульпа, в потоке материала. Настоящее изобретение, в частности, относится к обработке псевдоожижаемых в виде частиц материалов при непрерывном восстановлении тонкой фракции этих материалов.

Одна из проблем, которая может возникать в связи с транспортированием в больших количествах псевдоожижаемых материалов, заключается в том, что частицы дробятся до более тонких фракций во время транспортирования/ складской обработки. Если в транспортируемом материале имеется слишком высокая доля мелких частиц или пыли, то это может создать серьезные трудности в работе самой транспортной системы и также при последующем использовании этого материала. Этими трудностями могут быть расслоение, накопление слоев осадка или пыли, и также проблемы дозирования и сброса. В частности, при транспортировании и подаче глинозема или фторида в системе электролиза эти трудности могут создать очень нежелательные проблемы работы системы.

В патенте США № 4,692,068 описано устройство, с помощью которого можно регулировать количество псевдоожижаемого материала. Устройство состоит из резервуара, элемента псевдоожижения, трубопровода для уравновешивания давления/дегазации и выходного отверстия для выведения псевдоожиженного материала. Согласно описанию количество псевдоожиженного глинозема, которое выходит из устройства, регулируется просто путем регулирования давления псевдоожижающего газа, подаваемого в устройство. В патенте не указано, можно ли это устройство использовать как сепаратор для удаления более тонких фракций из потока материала.

Документ ΌΕ 197 04 566 С1 относится к удалению пыли из псевдоожиженного материала. Устройство может содержать две или более камеры, имеющие вход, псевдоожиженный поддон, выход для удаления пыли или фракций мелких частиц вместе с выходом материала. Выводимую из первой камеры пыль обрабатывают в циклонном сепараторе, который отделяет частицы от газа. Отделенные в циклонном сепараторе частицы затем поступают в следующую камеру, в которой их подвергают аналогичной обработке. Устройство также имеет средство для нагревания перерабатываемого материала, а псевдоожижающим газом может быть восстановительный газ. Выходные отверстия для материала в каждой камере имеют вертикальные стенки. Эти стенки обеспечивают постоянное наличие определенного уровня наполнения в камерах. Благодаря наличию этих стенок материал транспортируется в непосредственной близости к выходным отверстиям для выведения пыли. Одна из проблем этого технического решения заключается в том, что если входной по ток в камеры изменяется и становится слишком сильным, то уровень материала в камерах может иногда излишне повышаться и забивать выходные отверстия для выведения пыли.

Настоящее изобретение позволяет в значительной степени решить проблемы, связанные с наличием излишне высокой доли более тонких фракций в потоке материала. С помощью настоящего изобретения мелкие частицы извлекают из потока материала, в результате чего сужается гранулометрический состав, и поэтому снижается потенциал расслоения. За счет удаления более тонкой фракции снижается потенциал образования пыли. Предлагаемое техническое решение имеет простую и одновременно надежную конструкцию с точки зрения воздействия на нее, оказываемого изменениями потока материала.

Изобретение далее излагается подробно на примерах и со ссылкой на прилагаемый чертеж.

На чертеже изображена блок-схема устройства в соответствии с настоящим изобретением.

На чертеже изображено устройство, которое содержит впускной канал 1 для подачи псевдоожижаемого материала. Элемент 2 псевдоожижения, соединенный с трубопроводом для сжатого газа 23, установлен на днище канала. Впускной канал имеет небольшой наклон и переходит в вертикальную идущую вниз часть 3, которая содержит выходное отверстие 4. Выходное отверстие может быть более узким, чем поперечное сечение вертикальной идущей вниз части, если вставлен ограничитель, частично закрывающий поперечное сечение (не изображен). Материал, выходящий из выходного отверстия, поступает в распределительную камеру 6, установленную на одном конце горизонтального закрытого трубопровода 7. На другом его конце этот трубопровод имеет идущее вниз выходное отверстие 5, и между его концами этот трубопровод соединен сверху с устройством 9 извлечения. Устройство извлечения имеет щелевое отверстие 20, которое закрывает ширину камеры и осуществляет извлечение в направлении потока. Это отверстие можно выполнить между двумя поперечными наклонными пластинами 21, 22, которые проходят вниз в камеру 17 разделения, при этом пластина 22 проходит несколько дальше вниз в камеру, чем пластина 21.

В области между камерой 6 распределения и выходом 5 в трубопроводе выполнена камера 17 разделения. Трубопровод 7 в этом примере имеет днище с разными уровнями, при этом днище 10 с более низким уровнем соединено с камерой 6 распределения, и днище 11 с более высоким уровнем расположено ниже по потоку от последнего. Элементы 12, 13 псевдоожижения, соединенные с источником сжатого газа посредством труб 14, 15, соответственно, установлены на днище трубопровода. Целесообраз но, чтобы трубопровод 7 был очень широким по всей его длине по отношению к ширине впускного канала 1. Например, отношение ширины между трубопроводом 7 и впускным каналом 1 может быть порядка 100:1, чтобы обеспечивать большую активную (псевдоожиженную) область в камере разделения.

Между камерой 6 распределения и камерой 17 разделения установлена вертикальная перегородка 16, которая определяет щель 18 между собой и днищем 10. Перегородка обеспечивает создание гидростатически двигающегося потока материала из камеры 6 распределения, через щель 18, через порог 19 между днищем 10 и днищем 11 в камеру 17 разделения, когда действуют элементы 12, 13 псевдоожижения. Гидростатическое давление в первую очередь будет зависеть от высоты наполнения над днищем в камере 6 распределения. Параметры потока материала важны для обеспечения равномерной подачи материала в камеру разделения и, следовательно, для создания в ней оптимальных условий. Это обстоятельство особенно важно, если колебания количества материала, транспортируемого по устройству, очень большие, например, от менее т/ч до нескольких т/ч. Камера распределения с перегородкой 16 и порогом 19 будет также обеспечивать ровное распределение материала, идущего в камеру 17 разделения как с точки зрения распределения материала по трубопроводу, так и с точки зрения обеспечения постоянной толщины слоя материала, проходящего через камеру разделения. Это обстоятельство можно обеспечить за счет того, что материал, который все еще находится в псевдоожиженном состоянии, будет распределяться приблизительно как жидкость, например как вода, и распределение наружу через камеру разделения будет постоянным, если устройство установить в положении, в котором днище будет в основном горизонтальным. Трубопровод можно установить таким образом, что его основание будет несколько наклонено вниз в направлении потока, чтобы обеспечивать транспортирование к выходному отверстию.

В камере разделения мелкие частицы с меньшей скоростью осаждения (т. е. с повышенным коэффициентом сопротивления среды), чем у более крупных частиц, можно отделять, если масса будет чрезмерно псевдоожиженной. В зависимости от технических условий конкретной конструкции частицы размером до 50 мкм, например, можно чрезмерно псевдоожижать, и поэтому они будут подниматься через поток псевдоожиженной массы и извлекаться устройством 9 извлечения. Основными факторами регулирования способности сепаратора извлекать нужные наиболее мелкие размеры частиц будут следующие: толщина слоя псевдоожиженного материала в камере 17 разделения, время нахождения и скорость псевдоожижения, создаваемая элементом 13 псевдоожижения совместно с устройством извлечения. Извлекаемые тонкие фракции транспортируются далее на этап сепарации газа и частиц (например, в фильтре), и затем частицы можно направить на хранение для их возможного последующего использования. Та часть материала, которая проходит через камеру разделения без извлечения, проходит в выход 5, который может состоять из воронкообразного выходного отверстия или резервуара (не изображен) для сбора и уменьшения ширины оборудования для последующего транспортирования.

В соответствии с описываемым выше техническим решением обычные значения псевдоожижающего газа являются следующими:

приблизительная скорость псевдоожижения - 2 см/с в камере 6 распределения, и скорость псевдоожижения - от 10 см/с и выше в камере 17 разделения. Целесообразно, чтобы устройство извлечения работало с относительно граничным отрицательным давлением.

Устройство, выполненное для работы с псевдоожиженным материалом, может обрабатывать большие количества такого материала, как глинозем. Это устройство легко сконструировать для обработки материала в количествах от менее одной тонны до нескольких тонн/час. Это означает, что это устройство можно применять в качестве регулирующего устройства для колебаний и пиковых значений количества тонкой фракции, подлежащей отделению. Такие ситуации могут возникать, например, при поставках материала на заводские установки или в хранилище на алюминиевом заводе, или при загрузке судов продукцией глиноземных установок.

Устройство согласно изобретению было испытано в активной зоне (зоне с высокой скоростью псевдоожижения) величиной 0,5 кв.м, и была определена его рабочая скорость до 6 т/ч. При необходимости несколько устройств можно соединить последовательно, чтобы обеспечить нужный уровень разделения/извлечения тонких фракций.

Альтернативно, размер активной зоны в камере разделения можно увеличить за счет увеличения ширины или длины. Эффект данного устройства определяется толщиной слоя материала в активной зоне, временем пребывания материала в зоне, скоростью псевдоожижения и коэффициентом извлечения. Испытания, проведенные с разными значениями скорости псевдоожижения, показали, что тонкие фракции удаляются приблизительно пропорционально скорости псевдоожижения. Использование настоящего изобретения оказалось особо целесообразным для непрерывного отделения пыли от псевдоожижаемой массы, когда требуется высокая производительность.

Claims (7)

1. Способ разделения и извлечения фракций в потоке материала, содержащем материал, состоящий из частиц разных фракций, согласно которому материал приводят в псевдоожиженное состояние с помощью по меньшей мере одного элемента (13) псевдоожижения, расположенного под материалом, при этом более тонкие фракции материала подвергают излишнему псевдоожижению и удаляют с помощью устройства (9) извлечения, расположенного над материалом, причем материал подают по закрытому трубопроводу (7), содержащему камеру (17) разделения и входное отверстие, отличающийся тем, что материал подают в камеру разделения через щель, выполненную между входом и камерой, в результате чего материал подается гидростатически и равномерно распределяется в камеру разделения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что материалом является глинозем и/или другие эквивалентные псевдоожижаемые материалы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что материалом является фтористое соединение.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаляемые более тонкие фракции состоят из частиц размером до 50 мкм.

5. Устройство для разделения и извлечения фракций в потоке материала, содержащем материал, состоящий из частиц разных фракций, содержащее закрытый трубопровод (7), имеющий впускной конец и выпускной конец, через которые транспортируется материал, при этом камера (17) разделения установлена между впускным концом и выпускным концом и содержит по меньшей мере один элемент (13) псевдоожижения на днище камеры и устройство (9) извлечения, расположенное в верхней части камеры, отличающееся тем, что впускной конец трубопровода (7) содержит камеру (6) распределения с вертикальной перегородкой (16), которая оканчивается над днищем (10) камеры распределения, для образования щели (18), через которую материал поступает в камеру (17) разделения, обеспечивая ровное распределение материала в камеру (17) разделения.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что днище (10) камеры (6) распределения расположено ниже днища (11) камеры (17) разделения для образования между ними порога (19).

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство (9) извлечения выполнено с щелеобразным отверстием (20), которое проходит вниз и в камеру (17) разделения.