PL124821B1 - Method of separating particles of higher magnetic permeability from those of lower magnetic permeability - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania czastek o wiekszej przenikliwosci magnetycznej od czastek o mniejszej przenikliwosci magnetycznej za¬ wartych w plynnym medium przez poddawanie ich dzialaniu pola magnetycznego. 5 Sposób ten jest ogólnie znany i jest stosowany na przyklad do oczyszczania kaolinu i rud metali. Elemen¬ tem filtrujacym w separatorze stosujacym ten sposób jest na przyklad welna stalowa, która jest poddawana dzialaniu pola magnetycznego o duzej indukcyjnosci 10 a róznica wlasnosci magnetycznych sprawia, ze zaleznie od indukcyjnosci pola magnetycznego, predkosci i lep¬ kosci plynu oraz temperatury pewne czastki sa chwytane przez welne stalowa a inne nie.Sposób ten zostal opisany w IEEE Transactions on 15 Magnetics, Vd. Mag-12, nr 5, wrzesien 1976 oraz w o- pisach patentowych Stanów Zjednoczonych nr 3 887 457 i 3 988 240.Znany jest ogólnie fakt, ze dla wielu paramagnety¬ cznych czastek podatnosc magnetyczna (X = M/H) jest zalezna od temperatury i jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury absolutnej (°K).Przypuszcza sie, ze opisany powyzej sposób jest bar¬ dziej efektywny w nizszych niz w wyzszych temperatu¬ rach lecz dotychczas ta metoda oddzielania nie jest realizowana w niskich temperaturach, gdyz oziebianie separatora do dostatecznie niskiej temperatury jest bardzo kosztowne i wymaga stosowania skopmlikowanej kosztownej aparatury.Wynalazek polega na tym, ze znany sposób oddzielania 3o 20 25 czastek o wiekszej przenikliwosci magnetycznej od czastek o mniejszej przenikliwosci magnetycznej mozna zrealizowac w niskiej temperaturze w ekonomiczny i prosty sposób stosujac jako plyn — ciekly gaz.Istnieje wiele zalet stosowania jako plynu cieklego gazu. Gdy plyn przeplywa przez filtr, wówczas gaz mozna latwo oddzielic od oczyszczonego i odfiltrowanego materialu przez odprowadzenie fazy gazowej w tempera¬ turze otoczenia. Lepkosc fazy plynnej jest mala tak, ze male sily lepkosci dzialaja na czastki, które maja byc oddzielane, co oznacza, ze dla danej indukcyjnosci pola magnetycznego predkosc przeplywu plynu przez se¬ parator moze byc wyzsza. Wydajnosc separatora jest wieksza a spadek cisnienia w separatorze jest mniejszy, mozna stosowac pompy o mniejszej wydajnosci oraz czastki szybciej ulegaja osadzaniu we wstepnym separa¬ torze w przypadku jego zastosowania. Spadek cisnienia bedzie takze mniejszy w przypadku zastosowania do wstepnego filtrowania filtra mechanicznego.Mozliwe jest skonstruowanie separatora w taki spo¬ sób, ze cieplo mozna odprowadzac z plynu lub do niego doprowadzac tak, ze plyn moze Wrzec. W takim przypad¬ ku nie ma potrzeby stosowania mieszalników.W przypadku stosowania kriogennych cieklych gazów namagnesowanie czastek jest wieksze zapewniajac wieksza sprawnosc procesu, same gazy moga byc za¬ stosowane do oziebiania uzwojenia magnesu tak, ze straty w nim sa mniejsze oraz doprowadza sie mniej energii. Gdy stosuje sie magnes nadprzewodzacy, wówczas ciekly gaz stosuje sie do tworzenia oslony cie- 124 8213 plnej wokól przestrzeni, w której znajduje sie magnes.Moga byc stosowane rózne ciekle gazy takie jak gaz ziemny, wodór, tlen i azot.Jednakze korzystnie sposób wedlug wynalazku reali¬ zuje sie tak, ze wegiel miesza sie z cieklym reaktywnym gazem, przy czym wegiel w tej mieszaninie jest w stanie sproszkowanym tak, ze ze sproszkowanego wegla i cie¬ klego gazu tworzy sie szlam, który nastepnie doprowadza sie do magnetycznego separatora, z którego odbiera sie czysty sproszkowany wegiel i ciekly reaktywny gaz.W taki sposób otrzymane paliwo zawierajace ciekly '"T?Cy7P^*W iZCz^sty sproszkowany wegiel doskonale ; nadSje sie do &fóo|rania w palnikach, gdzie paliwo wrze - i skladniki jego uJegaja dobremu wymieszaniu tak, ze i CUWW*^ palnika? jest wysoka i nie ma potrzeby do- I fpMwadaania do palika zadnej energii z zewnatrz.* Szczególnie:~Krzystne jest stosowanie jako plynu — cieklego gazu ziemnego.Przy calkowitej produkcji energii na calym swiecie ciekly gaz ziemny odgrywa coraz wieksza role. Stwier¬ dzono, ze otrzymuje sie go w temperaturze od —160° do—170 °C.W przypadku zastosowania cieklego gazu ziemnego miesza sie z nim sproszkowany wegial a skladniki te tworza szlam, który doprowadza sie do magnetycznego separatora. Odbierany ciekly gaz ziemny doprowadza sie ewentualnie do ukladu rozprowadzania gazu oraz z separatora odprowadza sie takze szlam skladajacy sie z cieklego gazu ziemnego i oczyszczonego sproszkowa¬ nego wegla. Wegiel ma takze coraz wieksze znaczenie lecz obecnie stosowany wegiel ma stosunkowo niska jakosc, zawiera wiele zaniesczyszczen oraz zasmieca sro¬ dowisko. Trzeba wykonywac czyszczenie surowego wegla w bardzo duzych i kosztownych instalacjach i z tego powodu nie jest on atrakcyjny ze wzgledów ekonomicz¬ nych a zastosowanie nieoczyszczonego surowego wegla w elektrowniach i elektrocieplowniach stwarza konie¬ cznosc uzywania bardzo kosztownych filtrów popiolu lotnego w kanalach gazów wylotowych, co nie zabezpiecza jednak w pelni przed zanieczyszczeniem powietrza zwlaszcza zaiwazkami 6iarki.Sposób wedlug wynalazku stwarza ekonomicznie ko¬ rzystne warunki do usuwania duzej ilosci zanieczyszczen ze szlamu skladajacego sie ze sproszkowanego wegla i cie¬ klego gazu ziemnego, w wyniku czego otrzymuje sie czysty ciekly gaz ziemny kierowany ewentualnie do ukladu rozprowadzania gazu oraz szlam zlozony z czys¬ tego sproszkowanego wegla i cieklego gazu ziemnego.Szlam ten mozna stosowac bezposrednio jako paliwo o zaletach wyszczególnionych powyzej lecz mozna takze doprowadzic do odparowania cieklego gazu ziemnego ze szlamu, który doprowadza sie do ukladu rozprowa¬ dzania gazu i jako paliwo mozna stosowac czysty sproszkowany wegiel.W praktyce sproszkowany wegiel nie zawiera zadnych zanieczyszczen tak, ze nie tylko niepotrzebne jest usu¬ wanie zwiazków siarki z gazów wylotowych po spalaniu sproszkowanego wegla, gdy ilosc organicznie zwiazenej siarki jest mala (zawartosc pirytu w tym sproszkowanym weglu w porównaniu z normalnie otrzymywanym sproszkowanym weglem jest bardzo mala) lecz z uwagi na male wytwarzanie popiolu cala instalacja moze byc prostsza i tansza.Sposób wedlug wynalazku zostal blizej wyjasniony na rysunku, na którym schematycznie przedstawiona i 821 4 jest instalacja do oddzielania czastek o wiekszej prze¬ nikliwosci magnetycznej od czastek o mniejszej przenik¬ liwosci magnetycznej.Wegiel znajduje sie w zasobniku 1 pokazanym na 5 rysunku schematycznie a ciekly gaz zimny w zasilajacym zbiorniku 2. Wegiel najpierw poddaje sie sproszkowaniu w mlynie 3 a otrzymany wegiel doprowadza sie do do¬ zownika 4, który jest polaczony przewodem 5 z reakto¬ rem fluidyzacyjnym 6, w którym utrzymuje sie przeplyw 10 przeciwpradowy gazu za pomoca sprezarki 7, która z ko¬ lei przewodem 8 tloczy gaz wyplywajacy z mieszalnika 9.Do tego mieszalnika 9 zimny gaz jest doprowadzany przewodem 12 przez sprezarke 7 a ciekly gaz doprowa¬ dzany jest z zasilajacego zbiornika 2. Mieszalnik 9 jest 15 czesciowo wypelniony wrzacym cieklym gazem. Wrzenie nastepuje wskutek tego, ze sproszkowany wegiel jest doprowadzany przewodem 12 z reaktora fluidyzacyjnego 6 do mieszalnika 9 i ze sproszkowany wegiel ma wyzsza temperature od cieklego gazu doprowadzanego przewo- 20 dem 10. Wrzenie to zapewnia doskonale wymieszanie sproszkowanego wegla i cieklego gazu, przy czym czesc unoszonego gazu jest odprowadzana poprzez przewód £ i sprezarke 7 do reaktora fluidyzacyjnego 6 a czesc jest odprowadzana przewodem 13. Gaz takze ulatnia sie z za- 25 silajacego zbiornika 2 przewodem 14.Cieplo zawarte w odparowanych gazach stosowane jest ewentualnie do oziebiania sproszkowanego wegla, gdy jako gaz stosuje sie kriogenny ciekly gaz.Wrzaca mieszanine pompuje sie za pomoca pompy 30 15 poprzez zawór 16 i przewód 17 do magnetycznego separatora 18, który jest znany i ma wytwarzajace pole elektromagnetyczne uzwojenie 19, do którego doprowa¬ dza sie energie ze zródla pradu elektrycznego 20. Dzia¬ lanie separatora i calej instalacji kontroluje sie za pomoca 35 schematycznie pokazanego procesowego regulatora 21.Rzeczywista indukcja pola magnetycznego w sepa¬ ratorze zalezy od skladu wegla i moze wynosic do 12 T.Przy mniejszej indukcji pola magnetycznego, na przy¬ klad do 2 T moze byc zastosowany normalny elektro- 40 magnes z rdzeniem zelaznym, którego uzwojenie chlodzi sie ewentualnie cieklym gazem w przypadku zastoso¬ wania kriogennego plynu. W rezultacie straty omowe i rozproszenie ciepla sa male.Dla zapewnienia duzej indukcji pola magnetycznego 45 stosuje sie elektromagnes nadprzewodzacy, na przyklad chlodzony helem. Wówczas kriogenny plyn stosuje sie tworzac oslone cieplna.Podczas przeplywu mieszaniny przez separator 18 jego czastki o duzej przenikliwosci magnetycznej, takie 50 jak popiól i piryt, pozostaja we wkladzie filtracyjnym separatora, podczas gdy czastki o malej przenikliwosci magnetycznej, na przyklad czysty sproszkowany wegiel, wydalane sa przewodem 22 poprzez zawór 23 i przewód 24 do osadnika 25. 55 W tym osadniku 25 cisnienie i temperature reguluje sie tak, zeby plyn nie byl poddawany wrzeniu i zeby czysty sproszkowany wegiel 26 osiadal i mógl byc od¬ prowadzony na zewnatrz, po czym umozliwia sie ulat¬ nianie zawartego w nim gazu. Nastepnie chlodzi sie 60 wegiel do temperatury otoczenia. Jednakze mozliwe jest takze odbieranie mieszaniny cieklego gazu i wegla jako takiego oraz stosowanie tej mieszaniny jako paliwa do palników.Na rysunku pokazano jak ciekly gaz jest zawracany 65 z powrotem poprzez przewód 27, sprezarke 28 i przewód124 821 5 29 do zasilajacego zbiornika 2. Gaz z osadnika 25 odpro¬ wadza sie pizewodem 30 a sproszkowany wegiel odpro¬ wadza sie przewodem 31.Po pewnym czasie pracy instalacji wklad filtracyjny separatora 18 zostaje nasycony i musi byc oczyszczony.» Wówczas najpierw zamyka sie zawór 16 pomiedzy mie¬ szalnikiem 9 i separatorem 18 jak równiez zawór 23 po¬ miedzy separatorem 18 i osadnikiem 25 a nastepnie zmniejsza sie indukcje pola magnetycznego. Potem uruchamia sie uklad myjacy. Uklad ten zawiera osad¬ nik 32 popiolu, w którym znajduje sie ciekly gaz, w któ¬ rym osiada popiól. W osadniku 32 reguluje sie tem¬ perature i cisnienie tak, zeby ciekly plyn nie ulegal wrzeniu. Poziom plynu w tym osadniku reguluje sie za pomoca zaworu 33 umieszczonego pomiedzy przewo¬ dami 34 i 35, które lacza osadnik 25 sproszkowanego wegla z osadnikiem 32 popiolu. Po uruchomieniu spre¬ zarki 36 i otwarciu zaworów 37 i 38 wklad filtracyjny separatora 18 poddawany jest czyszczeniu za pomoca plynu przeplywajacego przewodami 39, 40, 41, 17, 42 i 43. Wówczas mieszanine cieklego gazu z popiolem do¬ prowadza sie do osadnika 32 popiolu. Po osadzeniu po¬ piól odprowadza sie wylotowym przewodem 44 a za¬ warty w doprowadzonej mieszaninie gaz usuwa sie. Gaz ten zawraca sie nastepnie do obiegu i wprowadza sie go do instalacji. ~ Jednakze separator 18 mozna takze czyscic stosujac przeplyw gazu we wspólpradzie i wówczas popiól usuwa sie z niego w separatorze odsrodkowym.Przewód 45 odprowadzajacy gaz jest podlaczony do osadnika 32. Gaz odprowadzany jest do otwartej atmos¬ fery lub jest doprowadzany do ukladu rozprowadzania gazu. Alternatywnie gaz ten mozna skroplic i doprowa¬ dzic do zasilajacego zbiornika 2.Oczywista sprawa jes to, ze za pomoca odpowiedniego procesowego regulatora reguluje sie rózne temperatury i cisnienia, zasilanie weglem, predkosc gazu i predkosc mieszaniny gazu ze sproszkowanym weglem, predkosc plynu i wrzacego plynu, jak równiez zawory oraz induk- cyjnosc pola magnetycznego w taki sposób, zeby cala instalacja pracowala przy mozliwie wysokiej sprawnosci.Tego typu regulator procesowy jest znany dla fa¬ chowców i nie ma potrzeby opisywania go. Wegiel sproszkowuje sie po jego zmieszaniu z cieklym gazem, 6 co jest korzystne, gdyz w nizszej temperaturze wegiel jest bardziej kruchy, dzieki czemu sproszkowywanie jego wymaga mniejszej ilosci energii.Stosowanie ciaglego procesu mozliwe jest przy uzycia B znanych metod usuwania nasyconego wkladu filtracyj¬ nego z separatora i zastapieniem go oczyszczonym wkladem filtracyjnym, na przyklad stosujac karuzelowa konstrukcje i czyszczac nasycony wklad filtracyjny na zewnatrz elektromagnetycznego obwodu separatora.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób oddzielania czastek o wiekszej przenikli¬ wosci magnetycznej od czastek o mniejszej przenikli¬ wosci magnetycznej, zawartych w plynnym medium 15 przez poddawanie ich dzialaniu pola magnetycznego, znamienny tym, ze jako plyn stosuje sie ciekly gaz. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plyn w postaci cieklego gazu stosuje sie do chlodzenia obwodu elektrycznego separatora. 20 3. Sposób wedlug zastrz. 1, w którym stosuje sie obwód elektryczny o wlasciwosciach nadprzewodzacych, znamienny tym, ze ciekly gaz stosuje sie do chlodzenia oslony wokól obwodu elektrycznego. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 25 surowy wegiel miesza sie z cieklym reaktywnym gazem, wegiel sproszkowuje sie i ze sproszkowanego wegla i cieklego gazu formuje sie szlam, który kieruje sie do magnetycznego separatora a nastepnie odbiera sie szlam zlozony z czystego sproszkowanego wegla i cieklego 30 reaktywnego gazu. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze jako ciekly gaz stosuje sie ciekly gaz ziemny. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze umozliwia sie ulatnianie cieklego gazu ziemnego z o- 35 trzymanego szlamu skladajacego sie z czystego sprosz¬ kowanego wegla i cieklego gazu ziemnego i doprowadza sie go do ukladu rozprowadzania gazu, zas otrzymany sproszkowany wegiel odprowadza sie jako produkt kon¬ cowy. 40 7. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze transportowanie stalych czastek realizuje sie za pomoca wrzacego cieklego gazu a oddzielanie czastek stalych od cieklego gazu realizuje sie grawitacyjnie w stanie, w którym ciekly gaz nie wrze lub slabo wrze. 10124 821 - /'? .^? \a# i4- r kp L^» Mi -10 ^cr 29- 2Q ^21 LDD Z-d 2, z. 611/1400/84/9, n. 90+20 egz.Cena 100 zl PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób oddzielania czastek o wiekszej przenikli¬ wosci magnetycznej od czastek o mniejszej przenikli¬ wosci magnetycznej, zawartych w plynnym medium 15 przez poddawanie ich dzialaniu pola magnetycznego, znamienny tym, ze jako plyn stosuje sie ciekly gaz.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plyn w postaci cieklego gazu stosuje sie do chlodzenia obwodu elektrycznego separatora. 20
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, w którym stosuje sie obwód elektryczny o wlasciwosciach nadprzewodzacych, znamienny tym, ze ciekly gaz stosuje sie do chlodzenia oslony wokól obwodu elektrycznego.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 25 surowy wegiel miesza sie z cieklym reaktywnym gazem, wegiel sproszkowuje sie i ze sproszkowanego wegla i cieklego gazu formuje sie szlam, który kieruje sie do magnetycznego separatora a nastepnie odbiera sie szlam zlozony z czystego sproszkowanego wegla i cieklego 30 reaktywnego gazu.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze jako ciekly gaz stosuje sie ciekly gaz ziemny.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze umozliwia sie ulatnianie cieklego gazu ziemnego z o- 35 trzymanego szlamu skladajacego sie z czystego sprosz¬ kowanego wegla i cieklego gazu ziemnego i doprowadza sie go do ukladu rozprowadzania gazu, zas otrzymany sproszkowany wegiel odprowadza sie jako produkt kon¬ cowy. 40
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze transportowanie stalych czastek realizuje sie za pomoca wrzacego cieklego gazu a oddzielanie czastek stalych od cieklego gazu realizuje sie grawitacyjnie w stanie, w którym ciekly gaz nie wrze lub slabo wrze. 10124 821 - /'? .^? \a# i4- r kp L^» Mi -10 ^cr 29- 2Q ^21 LDD Z-d 2, z. 611/1400/84/9, n. 90+20 egz. Cena 100 zl PL