NO834171L - Fremgangsmaate og apparat for separering av partikkelmateriale - Google Patents

Abstract

Partikler med forskjellige egenskaper (f.eks. flyveaske og karbon i partikkelform) separeres ved å bevege partiklene fremover langs en horisontal gassgjennomtrengbar elektrodeplate (1) på hvis overside det er montert en annen elektrode. (2) med minst en elektrodeplate (4) montert i spiss vinkel. (K) med horisontalplanet. Fortrinnsvis er det anordnet to plater (4) som hver strekker seg sideveis ut fra en midtblokk (3) av dielektrisk material. Partiklene fluidiseres kontinuerlig eller intermitterende av en gass-strøm som føres oppover gjennom den nederste plate (1) som kan være av sintret metall. Et elektrisk vekselfelt frembringes. mellom elektrodene (1,2) av en hyspent vekselstrømkilde (14). Feltlinjene (16) fra hver skråstilt plate (4) er krumme i sideretningen og meddeler sentrifugalkrefter til partikler som er oppladet ved gnidningselektrisitet eller ledende oppladning, således at disse krefter separerer de. lettere og sterkere oppladede partikler fra de øvrige. Partiklene kan beveges ved hjelp av en vibratoromformer (12). Alternativt kan den gassgjennomtrengbare plate helle nedover i fremoverretningen for å tillate de fluidiserte partikler å bevege seg i denne retning under påvirkning fra tyngdekraften. De separerte partikler oppsamles i bokser (13) anordnet omkring den nedre elektrode (1).

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat for separering av partikler med forskjellige egenskaper, og særlig fremgangsmåte og apparat av denne art hvor elektrostatisk separering av partiklene oppnås ved hjelp av et?-elektrisk vekselfelt.

Mange teknikker er tilgjengelig i industrien for separering av komponentene i en blanding av faste materialer i partikkelform. I det tilfellet materialene som skal separeres f.eks. avvike vesentlig med hensyn til partikkelstørrelse, kan separasjon oppnås ved anvendelse av sikter eller rister. I tilfeller hvor komponentene i blandingen har forskjellig ..densitet, er det mulig å oppnå separering ved anvendelse av et fluidisert leie eller ved hjelp av skum-fIotasjon. Det er også kjent elektrostatiske separatorer som benytter høyspen-ningsfelt for tiltrekning eller frastøting av partikler for å oppnå separasjon av materialer hvis partikler avviker vesentlig med hensyn til de elektriske ladninger som er oppnådd ved hjelp av forskjellige elektrifiseringsprosesser.

Britisk Patentskrift nr. 2.099.729A og tilsvarende U.S.Patentskrift nr. 4.357.234 hverved inntas i foreliggende beskrivelse som referanse, beskriver en elektrostatisk fremgangsmåte og et apparat som kan anvendes for å separere partikler som har forskjellige fysiske egenskaper, f.eks. med hensyn til ledningsevne, masse, størrelse eller densitet.

Nevnte fremgangsmåte omfatter prosesstrinn som går ut på oppladning av artiklene og føring av disse i en fremoverretning gjennom et elektrisk vekselfelt, særlig et felt med varie-rende intensitet i en retning perpendikulær: på fremoverretningen, idet feltlinjene, er. krumme i perpendikulærretningen således at partiklene utsettes for en sentrifugalkraft i denne retning. Sentrifugalkraften på hver partikkel er her-under avhengig av masse, størrelse og elektrisk ladning av vedkommende partikkel, således at forskjellige partikler

separeres langs perpendikulærretningen.

Nevnte apparat omfatter utstyr for å frembringe et elektrisk vekselfeltområde med forutbestemt lengde og bredde, hvor feltlinjene er krumme i feltets bredderetning, utstyr for innføring av partiklene i den ene ende av det elektriske feltområdet og på den side som vender bort fra krumningsret-nigen av feltlinjene, samt utstyr for å drive partiklene gjennom det elektriske felt i feltets lengderetning.

I en foretrukket form omfatter dette apparat en første elektrode i form av en metallplate montert på en vanlig vibratormater.

En annen elektrode som også foreligger i form av en metallplate er montert over den første elektrode i en spiss vinkel med denne (typisk 12°) i en sideretning. I drift er elektrodene tilkoblet en høyspent vekselstrømkilde som frembringer et elektrisk vekselfelt mellom elektrodene. Feltlinjene er krumme på grunn av skråstillingen av den annen elektrode i forhold til den første.

En innløpsrenne er anordnet for å avgi en blanding av partikkelmaterialer til oversiden av den første elektrode ved dens ende ende og nær den side hvor det er minst avstand mellom første og annen elektrode. Vibratormateren er anordnet slik at partiklene transporteres langs lengderetningen av den første elektrode.

De partikler som beveger seg langs den første elektrodes lengderetning vil anta ladninger på grunn av gnidningselektrisitet og /eller ledende oppladning. De krumme feltlinjer meddeler en sirkulærbevegelse til de ladede partikler, hvilket har den virkning at disse partikler utsettes for en sentrifugalkraft. Partiklene vil da ha en tendens til bevegelse i en tverr-retning, særlig i den retning hvor de to elektroder

divergerer.

Jo høyere ladning en partikkel har (sammenlignet med for-øvrig like partikler), eller, for like ladninger, jo mindre eller mindre kompakt partiklen er, jo større vil bevegelsen være i nevnte sideretning. F.eks. pulverisert flyveakse (PFA) forurenset med karbon tilføres apparatet,vil de tyngre, mindre oppladede flyveaskepartiklene avvike lite fra den bane som fastlegges av vibratormateren, mens de lettere,høy-ere oppladede partikler vil ha en tendens til også å bevege seg i sideretningen under påvirkning fra vekselfeltet. Bokser eller andre beholdere er anbragt på passende punkter i forhold til den første elektrode for å kunne samle opp PFA-rike fraksjoner og karbonrike fraksjoner.

Skjønt det ovenfor beskrevne apparat representerer et vesentlig fremskritt på dette fagområdet, er det senere funnet at dets drift kan forbedres på mange punkter.

Et problem som foreligger ved det ovenfor beskrevne apparat er at meget fine partikler i materialet har en tendens til å hefte seg til overflaten av den første elektrode. Under separasjon av karbonpartikler fra PFA kan det f.eks. inntref-fe at et lag av fine flyveaskepartikler raskt akkumuleres på elektrodeoverflåtene. Et sådant materiallag kan ha en vesentlig virkning på den gnidningselektriske prosess som partiklene hovedsakelig opplades ved. Det er derfor ønskelig å holde elektrodeflåtene hovedsakelig rene under separasjonsprosessen for å opprettholde ensartede arbeidsforhold.

Et annet problem som er påtruffet er at partiklene heftes til hverandre, hvilket gjør separasjonsprosessen mindre effektiv.

Ved økning av apparatstørrelsen for behandling av større mengder av partikkelmaterial, har det vist seg nødvendig å anvende vibratoromformere som er tilstrekkelig kraftige til å sikre tilfredsstillende materialtransport gjennom apparatet. Dette innebærer imidlertid ikke bare høyt energiforbruk, men også høye kapitalomkostninger ved fremstilling av apparatet og dets bærende rammeverk og fundament, da disse må være tilstrekkelig massive til å kunne motstå de høye meka-niske krav som stilles til dem av sådanne kraftige vibrator-omf ormere .

Foreliggende oppfinnelse gjelder da en fremgangsmåte for separering av partikler med forskjellige fysiske egenskaper, og som går ut på at det frembringes et elektrisk vekselfelt med et første område hvor feltlinjene er krumme i en første retning som er hovedsakelig perpendikulær på en gitt retning, partiklene innføres i feltet, i det minste noen av partiklene opplades og partiklene bringes til bevegelse gjennom feltet i nevnte gitte retning, således at en ladet partikkel som påvirkes av det elektriske felt i nevnte første område utsettes for en kraft i nevnte første retning.

På denne bakgrunn av kjent teknikk har fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at partiklene fluidiseres i det elektriske felt.

Nevnte kraft på partikkelen har en tendens til å separere vedkommende partikkel fra partikler med avvikende egenskaper langs nevnte perpendikulærretning. Ved at partiklene fluidiseres innenfor det elektriske feltområdet kan de lett beveges langs feltet i den gitte retning under påvirkning fra tyngdekraften.

I foretrukkede utførelser har det elektriske felt et annet område hvor feltlinjene er krumme i en annen retning som og-så er hovedsakelig perpendikulær på nevnte gitte retning.

En ladet partikkel som påvirkes av det elektriske felt i nevnte annet område vil da utsettes for en kraft i nevnte annen retning. Vanligvis er nevnte første og annen retning hovedsakelig motsatt rettet på tvers av nevnte gitte retning. Fortrinnsvis er nevnte første og annen retning anordnet i innbyrdes vinkel av en verdi fra i I +-0,5 til W +-0,56 radianer, vanligvis Tfh—17 radianer.

Oppfinnelsen gjelder også et apparat for separering av partikler med forskjellige egenskaper og som omfatter utstyr for å frembringe et elektrisk vekselfelt ved et første feltområde hvor feltlinjene er krumme i en første retning hovedsakelig perpendikulær på den gitte retning, utstyr for å innføre partiklene i feltet, og utstyr for å bringe partiklene til bevegelse gjennom feltet i nevnte gitte retning.

Anordningens særtrekk i henhold til oppfinnelsen ligger da

i at den også omfatter utstyr for fluidisering av partiklene i det elektriske felt.

Vanligvis vil utstyret for å frembringe det elektriske felt være tilstrekkelig til å sikre at i det minste noen av partiklene opplades ved ledende oppladning og/eller gnidningselektrisitet. Anordning av tilleggsutstyr for partikkelopp-ladhing er imidlertid på ingen måte utelukket.

Apparatet er fortrinnsvis utført slik at det utstyr som frembringer feltet, omfatter en første elektrodeinnretning med en første overflate, utstyret for innføring av partiklene er anordnet for å avgi partikler til nevnte første overflate av den første elektrode innretning, utstyret for bevegelse av partiklene er innrettet for partikkelbevegelse langs nevnte første overflate i en gitt retning, idet utstyret for frembringelse av feltet også omfatter en annen elektrodeinnretning med en annen og en tredje overflate, samt en effektkilde innrettet for å påtrykke en vekselpotensial forskjell mellom første og annen elektrodeinnretning og derved å frembringe et elektrisk vekselfelt som strekker seg mellom den første overflate og den annen og tredje overflate. Den annen overflate divergerer fra den den første overflate mot den ene side av apparatet, mens den tredje overflate divergerer fra den første overflate mot den annen side av apparatet. Utstyret er videre anordnet for fluidisering av partiklene som er i bevegelse langs den første overflate av den første elektrodeinnretning.

Partiklene kan fluidiseres kontinuerlig eller intermitterende. Fortrinnsvis dannes nevnte første overflate av den første elektrodeinnretning av en gassgjennomtrengelig plate, mens organer er anordnet for å føre gass gjennom den første overflate mot partiklene. Skjønt utstyr som en vibratoromformer kan være anordnet for å drive partiklene i nevnte gitte retning, er det også mulig å anordne den gassgjennomtrengbare plate på sådan måte at den heller nedover i den gitte retning, mens midler er anordnet for å føre gass oppover gjennom den gassgjennomtrengbare plate i sådan grad at partiklene fluidiseres på nevnte overflate og derved lett kan beveges i den gitte retning under påvirkning fra tyngdekraften.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er en perspektiv skisse som viser hvorledes elektrodene er anordnet i et apparat i henhold til oppfinnelsen samt også hvorledes beholderne for oppsamling av de forskjellige separerte materialfraksjoner er anbragt i apparatet. Fig. 2 viser de forskjellige komponenter i et apparat i henhold til oppfinnelsen sett fra siden. Fig. 3 er en skisse av samme art som fig. 1, men som viser elektrodesystemets elektriske forbindelser med kraftkilden. Fig. 4 viser deler av elektrodene sett forfra og angir feltlinjene mellom elektrodene i drift. Fig. 5 er en perspektivskisse som viser en ytterligere appa-ratutførelse i henhold til oppfinnelsen. Fig. 6 viser et snitt gjennom den øvre elektrode i apparatet i fig. 5. 1 figurene er tilsvarende deler angitt med samme henvisnings-tall.

De utførelseseksempler som er vist i fig. 1-4 omfatter en første elektrodeinnretning i form av en ledende plate av hovedsakelig plan rektangulær utførelse og som er montert i det vesentlige horisontalt. En annen elektrodeinnretning 2 er montert over den første elektrodeinnretning 1 og i avstand fra denne.

Den annen elektrodeinnretning 2 omfatter et midtstykke 3 i form av en langstrakt blokk med hovedsakelig rektangulært tverrsnitt, idet midtstykket strekker seg parallelt med den første elektrodeinnretning i lengderetningen. Fra hver av de to langsider av midtstykket 3 rager det ut en vinge i form av en ledende plate 4. Undersiden av elektrodeinnretningen 2 (den elektrodeflate som vender mot den første elektrodeinnretning) er påført et skikt 5 av de elektriske materialer.

Hver plate 4 danner et rektangulært plan og har en hovedsakelig plan underside 6 som danner en vinkel (fortrinnsvis opptil 0,56 radianer og særlig fra 0,10 til 0,28 radianer) med den plane overside 7 av den første elektrodeinnretning 1. Den annen elektrodeinnretning har således form av et "omvendt tak" med midtstykke 3 i mønepunktet og de to sider 6 anordnet i en vinkel på TT +.2o(.med hverandre. (Anordning av flatene

6 i en vinkel på TT - 2*(radianer med hverandre vil bringe midtstykke 3 øverst, istedet for som vist). En blanding av partikkelmaterial som skal separeres kan avgis fra en trakt 8 som over i en kanal 9 står i forbindelse med en sjakt 10 som strekker seg vertikalt gjennom midtstykket 3 ved dets ene ende. For å sikre en gunstig materialstrømning gjennom kanalen 9 er det anordnet en vibratormater 11, f. eks. en mater.av merket Syntron (varemerke). En alternativ mate-innretning kan naturligvis også anvendes, f.eks. en skrue-transportør eller en navermater. ;Det material som passerer gjennom sjakten 10 i midtblokken;3 vil falle ned på oversiden 7 av den første elektrodeinnretning ved dens ene ende. Den første elektrodeinnretning er montert på en vibratoromformer 12 (se fig.2) som f.eks. også kan være en Syntron-innretning, og som i drift er utført for å drive det material som faller ned på flaten 7 fra sjakten 10 i retning mot den annen ende av flaten 7 ("fremoverretningen"). Andre midler kunne naturligvis være anvendt for å bevege partikkelmaterialet langs elektordeplaten i frem-overr.etningen. Bokser 13 eller andre passende beholdere er anordnet og plassert for å samle opp partikkelmaterial som faller ned over forkanten eller sidekantene av den plate som utgjør den første elektrodeinnretning 1. ;I drift er en potensialforskjell påtrykt mellom den første elektrodeinnretning og den annen elektrodeinnretning. I den viste utførelse er en høyspent vekselstrømkilde 14 koblet til hver plate 4. Av den annen elektrodeinnretning 2 (se fig. 3), mens den første elektrodeinnretning er jordet som angitt ved 15. Den påtrykte potensialforskjell vil opprette et elektrisk felt mellom den første og den annen elektrodeinnretning. I det elektriske feltområdet mellom den første elektrodeinnretning og hver plate 4 vil feltlinjene 16 være krumme (se fig. 4) på grunn av skråstillingen av vedkommende plate 4 i forhold til den første elektrodeinnretning 1. Som :.vist vil feltlinjene .fra hver av platene 4 være krumme i en retning vinkelrett .på fremoverretningen, hvilket vil si at feltlinjenes konvekse sider vender i den tverr-retning hvor vedkommende plate 4 divergerer fra platen 1. ;Da materialet i midtstykket 3 vil ha høyere dielektrisitets-konstant enn luft, vil de elektriske feltlinjer som utgår fra innerkantene av platene 4, vanligvis først trenge inn i midtstykket 3 og derpå forløpe hovedsakelig vertikalt mot den første elektrodeinnretning 1, slik det er vist skjematisk i fig. 4. Feltlinjene vil således være hovedsakelig rettlinjede i de områder som ligger mellom platene 4. Likevel er det i praksis funnet at partiklene under sin passasje langs den første elektrodeinnretning 1, vil ha en tendens til å sprees og således etter hvert vil trenge inn i et område med krumme elektriske feltlinjer hvor effektiv separasjon kan finne sted. Sentralstykket 3 bidrar således til å frembringe en gradvis innføringe av partikkelmateri-. alet i de to "sentrifugalaktive" områder av det elektriske felt. Den påtrykte potensialforskjell som gir best resultat kan lett fastlegges i hvert tilfelle ut i fra arten av det material som skal separeres og dimensjonene av elektrodeinnretningene. Potensialforskjellen kan typisk ligge innenfor området 5 til 3 0kV. En passende frekvens for vedkommende effektkilde kan også lett fastlegges i et hvert, tilfelle. Frekvensen vil vanligvis være opptil 100Hz og ligger vanligvis innenfor området fra 5 til 30Hz. Det er funnet at jo større dimensjoner apparatet har jo gunstigere vil de lavere frekvensene være. ;De plater som utgjør de øvre elektrodevinger 4, kan være fremstilt fra et hvilket som helst passende material som er ledende. Slike metaller som kobber, aluminium og stål kan anvendes, men som det vil bli nærmere beskrevet i det følgende er det også mulig å anvende ledende væsker. ;Oversiden 7 av den første (eller nedre) elektrodeinnretning 1 dannes av en gassgjennomtrengbar plate, f.eks. en gjennom-hullet eller sintret plate av et metall, slik som bronse, kobber, aluminium eller stål. Det er viktig at oversiden 7 av den første elektrodeinnretning forblir ledende, og det foretrekkes derfor å benytte et material som er bestandig overfor oksydasjon. ;Typiske gjennomtrengelighetskoeffisienter for den øvre over-;— 8 ;flate av den nedre elektrodeinnretning er fra 1 x 10 til 1,5 x 10~<6>cm.2. Eksempel på materialer som kan anvendes som nedre elektrode omfatter sintret bronse, f. eks. "Sinter-kon" (varemerke) fra Accumatic Engineering Limited eller "Porosint" (varemerke) fra Sheepbridge Sintered Products Limited, sintret rustfri stålnettihg, f.eks. "Porosint" ;stiv netting, sintrede karbonfliser, f.eks. Schumacher karbonfliser, samt tosjikts materialer hvor det øvre sjikt er et vevet, elektrisk ledende maskematerial (av stål, kobber, metallisert plastmaterial e.l.) med en maskeåpning på mindre en 1 mm, mens det nedre sjikt er et sintret plastmaterial, f.eks. Porvair Vyon. ;Som vist i fig. 2 danner den nedre elektrode 1 toppen av et plenumkammer 18 med et innløp 19 for gass, vanligvis luft. Lufttilførselen kan utgjøres enten av en kompressor eller ;en vifte. Vanligvis vil det finnes sterkt ønskelig å tørke luften før den føres inn i plenumkammeret 18. Dette kan hensiktsmessig oppnås ved anvendelse av enten en frysetørker eller et kjemisk absorbsjonsmiddel, f. eks. silisium-masse eller fosfor pentoksyd. Luften tilføres vanligvis med lav volumstrøm fra 10 til 100m-^/h.m^ gjennom den nedre elektrode. Trykkfallet over denne nedre elektrode er vanligvis fra 10 til 50mm vannsøyle. Avbøyningsstykker (ikke vist) kan være anordnet inne i plenumkammeret 18 for å oppnå en jevn luftstrøm gjennom den gjennomtrengbare overflate 7 av den nedre elektrode. En gass som bringes til å strømme oppover gjennom overflaten av den nedre elektrode kan ha pulserende eller kontinuerlig strømning, alt etter hva som er hensiktsmessig . ;Formålet med dit-elektriske sjikt 5 ( som ikke er vist i fig.;3 og 4) på undersiden av den annen elektrodeinnretning 2 er å nedstette sannsynligheten for elektrisk nedbrytning mellom den første og annen elektrodeinnretning. Den relative di-elektrisitetskonstant (sammenlignet med luft) for sjiktma-terialet vil vanligvis være 3 eller mere, typisk fra 3 ;til 7. Skjønt i prinsipp de fleste isolerende materialer kan anvendes (innbefattet glass, mica eller porselen) er det å foretrekke for å lette fremstillingen at sjiktmateria-let har gode støpeegenskaper. Materialer som har vist seg egnet omfatter naturlige og syntetiske elastomerer såvel som syntetisk harpiks (plastmaterialer), f.eks. silisium gummi, polyamider (f.eks. nylon), epoksyharpiks, polyestere og kombinasjoner av fiberglass og polyester. ;Midtlegemet 3 kan fremstilles fra et hvilket som helst av;de dielektriske materialer som er egnet for sjiktet 5.;For å bidra til å holde oversiden av den nedre elektrode Lren, samt for å hindre partiklene fra å hefte seg til hverandre, kan et slissformet munnstykke være anordnet i det punkt som er angitt ved 17 (fig.2) for å rette en pulsert luftstrøm langs oversiden av den første elektrodeinnretning i fremoverretningen på undersiden a midtlegemet 3. Andre midler, f.eks. vikkespett (ikke vist), kan være anordnet for å fjerne material som hefter seg til overflatene av elektrodevingene 4 under drift, i tilfelle oppsamling av sådant material skulle vise seg å utgjøre et problem. ;Det vil naturligvis forstås at forskjellige elementer (slik som organene 8,9,10 og 11 for materialtilførsel, vibratoromformeren 12 samt oppsamlingsboksene 13) ^er utelatt fra fig. ;3 og 4 for oversiktens skyld. Apparatets drift kan beskrives som eksempel med henvisning til rensing av pulverisert flyr_ veaske (PFA) forurenset med karbonpartikler. Det forurensede PFA slippes ned i trakten 8, effektkilden 14 kobles til elektrodeinnretningene og den plate som utgjøres av den nedre elektrode 1 settes i vibrasjonsbevegelse ved å slå på vibratoromformeren 12. Matningsvibratoren 11 slåes så på for å føre en strøm av forurenset PFA gjennom en tilførsels-kanal 9 og en utboring 10 ned på oversiden 7 av den første elektrodeinnretning 1. Strømmen av partikkelmaterial beveges så i fremoverretningen av omformeren 12. Partiklene skilles fra hverandre og sammenhefting av partikler ned-settes ved hjelp av luftstrømmer som tilføres gjennom munn-stykket ved 17 samt gjennom åpningene i den gassgjennomtrengbare plate 1 som utgjør den nedre elektrode. ;Karbonpartiklene har en tendens til å bli sterkere oppladet enn partiklene av flyveaske, enten oppladningen skriver seg fra gnidningselektrisitet, ledende oppladning, ione eller elektronbombardement eller en kombinasjon av disse. Karbonpartiklene utsettes følgelig for en større.elektrostatisk kraft fra det elektriske felt. Karbonpartiklenes svingebeve-gelser under påvirkning fra den elektrostatiske kraft vil ha en tendens til å følge feltlinjene, som, idet de er krumme i en retning perpendikulær på fremoverretningen, vil frembringe en sentrifugalkraft på karbonpartiklene i vedkommende perpendikulærretning. Mens hovedmassen av flyveaske vil ha en tendens til å holde seg under midtlegemet 3 under sin evegelse langs overflaten 7, vil således karbonpartiklene bli tvunget av nevnte sentrifugalkraft (eller dens tverrkom-ponent) i en sideretning. Som en følge av dette vil boksene A, B, C (se fig.l) motta askerike fraksjoner mens boksene B, E og F vil motta-karbonrike fraksjoner. ;Det er naturligvis mulig å utsette de oppsamlede fraksjoner for en eller flere ytterligere separeringsprosesser ved anvendelse av apparatet i henhold til oppfinnelsen. Ved hjelp av en sådan flertrinns separasjonsprosess, er det mulig å oppnå den eller de ønskede komponenter med høyere renhetsgrad. ;Oppfinnelsen er ikke begrenset til separasjon av karbon fra PFA. I største alminnelighet er den således anvendbar for separasjon av komponenter i en blanding av partikkelmaterialer, som avviker således innbyrdes med hensyn til sine egenskaper at en av komponentene vil være utsatt for en vesentlig høyere sentrifugalkraft i det krumme elektriske felt. Oppfinnelsen kan således anvendes for å separere en ledende komponent fra en isolerende komponent, eller for å separere komponenter som avviker vesentlig med hensyn til partiklenes masse, størrelse eller densitet. ;En fremgangsmåte og et apparat for separering av partikler ved anvendelse av en øvre elektrode i form av et omvendt tak, slik som beskrevet ovenfor, er gjenstand for en samtidig innlevert Norsk Patentansøkning som krever prioritet fra Britisk Patentansøkning nr. 82.32853, hvis innhold herved taes inn i foreliggende beskrivelse som referanse. Som angitt ovenfor kan imidlertid også den fremgangsmåte og det apparat som er beskrevet i Britisk Patentskrift nr.2.099.729A og U.S. Patentskrift nr. 4.357.234 også modifiseres i samsvar med foreliggende oppfinnelse. ;Det vil være åpenbart at den utførelse som er vist i fig. 1-4 kan modifiseres på mange måter. Istedet for å anvende bare det nedre sjikt 5 av dielektrisk material er det så-, ledes f.eks. mulig å ha elektrodeplatene helt innleiret eller innkapslet i et hylster av dielektrisk material. ;Dette kan ytterligere redusere mulighetene for elektrisk nedbrytning. Det vil forståes at et hvert tiltak som nedset-ter risikoen for elektrisk overslag vil tillate bruk av høyere spenninger og/eller kortere avstander mellom elektrodene. ;Skjønt i prinsipp platene 4 kunne være innbyrdes sammenføyet med sine indre kanter, er et mellomliggende legeme, slik som midtblokken 3, i høy grad å foretrekke av to grunner. På grunn av skråstillingen av platene 4 vil for det første felt-styrken øke etter hvert som avstanden mellom platen 4 og den første elektrodeoverflate 7 avtar. Et stykke tre, som er av dielektrisk material, reduserer sannsynligheten for elektrisk overslag i det området hvor det er minst avstand mellom første og annen elektrodeinnretning. For det annet kan størrelse og form av tverrsnittet av midtlegemet eller blokken 3 velges med det formål å oppnå et ønsket feltlinjemønster på undersiden av møneavsnittet av den annen elektrodeinnretning. I den utførelse som er vist i fig. 1 ■- 4 er den vertikale projeksjon av den annen eller øvre elektrodeinnretning hovedsakelig lik tilsvarende projeksjon av den første eller nedre elektrodeinnretning. Dette er imidlertid ikke vesentlig og en hvilken som helst av disse elektrodeinnretninger kan. strekke seg utover den annen i en gitt retning. ;Skjønt platene 4 i den viste utførelse er plane, er det mulig for hver plate å ha et tverrsnitt som følger en kurve, forut-satt at vedkommende plate fremdeles divergerer fra oversiden av den nedre elektrode, for derved å opprettholde krumningen av det elektriske felt. Videre er det ikke vesentlig at oversiden av den nedre elektrode er anordnet horisontalt. ;Det er f.eks. mulig at denne oversiden er skråstilt oppover eller nedover på den ene eller begge sider av den midtre lengdeakse for den første elektrodeinnretning 1 (hvilket vil si en linje som ligger umiddelbart under midtlegemet 3. En grunn V-form kan således bidra til at de tyngre partikler holdes tilbake i midtområdet av den nedre elektrode under partiklenes passasje langs elektroden. Det er også mulig å anordne den nedre elektrodeinnretning slik at dens overside heller nedover i fremoverretningen, og et sådant arrangement vil da tillate tyngdekraften å bidra til transport av partiklene. ;Det er også mulig å anordne et sjikt av de elektriske material på oversiden 7 av den nedre elektrodeinnretning, særlig tilfeller hvor tilstrekkelig oppladning av partiklene kan oppnåes ved gnidningselektrisitet eller ved ione-eller elektronbombardement, hvilket vil si tilfeller hvor ledende oppladning ikke er påkrevet for partikkelladningen. ;W ;Som angitt i fig.4, har det elektriske felt^kovedsakelig konstant tverrsnitt.i fremoverretningen, og dette er for nærværende en foretrukket utførelse. Elektrodene kan imidlertid også anordnes slik at deres tverrsnitt øker eller avtar i fremoverretningen, således at feltets intensitet derved avtar eller øker i denne retning. Likeledes kan det være tilfeller hvor det er hensiktsmessig å ha platene 4 anordnet i forskjellig vinkel med oversiden 7 av den nedre elektrode. I foretrukket utførelser er elektrodeanordningen slik ;at potensialet over det første området av det elektriske felt samt over det annet område av det elektriske felt vil variere med avstanden langs perpendikulærretning. Det er funnet at et sådant arrangement kan øke krumningen av feltlinjene og derved lette separeringen av partiklene. Som detaljert beskrevet i en samtidig innlevert Norsk Patentansøkning som krever prioritet fra Britisk Patentansøkning nr. 82.32855, hvis innhold taes i foreliggende beskrivelse som referanse, kan hver elektrodevinge 4 utgjøres av et legeme av. ledende material med høy motstand, idet den elektrodekant som ligger nærmest den første elektrode holdes på et høyere elektrisk potensial enn den kant som ligger lengst fra denne første elektrode. ;En særlig foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse er angitt i fig. 5, som viser en elektrostatisk separator med en nedre elektrode 1 i form av en gassgjennomtrengbar plate eller skive av sintret metall, slik som bronse eller stål. Den nedre elektrode 1 utgjør oversiden av et plenumkammer 18, hvis bunn og sider kan være utført i stivt plastmaterial, f.eks. en akrylharpiks. En åpning (ikke vist) ;er anordnet i bunnen av plenumkammeret, og denne åpning er ;ved hjelp av en slange 19 forbundet med en kilde for tørr luft under trykk. En eller flere avbøyningsinnretninger (ikke vist) kan være anordnet inne i plenumkammeret for å sikre en jevn luftstrøm gjennom den sintrede metallelektrode 1 (som er jordet). ;Passende materialer for den nedre elektrode, hensiktsmessig lufttilførselsutstyr, samt foretrukkede verdier for dielek-trisitets konstant, mengdestrømmen av luft samt trykkfallet er omtalt ovenfor under henvisning til utførelsen i fig. 1-4. ;Plenumkammeret 18 i det apparat som er vist i fig. 5 er anordnet og understøttet slik at den plane overside 7 av den nedre elektrode eller nedover i fremoverretningen i en vinkel på 18° med horisontalplanet. Det vil imidlertid forståes at andre vinkler, særlig opptil 45°, også kan komme i betraktning. Ved hver sidekant av den nedre elektrode er det anordnet en barriere 20 i form av en lav vegg, hensiktsmessig utformet av en plate av stivt plastmaterial. Beholdere 13 er anordnet foran apparatet for oppsamling av partikkelmaterial som faller over forkanten av den nedre elektrode 1. ;Den øvre elektrode 2 (se også fig. 6) omfatter et midtlegeme ;3 med et hovedsakelig vinkelformet tverrsnitt, hvis nederste del er krum. TJt i fra hver side av midtlegemet 3 rager en vinge. 4 i form av et bokslegeme sammensatt av en øvre plate 24, en nedre plate 25 samt en langstrakt blokk 26 med rektangulært tverrsnitt. Dette bokslegeme lukkes av frontpaneler og bakpaneler (ikke vist) for å danne et kammer 27,som fylles med en passende ledende væske ved hjelp av fyllrøret 29 anordnet i topp-platen 24 i forbindelse med nevnte kammer 27. Hvert fyllrør 2 9 er forsynt med stengningsorganer, f.eks. en stoppinnretning 30. Langs den innerste sidevegg av hvert kammer 27 er det anordnet en metallstrimmel 23 som er forsynt med tilkoblingsorganer 31, således at de to indre metallstrimler kan tilkobles en felles kilde for vekselspenning. På lignende måte er det langs den ytre sidevegg av hvert kammer 27 anordnet en ytterligere metallstrimmel 27 utstyrt med koblingsorganer 32. De to ytre koblingsorganer 3 2 er også tilsluttet en felles vekselstrømkilde, som imidlertid er innstilt på et lavere potensial enn en spenningskilde som er tilsluttet de indre metallstrimler 23. Alternativt kan de ytre strimler være forbundet med jord gjennom en passende motstand. Prøver er utført hvor spenningen på den indre metallstrimmel 23 er 15 - 30kV mens spenningen på den ytre metallstrimmel 22 er opp til 20kV. Typiske spesifike mot-standsverider for den ledende væske ikke i elektrodens boks-legemer er fra 1 - lOMohm.m. En passende væske er transfor-matorolje som er blitt dopet med en eller flere metallsalter for å gi den ønskede ledningsevne. Midtstykket .3 er anordnet hovedsakelig parallelt med oversiden 7 av den nedre. Hver ;øvre elektrodevinge er anordnet i spiss vinkel med nevnte overside, og en typisk verdi for denne vinkel er 10°. ;En renne 9 er anordnet for å avgi partikkelmaterial direkte til oversiden av den del av den første elektrode 1 som strek*-ker seg bakenfor den øvre elektrode 2. Matningsrennen 9, som er anordnet hovedsakelig på linje med midtlegemet 3 av den øvre elektrode 2, tilføres partikkelmaterial fra en trakt 8. En elektrisk isolert metallplate 33 som strekker seg bakover, er forbundet med den øvre elektrodeinnretning 2. Formålet med denne metallplate 33 er å modifisere møn-steret for de elektriske feltlinjer ved den bakre ende av den øvre elektrode, idet disse feltlinjer ellers kunne hindre innføringen av partikkelmaterial i det elektriske feltområdet.

De effektkilder som henholdsvis er koblet til de indre metallstrimler og de ytre metallstrimler på den øvre elektrodeinnretning, slåes på og lufttilførselen tilsluttes, plenum kammeret 18 for å sette anordningen i drift. Blandingen av partikkelmaterialer som skal separeres føres så gjennom rennen 9 til oversiden til den nedre elektrode 1 i passende tilførselstakt. Den luft som trenger opp gjennom den gassgjennomtrengbare plate som utgjør den nedre elektrode 1 vil nedsette friksjonsmotstanden av oversiden 7 for å lette bevegelse av partiklene langs denne overflate, således at partiklene tillates å bevege seg fremover under påvirkning fra tyngdekraften. Da den nedre elektrode er koblet til jord, vil et elektrisk vekselfelt . bli opprettet mellom nedre og øvre elektrode. Som forklart ovenfor, vil de elektriske feltlinjer i området undet hver vinge 4 av den øvre elektrode ha en krumning som økes av potensialgradienten langs hver øvre elektrodevinge. Etter hvert som partikkelmaterialet beveger seg fremover langs oversiden av den nedre elektrode, vil følgelig de partikler som har oppnådd en elektrisk ladning på grunn av ledende oppladning og/eller gnidningselektrisitet bli utsatt for en sentrifugalkraft når de trenger inn i et område hvor det elektriske felt har krumme feltlinjer. Veggene 20 vil tjene til å begrense de sterkere oppladede partikler fra ytterligere sidebevegelse, skjønt disse partikler fremdeles vil bevege seg fremover. Ved anvendelse av apparatet i fig. 5 for rensning av karbonforurenset PFA,

vil således karbonpartiklene ha en tendens til å samle seg ved hver av veggene 20, således at de resulterende karbon- . rike fraksjoner avvist til de ytterste beholdere 13, mens de fraksjoner som er rikest på aske vil bli oppsamlet i de innerste beholdere 13.

Foreliggende oppfinnelse vil bli nærmere anskueliggjort i

og ved følgende utførelseseksempel.

Eksempel 1

Et apparat ble utført hovedsakelig som angitt i fig. 1-4, bortsett fra at de øvre elektrodevinger 4 var av lignende utførelse som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 5 og 6. Hver øvre elektrodevinge 4 var således utført som et bokslegeme av akrylharpiks, hvor de øvre plater 24 var 5mm... tykke, de nedre plater 25 var l,5mm tykke og side-blokkene 26 var 5mm og 2,5 cm brede. Elektrodestrimlene 22, 23 var av l,5mm tykt rustfritt stål og strakk seg over hele lengden av kammeret 27. Hvert bokslegeme dannet et kammer

27 som var 85cm langt, 13,5cm bredt og 5mm dypt. Hvert sådan kammer ble fylt med en,transformatorolje (Diala Oil B fra Shell) som inneholdt tilsaén ASA3 (Xylene-oppløsning) som

et dopningsmiddel, således at den spesifike motstand av den dopete olje var 1.53 Mohm.m.

Den nedre elektrode var fremstilt fra en sintret bronseplate

(Sintercon Grade A Bronze fra Accumatic Engineering Limited), idet bronseplaten hadde en tykkelse på 5mm og en dielektrisi-tets konstant på 1,0 x 10~^cm^. Den sintrede bronseelektrode hadde en lengde på 85cm og en bredde på 35cm og dannet toppen av et plenumkammer utstyrt med midler for tilførsel av tørket luft til kammeret. Den nedre elektrode var koblet til jord.

De øvre elektrodevinger 4 strakte seg utover fra en midtblokk 3 0 som var ll,5mm tykk i mønepunktet og omkring 4cm bred. Den vinkel^Csom hver vinge 4 dannet med oversiden 7 av den nedre elektrode, var 10°, målt i et vertikalplan perpendikulært på fremoverretningen. Elektrodeavstanden va 18mm, nemlig den vertikale avstand mellom oversiden 7 av den nedre elektrodeinnretning og undersiden av midtlegemet 3 for den øvre elektrodeinnretning.

Fem sett forsøk ble utført på standardisert karbonforurenset PFA med innhold av 7,2% - 1,0% karbon. Disse forsøkssett ble differensiert ved variasjon av matningstakten for det karbonforurensede PFA.

Før hvert sett av forsøk ble apparatet støvsugd for å fjerne enhver aske som heftet seg til elektrodene. Den generator som frembragte vekselfeltet omfattet midler for selektiv variasjon av feltets frekvens fra 10 til 200Hz. For hvert forsøkssett beskrevet i dette eksempel ble det valgt en frekvens på 50Hz. Det pulsede luftsystem (det system som var anordnet for å avgi luftstråler gjennom slissen ved 17) ble ikke anvendt i disse forsøk.

Motstanden i hver oljefylt elektrode var 50Mohm. Kilden for vekselstrømseffekt som var koblet til de innerste metallstrimler 23 i de oljefylte kamre, ble slått på ved begynnel-sen av hvert forsøk og opprettet en spenning 3 0kV ved den indre kant av hver oljefylt elektrode. Metallstrimlene 22 ved ytterkantene av de oljefylte kammere ble koblet til jord gjennom en motstand på 25Mohm. I. drift var da spenningen ved ytterkanten av hver oljefylt elektrode 10kV. Den spenning som ble registrert i hvert tilfelle var roten av middelkvadratet av den målte spenningsverdi på den øvre elektrodeinnretning. Etter at effekttilførselen til den øvre elektrodeinnretning var slått på, ble luft tilført til plenumkammeret under et trykk på 21mm vannsøyle. Luft passerte da gjennom den nedre elektrodeplate med en volum-strøm på 35m-^/h.m^.

En prøvemengde på omtrent 1000g forurenset PFA ble anbragt i matetrakten 8 og den tilordnede vibratormater 11 ble så slått på, slik som også vibratoromformeren 12 som den nedre elektrode var montert på. Partikkelmaterialet ble da ført gjennom apparatet og de enkelte fraksjoner ble samlet opp i de anordnede beholdere. Disse fraksjoner ble oppsamlet, merket, veiet og lagret for påfølgende analyse. Før analysem ble prøvemengdene fra beholderne D, E og F kombi-nert for å danne et prøvemateriale med høyt karboninnhold.

Matetakten ble beregnet ut i fra den tid som det tok for vibratormateren 11 å føre en gitt masse av forurenset PFA fra trakten 8 inn i den elektrostatiske separator. En transportørhastighet på 21cm/s ble anvendt ved hvert for-søk og dette var da den hastighet som PFA vandret langs den nedre elektrodeplate med. For å måle dette ble en materialmengde på omtrent 10g PFA anbragt ved den bakre ende av den nedre elektrodeplate og den tid det tok for å

avgi denne materialmengde ved den annen ende av elektrode-platen ble registret. Intet fel.t ble påtrykt under målingen av transportørhastigheten, som ble beregnet ved å dividere lengden av den nedre elektrodeplate med den registrerte tid.

Karboninnholdet av en fraksjon ble målt i samsvar med ASTM-Standard nr. D 3174-73. Omtrent 1 gram av vedkommende fraksjon ble tørket i to timer i en vacuumovn . ved 105°C og denne prøve ble så brent i tre timer ved 750°G i en porselen-digel med et volum på 35cm^. De resulterende vekttap i gram ble så målt.

Forsøksresultatene er sammenstilt i følgende tabell.

I disse forsøk viste prosessen større separeringsevne ved

de lavere verdier av matetakten.

Når en stor materialmengde skal separeres, kan det vise seg

å være mer effektivt å fordele den på flere separatorer av moderat størrelse enn å anvende en separator med store dimensjoner.

Claims (25)

1. Fremgangsmåte for å separere partikler med forskjellige fysiske egenskaper og som går ut på å opprette et elektrisk vekselfelt med et føste område over feltlinjene er krummet i en første retning hovedsakelig perpendikulært på en gitt retning, innføre partiklene i feltet, lade opp i det minste noen av partiklene, og å bringe partiklene til å bevege seg gjennom feltet i nevnte gitte retning, således at en ladet partikkel som påvirkes av det elektriske felt i nevnte første område utsettes for en kraft i nevnte første retning, karakterisert ved at partiklene fluidiseres i det elektriske felt.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det elektriske felt har et annet område hvor også feltlinjene er krummet i en annen retning som hovedsakelig er perpendikulær på nevnte gitte retning, således at en ladet partikkel som påvirkes av det elektriske felt i det annet område utsettes for en kraft i nevnte annen retning.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at partiklene innføres i det elektriske felt på et sted mellom nevnte første og annet område av feltet.

4. Fremgangsmåte som angitt i kr av 2 eller 3, karakterisert ved at nevnte første og annen retning er hovedsakelig motsatt rettet på tvers av nevnte gitte retning.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at potensialet over det eller hvert nevnte område avtar med avstanden langs vedkommende perpendikulær retning.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 5, karakterisert ved at oppladningen av partiklene frembringes ved gnidningselektrisitet og/eller ved ledende oppladning.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 -6, karakterisert ved at partiklene drives gjennom feltet ved hjelp av mekanisk vibrasjon.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at de fluidiserte partikler i det elektriske felt bringes til å bevege seg gjennom feltet under påvirkning av tyngdekraften.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 8, karakterisert ved at partiklene fluidiseres av en luftstrøm som passerer gjennom en gassgjennomtrengelig overflate som partiklene beveger seg langs.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at luften i nevnte luft-strøm tørkes.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 9 eller 10, karakterisert 'ved at volumstrømmen av luft gjennom den gassgjennomtrengbare overflate er fra 10 til 100 m3 /h.m <2> .

12. Apparat for separering av partikler med forskjellig egenskaper og som omfatter utstyr for å frembringe et elektrisk vekselfelt med et første feltområde hvor feltlinjene er krummet i en første retning hovedsakelig perpendikulært på en-gitt retning, utstyr for å innføre partiklene i feltet og utstyr for å bringe partiklene til å bevege seg gjennom feltet i den gitte retning, karakterisert ved at en innretning er anordnet for å fluidisere pariklene innenfor nevnte elektriske felt.

13. Apparat som angitt i krav 12, karakterisert ved at det feltfrembringende utstyr er slik at det elektriske felt også har et annet feltområde, hvor feltlinjene er krummet i en annen retning hovedsakelig perpendikulær på nevnte gitte retning.

14. Apparat som angitt i krav 12 eller 13, karakterisert ved at det feltfrembringende utstyr omfatter en første elektrodeinnretning med en første overflate, utstyret for innføring av parikler i feltet er anordnet for å avgi partiklene til nevnte første overflate av den første elektrodeinnretning, utstyret for bevegelse av partiklene er innrettet for å bevege partiklene langs nevnte første overflate i en gitt retning, det feltfrembringende utstyr omfatter også en annen elektrodeinnretning med minst en overflate som danner et nevnt område av feltet, samt en effektkilde innrettet for å påtrykke en vekslende potensialforskjell mellom første og annen elektrodeinnretning, samt å danne et elektrisk vekselfelt som strekker seg mellom nevnte første overflate samt den eller hver nevnte overflate av den annen elektrodeinnretning, idet den eller hver nevnte overflate av den annen elektrodeinnretning divergerer fra den første overflate i en retning hovedsakelig perpendikulær på nevnte gitte retning, mens en innretning er anordnet for å fluidisere partiklene som beveger seg langs nevnte første overflate på den første elektrodeinnretning .

15. Apparat som angitt i krav 13 og 14, karakterisert ved at den annen elektrodeinnretning danner to overflater, hvorav den ene divergerer fra nevnte første overflate mot den ene side av apparatet og den annen diverergerer fra nevnte første overflate mot den annen side av apparatet.

16. Apparat som angitt i krav 13 og 14, karakterisert ved at den annen elektrodeinnretning omfatter to overflater, som hver dannes av et legeme anordnet som en vinge ragende ut fra hver sin side av et langstrakt midtlegeme av de dielektrisk material.

17. Apparat som angitt i krav 16, karakterisert ved at de to nevnte overflater på den annen elektrodeinnretning danner en vinkel på mer enn TT radianer med hverandre.

18. Apparat som angitt i krav 14 - 17, karakterisert ved at den eller hver nevnte overflate av den annen elektrodeinnretning dannes av et legeme som omfatter en mengde ledende material, idet legemet er koblet til effektkilden på sådan måte at den kant av legemet som ligger nærmest den første overflate befinner seg på høy-ere spenningsnivå enn den kant som ligger lengst fra nevnte første overflate.

19. Apparat som angitt i krav 18, karakterisert ved at det ledende material er olje dopet med en eller flere metallsalter.

20. Apparat som angitt i krav 14 - 19, karakterisert ved at nevnte første overflate av den første elektrodeinnretning dannes av en gassgjennomtrengbar plate, mens organer er anordnet for å føre gass oppover gjennom den gassgjennomtrengbare plate i en volumstrøm som er tilstrekkelig til å fluidisere partikler som beveger seg langs nevnte første overflate.

21. Apparat som angitt i krav 20, karakterisert ved at den gassgjennomtrengbare plate er av sintret metall.

22. Apparat som angitt i krav 20 eller 21, karakterisert ved at den gassgjennomtrengbare plate har en dielektrisetets-konstant 1 x 10~^ til 1,5 x 10" <6> cm <2> .

23. Apparat som angitt i krav 20, 21 eller 22, karakterisert ved at organer er anordnet for å føre tørket luft oppover gjennom den gassgjennomtrengbare plate i en volumstrøm fra 10 til lOOm-^/h.m^.

24. Apparat som angitt i krav 12 - 23, karakterisert ved at utstyret for bevegelse av partiklene utgjøres av en vibratormater som den første elektrodeinnretning er montert på.

25. Apparat som angitt i krav 20 - 23, karakterisert ved at nevnte første overflate av den første elektrodeinnretning skråner nedover i den gitte retning, således at fluidiserte partikler på den første overflate kan bevege seg i den gitte retning under påvirkning fra tyngdekraften.