FI84032B

FI84032B - Foerfarande och anlaeggning foer klassificering av synnerligen finfoerdelat material.

Info

Publication number: FI84032B
Application number: FI885525A
Authority: FI
Inventors: Jouko Niemi
Original assignee: Finnpulva Ab Oy
Priority date: 1988-11-28
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1991-06-28
Also published as: WO1990006179A1; US5143303A; EP0445149A1; FI885525A0; FI84032C; FI912551A0; AU4621489A; FI885525A; DE68909613D1; AU622742B2; DE68909613T2; ATE95081T1; EP0445149B1; JPH04501975A

Description

84032

Menetelmä ja laitteisto erittäin hienojakoisen materiaalin luokittelemiseksi Förfarande och anläggning för klassificering av synnerligen 5 finfördelat material Tämä keksintö koskee menetelmää ja laitteistoa erittäin hienojakoisen materiaalin luokittelemiseksi, jossa menetel-10 mässä luokitettavaa materiaalia syötetään mekaanisen syöttölaitteen avulla paineistettuun tasaussäiliöön, josta se ruuvikuljettimen avulla syötetään tasaisena virtana fluidisointikammioon jossa materiaalihiukkasten sekaan syötetään työkaasua kaasu-kiintoainesuspension aikaansaama-15 seksi.

Luokitettaessa erittäin hienojakoista materiaalia keskipakovoimaan perustuvissa luokituslaitteistoissa on pyrittävä hyvin suureen tulonopeuteen sekä sellaiseen kaasu-kiintoa-20 inesuspensioon, jonka kaasuylimäärä on hyvin suuri. Luokitettavien kiintoainehiukkasten kokoeron pienentyessä vaikeudet tyydyttävän luokitustuloksen saavuttamiseksi kasvavat hyvin jyrkästi. Tämä johtuu siitä, että hiukkas-koon ollessa hyvin pieni, esimerkiksi lpm ja sitä pienempi, 25 keskipakovoimalla aikaansaatavat käyttäytyrniserot ovat erikokoisten hiukkasten välillä erittäin vähäiset, mikä asettaa luokituslaitteistolle hyvin suuret vaatimukset.

Aikaisemmin tunnetuissa laitteissa luokitettavaa materiaa-30 lia tuodaan luokituskammioon kaasu-kiintoainesuspensiona jonka kiintoainepitoisuus on suuri, erityisesti siinä tapauksessa että suihkujauhimesta syöksyvä kaasu-kiint-oaineseos johdetaan sellaisenaan luokituskammioon. Hyvän jauhatustehon ja -taloudellisuuden edellytyksenä on nimit-35 täin että kiintoainepitoisuus pysyy verraten korkeana, jolloin kiintoainehiukkasten törmäystodennäköisyys kasvaa ja "kalliin" korkeapaineilman kulutus pysyy kohtuullisissa 84032 2 rajoissa. Hyvään luokitustulokseen pääseminen edellyttää tämän takia että luokituskammioon tuodaan lisäilmaa tan-genttiaalisesti suunnattujen lisäilmasuuttimien kautta. On kuitenkin todettu että nämä lisäilmasuihkut aiheuttavat 5 luokitustapahtumaa häiritseviä virtaushäiriöitä. Tästä syystä on ultrahienon materiaalin luokitus hyvin vaikea, koska siinä kiintoainehiukkasten kokoero on hyvin vähäinen.

Ultrahienon kiintoaineen luokituksen vaikeudet ilmenevät 10 selvästi laskennallisesti tarkastellusta ja käytännössä suoritetusta luokitus- ja jauhatuskokeesta jossa on tutkittu miten erikokoisten hiukkasten (tiheys=2750 g/cm3) nopeus muuttuu kyseisen hiukkasen etäisyyden funktiona kaasu-kiin-toainesuspensiota kiihdyttävän kiihdytyssuuttimen jälkeen. 15 Seuraavasta taulukosta ilmenee teoreettiset arvot miten erikokoiset hiukkaset hidastuvat suuttimen jälkeen alkunopeudesta vpo etäisyyden kasvaessa. Taulukosta ilmenee myös selvästi hiukkasten sisäänsyöttönopeuden merkitys luokituksen ja jauhatuksen kannalta.

20 |Hiukkasten koko | Teoreettinen hidastuminen etäisyydellä| | | 1 cm | 3 cm | 5cm | 10cm | |_pm_| m/s | m/s | m/s | m/s_| 25 | 1 | hidastuu välittömästi tilassa vaikut- | | | tavan kaasun nopeuteen |

I I I I I I

| 5 | 60 | 180 | hidastunut tilasssa | | III vaikuttavan kaasun | 30 | III nopeuteen |

I I I I I I

| 10 I 15 I 45 I 75 I 150 |

I I I I I I

I 20 I 5 I 10 I 20 I 40 |

35 | I I I I I

I_50_I_1_I_2—|_3_I_6_I

3 84032

Taulukosta ilmenee että 1 ja 5 pm:n kokoiset hiukkaset miltei välittömästi mukautuvat tilassa vaikuttavan kaasun nopeuteen, joten 5 pm:n kokoisten hiukkasten eroittaminen kaasu-kiintoainesuspensiosta on hyvin hankalaa ja vaatii 5 halkaisijaltaan verraten pienen luokituskammion.

Karkeaa jaetta poistetaan hyvin usein luokittimista jatkuvana kaasu-kiintoainesuspensiovirtana jolloin melkoinen määrä hienoainetta poistuu luokittimesta karkeajakeen 10 kanssa. Karkeajakeen mukana seurannut hienojae on tällöin eroitettava siitä esimerkiksi erillisessä sykloonissa tai palautettava karkea jakeen kanssa suihku j auhiraen syöttölaitteeseen, mitkä toimenpiteet turhaan rajoittavat koko laitteiston toimintaa ja kapasiteettia.

15 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut haitat, mikä toteutetaan menetelmällä, joka tunnetaan siitä, että kaasu-kiintoainesuspensio kiihdytetään flui-disointikammiossa vallitsevan ylipaineen avulla luokitus-20 kammioon, josta karkea jae keskipakovoiman avulla poistetaan luokituskammion kehäpinnan ulkopuolella olevaan taskuun ja hienojae seuraa työkaasun mukana keskisesti järjestetyn poistoaukon kautta, ja että karkeajae poistetaan taskusta annoksittain normaali-ilmapaineeseen taskun pohjassa olevan 25 sulkulaitteen kautta.

Keksinnön mukainen laitteisto tunnetaan siitä, että siihen kuuluva akselinsuuntaisesti fluidisointikammioon liitetty yhdysputki päättyy tangenttiaalisesti kapeaan, pääasiassa 30 sylinterinmuotoiseen luokittimeen, jossa on akselin suuntainen poistoaukko hienojaetta varten ja kehänsuuntainen poistoaukko karkeajaetta varten ja karkeajakeen poistoput-keen, etäisyydellä luokittimesta on järjestetty pystysuuntainen kaksoisventtiililaite jonka venttiilien keskinäi-35 nen etäisyys vastaa pääasiassa ylemmän venttiilin etäisyyttä karkeajakeen poistoaukosta.

4 84032

Keksinnön muut tunnusmerkit ilmenevät oheistetuista patent-tivaatimukista 1-7.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin 5 oheistettuun piirustukseen viitaten, joka esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta luokituslaitteesta.

Keksinnön mukainen laitteisto käsittää perus toteutusmuodossaan syöttösuppilolla 1 varustetun kaksoisventtiilisyötti-10 men 2, tämän kanssa yhteydessä olevan ruuvikuljettimella 3 varustetun paineenalaisen tasaussäiliön 4, ruuvikulj ett imen poistopäähän asennetun edullisesti sylinterinmuotoisen fluidisointikammion 5, johon työkaasua syötetään tangentin-suuntaisen tuloputken 6 kautta, akselinsuuntaisesti flui-15 disointikammioon 5 liitetyn yhdysputken 7 ja kapean, pääasiassa sylinterinmuotoisen luokittimen 8, johon yhdys-putki 7 päättyy tangenttiaalisesti. Luokittimessa 8 on akselinsuuntainen poistoaukko 9 hienojaetta varten ja kehänsuuntainen poistoaukko 10 karkeajaetta varten, tähän 20 poistoaukkoon 10 liitettyyn poistoputkeen 12 karkeajaetta varten on järjestetty pystysuuntainen kaksoisventtiililaite 13, jonka venttiilien 13a ja 13b välinen etäisyys on pääasiassa yhtä suuri kuin ylemmän venttiilin 13a etäisyys poistoaukosta 10.

25

Uutta materiaalia syötetään laitteiston syöttösuppiloon 1 ruuvikuljettimen 21 avulla. Syöttösuppilosta 1 luokitettava materiaali putoaa kaksoisventtiilisyöttimen 2 säiliöön syöttimen ylemmän venttiilin 2a ollessa avoinna ja alemman 30 venttiilin 2b ollessa suljettuna. Kun syöttimen 2 säiliö on täyttynyt tiettyyn tasoon tai vaihtoehtoisesti tietyn väliajan kuluttua, ylempi venttiili 2a suljetaan automaattisesti ja syöttimen säiliö paineistetaan haluttuun tasoon työkaasun avulla. Kun laitteistoa käytetään ainoastaan 35 materiaalin luokittelemiseen työkaasuna käytetään edullisesti matalapaineista korkeintaan noin 1 bar:sta ilmaa, jolla kaasu-kiintoainesuspension sisäänsyöttönopeus luokit- 5 84032 timeen 8 saadaan nousemaan vaikka supersoniselle tasolle. Paineen noustua halutulle tasolle kaasunsyöttö katkaistaan ja syöttimen alempi venttiili 2b avataan jolloin syöttimen 2 säiliössä oleva annos putoaa alas tasausaäiliöön 4 jossa 5 ylläpidetään lähes samansuuruista vakiopainetta. Välittömästi tämän jälkeen venttiili 2b suljetaan ja syöttimen 2 säiliön paine lasketaan normaalipaineeseen, jonka jälkeen ylempi venttiili 2a avataan uutta annosta varten. Tasaus-säiliöön 4 syötettyä luokitettavaa materiaalia siirretään 10 kuohkeassa tilassa ruuvikuljettimen 3 avulla tasaisena virtana fluidisointikammioon 5, jossa materiaali fluidisoi-tuu putken 6 kautta syötetyn työkaasun avulla. Fluidisoitu-nut ja noin 0,5-1 barin ylipaineessa oleva materiaali-kaasuseos, jonka kiintoainepitoisuus on luokituksen kannal-15 ta optimaalisella tasolla, virtaa suurella nopeudella yhdysputken 7 kautta ja syöksyy tangentin suuntaisesti luokittimeen 8, jossa luokitus tapahtuu keskipakovoiman avulla, jolloin hienoimpien hiukkasten nopeus melkein välittömästi pienenee luokittimessa 8 kiertoliikkeessä 20 olevan kaasun nopeuteen ja poistuvat kaasun mukana keski-sesti järjestetyn hienojakeen poistoaukon 9 kautta kun taas hieman karkeammat hiukkaset säilyttävät nopeutensa sen verran kauemmin, että he liikkuvat luokittimen 8 vaippa-pintaa pitkin ja syöksyvät ulos luokittimesta karkeajakeen 25 poistoaukon 10 kautta, jolloin luokitettavan materiaalin karkeajae kerääntyy karkeajakeen poistoputkeen 12 kaksois-venttiililaitteen 13 yläpuolelle muodostuneeseen taskuun. Kaksoisventtiililaitteen 13 venttiilit 13a ja 13b on edullisesti ohjelmoitu niin että ne vuorotellen aukenevat 30 ja sulkeutuvat säädettävällä frekvensillä. Aluksi ylempi venttiili 13a aukenee ja pysyy hetken avoimena niin että kaksoisventtiililaitteen 13 säiliö täyttyy tietylle tasolle, jolloin venttiili 13a sulkeutuu ja sen jälkeen alempi venttiili 13b välittömästi aukenee, jolloin kaksoisventtii-35 lilaitteen 13 säiliöön syötetty karkeajakeen annos syöksyy ulos esimerkiksi karkeatuotteen säiliöön tai palautetaan johonkin edelliseen käsittelyvaiheeseen. Kaksoisventtiili- 6 84032 laitteen 13 säiliöön kehittyy keskipakovoiman ansiosta pieni ylipäine joka kerta kuin venttiili 13a on avoinna, joka ylipaine edesauttaa karkeajaeannoksen poistamista laitteen 13 säiliöstä venttiilin 13b avauduttua. Tämän 5 jälkeen venttiili 13b sulkeutuu jälleen ja venttiili 13a avautuu uutta annosta varten. Koska karkeajakeen poistoput-ken 12 kautta ei ole jatkuvaa materiaali-kaasususpension virtausta hienojakeisten hiukkasten poistuminen luokitti-mesta 8 karkeajakeen poistoaukon 10 kauttaa estyy. Kaksois-10 venttiililaitteen 13 venttiilien 13a ja 13b toiminnot on edullisesti ohjelmoitu niin että ne aukeavat ja sulkeutuvat vuorotellen säädettävällä frekvenssillä. Frekvenssi määräytyy esimerkiksi luokitettavan materiaalin ja laitteiston kapasitettin mukaan.

15

Luokittimen tehokkuutta voidaan edelleen parantaa muodostamalla luokittimen 8 vaippapinta materiaali-kaasususpension tuloaukon 14 ja karkean jakeen poistoaukon 10 välillä säädettäväksi ohjaussiiveksi 15, jonka avulla luokittimessa 20 tapahtuvan materiaali-kaasuvirtauksen kiertoliikettä voidaan ohjailla halutunmuotoiseksi. Hienojakeen karkaamisen estäminen karkeajakeen poistoaukon kautta voidaan edelleen tehostaa järjestämällä ohjaussiiven 15 ulkopuolelle karkean jakeen poistoputkeen 12, poistoaukon 10 kohdalle 25 päättyvä matalapaineisen huuhteluilman muodoltaan kiila- maisesti laajeneva kiihdytyssola 16, huuhtelun kannalta suosiollisen virtausgeometrian saavuttamiseksi. Huuhteluilman on määrä virrata poistoaukon 10 kautta sisään luokitti-meen 8 ja samalla "huuhdella" poistoaukon 10 kautta poistu-30 via karkeajakeen hiukkasia jolloin niiden kanssa mahdollisesti mukana seuraavat hienojakeen hiukkaset siirtyvät huuhteluilman kanssa hienojakeen poistoaukkoon 9. Huuhteluilman toisena tehtävänä on ylläpitää keskipakovoiman vaatiman nopean kiertoliikkeen luokittimessa.

Parhaimpaan tulokseen päästään jos kiihdytyssola 16 muo-loillaan kaarevaksi, jolloin huuhteluilman painopiste 35 7 84032 siirtyy lähelle ulkokehää. Tällöin luokitustapahtumaa häiritsevät virtausilmiöt vähenevät ratkaisevasti, koska huuhteluilmasuihku siirtyy kapeana kerroksena luokituskam-mion vaippapintaa pitkin.

5

Hienojakeen poistoaukkoon 9 voi edullisesti olla järjestetty roottori joka estää karkeampien hiukkasten pääsyä hienojakeen poistoaukkoon 9.

Claims

8 84032

1. Menetelmä erittäin hienojakoisen materiaalin luokittelemiseksi, jossa luokitettavaa materiaalia syötetään mekaani- 5 sen syöttölaitteen (2) avulla paineistettuun tasaussäiliöön (4), josta se ruuvikuljettimen (3) avulla syötetään tasaisena virtana fluidisointikammioon (5) jossa materiaalihiuk-kasten sekaan syötetään työkaasua kaasu-kiintoainesuspen-sion aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että kaasu-10 kiintoainesuspensio kiihdytetään fluidisointikammiossa (5) vallitsevan ylipaineen avulla luokituskammioon (8), josta karkeajae keskipakovoiman avulla poistetaan luokituskammion (8) kehäpinnan ulkopuolella olevaan taskuun ja hienojae seuraa työkaasun mukana keskisesti järjestetyn poistoaukon 15 (9) kautta, ja että karkeajae poistetaan taskusta annoksit tain normaali-ilmapaineeseen taskun pohjassa olevan sulku-laitteen (13) kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-20 t u siitä, että luokituskammion (8) kehäpinnassa olevan karkeajakeen poistoaukon (10) kautta luokituskammioon (8) syötetään tangentiaalisesti myötävirtaan matalapaineista huuhteluilmaa.

3. Laitteisto erittäin hienojakoisen materiaalin luokitte lemiseksi, johon laitteistoon kuuluu syöttösuppilolla (1) varustettu kaksoisventtiilisyötin (2), tämän alapuolelle järjestetty, ruuvikuljettimella (3) varustettu tasaussäiliö (4), ruuvikuljettimen poistopäähän järjestetty, edullisesti 30 sylinterinmuotoinen fluidisointikammio (5), johon työkaasua syötetään tangenttiaalisesti suunnatun putken (6) kautta ja akselinsuuntaisesti fluidisointikammioon liitetty yhdysput-ki (7), tunnettu siitä, että yhdysputki (7) päättyy tangenttiaalisesti kapeaan, pääasiassa sylinterinmuotoiseen 35 luokittimeen (8), jossa on akselin suuntainen poistoaukko (9) hienojaetta varten ja kehänsuuntainen poistoaukko (10) karkeajaetta varten ja karkeajakeen poistoputkeen (12), 9 84032 etäisyydellä luokittiraesta on järjestetty pystysuuntainen kaksoisventtiililaite (13) jonka venttiilien (13a, 13b) keskinäinen etäisyys vastaa pääasiassa ylemmän venttiilin (13a) etäisyyttä karkeajakeen poistoaukosta (10). 5

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että luokittimen (8) vaippapinta on materiaali-kaasususpension tuloaukon (14) ja karkeajakeen poistoaukon (10) väliseltä alueelta muodostettu säädettäväksi ohjaus-10 siiveksi (15), jonka ulkopuolelle on järjestetty karkeaja-keen poistoputkeen (12), poistoaukon (10) kohdalle päättyvä matalapaineisen huuhtuluilman muodoltaan kiilamaisesti laajeneva kiihdytyssola (16).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnet- t u siitä, että kiihdytyssola (16) on kaarimainen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että hienojakeen poistoaukkoon (9) on järjes- 20 tetty roottori.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että karkeajakeen poistoputkeen (12) järjestetyn kaksoisventtiililaitteen (13) venttiilit (13a, 13b) on oh- 25 jelmoitu aukeamaan vuorotellen säädettävällä frekvenssillä.