PL177591B1 - Sposób i urządzenie do segregacji, zwłaszcza węgla z lotnego popiołu - Google Patents

Abstract

1. Sposób segregacji, zwlaszcza we- gla z lotnych czastek stalych popiolu, wy- korzystujacy pole elektrostatyczne, zna- mienny tym, ze cienka warstwe lotnego popiolu dozuje sie grawitacyjnie nad szereg naprzemiennie nachylonych plaskich elek- trod transportowych, przy czym tworzy sie w pionie zygzakowata droga, na której umieszcza sie równolegle do elektrod transportowych i w okreslonej od nich od- leglosci elektrody zbiorcze, po czym na elektrody transportowe i zbiorcze podaje sie napiecie o duzej róznicy potencjalów, a elektrody transportowe uziemia sie, nastep- nie w wyniku przewodnosci indukcyjnej laduje sie czastki wegla znajdujace sie w mieszaninie ladunkiem przeciwnym do la- dunku elektrod zbiorczych i czastki te kie- ruja sie do elektrody zbiorczej, po czym zbiera sie je w elemencie zbierajacym......... FIG. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób segregacji, zwłaszcza węgla z lotnych cząstek stałych popiołu, wykorzystujący pole elektrostatyczne. W sposobie według wynalazku cienką warstwę lotnego popiołu dozuje się grawitacyjnie nad szereg naprzemiennie nachylonych płaskich elektrod transportowych, przy czym tworzy się w pionie zygzakowata droga, na której umieszcza się równolegle do elektrod transportowych i w określonej od nich Odległości elektrody zbiorcze. Na elektrody transportowe i elektrody zbiorcze podaje się napięcie o dużej różnicy potencjałów, przy czym elektrody transportowe uziemia się. W wyniku przewodności indukcyjnej ładuje się cząstki węgla, które kierują się do elektrody zbiorczej, po czym zbiera się je w elemencie zbierającym cząstki przewodzące związanym z elektrodą zbiorczą. Pozostałe po oddzieleniu węgla cząstki popiołu zbiera się w elemencie zbierającym nie przewodzące cząstki związanym z elektrodą transportową.

Korzystnie lotny popiół wprowadza się do zygzakowatej drogi w temperaturze od 50°C do 130°C, korzystniej w temperaturze od 95°C - 110°C.

Korzystnie między elektrodami utrzymuje się różnicę potencjałów od 15 kV do 50 kV, korzystniej od 25 kV - 40 kV, a najkorzystniej utrzymuje się różnicę potencjałów od 30 kV 35 kV.

W innych korzystnych odmianach wynalazku między elektrodami utrzymuje się różnicę potencjałów stałą ciągłą albo nieciągłą.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do segregacji, zwłaszcza węgla z lotnych cząstek stałych popiołu, wykorzystujące pole elektrostatyczne. Urządzenie według wynalazku jest zaopatrzone w elektrodę transportową i elektrodę zbiorczą oraz zawiera szereg obszarów segregacji, każdy z tych obszarów ma dwie płaskie równoległe i oddalone od siebie elektrody, elektrodą transportową i elektrodę zbiorczą. Powierzchnia elektrody transportowej znajduje się niżej, zaś powierzchnia elektrody zbiorczej wyżej i pomiędzy nimi jest zawarta droga przemieszczania a obszary segregacji leżące jeden pod drugim są naprzemiennie nachylone w przeciwnych kierunkach. Dolny koniec powierzchni elektrody transportowej górnego obszaru segregacji jest umieszczony ponad górnym końcem powierzchni elektrody

177 591 transportowej kolejnego obszaru segregacji i powierzchnie te ułożone są w kształcie zygzakowatej drogi do przesypywania mieszaniny pod działaniem siły grawitacyjnej. Uziemione elektrody transportowe i niauziamiooa elektrody zbiorcze są zasilane wysokim napięciem 0 bardzo dużej różnicy potencjałów. Urządzenie według wynalazku ponadto zawiera układ podający cienką warstwę lotnych cząstek stałych kierowaną na powisrz.cSoię elektrody transportowej górnego obszaru segregacji oraz w każdym obszarze segregacji element zbierający przewodzące lotne cząstki stałe związany z powierzchnią elektrody zbiorczej i element zbierający niepręewudząee lotne cząstki stałe związany z niżej położoną powierzchnią elektrody transportowej.

Korzystnie płaskie elektrody transportowe i płaskie elektrody zbiorcze maja postać metalowych płytek, przy czym korzystnie powierzchnie elektrody zbiorczej wykonane są z aluminium a powierzchnie elektrody transportowej z materiału odpornego na ścieranie. W innej korzystnej odmianie urządzenia, według wynalazku, powierzchnia elektrody transportowej jest wykonana ze stali nierdzewnej lub pokryta stopem metalu o dużej wytrzymałości na zużycie. W jeszcze innej korzystnej odmianie urządzenia, według wynalazku, powierzchnia transportowa elektrody transportowej jest pokryta przewodzącym materiałem ceramicznym lub spiekiem ceramiczno-metalowym.

Korzystnie w urządzeniu według wynalazku krawędzie elektrody transportowej i elektrody zbiorczej posiadają minimalny łuk a elektrody transportowe i elektrody zbiorcze są nachylone pod kątem 45°C-85°C w stosunku do poziomu i są pod napięciem od 15 kV do 50 kV.

Korzystnie w urządzeniu według wynalazku układ podający ma podajnik wibracyjny i ma przyrządy precyzyjnego dozowania lotnych cząsteczek stałych z określoną prędkością, przy czym korzystnie przyrządy precyzyjnego dozowania zawierają zawór obrotowy umieszczony w podstawie zasobnika.

Korzystnie elementy zbierające przewodzące lotne cząstki stałe oraz elementy zbierające oiepręewodząee lotne cząstki stałe są zaopatrzone odpowiednio w lejc samowyładowcze oraz kanały wylotowe zbierające odpowiednie cząsteczki mieszaniny.

Do precyzyjnego ego dozowania wykorzystuje się zawór obrotowy umieszczony w podstawie zasobnika.

Gdy jest wymagane, zasobnik wyposażony jest w źródło ciepła utrzymujące lotne cząstki stałe w ustalonej temperaturze.

Zasobnik może być wyposażony w zabezpieczenie przed zawiśnięciem wsadu lotnych cząstek stałych w zasobniku.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunkach, na których: fig. 1 przedstawia schematycznie stronę czołową elektrostatycznego separartora lotnego popiołu w rzucie pionowym, fig. 2 - komorę segregacji w częściowym przekroju poprzecznym, fig. 3 - bok tego samego urządzenia w rzucie pionowym, fig. 4 - stronę czołową mechanizmu dozowania w rzucie pionowym, fig. 5 - urządzenie z fig. 4 w częściowym przekroju bocznym.

Urządzenie do segregacji, przedstawione na fig. 1, składa się z obudowy 1, na której na górze umieszczony jest zasobnik 2. Do zasobnika 2 może być dostarczony wsad za pomocą odpowiednich przenośników takich jak dźwigi pneumatyczne, przenośniki śrubowe, pasy transmisyjne, czy przenośniki kubełkowe.

Boczne ściany 3 zasobnika 2 mogą być podgrzewane slsktryezoie (nie pokazano), aby umieszczony w nim lotny popiół znajdował się w określonej temperaturze.

Poniżej zasobnika 2 umieszczono podajnik wibracyjny 4 o stożkowej dolnej części 5. Podajnik wibracyjny 4 jest elastycznie osadzony na sprężynach 6. W ruch wibrujący wprowadza wałek 7, który posiada mimośrodowo ruzmieszezuoą masę (nie pokazano). Gdy jest wymagane, mimośrodowo rozmieszczona masa może posiadać kształt krzywki, która sprzęga talerz zgarniający (nie pokazano) zamontowany na stożkowej części 5.

Bezpośrednio pod krawędzią części stożkowej 5 podajnika wibracyjnego 4 umieszczono płaskie, nachylone ku dołowi elektrody transportowe 8 i równolegle do nich elektrody zbiorcze 9 zamocowane w uchwytach izolowanych 10. Obszar między elektrodami transportowymi 8 i zbiorczymi 9 określony jest jako obszar segregacji 11.

177 591

Bezpośrednio pod górnym obszarem segregacji 11 znajduj się przeciwnie nachylony obszar segregacji 11, dolna krawędź elektrody transportowej 8 znajduje się powyżej górnej krawędzi elektrody transportowej 8a, tak aby zbierać spadające swobodnie z górnej elektrody transportowej 8 lotne cząstki stałe materii. Pionowy układ obszarów ograniczonych odpowiednio nachylonymi elektrodami transportowymi 8 i 8a określa zygzakowatą drogę lotnych cząstek stałych sukcesywnie przemieszczających się pod wpływem grawitacji po elektrodach transportowych 8 i 8a aż do ostatniej elektrody transportowej 8b. Najniżej umieszczona elektroda transportowa 8b bezpośrednio kieruje strumień lotnego popiołu do kanału wylotowego 12.

Poniżej dolnej krawędzi każdej elektrody zbiorczej 9, 9a, jest umieszczony zsypnik 13, do którego kieruje się cząstki węgla, wybrane z lotnego strumienia popiołu i dalej przez kanał 14 do lejów samowyładowczych 15.

Typowy lotny popiół zanieczyszczony węglem, który posiada średnicę z zakresu 10250pm, wprowadzony jest na podajnik wibracyjny 4 w temperaturze 100°C-110°C. Przepływowy rozdzielacz (nie pokazano) równo dzieli strumień na przeciwnie względem siebie nachylone stożkowe części 5 podajnika wibracyjnego 4, które rozdzielają lotne cząstki stałe materii na cienkie warstwy w stronę górnej powierzchni najwyżej położonej elektrody transportowej 8.

Pomiędzy odpowiednimi parami elektrod, tj. elektrodą transportową 8 i elektrodą zbiorczą 9, jest zachowana stała różnica potencjałów ok. 35kV, przy czym elektrody transportowe są uziemione względem dodatniego potencjału.

Ponieważ cienka warstwa przemieszcza się po elektrodach transportowych 8, cząstki są w bezpośrednim kontakcie z dodatnio naładowaną płytką. Warunkiem poprawnej pracy urządzenia jest zjawisko fizyczne, że lotne cząstki popiołu są właściwie nieprzewodzące w stosunku do cząstek węgla a przez to nie podlegają wpływom sił w obszarze segregacji.

Jednakże cząstki węgla, dzięki bezpośredniemu kontaktowi z dodatnie naładowaną elektrodą transportową 8, jak również zjawisku indukcji pola elektrycznego, uzyskują ładunek dodatni. Kiedy są naładowane w wyniku przewodności indukcyjnej, następuje przyciąganie dodatnio naładowanych cząstek do ujemnie naładowanej elektrody zbiorczej 9.

W zależności od uzyskanego stopnia naładowania cząstek węgla będą one przyciągane przez ujemnie naładowaną elektrodę zbiorczą 9, po czym w wyniku kontaktu z nią następuje ich zobojętnienie i trafiajądo właściwych zsypników 13.

Pozostałe cząstki węgla posiadające mniejszy stopień naładowania i/lub większą masę są odpychane od elektrody transportowej 8 i pod wpływem grawitacji sił i sił elektrostatycznych w obszarze segregacji 11 dokładnie trafiaaądo zsypnika 13.

W czasie segregacji, górna krawędź elektrody transportowej 8 pełni funkcję rozdzielacza oddzielając strumień cząstek węgla od lotnego popiołu.

Ograniczone jest osadzanie cząstek węgla na elektrodzie zbiorczej 9 dzięki pochyleniu jej pod kątem ostrym, jak również ograniczona prędkość cząstek w czasie jej bombardowania.

Figura 2 przedstawia komorę segregacji urządzenia z fig. 1 w częściowym przekroju poprzecznym wraz z pokazaniem elementu zbierającego.

Na ściankach komory segregacji 16 znajdują się klapy 17 umożliwiające swobodny dostęp do elektrody transportowej 8 i elektrody zbiorczej 9 w celu konserwacji. Dzięki klapom 17 łatwo można zmieniać kąt nachylenia elektrod, a tym samym kompensować swoiste własności lotnego popiołu pochodzącego z różnych źródeł.

Figura 3 przedstawia boczną stronę urządzenia z fig. 2 wraz z bocznymi klapami 18, które mogą być otwierane do różnych celów.

Figury 4 i 5 pokazują powiększony widok urządzenia podającego w urządzeniu z fig. 1.

Do ramy 20 przymocowany jest zawór obrotowy 21, posiadający wirnik 22, osadzony w łożyskach poprzecznych (nie pokazanych) w celu obrotu wokół wałka 24. Korzystnie, jak pokazano na fig. 5', mechanizm podający posiada parę obrotowych zaworów 21, 21a przyporządkowanych im zasobników 25, 25a, gdzie dwa wałki 24, 24a zostały tak sprzężone, aby użyć jeden układ napędowy (nie pokazany).

177 591

Cylindryczna obudowa 27 wirnika 22 posiada wiele wzłużnych rowków 26, która jest dokładnie spasowana z wklęsłym cylindrycznie korpusem 28, tak że zapewniona jest szczelność miedzy zasobnikiem 25 a przewężeniem 29.

Ponieważ wirnik 22 obraca się z wcześniej ustaloną prędkością, wiec lotny popiół jest dokładnie odmierzany przed wprowadzeniem go do przewężenia 29, w którym poprzez prowadnice 30 dostaje się do rozdzielacza 31, gdzie następuje równomierne rozdzielenie strumienia cząstek na powierzchnię 32, 32a wibracyjnego podajnika.

Najczęściej urządzenia przedstawione na fig. 1 - fig. 3 zawierają elektrody oddalone od siebie o około 10θ mm - 300 mm (korzystnie 190 mm) o wymiarach 100 mm do 800 mm (korzystnie 500 mm) szerokości względem długości przepływu strumienia i długości względem szerokości dozowania rzędu 2 m.

Urządzenie o korzystnych wymiarach jest zdolne przerobić 1.5-4 ton popiołu na godzinę.

Łatwo będzie można dokonać zmian i wprowadzać dodatkowe warianty w różnych aspektach tego wynalazku nie odchodząc od głównej jego idei.

Na przykład w zależności od jakości lotnego popiołu wprowadzanego do zasobnika a żądanym stopniem segregacji, ilość w pionie obszarów segregacji może być odpowiednio zwiększana lub zmniejszana.

Modułowa budowa urządzenia zapewnia podłączenie wielu urządzeń, co umożliwia napełnianie zasobników przez jeden bądź kilka elewatorów a zawory obrotowe będą jednocześnie napędzane z tego samego układu.

Chociaż sposób i urządzenie według wynalazku zostało opisane zwłaszcza do segregacji cząstek węgla z lotnego popiołu, to można je zastosować do segregacji czystych lotnych cząstek stałych będących mieszaninami materiałów przewodzących i nieprzewodzących.

177 591

FIG. 2

8

177 591

FIG. 3

177 591

32α

FIG. 5

W

177 591

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (22)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób segregacji, zwłaszcza węgla z lotnych cząstek stałych popiołu, wykorzystujący pole elektrostatyczne, znamienny tym, że cienką warstwę lotnego popiołu dozuje się gra-. witacyjnie nad szereg naprzemiennie nachylonych płaskich elektrod transportowych, przy czym tworzy się w pionie zygzakowata droga, na której umieszcza się równolegle do elektrod transportowych i w określonej od nich odległości elektrody zbiorcze, po czym na elektrody transportowe i zbiorcze podaje się napięcie o dużej różnicy potencjałów, a elektrody transportowe uziemia się, następnie w wyniku przewodności indukcyjnej ładuje się cząstki węgla znajdujące się w mieszaninie ładunkiem przeciwnym do ładunku elektrod zbiorczych i cząstki te kierują się do elektrody zbiorczej, po czym zbiera się je w elemencie zbierającym cząstki przewodzące związanym z elektrodą zbiorczą, a pozostałe po oddzieleniu węgla cząstki popiołu zbiera się w elemencie zbierającym nie przewodzące cząstki związanym z elektrodą transportową.
2. 2. Sposób segregacji według zastrz. 1, znamienny tym, że lotny popiół wprowadza się do zygzakowatej drogi w temperaturze od 50°C do 130°C.
3. 3. Sposób segregacji według zastrz. 2, znamienny tym, że lotny popiół wprowadza się w temperaturze od 95°C - 110°C.
4. 4. Sposób segregacji według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się różnicę potencjałów między elektrodami od 15 kV do 50 kV.
5. 5. Sposób segregacji według zastrz. 4, znamienny tym, że utrzymuje się różnicę potencjałów między elektrodami od 25 kV - 40 kV.
6. 6. Sposób segregacji według zastrz. 5, znamienny tym, że utrzymuje się różnicę potencjałów między elektrodami od 30 kV - 35 kV.
7. 7. Sposób segregacji według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się stałą różnicę potencjałów między elektrodami.
8. 8. Sposób segregacji według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się ciągłą różnicę potencjałów.
9. 9. Urządzenie do segregacji według zastrz. 1, znamienne tym, że utrzymuje się nieciągłą różnicę potencjałów.
10. 10. Urządzenie do sej^res^i^cji, awiaszc;ai węg la ę lotnych cząstek stałych popiołu, wykorzystujące pole elektrostatyczos, zaopatrzone w elektrodę transportową i elektrodę zbiorczą znamienne tym, że zawiera szereg obszarów segregacji (11), każdy z tych obszarów zawiera dwie płaskie równoległe i oddalone od siebie elektrody, elektrodę transportową (8) i elektrodę zbiorczą (9), przy czym powierzchnia elektrody transportowej (8) znajduje się niżej, zaś powierzchnia elektrody zbiorczej (9) wyżej i pomiędzy nimi zawarta jest droga przemieszczania, a obszary segregacji (11) leżące jeden pod drugim są naprzemiennie nachylone w przeciwnych kierunkach tak, że dolny koniec powierzchni elektrody transportowej (8) górnego obszaru segregacji jest umieszczony ponad górnym końcem powierzchni elektrody transportowej (8) kolejnego obszaru segregacji (11) i powierzchnie te ułożone są w kształcie zygzakowatej drogi do przesypywania mieszaniny pod działaniem siły grawitacji, przy czym elektrody transportowe (8) i elektrody zbiorcze (9) zasilane są wysokim napięciem o bardzo dużej różnicy potencjałów, a elektrody transportowe są uziemione; ponadto zawiera element podający cienką warstwę lotnych cząstek stałych kierowaną na powierzchnię elektrody transportowej (8) najwyżej położonego obszaru segregacji oraz w każdym obszarze segregacji (11) element zbierający przewodzące lotne cząstki stałe związany z powierzchnią elektrody zbiorczej (9) i element zbierający oieprzewodząca lotne cząstki stałe związany z najniżej położoną powierzchnią elektrody transportowej (8).

    177 591
11. 11. Urządzenie do segregacji według zastrz. 10, znamienne tym, że płaskie elektrody transportowe (8) i płaskie elektrody zbiorcze (9) mają postać metalowych płytek.
12. 12. Urządzenie do segregacji według zastrz. 11, znamienne tym, że powierzchnia elektrody zbiorczej (9) wykonana jest z aluminium lub stopu aluminium.
13. 13. Urządzenie do segregacji według zastrz. 11, znamienne tym, że powierzchnia elektrody transportowej (8) wykonana jest z materiału odpornego na ścieranie.
14. 14. Urządzenie do segregacji według zastrz. 13, znamienne tym, że powierzchnia elektrody transportowej (8) jest wykonana ze stali nierdzewnej lub pokryta stopem metalu o dużej wytrzymałości na zużycie.
15. 15. Urządzenie do segregacji według zastrz. 10, znamienne tym, że powierzchnia transportowa elektrody transportowej (8) jest pokryta przewodzącym materiałem ceramicznym lub spiekiem ceramiczno-metalowym.
16. 16. Urządzenie do segregacji według zastrz. 10, znamienne tym, ż krawędzie elektrody transportowej (8) i elektrody zbiorczej (9) posiadają minimalny łuk.
17. 17. Urządzenie do segregacji według zastrz. 10, znamienne tym, że elektrody transportowe (8) i elektrody zbiorcze (9) są nachylone pod kątem 45°C - 85°C w stosunku do poziomu.
18. 18. Urządzenie do segregacji według zastrz. 10, znamienne tym, że elektrody są pod napięciem w zakresie 15 kV do 50 kV.
19. 19. Urządzenie do segregacji według zastrz. 10, znamienne tym, że element podający ma podajnik wibracyjny (4).
20. 20. Urządzenie do segregacji według zastrz. 19, znamienne tym, że element podający ma przyrządy precyzyjnego dozowania ' lotnych cząsteczek stałych z określoną prędkością.
21. 21. Urządzenie do segregacji według zastrz. 20, znamienne tym, że przyrząd precyzyjnego dozowania zawiera zawór obrotowy (21) umieszczony w podstawie zasobnika (2).
22. 22. Urządzenie do segregacji według zastrz. 10, znamienne tym, że elementy zbierające przewodzące lotne cząstki stale oraz elementy zbierające nieprzewodzące lotne cząstki stałe są zaopatrzone odpowiednio w leje samowyładowcze (15) oraz kanały wylotowe (12) zbierające odpowiednie cząsteczki mieszaniny.

    Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia elektrostatycznej segregacji z mieszaniny poszczególnych materiałów posiadających różne elektryczne własności, a w szczególności z mieszaniny elektrycznie przewodzących i nieprzewodzących materiałów.

    Sposób i urządzenie, objęte wynalazkiem, jest zwłaszcza przeznaczone, choć nie koniecznie, do wydzielenia materiałów zawierających węgiel z lotnego popiołu powstałego w wyniku procesów spalania i spopielania, przeważnie występujących w elektrowniach opalanych węglem, w piecach do wypalania cegieł, prażenia rud, w piecach do kalcynacji jak również w wyniku spalania odpadów miejskich.

    W czasie spalania węgla w elektrowniach powstaje w dużych ilościach lotny popiół, który następnie po oczyszczeniu jest używany jako zamiennik lub dodatek do proszków wiążących przy wyrobie betonu.

    W zależności od ilości węgla zużytego jako paliwo, a także w zależności od procesu spalania, uzyskany popiół może zawierać różną ilość częściowo spalonych cząstek węgla wynoszący około 10 - 12% wagi.

    Międzynarodowe standardy w petrografii określają zawartość nie spalonego węgla w lotnym popiele do wyrobu betonu poniżej 4% i w związku z tym lotny popiół z wielu potencjalnych źródeł nie może zostać użyty do wyrobu betonu.

    Ze zwiększeniem się troski o środowisko i zaostrzeniem norm odnoszących się do emisji No_x i S_XO z pieców opalanych węglem, konstrukcje i metody spalania zostały zmienione w celu zmniejszenia tych emisji, tak, że zawartość węgla w popiele wzrosła, co wykluczyło poprzednio akceptowane źródła.

    177 591

    Elektroniczne korzyści, które przynosi powtórne użycie lotnego popiołu do cementu, wymuszają potrzebę usunięcia nadmiernej ilości węgla z lotnego popiołu w ekonomicznie uzasadnionych procesach.

    Elektrostatyczny separator poszczególnych materiałów wykorzystuje różne, dobrze znane elektryczne własności, które dzielą się na cztery kategorie: elektroforeza, przewodność indukcyjna, kontaktowa indukcja i dielektroforeza.

    W segregacji elektroforezyjnej w czasie wyładowania koronowego mieszanina cząstek przewodzących i nieprzewodzących jest jonizowana, tak że wszystkie cząstki uzyskują ładunek jak ładunek powierzchniowy. Początkowo naładowane cząstki przyciągane są do powierzchni uziemionego, metalowego wałka lub kierują się do nieruchomej metalowej płytki, posiadającą wypukłą powierzchnię.

    Uziemiony wałek lub płytka pozwala szybko rozproszyć naładowane przewodzące cząstki, które albo obracają się razem z metalowym wałkiem albo ślizgają się-nad powierzchnią nieruchomej płytki, gdzie na cząstki oddziałują siły grawitacji i odśrodkowe.

    Przewodzące cząstki o mniejszym ładunku najpierw opuszczają powierzchnię wałka lub płytki pod wpływem sił wirowych, a następnie naładowane nieprzewodzące cząstki, które przywarte do powierzchni pozostają dłużej, aż do momentu, gdy siły grawitacji przeważą siły przyciągania między cząstkami naładowanymi a uziemioną powierzchnią. Rozdzielacz kieruje cząstki przewodzące i nieprzewodzące po różnych trajektoriach do odpowiednich obszarów zbierania..

    Przewodność indukcyjna obejmuje transport mieszaniny przewodzących i nieprzewodzących cząstek w stronę uziemionego metalowego wałka lub nachylonej wypukłej powierzchni metalowej płytki w polu elektrostatycznym wytwarzanym w obszarze pomiędzy elektrodą o przeciwnym ładunku niż ładunek zmagazynowany na wałku lub płytce.

    Przemieszczające się po powierzchni cząstki przewodzące uzyskują taki sam znak ładunku, jaki jest na powierzchni pochodzący zarówno od powierzchni, po której się poruszają jak i od indukcji pochodzącej od-elektrody o przeciwnym ładunku.

    Kiedy cząsteczki przewodzące zostaną naładowane, wtedy są one przyciągane w kierunku elektrody i w podobny sposób, cząstki naładowane i nienaładowane po różnych trajektoriach opuszczają powierzchnię z łatwością ulegając segregacji w konwencjonalny sposób.

    Kontaktowa indukcja jest jednym z najstarszych sposobów segregacji cząstek, w którym ładunek jest indukowany w wyniku bezpośredniego kontaktu z naładowaną powierzchnią lub poprzez tarcie. Naładowane cząstki spadają swobodnie w polu elektrostatycznym między elektrodami o przeciwnych potencjałach, w którym rozdzielacz dokonuje podziału przyciąganych cząstek o odpowiednio przeciwnych ładunkach, poruszających się po różnych trajektoriach.

    Dielektroforeza jest podobna do elektroforezy z wyjątkiem sposobu segregacji cząstek, który zależny jest od możliwości polaryzacji materiału w niejednorodnym polu elektrycznym.

    Istnieje kilka czynników, które wpływają na wybór elektrostatycznego segregatora mieszaniny cząstek materiału, a szczególnie istnieje ogromna zależność od różnych elektrycznych i fizycznych właściwości, które mają wpływ na segregację materiału.

    Na przykład elektroforezę zwykle stosuje się do wydzielania ziaren piasku z rudy cynku, dwutlenku krzemu z żelaza i rud chromu, czy wydzielania metali ze składników niemetali. Segregację wykorzystującą przewodność indukcyjną często używa się w końcowym procesie oczyszczania rud tytanu i cyrkonu oraz do usuwania obcych składników z artykułów spożywczych.

    Dielektroforezę wykorzystuje się do wydzielania włókien z herbaty, papieru z plastyku i włókien z materiałów nie zawierających włókien.

    Kontaktową indukcję rzadko używa się w zastosowaniach komercyjnych, jako pojedynczy proces, lecz często stosuje się hybrydowo bądź w innych kombinacjach procesów elektrostatycznych.

    Jeden z takich hybrydowych procesów został przedstawiony w amerykańskim opisie patentowym nr US 3625360, gdzie w wyładowaniu koronowym mieszania cząstek zostaje obdarzona ładunkiem zanim umożliwi się cząstkom swobodny spadek w polu elektrostatycz177 591 nym w obszarze elektrod. Spadające swobodnie z komory jonizacyjnej, w której przebiegał proces wyładowania koronowego, cząstki trafiają na szereg uziemionych przegród i padają poniżej rozdzielacza.

    Z niemieckiego opisu patentowego Nr DE 3152018 C znany jest sposób polegający na nadawaniu ładunku cząstkom za pomocą „rozpylających” elektrod, zanim zaczną przemieszczać się w strumieniu powietrza w polu elektrostatycznym.

    Z brytyjskiego opisu patentowego nr GB 1349995 znany jest separator cząstek, w którym na trajektorię cząstek ma wpływ pole elektryczne i magnetyczne prostopadle do siebie zorientowane.

    Z rosyjskiego opisu patentowego nr SU 822899 i nr SU 288907 znany jest separator elektrostatyczny, w którym najniższa elektroda jest perforowaną przysłoną. W opisie patentowym SU 822899 opisanych jest, wiele perforowanych przysłon poniżej najniższej elektrody-przysłony, którą przechodzą ściśle wybrane cząstki. W rosyjskim opisie SU 288907 opisana jest najniżej perforowana elektroda jako wibrująca przysłona, a nadmuch powietrza usuwa cząstki przyległe do elektrody.

    Z innego rosyjskiego opisu patentowego nr SU 1375346 znany jest hybrydowy elektrostatyczny separator, w którym cząstki wytwarzają ładunek przez tarcie w wibrującym dozowniku a następnie przemieszczają się w polu elektrycznym wytworzonym przez elektrody rozpraszające. Zarówno elektrody jak i karbowane krawędzie w poprzek kanału dozującego pomagają w segregacji cząstek.

    Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 372032 znany jest separator cząstek wyposażony w parę oddalonych od siebie płytek dielektrycznych między, którymi dozowany jest materiał. Lotne cząstki stałe są wprowadzone w ruch wzdłużny przez wibrujący dozownik przymocowany do dolnej płytki. Układ rozpraszających równolegle elektrod jest umieszczony poza płytkami dielektrycznymi i jest zasilany napięciem zmiennym. Część lotnych cząstek stałych jest odpychana przez pole elektryczne i przesuwa się bocznie odpowiednio do innych lotnych cząstek stałych przesuwających się wzdłuż płytek.

    Powyższy opis patentowy w niewielkim stopniu ilustruje ogromną ilość opracowań separatorów elektrostatycznych. Niedogodnością tych znanych separatorów jest ich wydajność, jak również określony charakter zastosowania, mieszaniny związków, których cząsteczki posiadają wymiary w zakresie od 75pm do 1 mm w przypadku ziaren nieorganicznych i rud oraz do 3 mm w przypadku cząstek organicznych.

    Oprócz tego mała ilość opracowań opisuje wydzielenie cząstek węgla z lotnego popiołu oraz żadne opracowanie nie poświęca uwagi wydzieleniu lub klasyfikowaniu wysoko oczyszczonych lotnych cząstek stałych o wymiarach w zakresie od 10 - 200pm i gęstości nasypowej mniejszej niż 1.0.

    W elektrostatycznej separacji materiałów zawierających węgiel, opracowania proponują odpowiednio do przeznaczenia pewny ograniczony zakres segregacji.

    Z rosyjskiego opisu patentowego nr SU 994013 znany jest sposób polegający na przeprowadzeniu w elektrowni wstępnej obróbki lotnego popiołu w temperaturze 1200-1500°C w celu uformowania się mieszaniny małych kulek szklanych (70-80%) i ziaren koksu (2030%). Tak wstępnie poddany obróbce materiał jest wprowadzony w pole elektryczne wytworzone w typowym kotle z separatorem koronowego wyładowania.

    Z australijskiego opisu patentowego nr AU 21349/83 i AU 21350/83 znane jest urządzenie, w którym jedna elektroda zamontowana jest na typowym wibracyjnym dozowniku, a pozostałe elektrody są zamontowane powyżej pierwszej, pod kątem ostrym (typowy 12°) w kierunku bocznym, skierowane ku górze na zewnątrz. Elektrody są zasilane ze źródła wysokiego zmiennego napięcia a krzywizny linii pola gęstnieją przy powierzchniach elektrod. Urządzenie pracuje w sposób podobny do opisanego w opisie patentowym US nr 3720312, lecz dodatkowo wykorzystuje, rozpylanie powietrza z najniższej perforowanej elektrody i rozpylanie lotnych cząstek stałych materiału, w celu poprawienia zarówno segregacji jak i przepływ strumienia przez urządzenie.

    177 591

    Z australijskiego opisu patentowego nr AU 21350/83 znane są różne wersje urządzenia z opisu patentowego nr Au 21349/83, w którym najwyższa elektroda obejmuje obszar o różnych potencjałach.

    Oba australijskie zastosowania AU 21349/83 i AU 21350/83 zalecają że początkowe wytwarzanie ładunku cząstek węgla może być dokonywane w wyniku jonizacji, tarcia, przewodności indukcyjnej albo kombinacji tych procesów.

    Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4839032 i US 4874507 znana jest niewielka przestrzeń między płaszczyznami elektrod ( 10 mm lub mniej) z umieszczoną w środku niej perforowaną dielektryczną przesłoną. Po obu stronach dielektrycznej płytki umieszczony jest perforowany pasek (PTFE pokryty Kevlarem - znak handlowy) W czasie pracy sąsiadujące paski w wyniku przemieszczania segregują cząstki.

    Lotne cząstki stałe materiału są wprowadzane przez przesłonę w jednej elektrodzie i wyniku tarcia między nimi wytwarza się ładunek.

    Użycie pola elektrycznego powoduje wytworzenie ładunku cząstek w celu przemieszczania się ich w kierunku elektrody o przeciwnym ładunku, po czym są one zbierane przez perforowany pasek i odpowiednio przesunięte na przeciwną stronę zbiornika urządzenia.

    W wielu opisach patentowych elektrostatyczne separatory są ogólnie sprawne zgodnie ze swoim przeznaczenim, lecz cechuje ich jedna bądź kilka wad. Niedogodnością znanych separatorów jest spadek wydajności w czasie, niedostateczny stopień segregacji oraz energochłonność i wysokie koszty przedsięwzięcia.

    Gdy segregacji podlegają minerały o wysokiej wartości, wtedy wydajność, energochłonność i koszty wytwarzania nie brane są pod uwagę. W przypadku materiałów o niskiej wartości, jak lotny popiół, to wydzielenie może się znacząco przyczynić do określonej ekonomicznej żywotności procesów segregacyjnych.

    Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu i urządzenia, które wyeliminują niedogodności znanych dotychczas sposobów i urządzeń ze szczególnym uwzględnieniem sposobu i urządzenia przeznaczonego zwłaszcza do wydzielenia węgla z lotnego popiołu.