KR100424370B1 - 정전분리용방법및장치 - Google Patents

Abstract

입자의 혼합분리용 벨트타입 역전류 분리장치는 전도성 입자를 포함하고, 전압기울기 어셈블리는 복수의 유전체 소자로 내부에 배치되어 있는 복수의 전도성 소자를 포함한다. 이 복수의 전도성 소자는 전극분리장치의 고전위전극 사이의 전압분배용 전압분배회로의 각각의 노드에 연결되고, 전위를 참조하게 된다. 복수의 전도성 소자와 전압분배회로에서 조합되어지는 유전체 소자는 분리장치인 전도성 입자의 존재로 인한 본 스파크로 인해 최대전위의 흡수전도성 소자를 전압 전위 사이에서 한정지어진다. 분리장치의 하나의 예에 의하면, 전압기울기 어셈블리는 전도성과 비전도성 소자를 보유하는 압출성형된 플라스틱과 알루미나의 피이스는 항구성 전압기울기 표면에 공급되어지는 전도성 소자 사이에 배치된다.

Description

정전분리용 방법 및 장치 {A METHOD AND APPARATUS FOR ELECTROSTATIC SEPARATION}

보일러의 연소영역을 통과하는 동안 연소되지 않은 석탄입자에서, 석탄연소에 의해 발생한 비산회는 종종 미연소 탄소잔류물을 포함한다. 최근에, NOx 배출을 감소시키기 위해 행해진 보일러 작동에 대한 변화로 인해, 미연소 탄소잔류물이 크게 증가되어 왔다. 상기 비산회는 콘크리트내의 포졸란 첨가물로서 이용이 가능하다. 콘크리트에서 비산회는 유리석회와 반응하여, 양생된 콘크리트의 강도를 강화시킨 시멘트 제품을 형성한다. 또한, 콘크리트의 특성 중 저함수량, 저수화열, 저비용, 용이한 유동성, 및 저투수성 등이 향상된다. 그러나, 석탄연소에서 발생한 비산회 내의 미연소 탄소잔류물은 상기 콘크리트 응용에 비산회를 재사용하는데에는 바람직하지 않다. 비산회내의 미연소탄소는 콘크리트에서의 비산회의 유익한 이용을 크게 제한한다.

석탄은 패 양호한 절연체인 반면, 석탄 열분해에서 발생한 탄소는 1Ω/cm 이하의 고유저항을 가진 양호한 컨덕터이다. 비산회에서의 탄소입자들은, 열분해되고 부분적으로 연소된 석탄입자로부터 발생된다. 이러한 열분해 및 부분연소 중에, 휘발성 물질이 석탄으로부터 방출되어, 잔류 탄소입자는 매우 낮은 부피밀도를 가지고 다공성이 꽤 크다. 전형적인 비산회의 탄소함유량은 7%∼12% 범위이지만, 15%이상인 것도 많다. 콘크리트 내의 포졸란첨가물로서의 비산회에 대한 ASTM C-618 규격은 6%미만의 강열감량(LOI; Loss on Ignition)을 요구한다. 섭씨 750도로 점화되는 동안 탄소가 연소되기 때문에 상기 규격은 탄소함유량의 측정에 관한 것이다. 많은 엔지니어링 프로젝트는 ASTM 규격보다 더 엄격한 비산회에 대한 규격들을 가진다. 예를 들면, 보스턴(Boston)에서 진행중인 대규모 민간 엔지니어링 프로젝트인, 보스턴 항구 중앙 수로 프로젝트(Boston Harbor Central Artery Project)는 3% 미만의 LOI를 요구한다.

또한, 상기 미연소 탄소는 연료로서의 가치를 가지므로, 제 1 장소에서 재를 발생시키는 보일러에서 생산적으로 연소될 수 있다. 연료로서 상기 탄소가 효율적으로 이용되기 위해서는, 그것이 가능한한 농축되어서 전기집진기의 과부하 및 대류튜브의 부식을 방지할 필요가 있다.

비산회내의 탄소는, 비전도성 물질내의 전도성 미립자 물질의 한 예이다. 그러한 복합물의 전도성은 전도성 미립자물질의 연결성(connectivity)에 의존한다. 도 1을 참조하면, 여과이론(percolation theory)으로부터, 복합 시스템의 고유저항(전도성의 반대개념)은 전도성 입자 상호간의 상호작용(coordination)에 따라 감소하고, 상기 상호작용이 특정 값을 초과하면, 상기 전도성 물질의 부피가소규모증가할 때 상기 복합물의 고유저항은 크게 감소한다. 이는 전도성 물질의 부피의 약 37%에서 발생한다. 상기 수준 이하가 되면 입자들 사이에 불충분한 결합이 존재하여, 한쪽 면에서 다른 쪽 면까지의 접촉 브리지(contiguous bridge)를 형성한다. 상기 수준 이상이 되면 한쪽 면에서 다른 쪽 면까지의 접촉 브리지를 형성하기에 충분한 인접 입자들이 존재한다. 저항성(전도성)에 대한 이러한 여과 한계(percolation threshold)는 1966년 5월에 발간된 J.걸렌드(J.Girland)의 AIME 야금학회 회보 제 236권 642∼646 쪽에 상세히 기록 및 설명되어 있다. 더 많은 전도성 물질의 37부피%의 여과 한계는 대다수 시스템의 전형이고, 순수하게 기하학적 고려에서 나온 것이다.

석탄에서 발생한 비산회에서, 탄소는 광물회 물질(mineral ash material)보다 훨씬 낮은 비중을 가진다. 이러한 감소된 벌크밀도는 더 큰 비부피(specific volume)로 나타나서, 비산회 내의 37부피%의 탄소에 대해 대략 10중량%의 비산회내 탄소가 발생한다. 이러한 탄소의 10중량%의 여과한계는 비산회에서 탄소를 분리하는 것이 상당히 어렵다는 것을 나타낸다. 비록 상술한 벨트형 정전분리장치가 상기 전도성 물질을 분리할 수 있는 가능성을 가진다해도, 특정 전도성 물질을 특별히 목표로 하지는 않는다. 미국 특허 제 4,839,032호 및 제 4,874,507호는 다양한 혼합 입자의 마찰전기/정전 분리를 적용한 분리장치를 개시하고 있다. 일반적으로, 이러한 형태의 분리장치는 본질적으로 전도체를 포함한 마찰전기 접촉 하전 특성을 가지는 모든 물질을 분리할 수 있다. 이러한 형태의 정전 역전류 벨트형 분리장치는 다양한 입자들의 혼합물들을 분리할 수 있는 능력을 가진다는 것이 실험실에서증명되었다.

본 발명은 역전류벨트타입 정전분리방법과 장치를 향상시킨 발명에 관한 것이다. 또한 본 발명을 정전분리장치에 사용되는 전압기울기 어셈블리에 관한 것이다.

본 발명의 다양한 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조하여 하기에 상세하게 설명된 구성으로부터 자명해질 것이다.

도 1은, 종래기술에서 공지되어 있는 특정물질의 혼합물의 저항 대 부피백분율(부피%)의 그래프;

도 2는, 종래기술에 따른 입자분리장치의 개략도;

도 3은, 본 발명에 따른 전압기울기 어셈블리의 단면도:

도 4는, 본 발명에 따른 전압강하회로의 실시예를 나타내는 개략도;

도 5는, 본 발명에 따른 전압강하회로의 또 다른 실시예를 나타내는 개략도;

도 6은, 도 5에 도시된 전압분할 실시예에서 사용된 비선형 배리스터의 전류-전압 곡선을 나타내는 그래프;

도 7A 및 도 7B는 본 발명의 일 실시예에 따른 상호-압출성형된 (채-extruded) 전압기울기 어셈블리를 나타내고, 그 중 도 7A는 상면도이고 도 7B는 하면도; 및

도 8은, 도 4 및 도 5 중 하나의 전압강하회로를 수용하고, 도 7A 및 도 7B의 상호-압출성형된 전압기울기 어셈블리의 뒷면에 연결되는 커렉터를 가진 프린트 회로기판의 단면도이다.

이론적으로는 전도성 입자들이 분리될 수 있고, 전도성 입자의 분리가 실험실에서 실증되었지만, 분리장치내에서 상이한 전기적 포텐셜을 가지는 영역 사이에 전도성 침전물이 형성되는 것으로 인해, 미국 특허 제 4,839,032호 및 제 4,874,507호에 개시된 것과 같은 역전류 벨트형 분리장치를 전도성 입자를 포함하는 혼합물에 상업적으로 장기간 사용하는 것은 곤란한 점이 있다.

도 2는 역전류 벨트형 분리장치(100)의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 미국특허 제 4,839,032호 및 제 4,874,507호에 개시되어 있다. 상기 분리장치(100)는 마찰전기적으로 충전된 입자를 한쪽방향으로 이동하는 스트림에서 반대방향으로 이동하는 인접 스트림으로 이동시키기 위해 강한 전계를 이용한다. 상기 전계는 벨트부(8A, 8B) 및 입자의 스트림이 이동하는 두 개의 병렬 전극(9, 10)에 의해 형성된다. 입자를 포함하고 전극을 지지하기 위해, 상기 전극(9, 10)의 종방향 에지와 상기 전극(9, 10) 및 벨트부(8A, 8B)의 수직선을 따라, 두 전극 사이의 기계적 연결을 제공하는 것이 필요하다. 이러한 영역에서 전도성 탄소입자는 전극(9, 10)사이에 모일 수 있어서 전도성의 교락(bridging)을 야기할 수 있고, 따라서 상기 전극들을 단락시킨다. 상기 전극(9, 10)의 단락은 전계의 감소와 분리장치(100) 및 분리공정의 전체적인 성능저하를 야기한다.

이론적으로, 사용자는 국부적 단락 효과로 인한 전계저하를 상쇄하기 위해 더 큰 전류용량을 가지는 보다 강력한 고전압원을 이용할 수 있다. 그러나, 몇가지원인으로 인해 이것은 실행불가능하다. 예를들면, 1 평방mm의 단면을 가진 탄소층은 대략 100Ω/cm의 저항을 갖는다. 전극(9, 10) 사이의 1cm 간극(5)과 10kV의 인가전압으로, 상기 1 평방mm의 탄소는 100A를 전도하고 MW급의 동력을 낭비한다. 이는 허용될 수 없다.

상기 문제점을 완화하기 위한 한가지 방법은 전극(9, 10)의 부분들이 차단되어 비전도성 물질의 영역으로 교체되며, 상기 영역이 벨트에 의해 제거될 수 있도록 하는 것이다. 상기 방법은, 도전경로가 형성하여야 하는 경로 길이를 증가시켜, 도전경로 형성의 가능성을 감소시킬 것이다. 그러나, 전극이 유전체로 교체되는 영역에서는, 분리를 위한 전계가 존재하지 않고, 따라서 분리장치의 효율이 감소한다. 또한, 상기 방법이 가지는 문제는, 분리장치의 에지를 따라서는, 분리되지 않는 물질을 이동시키는 벨트를 안내하는 분리 전계가 존재하지 않는다는 것이다. 상기 분리되지 않는 물질은 분리된 두 생성물을 오염시킬 것이고, 분리장치의 효율을 감소시킬 것이다. 또한, 비록 도전경로가 형성하여야 하는 경로 길이가 길어진다 하더라도, 전도성 입자의 오염은 여전히 전도층의 형성을 유발하고, 결국 간극의 파괴를 야기할 것이다. 이는 유전체 표면의 트래킹 및 부식을 야기할 것이다.

분리장치(100)의 실시예를 도시하는 도 2를 참조하면, 분리장치(100)가 작동되면 이동 벨트부(8A, 8B)는 미립자 물질을 유체상태로 운반한다. 임의의 유체와 같이, 미립자 물질은 유효한 빈 공간으로 이동하여 채워진다. 분리장치의 에지를 따라(예를들면 전극(9, 10)의 종측, 공급지점(3), 및 출구지점(4, 7)), 정지된 표면이 존재한다. 작동되고 있는 유체기계적인 체제에 의해, 소정의 두께를 가진 정체된 경계층이 생긴다. 전도성 입자가 상기 경계층에 모이면, 전도성 입자의 작용으로 표면 전도 및 트래킹이 필연적으로 생기게 된다.

상기 효과의 일부는, 감소된 처리량에 의해 부분적으로 완화될 수 있다. 이는, 상기 물질이 두 개의 고체상(이 중 하나는 전도성)과 기체상(이는 우수한 절연체)를 가진 삼상계(three phase system)인 것을 인식하게 한다. 따라서, 공기의 축적이 증가하면, 분리장치에서 전도체의 부피를 감소시키는 고체 물질의 부피율이 감소한다. 유감스럽게도, 이것은 전도성 입자의 상기 문제를 없애지 못하고, 분리장치의 용량을 감소시킨다. 또한 입자는 전도층이 형성될 때까지 임의의 정지면에 여전히 축적될 수 있다. 이러한 작용은, 비산회내의 탄소를 가진 경우처럼, 축적되는 종류 중 하나가 전도성일 때 가장 현저하다.

미국특허 제4,839,032호 및 제4,874,507호에는 이동 벨트부(8A, 8B) 사이의 유전체 장벽(6)의 이용이 개시되어 있다. 이 장벽을 분리장치의 에지를 따라 놓일 수 있어서, 전도성 경로가 형성되어야 하는 전체적인 경로길이를 증가시키고, 전극(9, 10)을 단락시킨다. 그러나, 이 장벽은, 한쪽 스트림에서 맞은편 스트림으로의 입자의 운동과 전계를 차단하고, 또한 분리를 어느정도 방해한다. 또한, 이러한 장벽 시트의 장기간의 안정성은 확신하기 어렵다.

또한, 장벽(6)으로서 사용되기 위한 실제 물질은, 벨트(8A, 8B)의 진동과 이동을 계속 견뎌내기 위해, 유연성을 가져야 한다. 상기 유연성은 단단한 세라믹 재료의 이용을 불가능하게 하고, 중합체와 같은 낮은 계수의 유전체 물질을 필요로 한다. 그러나, 상기 중합체는 실질적으로 유연해서 중합체가 전도성 입자에 파묻히게 될 수 있다는 문제를 가진다. 또한, 스파크가 발생하는 경우, 중합체는 단지 비교적 저온에서만 견디기 때문에, 세라믹물질처럼 스파크로 인한 부식에 저항하지 못한다. 미국특허 제4,839,032호 및 제4,874,507호의 개시에 따르면, 대향하는 전극(9, 10) 사이에서 장벽이 분리장치(100)를 가로질러 놓이게 되면, 전하들은 전계가 유전체를 가로질러 형성될 때까지 이동한다. 그리하여, 유전체가 스파크를 일으키면 상당한 전하가 발생하게 되고, 유전체 장벽 맞은편의 전하에 저장된 에너지가 스파크로 방산하게 되어, 중합체의 부식과 트래킹을 야기하게 된다.

도 2의 분리장치(100)가 가진 또 다른 문제점은, 비록 평균적인 전계가 절연파괴강도 이하가 되더라도, 증가한 경로가 직류전계로 인한 스파크 절연파괴가 발생하는 것을 배제하지는 않는다는 것이다. 전기 스파크가 발생하면, 스파크 채널은 크게 이온화되고 큰 전도성을 가진다. 큰 전도성을 가지는 물질로 인해, 스파크는 등전위면이 된다. 만약 스파크가 한쪽 전극에서 시작되어 바깥쪽으로 전파되면, 스파크가 일어나는 동안 스파크 채널은 전극들과 등전위에 있게 된다. 그리고 나서 스파크 첨단에서의 전계는 스파크의 첨단의 바로 옆의 국부영역과 전극 사이에서 전위기울기를 갖게 된다. 스파크 첨단의 강한 전계와 전계 기울기는 입자들을 정렬시킬 수 있고 또한 스파크와 트래킹을 야기할 수 있다. 스파크가 일어나면, 국부영역에 높은 에너지의 플라즈마가 발생되고, 이는 중합체를 부식 및 분해시켜, 탄소층에 트래킹을 유발한다. 이러한 탄소는 전도성이 크고 또한 절연파괴를 야기한다.

그러므로, 전도성 입자에 있어서 벨트형 분리장치의 작동은 문제점이 있고, 전도성 물질을 분리하기 위해 사용되는 방법은 제한적이므로, 장기간 작동하는 산업상 공정에는 적합하지 않다.

그러므로 본 발명의 목적은 고효율로 작동하는 전도성 입자용 역전류 벨트형 분리장치를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 목적은 수명이 길고, 적은 유지보수를 필요로 하는 수동 시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 고밀도로 전도성 물질을 분리하는 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 여과한계 이상으로 전도성 물질을 분리하는 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 입자들의 전도성으로 인한 감소없이, 고용량으로 전도성 물질을 분리하는 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따르면, 분리실내의 전도성 입자를 포함하는 입자들의 혼합물에서 상이한 성분을 정전분리하는 방법은, 교번하는 전도성 소자들 및 유전체 소자들을 포함하는 전압기울기 어셈블리에 의해 구속된 전극들을 구성하는 마주보는 표면을 가진 분리실을 제공하는 단계를 포함하고, 이로써 상기 전도성 소자들이 전압강하 회로의 각 노드에 연결되어, 임의의 두개의 인접한 전도성 소자들 사이의 최대 전위차를 제한한다. 또한 본 방법은 상기 분리실내에 상기 물질이 유입되는 단계, 상기 마주보는 표면 사이에 전계를 인가하는 단계, 전하의 극성에 따라 전계내의 상기 상이한 성분들을 분리하는 단계, 및 서로 인접하고 상기 전계에 직교하며 상이한 부호의 알짜전하를 가지는 두개의 스트림에서 동일 부호의 알짜전하 성분을 기계적으로 이동시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 방법은 상기 분리실에서 입자들의 혼합물에서 상기 분리된 성분들을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른, 전도성 입자들을 포함하는 입자들의 혼합물의 정전분리 장치는, 한 쌍 이상의 전극들을 가지는 분리실, 두 개 이상의 스트림으로 한 쌍의 전극 사이에서 입자들의 혼합물을 동시에 교반하여 반송하기 위해, 한 쌍의 지지체 사이에 구비된 하나 이상의 반송벨트, 및 최소한 상기 분리장치의 종연부(longitudinal edge)를 따라 배치된 교번하는 전도성 소자들와 유전체 소자들을 포함하는 전압기울기 어셈블리를 포함한다. 상기 전압기울기 어셈블리의 전도성 소자들은, 임의의 두 개의 인접한 전도성 소자 사이의 최대 전위차를 제한하는 전압분할회로의 각 노드에 연결되어 있다.

상기 구성에 따라, 분리장치의 정체된 영역에 축적된 전도성 입자들로 인한 표면 전도 효과 및 트래킹의 효과는 감소되고, 따라서 역전류 벨트형 분리장치가 혼합물로부터 고밀도로 전도성 물질을 분리하는데 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 전압기울기 어셈블리는, 플라스틱의 비전도성 및 전도성의 양쪽 영역을 포함하고 비전도성 유전체 소자를 더 포함하는 압출성형된 플라스틱 복합체로 성형된다. 이 압출성형된 플라스틱 복합체는 전압분할회로를 수용한 하나 이상의 프린트 회로 기판과 연결된다.

이러한 구성에 의해, 역전류 벨트형 분리장치는 유지보수가 덜 필요하고 이동 벨트와의 일정한 상호작용으로 인한 마모를 방지한다.

분위기 하에서의 고전압 직류(DC)장치의 작동에 있어서, 스파크 공식에 대한 2개의 기준이 있다. 이러한 의미에서의 스파크는, 분자의 충돌에 의해 이온화를 촉진시키기 위해 전계가 전자에 충분한 에너지를 제공하여, 전류, 발열 및 열적 이온화, 및 일반적으로는 가시적이고 가청적인 스파크 채널의 지수적인 증가를 야기하는 전자의 쇄도로 정의된다.

제 1 기준은, 전계 또는 전압 기울기는 반드시 전자가 기체에 에너지 손실하는 것보다 높은 비율로 자유전자에 에너지를 제공하기에 충분해야 한다는 것이다. 상기 전자들은 추가의 이온화를 야기할 수 있는 레벨로 에너지가 증가될 수 있다. 제 2 기준은 고전위와 저전위 사이의 전위차가 반드시 소정의 임계치를 넘어야 한다는 것이다. 상기 임계치는 기체 혼합물의 함수, 어느 정도는, 전극; 특히, 2차 전자 방출 특성, 일함수, 및 상기 전극의 전계방출특성의 함수이다. 액체 및 고체에 있어서 전자의 평균자유경로가 훨씬 짧고, 따라서 전계는 추가의 이온화에 필요한 에너지를 얻기 위해 고체 또는 액체 내의 전자에 에너지를 더 큰 비율로 공급해야만 하기 때문에, 액체 및 고체의 절연파괴 특성은 일반적으로 기체에 대한 절연파괴특성(전계)보다 훨씬 커야 한다.

도 2의 분리장치(100)를 참조하면, 전극(전도체)(9, 10) 사이의 간극(5)이 큰 경우, 절연파괴에 대한 제한기준은 상기 전계가 소정의 한계치를 초과하여야 한다는 것이다. 이는 공기의 절연파괴 강도에 대해 30kV/cm의 값으로 나타난다. 간극(5)이 매우 작은 경우, 상기 제한기준은 상기 전위차가 반드시 기체의 방전전위(sparking potential)을 초과하여야 한다는 것이다. 이러한 최소 방전전위의 성질은 파셴(Paschen)에 의해 발견되었고, 파셴의 법칙이라고 칭해진다. 공기에 대해, 최소 방전전위는 327볼트이고 1기압하에서 약 7.5 마이크론의 간극에서 발생한다. 이는 440kV/cm 전계로 나타내어진다. 벨트형 분리장치에 있어서의 스파크를 일으키고 단락시키는 전극들(예를들면 도 1의 전극들(9, 10))의 성향은, 특히 전도성 입자들이 전도성 경로를 구성하고 야기시키는 분리장치 내부의 고체표면을 따라 존재하는 최대 전위차 및 최대 전계를 제어함으로써 감소될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 전위차 및 상이한 영역들 사이의 최대전계는 전도성 소자들을 제공하고, 상기 전도성 소자들을 전압분할어셈블리에 전기적으로 연결하여 인접한 전도성 소자들 사이의 최대전위차를 제어함으로써 제어된다. 상기 전도성소자들을, 전극(9, 10) 및 기준전위 사이의 비전도성 소자들사이에 교대로 배치된다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, 분리장치(100)의 전극들(9, 10)사이에 제어된 최대 전위차를 제공하기 위한 전압기울기 어셈블리가 도시되어 있다. 도시된 실시예는 단지 전도성 소자 및 유전체 소자의 수에 대한 일실시예에 지나지 않는다. 본 발명에서 상기 소자들의 배열 방식, 지지 방식 및 형상과 크기 등에 대한 수많은 변경이 있을 수 있고, 상기 변경이 본 발명에 의해 포함되도록 의도될 수 있다.

전압기울기 어셈블리(300)는 유전체 소자들(20∼28) 및 전도성 소자들(11∼18)에 의해 형성된 마주보는 면(302)을 가지고 있다. 마주보는 면(302)은 이동 벨트(8A, 8B)에 면하도록 놓이고 고전위면(91)과 저전위면(90)의 사이에 배치되며, 일 실시예에서 상기 마주보는 면(302)은 접지된다.

전도성 소자(90, 11∼18, 및 91)은 접속부(30∼39)를 통해 각각 전압분할회로와 접속된다. 유전체 소자(20∼28)은 절연된 기계적 지지대(40)와, 어셈블리를서로 기계적으로 부착하고 다른 기계적 지지대(도시안됨)와 접촉하는 것으로부터 전압기울기 어셈블리(300)의 후면(304)을 전기적으로 밀봉하는 중합포팅접착제(polymeric potting adhesive)(19)를 절연하는 것에 의해 지지된다. 전도성 소자들(11∼18)은 접속부(30∼39)를 통해 예를들면 도 4 및 도 5에 도시된 전압강하회로와 접속된다. 특히, 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 접속부(30)는 노드(130)와 접속되고, 접속부(31)는 노드(131)와 접속되며, 접속부(32)는 노드(132)와 접속되고, 접속부(33)는 노드(133)와 접속된다.

이제 도 4를 참조하면, 도 4는 복수개의 저항기(50∼58)을 포함하는 전압강하회로(400)의 일실시예를 나타내는 개략도이다. 저항기(50∼58)는 고전위에서 표면(91) 사이에 도시된 것처럼 직렬로 접속되고, 이는 노드(139)에서 상기 회로와 접속된다. 또한 저항기 (50∼58)은 기준전위에서 표면(90) 사이에 직렬로 접속되며, 이는 노드(130)에서 상기 회로와 접속된다. 저항기(50∼58)는 표면(91)에서 표면(90)까지 연속적인 전압강하를 일으킨다. 전압분할회로(400)의 바람직한 실시예에서, 저항기(50∼58)은 동일한 값을 가져서 표면(91)에서 고전압전위가 각각의 저항기(50∼58)를 통해 균등하게 분할된다. 각각 전압기울기 어셈블리(300)의 전도성 소자들(31∼38)과 접속된 노드(131∼138)에서 연속적인 전압강하는, 표면(91)에서 표면(90)까지 전압의 점진적인 변화를 제공하여, 임의의 전도성 소자들 사이에서 스파크가 일어나는 경향을 감소시킨다.

이러한 제어된 전압강하의 형태는, 다양한 고전압 구성요소 사이에서 최대 전계를 제한하고 스파크를 감소시키기 위한 반 데 그라프(Van de Graaf) 발생기와같은, 다른 고전압 응용에 사용되어 왔다. 그러한 전압기울기 장치는 제어된 전압 강하를 생성하고 더 작은 전압단계로 고전압을 분할하기 위해 일반적으로 저항기를 사용한다. 또한, 교류의 고전압전송용 시스템에서 세라믹절연체가 자주 사용된다. 상기 절연체는 일반적으로 물결모양의 표면과 전기용량 강하 메카니즘을 통하여 고전압으로부터 접지까지 전압을 분할한다. 그러나, 전기용량 강하 메카니즘은 DC전압에서는 실효성이 없다. DC전압분할에 바람직한 장치는 통상동작조건 하에서는 고임피던스이고, 통상동작조건 이외에서는 저임피던스이다. 이러한 비선형 전압전류 특성은, 예를 들면, 배리스터 또는 제너다이오드 등과 같은 비선형 소자를 사용하여 얻어질 수 있다.

도 5는 복수의 다양한 배리스터를 사용하는 또다른 본 발명의 실시예에 따르는 전압강하회로(500)의 개략도이다. 배리스터(71∼79)와 배리스터(171∼179)는 비선형 전류-전압 곡선을 가지고, 상기 곡선에서 상기 전류는 특징적인 "턴온" 전압 위에서 지수적으로 증가한다. 도 5에서, 배리스터 소자(71∼79)의 제1 체인(chain)은 각각 레지스터 소자(61∼69)와 직렬로 개재되어 있다. 또한, 배리스터 소자(171∼179)의 제2 체인은 레지스터소자(161∼169)과 직렬로 각각 개재되어 있다. 또한, 상기 제2체인은 상기 제1체인과 병렬로 배치되어 있다. 레지스터(61∼69)와 레지스터(161∼169)는, 상기 배리스터가 노드(130,139)의 사이의 회로내를 흐르는 임의의 전류를 분할하는 것을 보증한다.

배리스터 소자들은 지수적인 전압전류 관계를 가지므로, 배리스터 내의 전류 흐름은 배리스터 소자의 전압에 민감하게 반응한다. 또한, 실제로 각각의 배리스터소자는 약간 상이하다. 또한, 배리스터의 온도가 증가함에 따라서, 주어진 전압에서의 전류 또한 증가하게 된다. 따라서, 전압분할회로(500)의 실시예에서 결함이 존재할 수 있는 모드는, 하나의 배리스터가 다른 배리스터보다 더 많은 전류를 운반하고, 상기 배리스터의 열폭주(thermal runaway)와 본 장치의 결함이 발생할 때까지 더 많은 전류를 운반함으로써, 배리스터 온도의 상승을 야기하는 것이다. 따라서, 임의의 특정 배리스터(71∼79)와 배리스터(171∼179)의 상기 열폭주를 방지하기 위해서, 레지스터(61∼69)와 레지스터(161∼169)가 사용되어, 배리스터-레지스터의 조합의 동작점을 유사동작영역에 가져온다.

본 발명에 따른 전압분할회로의 일실시예에 의하면, Siemens Co에 의해 제조된 배리스터SK20680은 소자(71∼79)와 소자(171∼179)에 사용된다. 상기 배리스터는 1 와트(1밀리암페어의 전류에서 약 1000볼트의 전압에 대응함)를 소비하는 것으로 평가된다. 따라서, 레지스터(61∼69)가 1밀리암페어의 전류에서 100,000Ω의 저항을 가지는 것으로 선택되면, 각각 레지스터에서 1000볼트의 전압강하가 존재한다. 각각의 레지스터의 부가적인 저항의 존재는 회로(500)의 동작점을 안정화시키고, 복수 체인의 배리스터 소자들은 병렬로 연결되어, 안정된 동작을 유지하는 동안 상기 회로(500)의 전체적인 전류운반용량을 증가시킨다.

도 5의 전압강하회로에서, 상기 전압은 배리스터(71∼79)와 배리스터(171∼179)에 의해 배리스터의 동작점에서 클램핑된다. 상기 배리스터가 단일지향성인 제너다이오드에 반대인 양방향성 소자이기 때문에, 상기 제너다이오드 시스템에 전압 클램핑회로 (voltage clamping circuit)의 배리스터 타입이 바람직하다. 따라서, 배리스터(71∼79)와 배리스터(171∼179)는 어떤 극성에서도 임의의 2개의 컨덕터(11∼18)의 사이에 전위차를 제한한다(도 3). 또한, 배리스터는 통상적으로 더 저렴하고 고전력에서 더 엄격한 장치이며, 전압분할회로에서 사용하기에 편리한 전압율(voltage rating)을 가진다.

배리스터와 같은 비선형 수동소자의 사용은 다수의 부가적인 이점을 제공한다. 예를 들면, 배리스터에서의 전압강하는 클램핑전압보다 더 낮고, 전류는 매우 작다. 도 6은 680Vrms의 공칭 ac 동작전압을 가지는 S20K680 산화금속 배리스터에 대한 전형적인 V-I특성을 나타낸다. 도 5의 전압분할회로의 하나의 이점은, 전압강하 체인의 내부에 고전위가 형성되는 위험없이, 전압강하소자들의 수가 많아질 수 있다는 것이다. 따라서, 전체 체인에서의 전압은 상기 공급전압으로 제한되고, 임의의 한쌍의 인접한 전도성 소자(11∼18)의 최대전압은 배리스터 클램펑 전압으로 제한된다. 임의의 한쌍의 인접한 전도성소자(컨덕터)(11∼18)의 실제 전압은, 직렬 경로내의 다른소자의 전도성에 의존하는 동적인 값이다. 따라서, 한쌍의 인접한 컨덕터에서 부분적으로 전도성인 층이 수 마이크로암페어의 전류의 전도를 허용하는 경우, 상기 한 쌍의 컨덕터 사이에서 전압이 강하하고, 상기 전도층을 통한 전류는 직렬로 된 다른 배리스터에 의해 제한된 전류와 동일하다.

본 발명에 따르면, 전압기울기 어셈블리를 가진 인접한 전도성 소자들 사이의 최대전위차를 제한하는 것은 여러 이점을 제공한다. 예를 들면, 분리장치의 도전경로의 단부(예를 들면 분리장치의 종측 단부)에서 전계 기울기를 제한하는 것은, 상기 전계 기울기가 입자에 부과하는 전기영동력(dielectrophoretic force)을감소시킨다. 상기 힘들은 입자들을 응집시켜, 퍼얼 체인 (pearl chain)을 형성하는 경향이 있다. 퍼얼 체인은 입자들이 도전성인 경우 나타나고, 그 인력은 입자들을 뭉치게 하고 도전성 체인을 형성한다. 도전성이 되기 위해, 체인 내의 모든 간극은 공기에 대한 최소 방전전위 또는 7.5마이크론의 간극에 대해 327볼트의 전위강하를 가진다. 따라서, 강한 전계가 입자들을 이동시키고 상기 간극이 교락되게 한다. 이와 유사하게, 강한 전계는 접촉영역을 증가시키고, 인접한 입자들 사이의 접촉 저항을 감소시킨다.

예를 들면, 본 발명의 일실시예에서, 비산회로부터 탄소의 분리를 위해, 전압기울기 어셈블리의 전도성 소자들 사이의 최대전압을 약 700볼트로 제한하는 것은 전극들 사이의 전계를 단락시키는 효과를 억제하는데 충분하다. 스파크를 일으키는데 요구되는 최소전압은 간극이 7.5마이크론일 때 327볼트이다. 따라서 700볼트로 제한된 최대전압에서, 상기 2개의 간극은 2개의 컨덕터 사이의 전도의 가능성을 제거한다.

따라서, 도 4 내지 도 5에 도시된 전압감소회로는, 전압기울기 어셈블리(300)와 함께, 정전분리장치(100)의 대향하는 표면(9,10) 사이의 에어간극에서의 전계와 전계기울기 및 전위차의 제한에 사용된다(도 2). 분리장치(100)의 종연부 영역에서 전계는 선단표면에 접하게 된다. 또한, 에어간극의 전계를 보다 제한하고 퍼얼체인효과(pearl chaining effect)를 감소시키기 위해, 높은 유전상수를 갖는 물질을 이용하여 에어간극 내의 전계를 보다 감소시키는 것이 바람직하다. 소정 전위에서 소정 유전체 상수를 갖는 유전체에 의해 둘러싸여진 컨덕터의 배열은, 주변 전계에 실질적으로 영향을 미치는 컨덕터와 유전체를 분배시킨 결과를 초래한다.

본 관점에 있어서, 컨덕터와 절연체의 구성은 중요하다. 분리장치의 병렬평면배치는, 고전압 전극 사이의 모든 인터페이스와 고정된 지지구조가 스파크와 절연파괴로부터 보호될 것을 요구한다. 따라서, 도 2를 참조할 때, 예를 들면, 전극(9, 12)의 이격된 충전, 방전포트에서, 또한 상기 전극 내의 슬롯(slot)을 통해서 공급이 이루어지는 공급점(3)에서 방출점(exit point)(4, 7)에 인접하는 전극(9,10)의 단부에서 전극(9, 10)의 종연부에서 상기 요구가 필요하다.

또한, 전극 표면의 각각의 선단에서 절연파괴경향은 서로 상이하고, 분리된 물질과 분리장치 내의 축적에 의존한다. 비산회의 경우, 저탄소 단부는 통상적으로 3% 미만의 탄소이고, 스파크와 단락의 경향도 적다. 고탄소 단부에서 탄소함량은 50%를 초과하고, 따라서 단락의 경향이 매우 높다. 분리장치(100)의 선단을 따라, 낮은 값으로부터 높은 값까지 연속적으로 값이 변화한다.

따라서, 주어진 응용에 기대되는 장치에 따라, 높은 수준의 보호가 요구되지 않는 영역에서 분리장치의 구성을 단순화하기 위해 상기 분리장치의 각각의 선단이 상이한 구성을 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 전도성 입자들을 포함하는 다수의 혼합물의 분리에 유용하게 사용된다. 상기 물질의 예는, 탄소의 전도성 입자와 함께 비산회, 금속입자를 포함하는 금속표면처리동작으로부터의 분쇄토막(grinding swarf), 고온야금 (pyrometal-urgical) 동작으로부터의 드로스와 슬래그를 포함하는 금속, 흑연광석, 금속황화물광석, 슬래그를 포함하는 실리콘, 숯과 금속황화물의 입자를 포함하는 석탄, 전도성을 가지는 무연탄, 폐산물을 포함하는 탄소, 광물질 모래와 실리콘 탄화물을 포함한다.

또한, 구조물의 재료의 선택은 중요하다. 절연체 재료는 고유전체상수, 양호한 전기적 트래킹 저항 및 내마모성을 가지고, 분리장치에서 치수적으로 안정하여야 한다. 적합한 물질의 하나의 예로서는 고순도 고밀도의 소결된 다결정 알루미나이다. 이 물질은 큰 경도와 큰 내마모성을 가지고, 고온에서도 매우 양호한 절연체이며, 쉽게 이용가능하다. 그러나, 뮬라이트, 첨정석, 석영, 사파이어, 자기류, 유리 또는 바륨 티탄산염 등과 같은 고유전체상수 물질등과 같은 다른 세라믹 물질도 사용될 수 있다. 어떤 응용에서는, 방전이 억제되어 방전마모가 없는 곳에 중합물질이 사용될 수 있다. 또한, 마모가 심하지 않은 경우에는, 초고분자량 폴리에틸렌, 우레탄, 또는 PTFE 등의 내마모성 중합물질이 사용될 수 있다.

따라서, 컨덕터물질의 선택은 더욱 광범위해졌다.

용량 요구를 수반하는 전류는 매우 낮고, 상기 물질은 양호한 컨덕터일 필요가 없다.

또한, 전도성 물질의 마모는 경질 알루미나 등과 같은 절연체 물질에 둘러싸여 있었던 경우에 발생했던 문제가 없다. 컨덕터는 금속 또는 전도성 플라스틱으로 선택될 수 있다. 두가지 타입의 시스템이 사용가능하고, 둘다 잘 작동된다.

도 7A와 도 7B를 참조하면, 본 발명에 따른 전압기울기 어셈블리(276)의 일실시예는, 절연성플라스틱물질(274)과 압출성형되어 복합 피이스(compositepiece)(276)를 형성하는 도전성플라스틱물질(272)를 포함한다. 복합 피이스(276)는 저비용으로 압출성형가능하고, 예를 들면 절연성 알루미나 피이스(278)은 인접한 도전성 플라스틱 피이스(272)의 사이에서 접합되어, 내구성 전면(290)을 제공함으로써 전기적인 트래킹을 방지하게 된다.

도 8을 참조하면, 복수 커넥터(82)를 보유하는 전압분할회로를 수용하는 프린트회로기판(PCB)(80)이 도시되어 있다. 상기 기판(80)은 커넥터(82)와 함께, 압출성형된 피이스(76)의 뒷면(92)에 접속되어 있고, 전체 어셈블리는 분리장치내의 오염된 환경으로부터 소자들을 보호하기위해 적당한 유전체 캡슐(도시생략)로 간략화되어 있다.

상기 전압기울기 어셈블리는 실험적으로, 비산회로부터 탄소를 분리하는 실제크기의 벨트형 분리장치의 동작에서 전압 절연파괴의 트래킹 및 방전을 방지하는데 큰 효과가 있음이 입증되었다. 상기 소자들을 통합하는 분리장치는, 50 중량%의 탄소를 초과하는 고탄소 스트림을 생산하는 동안 장기간 동작하는 것이 입증되었다. 이것은 높은 부피율의 도전성 물질을 나타내고, 상기 전압기울기 어셈블리 피이스(76)이 존재하지 않는 경우 이 농도에서 분리장치는 급격히 단락된다.

본 발명의 여러 실시예는 다양하게 변경, 수정, 및 개량될 수 있고, 그러한 변경, 수정, 및 개량은 본 발명의 사상과 범위 내에서 행해지는 한 본 발명에 속하는 것이다. 따라서, 상기 설명은 단지 실시예를 위한 것이고, 하기의 청구항에 정의되는 것 및 그와 균등한 것에 의해 본 발명은 한정된다.

Claims (32)

1. 제1및 제2 성분을 포함하는 입자들의 혼합물인 분리실내의 혼합물의 상이한 성분들을 정전분리하는 방법으로서,

   마주보는 표면을 가진 전극들을 구비한 상기 분리실내로 상기 혼합물을 도입하는 단계;

   상기 전극들을 하나 이상의 전압기울기 어셈블리로 구속하여 상기 하나 이상의 전압기울기 어셈블리를 가진 전극들 사이의 전압차를 제어하는 단계로서, 상기 하나 이상의 전압기울기 어셈블리는 교번하는 전도성 소자들 및 유전체 소자들을 포함하며, 각각의 전도성 소자는 전압강하회로의 각 노드에 접속되어 임의의 두개의 전도성 소자 사이의 최대전위차를 제한하는 단계;

   상기 전극들의 마주보는 표면 사이에 전계를 인가하는 단계;

   상기 제1 및 제2 성분의 각각의 전하의 극성에 따라 상기 혼합물의 상기 제1 및 제2 성분을 각각 분리하는 단계; 및

   상기 전계에 직교하고 서로 근접해 있는 2 이상의 스트림 내의 동일 부호의 알짜전하의 성분들을 상기 전계에 평행하게 기계적으로 이동시켜, 상기 스트림들이 상기 전계에 직교방향으로 진행함에 따라, 상기 전계의 연속된 작용에 의해, 상기 스트림들중의 한 스트림으로부터 다른 스트림으로 상기 성분들 중의 하나 이상의 성분의 일부를 전달하도록 하는 단계를 포함하며,

   상기 분리실은 이 분리실의 단부에서 롤러에 의해 지지된 메시벨트를 더 포함하고, 상기 메시벨트 및 상기 분리실의 종측은 하나 이상의 전압기울기 어셈블리에 의해 구속되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전압강하회로는 복수의 배리스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 전압강하회로는 복수의 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 전압강하회로는 복수의 비선형 전압-전류 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 분리될 성분의 혼합물은 분쇄 석탄 및 비산회를 함유하는 탄소의 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 유전체 소자는 알루미나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 각각의 전압기울기 어셈블리는 플라스틱으로 된 비전도성 영역과 전도성 영역을 포함하는 압출 플라스틱 복합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 각각의 전압기울기 어셈블리는 상기 전도성 영역들 사이에 배치된 알루미나를 포함하는 복수의 유전체 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 전압기울기 어셈블리는 전압강하회로를 수용하는 하나 이상의 회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 임의의 두 개의 전도성 소자 사이의 최대전압 전위차는 약 1,000볼트 미만으로 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 분리실내의 전도성 입자를 포함하는 입자들의 혼합물의 상이한 성분들을 정전분리하는 방법으로서,

    전극들로 구성되는 마주보는 표면을 가지는 분리실내로 상기 혼합물을 도입하는 단계로서, 하나이상의 전극은 교번하는 전도성 소자들 및 유전체 소자들을 포함하는 전압기울기 어셈블리에 의해 구속되어 있고, 각각의 전도성 소자는 임의의 두 전도성 소자들 사이의 최대 전위차를 제한하도록 전압강하회로의 각각의 노드에 접속되어 있는 단계;

    상기 분리실의 상기 마주보는 표면 사이에 전계를 인가하는 단계;

    상기 상이한 성분들을 그들의 전하의 극성에 따라 상기 전계의 방향으로 분리하는 단계;

    상기 전계에 직교하고 서로 근접해 있는 2 이상의 스트림 내의 동일 부호의 알짜전하의 성분들을 상기 전계에 평행하게 기계적으로 이동시켜, 상기 스트림들이 상기 전계에 직교방향으로 진행함에 따라, 상기 전계의 연속된 작용에 의해, 상기 스트림들중의 한 스트림으로부터 다른 스트림으로 상기 성분들 중의 하나 이상의 성분의 일부를 전달하도록 하는 단계; 및

    분리된 성분을 상기 분리실로부터 제거하는 단계를 포함하고,

    상기 분리실은 이 분리실의 단부들에서 롤러에 의해 지지된 메시벨트를 더 포함하고, 상기 메시벨트 및 상기 분리실의 종측은 복수의 전압기울기 어셈블리에 의해 구속되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 분리실의 단부들도 상기 복수의 전압기울기 어셈블리에 의해 구속되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 전도성 입자들을 포함하는 입자들의 혼합물을 마찰전기 정전분리하는 장치로서,

    복수의 전극;

    상기 복수의 전극들사이의 상기 혼합물을 동시에 교반하여 극성이 다른 알짜전하로 된 두개 이상의 스트림으로 반송하도록 두개 이상의 지지체들 사이에 지지된 하나이상의 반송벨트; 및

    교번하는 전도성 소자들 및 유전체 소자들을 포함함으로써 각각의 전도성 소자는 임의의 두 전도성 소자들 사이의 최대 전위차를 제한하는 전압분할회로의 노드에 전기적으로 연결되어 있는 전압기울기 어셈블리를 구비하며,

    상기 하나이상의 반송벨트는 상기 분리실의 단부들에서 롤러에 의해 지지된 메시벨트이고, 상기 메시벨트 및 상기 분리실의 종측은 상기 전압기울기 어셈블리에 의해 구속되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 전압기울기 어셈블리는 비전도성 유전체 소자 및 플라스틱으로 된 비전도성 영역과 전도성 영역으로 구성된 압출성형된 플라스틱 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 전압기울기 어셈블리는 상기 전압분할 회로를 수용하는 하나 이상의 회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 비전도성 유전체 소자는 알루미나, 사파이어, 콜더라이트(cordeurite), 뮬리트(mullite), 자기류(porcelain), 유리, 초고분자량 폴리에틸렌, PTFE, 폴리에스테르로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제13항에 있어서, 상기 전압강하회로는 복수의 배리스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제13항에 있어서, 상기 전압강하회로는 복수의 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제13항에 있어서, 상기 전압강하회로는 복수의 비선형 전압-전류 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제13항에 있어서, 분리될 성분들의 혼합물은 분쇄석탄 및 비산회를 함유하는 탄소의 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제13항에 있어서, 임의의 두 전도성 소자들 사이의 최대전압 전위차는 약 1,000볼트 미만으로 제한되는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 입자들의 혼합물을 마찰전기 정전분리하는 장치로서,

    제1 및 제2 전극들;

    상기 제1 및 제2 전극들 사이의 상기 혼합물을 동시에 교반하여 극성이 다른 알짜전하로 된 두개 이상의 스트림으로 반송하도록 두개 이상의 지지체들 사이에 지지된 하나이상의 반송벨트; 및

    교번하는 전도성 소자들 및 유전체 소자들을 포함하고 상기 제1 및 제2 전극들 중 하나이상을 구속함으로써, 각각의 전도성 소자는 임의의 두 전도성 소자들 사이의 최대 전위차를 제한하는 전압분할회로의 노드에전기적으로 연결되어 있는 전압기울기 어셈블리를 구비하며,

    상기 반송벨트는 메시벨트이고, 이 메시벨트 및 상기 분리실의 종측은 상기 전압기울기 어셈블리에 의해 구속되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 분리실의 단부들도 상기 전압기울기 어셈블리에 의해 구속되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제1 및 제2 성분을 포함하는 입자들의 혼합물인 분리실내의 혼합물의 상이한 성분들을 정전분리하는 방법으로서,

    마주보는 표면을 가진 전극들을 구비한 분리실내로 상기 혼합물을 도입하는 단계;

    상기 전극들을 하나 이상의 전압기울기 어셈블리로 구속하여 상기 하나 이상의 전압기울기 어셈블리를 가진 전극들 사이의 전압차를 제어하는 단계로서, 상기 하나 이상의 전압기울기 어셈블리는 교번하는 전도성 소자들 및 유전체 소자들을 포함하며, 각각의 전도성 소자는 전압강하회로의 각 노드에 접속되어 임의의 두개의 전도성 소자 사이의 최대전위차를 제한하는 단계;

    상기 전극들의 마주보는 표면 사이에 전계를 인가하는 단계;

    상기 제1 및 제2 성분의 각각의 전하의 극성에 따라 상기 혼합물의 상기 제1및 제2 성분을 각각 분리하는 단계; 및

    상기 전계에 직교하고 서로 근접해 있는 2 이상의 스트림 내의 동일 부호의 알짜전하의 성분들을 상기 전계에 평행하게 기계적으로 이동시켜, 상기 스트림들이 상기 전계에 직교방향으로 진행함에 따라, 상기 전계의 연속된 작용에 의해, 상기 스트림들중의 한 스트림으로부터 다른 스트림으로 상기 성분들 중의 하나 이상의 성분의 일부를 전달하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 하나 이상의 전압기울기 어셈블리는 복수의 전압기울기 어셈블리를 포함하고, 상기 복수의 전압기울기 어셈블리 각각은 메시벨트 및 분리실의 종측을 구속하는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 입자들의 혼합물을 마찰전기 정전분리하는 장치로서,

    제1 및 제2 전극;

    상기 제1및 제2 전극들 사이의 상기 혼합물을 동시에 교반하여 극성이 다른 알짜전하로 된 두개 이상의 스트림으로 반송하도록 두개 이상의 지지체들 사이에 지지된 하나이상의 반송벨트; 및

    교번하는 전도성 소자들 및 유전체 소자들을 포함하고 상기 제1 및 제2 전극들중 하나이상을 구속함으로써, 각각의 전도성 소자는 임의의 두 전도성 소자들 사이의 최대 전위차를 제한하는 전압분할회로의 노드에 전기적으로 연결되어 있는 전압기울기 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
27. 입자들을 분리하는 장치로서,

    종연부와 단부를 가지는 제1 전극;

    종연부와 단부를 가지는 제2 전극;

    장치의 제1 단부에 배치된 제1 롤러;

    장치의 제2 단부에 배치된 제2 롤러;

    상기 제1 및 제2 전극들 사이에서 배치되어, 상기 제1 및 제2 롤러들에 의해 지지되는 메시 반송 벨트; 및

    교번하는 전도성 소자들 및 유전체 소자들로 형성되고, 상기 제1 또는 제2 전극의 종연부를 따라 적어도 부분적으로 배치되는 전압기울기 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 전도성 소자들은 전압강하회로의 각각의 노드에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 전압기울기 어셈블리는 상기 제1 전극의 종연부 및 단부를 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
30. 제29항에 있어서, 상기 전압기울기 어셈블리는 상기 제2 전극의 종연부 및 단부를 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
31. 제27항에 있어서, 상기 전압기울기 어셈블리는 상기 제1 전극의 종연부 및 단부를 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 전압기울기 어셈블리는 상기 제2 전극의 종연부 및 단부를 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.

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