RU2808568C2 - Способы размола на струйной мельнице и системы - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к способам и системе для измельчения материала посредством струйной мельницы. Способ измельчения материалов, включающий размещение в камере измельчения струйной мельницы первого потока, содержащего циркулирующую текучую среду и частицы материала для получения второго потока, направление второго потока в циклонный сепаратор, который выполнен с возможностью сепарирования первой части измельченного материала от второй части измельченного материала, сбор первой части измельченного материала в первом устройстве сбора, направление во второе устройство сбора третьего потока, вхождение в контакт четвертого потока с дополнительными частицами материала для получения пятого потока. При этом первая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер частиц, равный или больше, чем пороговый размер частиц, а вторая часть материала содержит частицы, имеющие размер частиц меньше, чем пороговый размер частиц. Причем струйная мельница содержит камеру измельчения, коллектор, содержащий по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды и охватывающий камеру измельчения, узел питающей трубы, содержащий полый корпус. Система 100 для измельчения материалов содержит струйную мельницу 110, циклонный сепаратор 120, первое устройство сбора 130, второе устройство сбора 140, выполненное с возможностью сбора второй части измельченного материала. При этом способ измельчения материалов может заключаться в том, что используют вышеуказанную систему, а циркуляцию циркулирующей текучей среды осуществляют через систему с помощью компрессора, при этом размещают частицы материала в струйную мельницу. Способ и система повышают технологичность процесса измельчения. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Эта заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США №62/790,297, поданной 9 января 2019 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки.

Уровень техники

Струйная мельница представляет собой устройство, используемое для уменьшения размера частиц. Струйные мельницы в целом надежны, потому что они обычно не содержат движущихся частей или грохотов, и при этом струйные мельницы обычно не требуют использования каких-либо мелющих тел. Струйная мельница уменьшает размер частиц из-за высокоскоростных столкновений между частицами, инжектируемыми в струйную мельницу.

Хотя струйные мельницы подходят для измельчения относительно большого количества материалов, струйные мельницы обычно не используются для измельчения определенных материалов, таких как уголь, из-за опасений относительно эффективности, стоимости, безопасности или их комбинации.

По-прежнему существует потребность в способах и системах для материалов, размалываемых на струйной мельнице, в том числе угля. Также остается потребность в способах и системах размола на струйной мельнице, которые были бы более эффективными и/или менее дорогостоящими, включая способы, которые рециркулируют текучую среду, используемую в процессах.

Сущность изобретения

В настоящем документе представлены способы и системы, которые могут основываться на струйной мельнице для измельчения материала, включая уголь. Предоставленные в данном документе способы и системы могут включать циркулирующую текучую среду, которая направляет (например, транспортирует) материал, создает давление в струйной мельнице и рециркулируется. Возможность рециркулировать циркулирующую текучую среду может снизить затраты, связанные с описанными в данном документе способами и системами. Циркулирующая текучая среда может включать бескислородную текучую среду, что может повысить безопасность.

В одном аспекте предоставлены способы размола на струйной мельнице. В некоторых вариантах осуществления способы включают размещение в камере измельчения струйной мельницы первого потока, который содержит (i) циркулирующую текучую среду и (ii) частицы материала для получения второго потока, который содержит (а) циркулирующую текучую среду и (b) измельченный материал, при этом давление в струйной мельнице создается циркулирующей текучей средой. Затем второй поток может быть направлен в циклонный сепаратор, при этом циклонный сепаратор выполнен с возможностью сепарирования первой части измельченного материала от второй части измельченного материала, при этом первая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер частиц равный или больше чем пороговый размер частиц, а вторая часть материала содержит частицы, имеющие размер частиц меньше чем пороговый размер частиц. Способы могут включать сбор первой части измельченного материала в первом устройстве сбора. Способы могут включать направление во второе устройство сбора третьего потока, который содержит (1) циркулирующую текучую среду и (2) вторую часть измельченного материала, при этом второе устройство сбора выполнено с возможностью сепарирования второй части измельченного материала от третьего потока для получения четвертого потока, содержащего циркулирующую текучую среду. Способы могут включать вхождение в контакт четвертого потока с дополнительной циркулирующей средой и/или дополнительными частицами материала для создания пятого потока.

В другом аспекте предоставлены системы для измельчения материала. В некоторых вариантах осуществления указанные системы содержат струйную мельницу, выполненную с возможностью уменьшения среднего размера частиц материала для получения измельченного материала, циклонный сепаратор, выполненный с возможностью сепарирования первой части измельченного материала и второй части измельченного материала, при этом первая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер, равный или больше чем пороговый размер частиц, а вторая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер меньше чем пороговый размер частиц, первое устройство сбора, выполненное с возможностью сбора первой части измельченного материала, и второе устройство сбора, выполненное с возможностью сбора второй части измельченного материала, и компрессор. Струйная мельница может сообщаться по текучей среде с циклонным сепаратором, причем циклонный сепаратор может сообщаться по текучей среде с первым устройством сбора и вторым устройством сбора, а второе устройство сбора может сообщаться по текучей среде с компрессором. Компрессор может быть выполнен с возможностью непрерывной подачи циркулирующей текучей среды в струйную мельницу, циклонный сепаратор и второе устройство сбора.

В данном документе описаны другие варианты осуществления способов и систем. Дополнительные аспекты будут изложены частично в нижеследующем описании и частично будут очевидны из описания или могут быть изучены при практическом использовании аспектов, описанных в данном документе. Описанные в данном документе преимущества могут быть реализованы и достигнуты с помощью элементов и комбинаций, конкретно указанных в прилагаемой формуле изобретения. Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и последующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными, а не ограничительными.

Краткое описание графических материалов

На фиг. 1 изображен вариант осуществления системы для измельчения материала.

На фиг. 2 изображен вариант осуществления системы для измельчения материала.

Подробное описание

В данном документе предоставлены способы и системы для измельчения материала с помощью струйной мельницы. Предоставленные в данном документе способы и системы могут устранять один или большее количество из вышеупомянутых недостатков существующих способов и систем размола на струйной мельнице.

Системы

В данном документе предоставлены системы для измельчения материалов. В некоторых вариантах осуществления системы содержат струйную мельницу, циклонный сепаратор, первое устройство сбора, второе устройство сбора и компрессор. Струйная мельница может сообщаться по текучей среде с циклонным сепаратором, первым устройством сбора, вторым устройством сбора и компрессором. Например, струйная мельница может сообщаться по текучей среде с циклонным сепаратором, причем циклонный сепаратор может сообщаться по текучей среде с первым устройством сбора и вторым устройством сбора, причем второе устройство сбора может сообщаться по текучей среде с по меньшей мере одним из компрессора или струйной мельницей, а компрессор сообщается по текучей среде со струйной мельницей. В качестве дополнительного примера струйная мельница может сообщаться по текучей среде с циклонным сепаратором, причем циклонный сепаратор может сообщаться по текучей среде с первым устройством сбора и вторым устройством сбора, причем второе устройство сбора может сообщаться по текучей среде с компрессором, а компрессор находится в сообщении по текучей среде со струйной мельницей. Такие компоновки могут образовывать цикл. То есть циркулирующая текучая среда может рециркулировать через систему. В контексте данного документа два компонента «сообщаются по текучей среде» друг с другом, когда они напрямую соединены или косвенно соединены через трубопровод и/или другое известное оборудование таким образом, который позволяет текучей среде течь между двумя компонентами, например, от одного компонента к другому.

Компрессор может быть выполнен с возможностью непрерывной циркуляции текучей среды к струйной мельнице, циклонному сепаратору и второму устройству сбора. Циркулирующая текучая среда может транспортировать материал по системе таким образом, что струйная мельница измельчает материал для получения измельченного материала, который сепарируется через циклонный сепаратор на части, имеющие разные размеры частиц, которые отдельно собираются первым устройством сбора и вторым устройством сбора, тем самым позволяя рециркулировать по меньшей мере по существу не содержащую частиц циркулирующую текучую среду. Например, циркулирующая текучая среда может использоваться для транспортировки дополнительных частиц материала через систему. Циркулирующая текучая среда обычно может рециркулировать через систему на протяжении процесса измельчения, и системы, предоставленные в данном документе, могут быть выполнены с возможностью введения дополнительного количества циркулирующей текучей среды для компенсации любой циркулирующей текучей среды, которая покидает систему по любой причине. В контексте данного документа фраза «по существу не содержит частиц» и т. п. относится к потоку, из которого по меньшей мере 99% по массе, по меньшей мере 99,5% по массе, по меньшей мере 99,9% по массе или по меньшей мере 99,99% по массе материала удалено из циркулирующей текучей среды.

В некоторых вариантах осуществления системы также содержат питающий бункер и конвейерный питатель, выполненный с возможностью транспортирования материала из питающего бункера в струйную мельницу.

Вариант осуществления описанной в данном документе системы изображен на фиг. 1. Система 100 в соответствии с фиг. 1 содержит струйную мельницу 110, которая сообщается по текучей среде с циклонным сепаратором 120. Циклонный сепаратор 120 сообщается по текучей среде с первым устройством сбора 130 и вторым устройством сбора 140. Второе устройство сбора 140, как показано пунктирными линиями, может сообщаться по текучей среде с другими компонентами системы через прямое соединение (180e) с компрессором 150 и/или соединение (180f), которое обходит компрессор 150. Система 100 в соответствии с фиг. 1 может дополнительно содержать вспомогательный источник 190 текучей среды, который может сообщаться по текучей среде с другими компонентами системы через соединение (180g), показанное на фиг. 1. Система 100 в соответствии с фиг. 1 также содержит питающий бункер 160 и конвейер 170, который питает материалом струйную мельницу 110. Компрессор 150 создает давление в циркулирующей текучей среде (180a, 180b), текущую в струйную мельницу 110 и узел 111 питающей трубы струйной мельницы 110 соответственно. Поток циркулирующей среды в подаваемом потоке 180a может превышать поток циркулирующей среды в подаваемом потоке 180b. Например, подаваемый поток 180a может иметь поток, достаточный для создания соответствующего давления в камере измельчения струйной мельницы 110, в то время как подаваемый поток 180b может иметь поток, достаточный, но меньший в целом, чем поток для подаваемого потока 180a, для работы узла 111 питающей трубы струйной мельницы, чтобы обеспечить беспрепятственный транспорт частиц в камеру измельчения струйной мельницы 110. Узел 111 питающей трубы струйной мельницы 110 принимает материал, подаваемый конвейером 170, на который материал размещается питающим бункером 160. Циркулирующая текучая среда 180c транспортирует материал, измельченный струйной мельницей, в циклонный сепаратор 120. Первое устройство сбора 130 собирает первую часть измельченного материала, в то время как циркулирующая текучая среда 180d транспортирует вторую часть измельченного материала ко второму устройству сбора 140, которое собирает вторую часть измельченного материала. Циркулирующая текучая среда 180e, которая не содержит измельченных частиц, затем может быть возвращена в компрессор 150 для повторного повышения давления перед направлением в струйную мельницу 110 или узел 111 питающей трубы струйной мельницы. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть циркулирующей текучей среды 180f может обходить компрессор и возвращаться в струйную мельницу 110 или питатель 111 струйной мельницы. Вспомогательное количество текучей среды 180g может подаваться в систему из вспомогательного источника 190 текучей среды для компенсации снижения давления, уменьшения объема или их комбинации для циркулирующей текучей среды 180e и/или циркулирующей текучей среды 180f. Вспомогательное количество текучей среды 180g, которое может подаваться в систему 100 в соответствии с фиг. 1 может регулироваться непрерывно или периодически.

Струйная мельница

В контексте данного документа фразы «струйная мельница» и «размол на струйной мельнице» включают и относятся к использованию любого типа ударных мельниц с энергией текучей среды, включая, но не ограничиваясь ими, спирально-струйные мельницы, контурные струйные мельницы и струйные мельницы с псевдоожиженным слоем, с внутренними воздушными классификаторами или без них. Эти мельницы известны в данной области техники. Струйная мельница используется для измельчения частиц материала.

В контексте данного документа термины «измельчать», «измельченный» или «измельчение» относятся к уменьшению размера частиц за счет разрушения, например, обычного перемалывания. Указанный процесс характеризуется ускорением частиц в потоке газа до высоких скоростей для (i) столкновения с другими частицами, ускоренными аналогичным образом, (ii) столкновения о стенки мельницы или (iii) их комбинации.

В некоторых вариантах осуществления размол на струйной мельнице частиц, помимо обеспечения желаемого уровня измельчения, снижает уровень остаточного растворителя и влажности в частицах во время процесса (т. е. перед сбором) за счет использования сухой циркулирующей текучей среды (например, газ для измельчения, инжектируемый газ или оба). Для достижения пониженных остаточных уровней инжектируемого газа/газа для измельчения предпочтительным является газ с низким содержанием жидкости, такой как сухой азот, диоксид углерода или их комбинация. В некоторых вариантах осуществления нагнетаемый газ/газ для измельчения имеет температуру меньше чем 100°C (например, меньше чем 75°C, меньше чем 50°C, меньше чем 25°C и т. д.) или от около 25°C до около 100°C. В контексте данного документа фраза «газ с низким содержанием жидкости» и т. п. относится к газу, который содержит меньше чем 1% по объему, меньше чем 0,5% по объему, меньше чем 0,1% по объему или меньше чем 0,01% по объему жидкости, такой как вода.

Струйные мельницы, используемые в описанных в данном документе системах и устройствах, в целом могут включать любую струйную мельницу, выполненную с возможностью уменьшения среднего размера частиц материала для получения измельченного материала.

В некоторых вариантах осуществления струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов включают измельчающую камеру, коллектор и питатель.

Коллектор может содержать по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды, и коллектор может охватывать камеру измельчения. Коллектор может полностью или частично охватывать камеру измельчения. Камера измельчения и коллектор обычно сообщаются по текучей среде друг с другом. В некоторых вариантах осуществления коллектор содержит одно первое впускное отверстие для текучей среды. В некоторых вариантах осуществления коллектор содержит два или большее количество первых впускных отверстий для текучей среды. Когда коллектор содержит два или большее количество первых впускных отверстий для текучей среды, местоположения указанных двух или большего количества первых впускных отверстий для текучей среды могут быть равноудалены друг от друга. Циркулирующая текучая среда может подаваться в коллектор через по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды. Циркулирующая текучая среда, подаваемая по меньшей мере к одному впускному отверстию для текучей среды, может называться «газ для измельчения».

Питатель струйной мельницы в некоторых вариантах осуществления содержит узел питающей трубы. Узел питающей трубы может содержать полый корпус. Полый корпус может быть трубой и может быть изготовлен из тех же материалов, что и одна или большее количество других частей струйной мельницы. Полый корпус обычно сообщается по текучей среде с камерой измельчения струйной мельницы. Следовательно, циркулирующая текучая среда и материал, расположенный в полом корпусе, могут быть введены в камеру измельчения струйной мельницы. В некоторых вариантах осуществления полый корпус содержит второе впускное отверстие для текучей среды и впускное отверстие для материала. Материал может быть расположен во впускном отверстии для материала, а циркулирующая текучая среда может подаваться во второе впускное отверстие для текучей среды. Циркулирующая текучая среда, подаваемая ко второму впускному отверстию для текучей среды, может называться как «инжектируемый газ». В некоторых вариантах осуществления питатель струйной мельницы представляет собой питатель типа Вентури.

Камеры измельчения струйных мельниц, используемых в описанных в данном документе системах и способах, в целом могут иметь любой диаметр. В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 8 дюймов (20,32 см) до около 42 дюймов (106,68 см). В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 8 дюймов (20,32 см) до около 36 дюймов (91,44 см). В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 8 дюймов (20,32 см) до около 30 дюймов (76,2 см). В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 8 дюймов (20,32 см) до около 24 дюйма (60,96 см). В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 10 дюймов (25,4 см) до около 24 дюйма (60,96 см). В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 10 дюймов (25,4 см) до около 22 дюйма (55,88 см). В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 10 дюймов (25,4 см) до около 20 дюймов (50,8 дюйма). В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 10 дюймов (25,4 см) до около 18 дюймов (45,72 см). В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 10 дюймов (25,4 см) до около 16 дюймов (40,64 см). В некоторых вариантах осуществления диаметр камеры измельчения составляет от около 10 дюймов (25,4 см) до около 15 дюймов (38,1 см). Камеры измельчения могут быть выполнены из нержавеющей стали и могут содержать футеровку. Примеры подходящих футеровок включают полиэтилен, политетрафторэтилен, полиуретан, вулканизированный каучук, карбид вольфрама и т. д.

Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 1 кг/час до около 5000 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 4600 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 4000 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 3600 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 2800 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 2000 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 1400 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 1000 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 700 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 475 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 3 кг/час до около 150 кг/час. Струйные мельницы описанных в данном документе систем и способов могут иметь производительность от около 10 кг/час до около 120 кг/час.

Струйные мельницы, используемые в описанных в данном документе системах и способах, могут включать коммерчески доступные струйные мельницы. Например, струйная мельница может включать струйную мельницу MICRONIZER® (Sturtevant, Inc., США).

В целом давление в струйной мельнице может быть эффективным для измельчения материала. В некоторых вариантах осуществления давление в струйной мельнице составляет от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 200 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления. В некоторых вариантах осуществления давление в струйной мельнице составляет от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 190 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления. В некоторых вариантах осуществления давление в струйной мельнице составляет от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 180 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления. В некоторых вариантах осуществления давление в струйной мельнице составляет от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 170 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления. В некоторых вариантах осуществления давление в струйной мельнице составляет от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 160 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления. В некоторых вариантах осуществления давление в струйной мельнице составляет от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 150 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления. В некоторых вариантах осуществления давление в струйной мельнице составляет от около 100 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 200 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления. В некоторых вариантах осуществления давление в струйной мельнице составляет от около 125 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 200 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления. В некоторых вариантах осуществления давление в струйной мельнице составляет от около 150 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 200 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления. «Давление в струйной мельнице» представляет собой давление в камере измельчения струйной мельницы. Давление в камере измельчения может создаваться циркулирующей текучей средой, и в таких случаях говорится, что струйные мельницы «находятся под давлением циркулирующей текучей среды».

Конвейерный питатель

В некоторых вариантах осуществления описанные в данном документе системы содержат конвейерный питатель. Конвейерный питатель может быть выполнен с возможностью размещения материала в струйной мельнице. Например, конвейерный питатель может размещать материал в питатель струйной мельницы. Как дополнительный пример, конвейерный питатель может размещать материал во впускном отверстии для материала питателя струйной мельницы.

В некоторых вариантах осуществления конвейерный питатель содержит винтовой конвейер. В некоторых вариантах осуществления конвейерный питатель содержит ленточный конвейер.

В некоторых вариантах осуществления конвейерный питатель заключен в защитный корпус. Следовательно, описанные в данном документе системы могут содержать защитный корпус. Защитный корпус может быть выполнен с возможностью приема избыточного давления, которое может создаваться циркулирующей текучей средой. Защитный корпус, в котором расположен конвейерный питатель, в целом может быть выполнен из любого материала (материалов), и один или большее количество этих материалов могут быть прозрачными. Защитный корпус может содержать один или большее количество клапанов, позволяющих циркулирующей текучей среде покидать защитный корпус.

Используемая в данном документе фраза «избыточное давление» в целом относится к давлению, которое (i) больше чем давление окружающей среды, (ii) меньше чем давление в камере измельчения струйной мельницы, или (iii) их комбинации. Например, «избыточное давление», которое применяется к одному или большему количеству устройств в данном документе, может быть от около 50% до около 99% меньше чем давление в камере измельчения струйной мельницы. Следовательно, избыточного давления может быть достаточно, чтобы покрыть содержимое аппарата, например, материал в питающем бункере; или избыточное давление может быть достаточным для проникновения в содержимое аппарата, такое как материал в питающем бункере, с помощью циркулирующей текучей среды (или другой текучей среды). Предлагаемые в данном документе системы могут содержать такой элемент, как редукционный клапан, который частично используется для создания избыточного давления в циркулирующей среде. Однако текучая среда, отличная от циркулирующей текучей среды, может использоваться для приложения избыточного давления к одному или большему количеству устройств. Когда два или большее количество устройств находятся под избыточным давлением, избыточные давления, прикладываемые к двум или большему количеству устройств, могут быть одинаковыми или разными.

Конвейерный питатель может использоваться, по меньшей мере частично, для управления скоростью питания, с которой материал подается в струйную мельницу. В некоторых вариантах осуществления конвейерный питатель размещает материал в питателе струйной мельницы со скоростью, описанной в данном документе. Питающий бункер и конвейерный питатель могут использоваться для управления скоростью питания, с которой материал подается в струйную мельницу. Например, питающий бункер может управлять количеством материала, размещенного на конвейерном питателе, а конвейерный питатель может управлять скоростью, с которой материал на или в конвейерном питателе подается в струйную мельницу. Когда конвейерный питатель является ленточным конвейером, питающий бункер может использоваться для управления глубиной материала, размещенного на ленточном конвейере.

Не желая ограничиваться какой-либо конкретной теорией, полагают, что средний размер частиц первой части измельченного материала может быть определен, по меньшей мере частично, скоростью питания, с которой материал подается в струйную мельницу. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц первой части измельченного материала уменьшается за счет уменьшения скорости питания материала, подаваемого в струйную мельницу. Напротив, в некоторых вариантах осуществления средний размер частиц первой части измельченного материала увеличивается за счет возрастания скорости питания материала, подаваемого в струйную мельницу.

В некоторых вариантах осуществления скорость питания, с которой материал подается в струйную мельницу, регулируется, по меньшей мере частично, конвейерным питателем, и скорость подачи выбирается на основе (i) желаемого среднего размера частиц первой части измельченного материала, (ii) производительности струйной мельницы или (iii) их комбинации.

Скорость питания материала, подаваемого в струйную мельницу может составлять от около 1 кг/час до около 5000 кг/час, от около 1 кг/час до около 4000 кг/час, от около 3 кг/час до около 3600 кг/час, от около 3 кг/час до около 2800 кг/час, от около 3 кг/час до около 2000 кг/час, от около 3 кг/час до около 1400 кг/час, от около 3 кг/час до около 1000 кг/час, от около 3 кг/час до около 700 кг/час, от около 3 кг/час до около 475 кг/час, от около 3 кг/час до около 200 кг/час, от около 3 кг/час до около 150 кг/час, от около 10 кг/час до около 120 кг/час, от около 20 кг/час до около 80 кг/час или от около 35 кг/час до около 50 кг/час.

Питающий бункер

Описанные в данном документе системы могут содержать питающий бункер. Питающий бункер в целом может содержать контейнер, содержащий сужающееся дно, через которое выгружается материал. В некоторых вариантах осуществления питающий бункер подает материал в струйную мельницу, например, через впускное отверстие для материала струйной мельницы.

В некоторых вариантах осуществления системы, описанные в данном документе, содержат конвейерный питатель и питающий бункер, и питающий бункер размещает материал на конвейерном питателе или в нем. Конвейерный питатель может быть выполнен с возможностью транспортирования материала из питающего бункера в струйную мельницу. Когда описанные в данном документе системы содержат питающий бункер и конвейерный питатель, скорость питания, с которой материал размещается в струйной мельнице, может определяться, по меньшей мере частично, (i) скоростью, с которой питающий бункер размещает материал на конвейерном питателе, (ii) скоростью, с которой конвейерный питатель размещает материал в струйной мельнице, или (iii) их комбинацией.

К питающему бункеру может быть приложено избыточное давление. В некоторых вариантах осуществления избыточное давление прилагается к циркулирующей текучей среде.

В некоторых вариантах осуществления системы, представленные в данном документе, также содержат загрузочный бункер, который выполнен с возможностью подачи материала в питающий бункер. Питающий бункер и загрузочный бункер могут быть соединены напрямую или косвенно. В некоторых вариантах осуществления избыточное давление прилагается к загрузочному бункеру. Избыточное давление может быть приложено посредством циркулирующей текучей среды. Когда к загрузочному бункеру прикладывается избыточное давление циркулирующей текучей среды, циркулирующая текучая среда может проникать через материал в загрузочный бункер, питающий бункер или их комбинацию. Не желая ограничиваться какой-либо конкретной теорией, считается, что приложение избыточного давления к загрузочному бункеру и/или питающему бункеру с помощью осушенной циркулирующей текучей среды или другой бескислородной текучей среды может снизить или минимизировать содержание воды в материале, таком как как уголь, размещенный в загрузочном бункере и/или питающем бункере.

Циркулирующая текучая среда

В целом циркулирующая текучая среда, используемая в способах и системах, описанных в данном документе, может включать текучую среду, которая способна транспортировать материал через указанные системы и прикладывать давление (например, нагнетание давления в струйной мельнице, создание избыточного давления, пульсация рукавов пылеуловителя с рукавными фильтрами и т. д.) к одному или большему количеству компонентов системы. В некоторых вариантах осуществления циркулирующая текучая среда содержит бескислородный газ. Фраза «бескислородный газ» в контексте данного документа обычно относится к газу, который содержит меньше чем 1% кислорода по объему. В некоторых вариантах осуществления бескислородный газ содержит меньше чем 0,5% кислорода по объему. В некоторых вариантах осуществления бескислородный газ содержит меньше чем 0,1% кислорода по объему. В некоторых вариантах осуществления бескислородный газ содержит меньше чем 100 частей на миллион по объему (ppmv), меньше чем 10 ppmv, или меньше чем 5 ppmv кислорода.

В некоторых вариантах осуществления циркулирующая текучая среда содержит инертный газ. Инертный газ может быть выбран из азота (N₂), аргона (Ar) или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления циркулирующая текучая среда представляет собой диоксид углерода. В некоторых вариантах осуществления циркулирующая текучая среда содержит диоксид углерода и инертный газ.

Циклонный сепаратор

В целом циклонные сепараторы систем и способов, описанных в данном документе, представляют собой аппараты, выполненные с возможностью сепарирования первой части измельченного материала и второй части измельченного материала, причем первая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер, равный или больше чем пороговый размер частиц. Циклонные сепараторы могут обеспечить сепарирование первой части и второй части измельченного материала путем создания спирального вихря. Вторая часть измельченного материала, которая содержит частицы, имеющие размер меньше чем пороговый размер частиц, обычно имеет меньшую инерцию, и, следовательно, на нее легче воздействуют силы, создаваемые спиральным вихрем. Напротив, первая часть измельченного материала, которая содержит частицы, имеющие размер, равный или больше чем пороговый размер частиц, не так легко подвергается воздействию сил, создаваемых спиральным вихрем.

Циклонный сепаратор может иметь любую пространственную ориентацию. В некоторых вариантах осуществления циклонный сепаратор расположен по существу вертикально. Циклонный сепаратор расположен «по существу вертикально», когда он расположен так, что (i) продольная ось, которая пересекает центр циклонной части циклонного сепаратора, является по существу вертикальной, и (ii) его коническая секция направлена к земле, как показано на фиг. 1.

Пороговый размер частиц, который отличает первую часть и вторую часть измельченного материала, может быть отрегулирован. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц регулируется путем модификации разгрузочной насадки циклонного сепаратора. Модификация разгрузочной насадки может увеличивать или уменьшать силы, создаваемые спиральным вихрем, тем самым увеличивая или уменьшая пороговый размер частиц.

В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет от около 0,1 мкм до около 30 мкм, от около 0,1 мкм до около 25 мкм, от около 0,1 мкм до около 20 мкм, от около 0,1 мкм до около 15 мкм, от около 0,1 мкм до около 10 мкм, от около 0,1 мкм до около 7 мкм или от около 0,1 мкм до около 5 мкм. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет от около 1 мкм до около 30 мкм, от около 1 мкм до около 25 мкм, от около 1 мкм до около 20 мкм, от около 1 мкм до около 15 мкм, от около 1 мкм до около 10 мкм, от около 1 мкм до около 7 мкм или от около 1 мкм до около 5 мкм. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет около 20 мкм. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет около 15 мкм. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет около 10 мкм. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет около 5 мкм. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет около 4 мкм. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет около 3 мкм. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет около 2 мкм. В некоторых вариантах осуществления пороговый размер частиц составляет около 1 мкм.

Циклонный сепаратор описанных в данном документе способов и систем может быть выполнен с возможностью сепарирования от потока от около 90% до 100%, от около 92% до 100%, от около 94% до 100%, от около 96% до 100%, от около 98% до 100% или от около 99% до 100% по массе частиц, имеющих размер частиц, равный или больше чем пороговый размер частиц. Например, если поток содержит 100 г частиц, имеющих размер, равный или больше чем пороговый размер частиц, и циклонный сепаратор сепарирует 99 г этих частиц от потока, тогда циклонный сепаратор выполнен с возможностью сепарирования от потока 99% по массе частиц, имеющих размер частиц, равный или больше чем пороговый размер частиц. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления вторая часть измельченного материала может содержать некоторое количество частиц, имеющих размер частиц, равный или больше чем пороговый размер частиц. Наоборот, в некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала может содержать частицы, имеющие размер частиц меньше чем пороговый размер частиц. Соответственно, «первая часть» и «вторая часть», описанные в данном документе, определены в терминах потока, отсепарированного циклонным сепаратором, имеющим теоретическую способность сепарировать все частицы, имеющие размер, равный или больше чем пороговый размер частиц от всех частиц, имеющих размер частиц меньше чем пороговый размер частиц, но следует отметить, что ни один циклонный сепаратор не будет обладать этой идеальной способностью. Следовательно, фраза «первая часть измельченного материала» охватывает те «первые части», которые включают [1] X% по массе частиц входящего потока, имеющих размер частиц, равный или больше чем пороговый размер частиц, при этом циклонный сепаратор, используемый для выделения первой части, выполнен с возможностью сепарирования от входящего потока X% частиц, имеющих размер частиц, равный или больше чем пороговый размер частиц, [2] часть (например, от около 0,01% до около 10%, от 0,01% до около 5% или от около 0,01% до около 1% по массе) частиц, имеющих размер меньше чем пороговый размер частиц, или [3] их комбинацию. И наоборот, фраза «вторая часть материала» охватывает те «вторые части», которые содержат (100-X)% по массе частиц входящего потока, имеющих размер частиц, равный или больше чем пороговый размер частиц.

Циклонные сепараторы, используемые в системах и способах, представленных в данном документе, могут включать коммерчески доступные циклонные сепараторы, такие как те, что продаются FISHER-KLOSTERMAN®, США.

Первое устройство сбора

Первое устройство сбора обычно может содержать любой аппарат, способный собирать первую часть измельченного материала, причем первая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер, равный или больше чем пороговый размер частиц.

В некоторых вариантах осуществления первое устройство сбора представляет собой первый бункер. Первый бункер может быть контейнером, который может выгружать его содержимое на дне.

В некоторых вариантах осуществления циклонный сепаратор сепарирует первую часть измельченного материала от второй части измельченного материала, и первая часть измельченного материала, которая содержит частицы, имеющие размер, равный или больше чем пороговое значение, выгружается из дня циклонного сепаратора, когда циклонный сепаратор расположен вертикально. Когда циклонный сепаратор расположен вертикально, первое устройство сбора может быть расположено под циклонным сепаратором. Первое устройство сбора может быть прямо или косвенно, например, через трубу, соединено с донной частью циклонного сепаратора.

В некоторых вариантах осуществления избыточное давление прилагается к первому устройству сбора. Избыточное давление может быть приложено посредством циркулирующей текучей среды. Например, циркулирующая текучая среда, которая проходит через циклонный сепаратор, может покрывать измельченный материал в первом устройстве сбора с помощью циркулирующей текучей среды.

Второе устройство сбора

Второе устройство сбора обычно может содержать любой аппарат, способный собирать вторую часть измельченного материала, причем вторая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер меньше чем пороговый размер частиц.

В некоторых вариантах осуществления второе устройство сбора содержит второй бункер и пылеуловитель с рукавными фильтрами. Пылеуловитель с рукавными фильтрами может быть выполнен с возможностью удаления второй части измельченного материала из циркулирующей текучей среды. Вторая часть измельченного материала, которая сепарируется пылеуловителем с рукавными фильтрами, может быть размещена во втором бункере. Избыточное давление может быть приложено к пылеуловителю с рукавными фильтрами, второму бункеру или и к пылеуловителю с рукавными фильтрами, и ко второму бункеру, и избыточное давление может создаваться циркулирующей текучей средой.

В некоторых вариантах осуществления пылеуловитель с рукавными фильтрами представляет собой рукавный фильтр с импульсной струей обратного хода. В рукавных фильтрах с импульсной струей обратного хода рукава могут очищаться, то есть импульсным способом, циркулирующей текучей средой. Циркулирующая текучая среда, например, может быть ускорена через сопло, установленное в рукавном фильтре с импульсной струей обратного хода.

Когда второй коллектор содержит пылеуловитель с рукавными фильтрами, пылеуловитель с рукавными фильтрами может содержать разрывную мембрану. Разрывная мембрана может обеспечить защиту от переизбытка давления.

В некоторых вариантах осуществления предлагаемые в данном документе системы содержат один или большее количество клапанов, выполненных с возможностью предотвращения или уменьшения распространения взрыва, который возникает в пылеуловителе с рукавными фильтрами или вызван им. Один или большее количество клапанов могут включать взрывоизоляционный клапан VALVEX® (FIKE®, США). В некоторых вариантах осуществления системы, представленные в данном документе, содержат два взрывоизоляционных клапана, первый из которых расположен «перед» вторым устройством сбора, а второй расположен в положении «после» второго устройства сбора. Другими словами, поток из циклонного сепаратора будет проходить через первый взрывоизоляционный клапан перед входом во второе устройство сбора, а поток, выходящий из второго устройства сбора, будет проходить через второй взрывоизоляционный клапан, прежде чем встретится с другим компонентом системы.

В некоторых вариантах осуществления описанные в данном документе системы содержат датчик частиц, который обычно называют «датчиком разрыва рукава» или «датчиком разорванного рукава». Датчик частиц может быть расположен в положении «после» второго устройства сбора и может быть выполнен с возможностью определения концентрации частиц в потоке после того, как поток прошел через второе устройство сбора. Если концентрация частиц превышает предварительно заданный порог концентрации частиц, тогда система может быть выполнена с возможностью прекращения работы. Например, если поток практически не свободен от частиц «после» второго устройства сбора, то это состояние может быть обнаружено датчиком частиц.

Вариант осуществления описанной в данном документе системы изображен на фиг. 2. Система 200 в соответствии с фиг. 2 содержит струйную мельницу 210, которая сообщается по текучей среде с циклонным сепаратором 220. Циклонный сепаратор 220 сообщается по текучей среде с первым устройством сбора 230 и вторым устройством сбора 240. Второе устройство сбора 240, как показано пунктирными линиями, может сообщаться по текучей среде с другими компонентами системы через прямое соединение (280g) с компрессором 250 и/или соединение (280h), которое обходит компрессор 250. Система 200 в соответствии с фиг. 2 может дополнительно содержать вспомогательный источник 290 текучей среды, который может сообщаться по текучей среде с другими компонентами системы через соединение (280j), показанное на фиг. 2. Система 200 в соответствии с фиг. 2 также содержит загрузочный бункер 265, питающий бункер 260 и конвейер 270, который питает материалом струйную мельницу 210. Компрессор 250 создает давление в циркулирующей текучей среде (280a, 280b), текущую в струйную мельницу 210 и узел 211 питающей трубы струйной мельницы 210 соответственно. Поток циркулирующей среды в подаваемом потоке 280a может превышать поток циркулирующей среды в подаваемом потоке 280b. Например, подаваемый поток 280a может иметь поток, достаточный для создания соответствующего давления в камере измельчения струйной мельницы 210, в то время как подаваемый поток 280b может иметь поток, достаточный, но меньший в целом, чем поток для подаваемого потока 280a, для работы узла 211 питающей трубы струйной мельницы, чтобы обеспечить беспрепятственный транспорт частиц в камеру измельчения струйной мельницы 210. Компрессор 250 также может обеспечивать избыточное давление с помощью циркулирующей среды (280c, 280i) в загрузочный бункер 265 и питающий бункер 260 соответственно. Избыточное давление циркулирующей среды (280c, 280i) может использоваться для прохождения потока через загрузочный бункер 265 и питающий бункер 260, соответственно, для снижения уровня остаточного растворителя и/или влажности в материале перед подачей материала в систему 200. Использование сухой циркулирующей текучей среды (например, в качестве газа для измельчения, инжектируемого газа или того и другого) таким образом может способствовать испарению текучей среды, прилипшей к поверхности, в проходящий газ, а насыщенный текучей средой пар может быть выпущен через клапаны (271, 272). Для достижения пониженных остаточных уровней инжектируемого газа/газа для измельчения предпочтительным может быть газ с низким содержанием жидкости, такой как сухой азот, диоксид углерода или их комбинация.

Узел 211 питающей трубы струйной мельницы 210 принимает материал, подаваемый закрытым конвейером 270, на который материал размещается питающим бункером 260. Циркулирующая текучая среда 280d транспортирует материал, измельченный струйной мельницей, в циклонный сепаратор 220. Первое устройство сбора 230 собирает первую часть измельченного материала, в то время как циркулирующая текучая среда 280e транспортирует вторую часть измельченного материала ко второму устройству сбора 240, которое собирает вторую часть измельченного материала. Второе устройство сбора 240 содержит пылеуловитель 241 с рукавными фильтрами и бункер 242. Подаваемый поток 280f циркулирующей среды подается в пылеуловитель 241 с рукавными фильтрами для пульсации рукавов пылеуловителя 241 с рукавными фильтрами. Циркулирующая текучая среда 280g, лишенная частиц (например, по существу не содержащая частиц), может затем быть возвращена в компрессор 250 перед направлением в струйную мельницу 210, питатель 211 струйной мельницы, загрузочный бункер 265, питающий бункер 260 и/или пылеуловитель 241 с рукавными фильтрами. Вся или часть циркулирующей текучей среды 280h может обходить компрессор и возвращаться в струйную мельницу 210, питатель 211 струйной мельницы, загрузочный бункер 265, питающий бункер 260 и/или пылеуловитель 241 с рукавными фильтрами. Вспомогательное количество текучей среды 280j может подаваться в систему из вспомогательного источника 290 текучей среды для компенсации снижения давления, уменьшения объема или их комбинации для циркулирующей текучей среды 280g и/или циркулирующей текучей среды 280h. Вспомогательное количество текучей среды 280j, которое может подаваться в систему 200 в соответствии с фиг. 2 может регулироваться непрерывно или периодически.

Компрессор

Компрессор систем и способов, описанных в данном документе, в целом может быть любым аппаратом, эффективным для создания давления в струйной мельнице, циркуляции циркулирующей текучей среды или их комбинацией. Компрессор может представлять собой аппарат, эффективный для приложения избыточного давления к одному или большему количеству компонентов описанной в данном документе системы, включая, помимо прочего, загрузочный бункер, питающий бункер, защитный корпус, в котором расположен конвейер, второе устройство сбора и т. д. Предлагаемые в данном документе системы могут содержать более одного компрессора. Например, первый компрессор может быть выполнен с возможностью создания давления в струйной мельнице и циркуляции циркулирующей текучей среды, а второй компрессор может быть выполнен с возможностью приложения избыточного давления к одному или большему количеству компонентов системы.

В некоторых вариантах осуществления компрессор содержит испаритель, блок охлаждения или их комбинацию. В некоторых вариантах осуществления испаритель, блок охлаждения или их комбинация могут быть включены в аппарат, отличный от компрессора. Испаритель может быть выполнен с возможностью преобразования добавочной циркулирующей текучей среды из жидкой фазы в газовую фазу. Блок охлаждения может использоваться для ограничения накопления тепла в компрессорной системе, снижения температуры рециркулируемой циркулирующей текучей среды, содействия осушению рециркулируемой циркулирующей текучей среды или их комбинации.

Компрессоры могут содержать один или большее количество датчиков. Например, датчик может использоваться для обнаружения недопустимых уровней примесей в циркулирующей текучей среде. В качестве дополнительного примера, датчик может использоваться для определения того, содержит ли циркулирующая текучая среда нежелательное количество воды, которое может содержать любое количество воды сверх минимального содержания воды. В некоторых вариантах осуществления компрессоры содержат датчик для определения концентрации инертного газа и/или датчик для определения концентрации O₂ в циркулирующей среде. В некоторых вариантах осуществления системы, описанные в данном документе, выполнены с возможностью прекращения работы, если датчик обнаруживает, что концентрация инертного газа недостаточна (например, больше чем 90%), или датчик обнаруживает, что концентрация O₂ превышает предварительно заданный порог (например, больше чем 10%). Например, описанные в данном документе системы могут быть выполнены с возможностью остановки конвейера, снижения давления в струйной мельнице, прекращения циркуляции циркулирующей среды или их комбинации, когда концентрация O₂ превышает предварительно заданный порог.

Описанные в данном документе системы могут содержать клапаны, которые могут использоваться для вентиляции систем. В некоторых вариантах осуществления клапан расположен в системах в месте между компрессором и вторым устройством сбора.

Описанные в данном документе системы могут содержать предохранительный клапан (например, клапан безопасности LESER™). Предохранительный клапан может быть установлен на любое желаемое давление. В некоторых вариантах осуществления предохранительный клапан расположен в системах в месте между компрессором и вторым устройством сбора.

Циркулирующая текучая среда может приниматься и/или храниться в жидкой фазе. В некоторых вариантах осуществления компрессор содержит испаритель, причем циркулирующая текучая среда находится в жидкой фазе, когда подается в компрессор, а испаритель преобразует циркулирующую текучую среду из жидкой фазы в газовую фазу. Затем газовая фаза может подаваться в описанные в данном документе системы или использоваться в описанных в данном документе способах в качестве циркулирующей текучей среды. В некоторых вариантах осуществления циркулирующая текучая среда содержит один или большее количество компонентов в жидкой фазе и один или большее количество компонентов в газовой фазе.

Компрессор может быть выполнен с возможностью подачи циркулирующей текучей среды в описанные в данном документе системы с любой желаемой скоростью. На скорость может влиять давление, приложенное к одному или большему количеству компонентов, производительность струйной мельницы и т. д.

Материал

Используемый в данном документе термин «материал» может включать любой материал, который может быть подвергнут измельчению в струйной мельнице, включая, но не ограничиваясь этим, органические материалы, неорганические материалы или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления материал содержит органический материал. Используемое в данном документе выражение «органический материал» относится к любому материалу, включающему одно или большее количество химических соединений, которые включают углерод. В некоторых вариантах осуществления материал содержит неорганический материал. Неограничивающие примеры неорганических материалов включают минералы, металлы, оксиды и т. д.

Материал, который подвергается размолу на струйной мельнице в описанных в данном документе системах и способах, обычно может содержать любой материал в форме частиц. Частицы материала могут включать гранулы, волокна, хлопья, сферы, порошки, пластинки, другие формы и формы, известные специалистам в данной области, или их комбинацию. Частицы материала могут иметь правильную форму (например, по существу сферическую), неправильную форму или их комбинацию.

Частицы материала, подаваемого в струйную мельницу, перед струйной мельницей могут иметь средний размер от около 0,5 мм до около 5 мм. В некоторых вариантах осуществления частицы материала имеют средний размер частиц от около 0,75 мм до около 2 мм. В некоторых вариантах осуществления частицы материала имеют средний размер частиц от около 0,75 мм до около 1,5 мм. В некоторых вариантах осуществления частицы материала имеют средний размер частиц от около 1 мм до около 1,5 мм. В некоторых вариантах осуществления частицы материала имеют средний размер частиц от около 1,25 мм до около 1,5 мм.

Фраза «средний размер частиц» в контексте данного документа относится к эквивалентному диаметру сферы частиц, измеренному с помощью светорассеивающего анализатора размера частиц, такого как анализатор размера частиц BECKMAN COULTER™ LS 13 320 XR (BECKMAN COULTER™, США).

В некоторых вариантах осуществления органический материал содержит уголь. В некоторых вариантах осуществления уголь включает антрацитовый уголь, битуминозный уголь, полубитуминозный уголь, низкосортный уголь или их комбинацию. В некоторых вариантах осуществления органический материал включает уголь, лигнит, битуминозный песок и горючий сланец или их комбинацию.

Когда органический материал включает уголь, уголь в целом может иметь любое содержание золы. В некоторых вариантах осуществления содержание золы угля составляет от около 5% до около 20% по массе угля. В некоторых вариантах осуществления содержание золы угля составляет меньше чем или равно около 2% по массе угля. В некоторых вариантах осуществления уголь представляет собой необогащенный уголь, который может иметь относительно высокое содержание золы, например, около 40% по массе угля.

Когда органический материал включает уголь, уголь в некоторых вариантах осуществления имеет содержание воды меньше чем 8% по массе угля. В некоторых вариантах осуществления уголь имеет содержание воды от около 2% до около 7%, от около 2% до около 6%, от около 2% до около 5%, от около 3% до около 5% или от около 3% до около 4% по массе угля.

В некоторых вариантах осуществления органический материал содержит целлюлозу. В некоторых вариантах осуществления органический материал содержит съедобный органический материал. Неограничивающие примеры органических материалов включают одну или большее количество видов муки (например, древесную муку, гороховую муку, ржаную муку), кукурузный крахмал и т. д.

Измельченный материал

Измельченный материал, полученный с помощью описанных в данном документе систем и способов, обычно может иметь средний размер частиц, который меньше чем средний размер частиц материала, подаваемого в струйную мельницу.

В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала перед измельчением составляет от около 5 раз до около 350 раз больше чем средний размер частиц измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала перед измельчением составляет от около 5 раз до около 300 раз больше чем средний размер частиц измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала перед измельчением составляет от около 100 раз до около 300 раз больше чем средний размер частиц измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала перед измельчением составляет от около 100 раз до около 250 раз больше чем средний размер частиц измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала перед измельчением составляет от около 150 раз до около 200 раз больше чем средний размер частиц измельченного материала.

В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала перед измельчением составляет от около 5 раз до около 350 раз больше чем средний размер частиц первой части измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала составляет от около 5 раз до около 300 раз больше чем средний размер частиц первой части измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала составляет от около 100 раз до около 300 раз больше чем средний размер частиц первой части измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала составляет от около 100 раз до около 250 раз больше чем средний размер частиц первой части измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц материала составляет от около 150 раз до около 200 раз больше чем средний размер частиц первой части измельченного материала.

В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 100 мкм. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 75 мкм. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 50 мкм. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 40 мкм. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 30 мкм. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 25 мкм. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 20 мкм. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 15 мкм.

В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала присутствует в измельченном материале в количестве от около 90% до около 99% по массе измельченного материала. Другими словами, от около 90% до около 99% по массе измельченного материала имеет размер частиц, равный или больше чем пороговый размер частиц. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала присутствует в измельченном материале в количестве от около 92% до около 99% по массе измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала присутствует в измельченном материале в количестве от около 94% до около 99% по массе измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала присутствует в измельченном материале в количестве от около 96% до около 99% по массе измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала присутствует в измельченном материале в количестве от около 98% до около 99% по массе измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления первая часть измельченного материала присутствует в измельченном материале в количестве от около 99% до 100% по массе измельченного материала.

Измельченный материал может иметь содержание воды меньше чем содержание воды в соответствующем материале до струйной мельницы. В некоторых вариантах осуществления содержание воды в материале уменьшается от около 25% до около 90%, от около 40% до около 90%, от около 50% до около 90% или от около 60% до около 90% по массе угля. Например, если содержание воды в материале составляет 6%, а содержание воды уменьшается на 50%, когда материал размалывается на струйной мельнице, то в измельченном материале содержание воды составляет 3%.

Способы

Предлагаемые в данном документе способы в целом включают размещение материала в струйной мельнице для получения измельченного материала. В некоторых вариантах осуществления способы, представленные в данном документе, включают предоставление системы, как описано в данном документе, циркуляцию циркулирующей текучей среды через систему с помощью компрессора; и размещение частиц материала в струйную мельницу.

В некоторых вариантах осуществления способы включают размещение в камере измельчения струйной мельницы первого потока для получения второго потока. Первый поток может содержать (i) циркулирующую текучую среду и (ii) частицы материала. Второй поток может содержать (а) циркулирующую текучую среду и (b) измельченный материал. Струйная мельница, в которой размещается первый поток, может находиться под давлением циркулирующей текучей среды.

Первый поток в целом может быть размещен в камере измельчения струйной мельницы посредством любой известной технологии. В некоторых вариантах осуществления размещение первого потока в камере измельчения струйной мельницы включает размещение материала во впускном отверстии для материала питателя струйной мельницы и размещение циркулирующей текучей среды в камере измельчения и питателе, таком как узел питающей трубы, через по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды и второе впускное отверстие для текучей среды, соответственно. В некоторых вариантах осуществления размещение первого потока в камере измельчения струйной мельницы включает предоставление питающего бункера, содержащего материал, размещение материала на конвейерном питателе, выполненном с возможностью размещения материала во впускном отверстии для материала питателя струйной мельницы, и размещение циркулирующей текучей среды в камере измельчения и питателе через по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды и второе впускное отверстие для текучей среды, соответственно.

В некоторых вариантах осуществления частицы материала размещаются во впускном отверстии для материала узла питающей трубы струйной мельницы, и циркулирующая текучая среда может использоваться для транспортировки частиц материала из узла питающей трубы в камеру измельчения. В некоторых вариантах осуществления первая часть циркулирующей текучей среды вводится в узел питающей трубы струйной мельницы, а вторая часть циркулирующей текучей среды вводится в камеру измельчения струйной мельницы, например, через первое впускное отверстие для текучей среды как описано в данном документе.

Используемая в данном документе фраза «первый поток» предназначена для обозначения потока, который содержит циркулирующую текучую среду и частицы в питателе струйной мельницы, причем потока, который создается, когда частицы, транспортируемые в камеру измельчения, входят в контакт с частью циркулирующей текучей среды, вводимой в струйную мельницу через одно или большее количество первых впускных отверстий для текучей среды, или их комбинацию.

В некоторых вариантах осуществления размещение первого потока в камере измельчения струйной мельницы включает предоставление питающего бункера, который содержит материал, и размещение материала на конвейерном питателе, выполненном с возможностью размещения материала в питателе струйной мельницы.

Конвейерный питатель в некоторых вариантах осуществления расположен в защитном корпусе. Следовательно, способы, представленные в данном документе, в некоторых вариантах осуществления включают приложение к защитному корпусу избыточного давления с помощью циркулирующей текучей среды. В некоторых вариантах осуществления к конвейерному питателю прикладывается положительное давление с помощью текучей среды, отличной от циркулирующей текучей среды. Например, можно использовать отдельный источник жидкости для обеспечения избыточного давления в конвейерном питателе. Указанный отдельный источник может включать, например, источник газообразного азота или другой источник бескислородного газа.

В некоторых вариантах осуществления способы, описанные в данном документе, включают приложение избыточного давления к питающему бункеру. Избыточное давление может быть приложено с помощью циркулирующей текучей среды, должным образом осушенной блоком охлаждения компрессора. В некоторых вариантах осуществления к питающему бункеру прикладывается положительное давление с помощью текучей среды, отличной от циркулирующей текучей среды. Например, можно использовать отдельный источник жидкости для обеспечения избыточного давления в питающем бункере. Указанный отдельный источник может включать, например, источник газообразного азота или другой источник бескислородного газа. Питающий бункер и защитный корпус, в котором расположен конвейер, могут быть соединены; поэтому однократная подача текучей среды может создавать избыточное давление как в питающем бункере, так и в защитном корпусе, в котором размещен конвейер.

В некоторых вариантах осуществления способы, описанные в данном документе, включают приложение избыточного давления к загрузочному бункеру. Избыточное давление может быть приложено с помощью циркулирующей текучей среды. В некоторых вариантах осуществления к загрузочному бункеру прикладывается положительное давление с помощью текучей среды, отличной от циркулирующей текучей среды. Например, можно использовать отдельный источник жидкости для обеспечения избыточного давления в загрузочном бункере. Указанный отдельный источник может включать, например, источник газообразного азота или другой источник бескислородного газа. Загрузочный бункер может быть соединен с по меньшей мере одним из питающего бункера и защитного корпуса, в котором размещен конвейер; поэтому однократная подача текучей среды может создавать избыточное давление в загрузочном бункере и по меньшей мере одном из питающего бункера и защитного корпуса, в котором размещен конвейер.

Если материал, такой как уголь, имеет содержание воды, которое превышает определенный порог, то высушенная текучая среда может быть использована для создания избыточного давления в загрузочном бункере и/или питающем бункере, чтобы обеспечить возможность пропускания находящегося в нем материала до тех пор, пока содержание воды не снизится до желаемого уровня. После того, как содержание воды снижается до желаемого уровня, материал можно подавать через конвейерный питатель или иным образом в струйную мельницу. В некоторых вариантах осуществления способы, описанные в данном документе, включают приложение избыточного давления к по меньшей мере одному из загрузочного бункера и/или питающего бункера и предоставление возможности осушенной текучей среде, с помощью которой прикладывается избыточное давление, для проникновения в материал в течение времени, эффективного для уменьшения влажности материала до желаемого уровня.

В некоторых вариантах осуществления второй поток направляется в циклонный сепаратор, включая циклонный сепаратор, описанный в данном документе. Циклонный сепаратор может быть выполнен с возможностью сепарирования первой части измельченного материала от второй части измельченного материала. Первая часть измельченного материала может содержать частицы, имеющие размер, равный или больше чем пороговый размер частиц. Вторая часть измельченного материала может содержать частицы, имеющие размер меньше чем пороговый размер частиц.

В некоторых вариантах осуществления способы могут включать сбор первой части измельченного материала в первом устройстве сбора.

В некоторых вариантах осуществления циклонный сепаратор расположен вертикально, первое устройство сбора расположено под циклонным сепаратором, а первая часть измельченного материала размещается в первом устройстве сбора, по меньшей мере частично, благодаря тому, что частицы первой части измельченного материала имеют размер и/или массу, на которые не влияют или не сильно влияют силы, передаваемые циклонным сепаратором.

В некоторых вариантах осуществления способы, описанные в данном документе, включают приложение избыточного давления к первому устройству сбора. Избыточное давление может быть приложено циркулирующей средой, или может быть использован другой источник бескислородной текучей среды для приложения избыточного давления к первому устройству сбора. В некоторых вариантах осуществления циркулирующая текучая среда, проходящая через циклонный сепаратор, покрывает и/или проникает содержимое первого устройства сбора.

В некоторых вариантах осуществления способы включают направление во второе устройство сбора третьего потока, который содержит (1) циркулирующую текучую среду и (2) вторую часть измельченного материала. Второе устройство сбора может содержать описанный в данном документе аппарат, такой как аппарат, который содержит пылеуловитель с рукавными фильтрами и второй бункер.

В некоторых вариантах осуществления способы, описанные в данном документе, включают приложение избыточного давления ко второму устройству сбора, особенно второму бункеру. Избыточное давление может быть приложено циркулирующей средой, или другим источником бескислородной текучей среды. В некоторых вариантах осуществления второе устройство сбора содержит пылеуловитель с рукавными фильтрами, а способы, описанные в данном документе, включают очистку, то есть пульсацию, рукавов пылеуловителя с рукавными фильтрами с помощью циркулирующей текучей среды. В некоторых вариантах осуществления рукава пылеуловителя с рукавными фильтрами подвергают пульсации с помощью текучей среды, отличной от циркулирующей текучей среды.

В некоторых вариантах осуществления сбор второй части измельченного материала во втором устройстве сбора дает четвертый поток, который содержит циркулирующую текучую среду.

Затем четвертый поток может быть рециркулирован. Например, четвертый поток может входить в контакт с дополнительными частицами материала для получения пятого потока, который содержит (i) циркулирующую текучую среду и (ii) дополнительные частицы материала. В некоторых вариантах осуществления вхождение в контакт четвертого потока с дополнительными частицами происходит в камере измельчения струйной мельницы, питателе струйной мельницы или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления объединение четвертого потока с дополнительными частицами материала для получения пятого потока включает объединение перед компрессором четвертого потока с дополнительным количеством циркулирующей среды, обеспечиваемой испарением жидкой среды, подаваемой в компрессор из объемного хранилища для восполнения любых потерь циркулирующей среды, и последующее вхождение в контакт четвертого потока с дополнительными частицами материала. В некоторых вариантах осуществления объединение четвертого потока с дополнительными частицами материала для получения пятого потока включает направление четвертого потока к впускному отверстию (например, по меньшей мере одному первому впускному отверстию для текучей среды и/или второму впускному отверстию для текучей среды) струйной мельницы, при этом четвертый поток входит в контакт с дополнительными частицами материала.

Вхождение в контакт четвертого потока с дополнительными частицами материала может происходить в любом месте описанных в данном документе систем. В некоторых вариантах осуществления вхождение в контакт четвертого потока с дополнительными частицами материала может происходить в струйной мельнице. Вхождение в контакт может происходить в узле питающей трубы струйной мельницы, в камере измельчения струйной мельницы или в их комбинации. Например, конвейерный питатель может размещать дополнительные частицы материала во впускном отверстии для материала узла питающей трубы струйной мельницы, причем четвертый поток может быть расположен во втором впускном отверстии для текучей среды питателя, а четвертый поток входит в контакт с дополнительными частицами материала в полом корпусе питателя струйной мельницы. Поскольку струйная мельница содержит первое впускное отверстие для текучей среды, которое подает текучие среды в коллектор и камеру измельчения, и второе впускное отверстие для текучей среды, которое подает текучие среды к узлу питающей трубы струйной мельницы, четвертый поток может подаваться к первому впускному отверстию для текучей среды, второму впускному отверстию для текучей среды или их комбинации. Следовательно, вхождение в контакт четвертого потока с дополнительными частицами материала может происходить в камере измельчения (когда, по меньшей мере часть четвертого потока подается на первое впускное отверстие для текучей среды), питателе струйной мельницы (когда, по меньшей мере часть четвертого потока подается ко второму впускному отверстию для текучей среды) или их комбинации.

В целом, описанные в данном документе способы могут включать подачу циркулирующей среды с помощью компрессора. В некоторых вариантах осуществления циркулирующая среда принимается и/или хранится в жидкой фазе, и описанные в данном документе способы включают испарение циркулирующей среды и введение циркулирующей среды в описанную в данном документе систему.

Описанные в данном документе способы также могут включать пополнение количества циркулирующей среды. Часть циркулирующей среды может покидать описанные в данном документе системы по одной или большему количеству причин. Например, циркулирующая текучая среда может использоваться для приложения избыточного давления к одному или большему количеству из питающего бункера, конвейерного питателя, первого устройства сбора, второго устройства сбора или их комбинации, и если любое одно или большее количество из этих устройств содержат вентиляционное отверстие, часть циркулирующей среды может вытечь. Следовательно, циркулирующая среда может пополняться через регулярные интервалы на протяжении всего способа, непрерывно на протяжении всего способа в ответ на одно или большее количество событий, которые могут быть обнаружены одним или большим количеством датчиков или их комбинацией.

Настоящее раскрытие дополнительно иллюстрируется следующими неограничивающими вариантами осуществления. Принимая во внимание эти неограничивающие варианты осуществления, другие аспекты будут очевидны специалистам в данной области техники из рассмотрения описания и практики раскрытого в данном документе объекта изобретения.

Вариант осуществления 1. Способ измельчения одного или большего количества веществ, причем способ включает размещение в камере измельчения струйной мельницы первого потока, содержащего (i) циркулирующую текучую среду и (ii) частицы материала для получения второго потока, содержащего (а) циркулирующую текучую среду и (b) измельченный материал, при этом давление в струйной мельнице создается циркулирующей текучей средой; и направление второго потока в циклонный сепаратор, при этом циклонный сепаратор выполнен с возможностью сепарирования первой части измельченного материала от второй части измельченного материала, при этом первая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер частиц, равный или больше чем пороговый размер частиц, а вторая часть материала содержит частицы, имеющие размер частиц меньше чем пороговый размер частиц; сбор первой части измельченного материала в первом устройстве сбора.

Вариант осуществления 2. Способ по варианту осуществления 1, дополнительно включающий направление во второе устройство сбора третьего потока, содержащего (1) циркулирующую текучую среду и (2) вторую часть измельченного материала, при этом второе устройство сбора выполнено с возможностью сепарирования второй части измельченного материала от третьего потока для получения четвертого потока, содержащего циркулирующую текучую среду; и вхождение в контакт четвертого потока с дополнительными частицами материала для получения пятого потока.

Вариант осуществления 3. Способ по варианту осуществления 1 или 2, отличающийся тем, что циркулирующая текучая среда содержит бескислородный газ.

Вариант осуществления 4. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-3, отличающийся тем, что циркулирующая текучая среда содержит газообразный азот, диоксид углерода или их комбинацию.

Вариант осуществления 5. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-4, отличающийся тем, что циркулирующая текучая среда содержит инертный газ.

Вариант осуществления 6. Способ по варианту осуществления 5, отличающийся тем, что инертный газ выбран из азота (N₂), аргона (Ar) или их комбинации.

Вариант осуществления 7. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-6, отличающийся тем, что циркулирующая текучая среда содержит диоксид углерода и инертный газ.

Вариант осуществления 8. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-7, отличающийся тем, что материал содержит органический материал.

Вариант осуществления 9. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-8, отличающийся тем, что материал содержит неорганический материал.

Вариант осуществления 10. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-9, отличающийся тем, что материал содержит минералы, металлы, оксиды или их комбинацию.

Вариант осуществления 11. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-10, отличающийся тем, что материал содержит уголь.

Вариант осуществления 12. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-11, отличающийся тем, что материал содержит уголь, имеющий содержание золы, составляющее от около 5% до около 20% по массе угля.

Вариант осуществления 13. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-12, отличающийся тем, что материал содержит уголь, имеющий содержание золы, составляющее меньше чем или равное около 2% по массе угля.

Вариант осуществления 14. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-13, отличающийся тем, что материал содержит необогащенный уголь, который может иметь относительно высокое содержание золы, например, около 40% по массе угля.

Вариант осуществления 15. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-14, отличающийся тем, что материал содержит уголь, имеющий содержание воды, составляющее меньше чем 8% по массе угля.

Вариант осуществления 16. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-15, отличающийся тем, что материал содержит уголь, имеющий содержание воды, составляющее от около 2% до около 7%, от около 2% до около 6%, от около 2% до около 5%, от около 3% до около 5% или от около 3% до около 4% по массе угля.

Вариант осуществления 17. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-16, отличающийся тем, что материал содержит уголь, и причем уголь содержит антрацитовый уголь, битуминозный уголь, полубитуминозный уголь, низкосортный уголь или их комбинацию.

Вариант осуществления 18. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-17, отличающийся тем, что материал содержит уголь, лигнит, битуминозный песок и горючий сланец или их комбинацию.

Вариант осуществления 19. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-18, отличающийся тем, что материал содержит целлюлозу.

Вариант осуществления 20. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-19, отличающийся тем, что материал содержит съедобный органический материал, такой как один или большее количество видов муки (например, древесная мука, гороховая мука, ржаная мука), кукурузный крахмал и т. д.

Вариант осуществления 21. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-20, отличающийся тем, что частицы материала включают гранулы, волокна, хлопья, сферы, порошки, пластинки, другие формы и формы, известные специалистам в данной области, или их комбинацию.

Вариант осуществления 22. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-21, отличающийся тем, что частицы материала имеют правильную форму (например, по существу сферическую), неправильную форму или их комбинацию.

Вариант осуществления 23. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-22, отличающийся тем, что частицы материала, подаваемые в струйную мельницу перед струйной мельницей имеют средний размер частиц от около 0,5 мм до около 5 мм, от около 0,75 мм до около 2 мм, от около 0,75 мм до около 1,5 мм, от около 1 мм до около 1,5 мм, от около 1,25 мм до около 1,5 мм.

Вариант осуществления 24. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-23, отличающийся тем, что размещение первого потока в камере измельчения струйной мельницы включает размещение материала во впускном отверстии для материала узла питающей трубы, и размещение циркулирующей текучей среды в камере измельчения и узле питающей трубы через по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды и второе впускное отверстие для текучей среды, соответственно.

Вариант осуществления 25. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-24, дополнительно включающий предоставление питающего бункера, содержащего материал; и размещение материала на конвейерном питателе, выполненном с возможностью размещения материала во впускном отверстии для материала узла питающей трубы струйной мельницы.

Вариант осуществления 26. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-25, дополнительно включающий приложение к питающему бункеру избыточного давления с помощью циркулирующей текучей среды.

Вариант осуществления 27. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-26, отличающийся тем, что конвейерный питатель размещает материал в узле питающей трубы струйной мельницы со скоростью, составляющей от около 1 кг/час до около 5000 кг/час, от около 1 кг/час до около 4000 кг/час, от около 3 кг/час до около 3600 кг/час, от около 3 кг/час до около 2800 кг/час, от около 3 кг/час до около 2000 кг/час, от около 3 кг/час до около 1400 кг/час, от около 3 кг/час до около 1000 кг/час, от около 3 кг/час до около 700 кг/час, от около 3 кг/час до около 475 кг/час, от около 3 кг/час до около 200 кг/час, от около 3 кг/час до около 150 кг/час, от около 10 кг/час до около 120 кг/час, от около 20 кг/час до около 80 кг/час или от около 35 кг/час до около 50 кг/час.

Вариант осуществления 28. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-27, отличающийся тем, что давление в струйной мельнице составляет от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 200 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления, от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 190 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления, от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 180 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления, от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 170 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления, от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 160 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления, от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 150 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления, от около 100 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 200 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления, от около 125 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 200 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления, от около 90 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 140 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления.

Вариант осуществления 29. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-28, отличающийся тем, что нагнетаемый газ/газ для измельчения имеет температуру меньше чем 100°C, меньше чем 75°C, меньше чем 50°C, меньше чем 25°C; или от около 25°C до около 100°C.

Вариант осуществления 30. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-29, отличающийся тем, что пороговый размер частиц составляет от около 0,1 мкм до около 10 мкм, от около 0,1 мкм до около 30 мкм, от около 0,1 мкм до около 25 мкм, от около 0,1 мкм до около 20 мкм, от около 0,1 мкм до около 15 мкм, от около 0,1 мкм до около 10 мкм, от около 0,1 мкм до около 7 мкм, от около 0,1 мкм до около 5 мкм, от около 1 мкм до около 30 мкм, от около 1 мкм до около 25 мкм, от около 1 мкм до около 20 мкм, от около 1 мкм до около 15 мкм, от около 1 мкм до около 10 мкм, от около 1 мкм до около 7 мкм, от около 1 мкм до около 5 мкм, около 20 мкм, около 15 мкм, около 10 мкм, около 5 мкм, около 4 мкм, около 3 мкм, около 2 мкм или около 1 мкм.

Вариант осуществления 31. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-30, отличающийся тем, что первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 100 мкм, от около 5 мкм до около 75 мкм, от около 5 мкм до около 50 мкм, от около 5 мкм до около 40 мкм, от около 5 мкм до около 30 мкм, от около 5 мкм до около 25 мкм, от около 5 мкм до около 20 мкм или от около 5 мкм до около 15 мкм.

Вариант осуществления 32. Система для измельчения материалов, причем система содержит струйную мельницу, выполненную с возможностью уменьшения среднего размера частиц материала для получения измельченного материала, циклонный сепаратор, выполненный с возможностью сепарирования первой части измельченного материала и второй части измельченного материала, при этом первая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер, равный или больше чем пороговый размер частиц, а вторая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер меньше чем пороговый размер частиц; первое устройство сбора, выполненное с возможностью сбора первой части измельченного материала, и второе устройство сбора, выполненное с возможностью сбора второй части измельченного материала, и компрессор.

Вариант осуществления 33. Система по варианту осуществления 32, отличающаяся тем, что струйная мельница находится в сообщении по текучей среде с циклонным сепаратором, причем циклонный сепаратор находится в сообщении по текучей среде с первым устройством сбора и вторым устройством сбора, причем второе устройство сбора находится в сообщении по текучей среде с компрессором, и/или компрессор находится в сообщении по текучей среде со струйной мельницей.

Вариант осуществления 34. Система по варианту осуществления 32 или 33, отличающаяся тем, что компрессор выполнен с возможностью непрерывной подачи циркулирующей текучей среды в струйную мельницу, циклонный сепаратор и второе устройство сбора.

Вариант осуществления 35. Система по любому одному из вариантов осуществления 32-34, дополнительно содержащая питающий бункер; и конвейерный питатель, выполненный с возможностью транспортирования материала из питающего бункера в струйную мельницу.

Вариант осуществления 36. Система по варианту осуществления 35, дополнительно содержащая защитный корпус, в котором расположен конвейерный питатель.

Вариант осуществления 37. Система по варианту осуществления 36, отличающаяся тем, что защитный корпус выполнен с возможностью приема избыточного давления, такого как избыточное давление, создаваемое циркулирующей текучей средой.

Вариант осуществления 38. Система по варианту осуществления 36 или 37, отличающаяся тем, что защитный корпус содержит одно или большее количество вентиляционных отверстий, позволяющих циркулирующей текучей среды покидать защитный корпус.

Вариант осуществления 39. Система по любому одному из вариантов осуществления 35-38, отличающаяся тем, что конвейерный питатель содержит винтовой конвейер.

Вариант осуществления 40. Система по любому одному из вариантов осуществления 35-38, отличающаяся тем, что конвейерный питатель содержит ленточный конвейер.

Вариант осуществления 41. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-40, отличающиеся тем, что струйная мельница содержит камеру измельчения; коллектор, содержащий по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды, при этом коллектор охватывает камеру измельчения; и узел питающей трубы, содержащий полый корпус, имеющий (i) второе впускное отверстие для текучей среды и (ii) впускное отверстие для материала; при этом камера измельчения находится в сообщении по текучей среде с коллектором и полым корпусом узла питающей трубы, а по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды и второе впускное отверстие для текучей среды выполнены с возможностью подачи циркулирующей текучей среды в камеру измельчения и питатель, соответственно.

Вариант осуществления 42. Система или способ по варианту осуществления 41, отличающиеся тем, что узел питающей трубы представляет собой питатель типа Вентури.

Вариант осуществления 43. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-42, отличающиеся тем, что первое устройство сбора представляет собой первый бункер.

Вариант осуществления 44. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-43, отличающиеся тем, что циклонный сепаратор выполнен с возможностью сепарирования от потока от около 90% до 100%, от около 92% до 100%, от около 94% до 100%, от около 96% до 100%, от около 98% до около 100% или от около 99% до 100% по массе частиц, имеющих размер частиц, равный или больше чем пороговый размер частиц.

Вариант осуществления 45. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-44, отличающиеся тем, что компрессор выполнен с возможностью непрерывной циркуляции текучей среды к струйной мельнице, циклонному сепаратору, второму устройству сбора или их комбинации.

Вариант осуществления 46. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-45, отличающиеся тем, что компрессор содержит испаритель, блок охлаждения или их комбинацию.

Вариант осуществления 47. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-45, дополнительно содержащие испаритель, блок охлаждения или их комбинацию.

Вариант осуществления 48. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-47, отличающиеся тем, что компрессор содержит один или большее количество датчиков.

Вариант осуществления 49. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-48, отличающиеся тем, что струйная мельница имеет производительность, составляющую от около 1 кг/час до около 5000 кг/час, от около 3 кг/час до около 4600 кг/час, от около 3 кг/час до около 4000 кг/час, от около 3 кг/час до около 3600 кг/час, от около 3 кг/час до около 2800 кг/час, от около 3 кг/час до около 2000 кг/час, от около 3 кг/час до около 1400 кг/час, от около 3 кг/час до около 1000 кг/час, от около 3 кг/час до около 700 кг/час, от около 3 кг/час до около 475 кг/час, от около 3 кг/час до около 150 кг/час, или от около 10 кг/час до около 120 кг/час.

Вариант осуществления 50. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-49, отличающиеся тем, что второе устройство сбора содержит пылеуловитель с рукавными фильтрами.

Вариант осуществления 51. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-50, отличающиеся тем, что средний размер частиц материала перед измельчением составляет от около 5 раз до около 350 раз, от около 5 раз до около 300 раз, от около 100 раз до около 300 раз, от около 100 раз до около 250 раз, от около 150 раз до около 200 раз, от около 5 раз до около 350 раз, от около 5 раз до около 300 раз, от около 100 раз до около 300 раз, от около 100 раз до около 250 раз, или от около 150 раз до около 200 раз больше чем средний размер частиц первой части измельченного материала.

Вариант осуществления 52. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-51, отличающиеся тем, что первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 100 мкм, от около 5 мкм до около 75 мкм, от около 5 мкм до около 50 мкм, от около 5 мкм до около 40 мкм, от около 5 мкм до около 30 мкм, от около 5 мкм до около 25 мкм, от около 5 мкм до около 20 мкм или от около 5 мкм до около 15 мкм.

Вариант осуществления 53. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-52, отличающиеся тем, что первая часть измельченного материала присутствует в измельченном материале в количестве от около 90% до около 99%, от около 90% до около 99%, от около 92% до около 99%, от около 94% до около 99%, от около 96% до около 99%, от около 98% до около 99% или от около 99% до 100% по массе измельченного материала.

Вариант осуществления 54. Система или способ по любому одному из вариантов осуществления 1-53, отличающиеся тем, что содержание воды в материале уменьшается от около 25% до около 90% по массе, от около 40% до около 90% по массе, от около 50% до около 90% по массе или от около 60% до около 90% по массе.

Вариант осуществления 55. Способ по любому одному из вариантов осуществления 1-31 или 41-54, отличающийся тем, что включает предоставление системы по любому одному из вариантов осуществления 32-40.

Вариант осуществления 56. Способ измельчения одного или большего количества веществ, включающий предоставление системы по любому одному из вариантов осуществления 32-55; циркуляцию циркулирующей текучей среды через систему с помощью компрессора; и размещение частиц материала в струйную мельницу.

Термины «a», «an» и «the» предназначены для включения множества альтернатив, например, по меньшей мере одного. Например, раскрытие «циркулирующей текучей среды», «органического материала», «циклонного сепаратора» и т. п. предназначено для охвата одной или комбинации более чем одной циркулирующей текучей среды, органического материала, циклонного сепаратора и тому подобное, если не указано иное.

В приведенных в данном документе описаниях термины «включает», «является», «вмещающий», «имеющий» и «содержит» используются неограниченно и, таким образом, должны толковаться как означающие «включая, но не ограничиваясь». Когда способы, системы или устройства заявлены или описаны в терминах «содержащих» различные компоненты или этапы, способы или системы также могут «состоять по существу из» или «состоять из» различных компонентов или этапов, если не указано иное.

В данном документе могут быть раскрыты различные числовые диапазоны. Когда заявитель раскрывает или заявляет о диапазоне любого типа, намерение заявителя состоит в том, чтобы раскрыть или заявить индивидуально каждое возможное число, которое может разумно охватить такой диапазон, включая конечные точки диапазона, а также любые поддиапазоны и комбинации охватываемых поддиапазонов в нем, если не указано иное. Более того, все числовые конечные точки диапазонов, раскрытые в данном документе, являются приблизительными. В качестве типичного примера заявитель раскрывает в одном варианте осуществления, что пороговый размер частиц составляет от около 1 мкм до около 10 мкм. Этот диапазон следует интерпретировать как охватывающий пороговые размеры частиц от около 1 мкм до около 10 мкм, а также дополнительно охватывающий «около» каждого из 2 мкм, 3 мкм, 4 мкм, 5 мкм, 6 мкм, 7 мкм, 8 мкм и 9 мкм, включая любые диапазоны и поддиапазоны между любыми из этих значений.

Используемый в данном документе термин «около» относится к значениям, которые находятся в пределах 5% от указанного значения. Например, «около 10 мкм» будет охватывать от 9,5 мкм до 10,5 мкм.

Многие модификации и другие реализации раскрытия, изложенного в данном документе, будут очевидны с учетом преимуществ идей, представленных в предшествующих описаниях и связанных графических материалах. Следовательно, следует понимать, что данное раскрытие не должно ограничиваться конкретными раскрытыми реализациями, и что модификации и другие реализации предназначены для включения в объем прилагаемой формулы изобретения. Например, один или большее количество признаков одного варианта осуществления, описанного в данном документе, могут быть включены в другой вариант осуществления, описанный в данном документе.

Claims (53)

1. Способ измельчения материалов, включающий:

размещение в камере измельчения струйной мельницы первого потока, содержащего (i) циркулирующую текучую среду и (ii) частицы материала для получения второго потока, содержащего (а) циркулирующую текучую среду и (b) измельченный материал, при этом давление в струйной мельнице создается циркулирующей текучей средой;

направление второго потока в циклонный сепаратор, при этом циклонный сепаратор выполнен с возможностью сепарирования первой части измельченного материала от второй части измельченного материала, при этом первая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер частиц, равный или больше, чем пороговый размер частиц, а вторая часть материала содержит частицы, имеющие размер частиц меньше, чем пороговый размер частиц;

сбор первой части измельченного материала в первом устройстве сбора;

направление во второе устройство сбора третьего потока, содержащего (1) циркулирующую текучую среду и (2) вторую часть измельченного материала, при этом второе устройство сбора выполнено с возможностью сепарирования второй части измельченного материала от третьего потока для получения четвертого потока, содержащего циркулирующую текучую среду; и

вхождение в контакт четвертого потока с дополнительными частицами материала для получения пятого потока;

при этом струйная мельница содержит: камеру измельчения; коллектор, содержащий по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды, при этом коллектор охватывает камеру измельчения; и узел питающей трубы, содержащий полый корпус, имеющий (а) второе впускное отверстие для текучей среды и (б) впускное отверстие для материала, причем камера измельчения находится в сообщении по текучей среде с коллектором и полым корпусом узла питающей трубы;

причем размещение первого потока в камере измельчения струйной мельницы включает: размещение материала во впускном отверстии для материала узла питающей трубы, и

размещение циркулирующей текучей среды в камере измельчения и узле питающей трубы через по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды и второе впускное отверстие для текучей среды, соответственно.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что циркулирующая текучая среда содержит бескислородный газ.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что циркулирующая текучая среда содержит газообразный азот, диоксид углерода или их комбинацию.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что материал содержит органический материал.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что органический материал содержит уголь.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что уголь содержит антрацитовый уголь, битуминозный уголь, полубитуминозный уголь, низкосортный уголь или их комбинацию.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что органический материал содержит уголь, лигнит, битуминозный песок и горючий сланец или их комбинацию.

8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что органический материал содержит целлюлозу.

9. Способ по п. 4, отличающийся тем, что органический материал содержит съедобный органический материал.

10. Способ по п. 1, дополнительно включающий:

предоставление питающего бункера, содержащего материал; и

размещение материала на конвейерном питателе, выполненном с возможностью размещения материала во впускном отверстии для материала узла питающей трубы струйной мельницы.

11. Способ по п. 10, дополнительно включающий приложение к питающему бункеру избыточного давления с помощью циркулирующей текучей среды.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что конвейерный питатель размещает материал в узле питающей трубы струйной мельницы со скоростью, составляющей от около 1 кг/ч до около 5000 кг/ч.

13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что конвейерный питатель расположен в защитном корпусе, и причем способ дополнительно включает приложение к защитному корпусу избыточного давления с помощью циркулирующей текучей среды.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что второе устройство сбора содержит пылеуловитель с рукавными фильтрами.

15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в струйной мельнице составляет от около 75 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 150 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в струйной мельнице составляет от около 90 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления до около 140 фунтов на квадратный дюйм манометрического давления.

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что материал имеет средний размер частиц, составляющий от около 0,75 мм до около 2 мм.

18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что материал имеет средний размер частиц, составляющий от около 0,75 мм до около 1,5 мм.

19. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пороговый размер частиц составляет от около 0,1 мкм до около 10 мкм.

20. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 100 мкм.

21. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первая часть измельченного материала имеет средний размер частиц, составляющий от около 5 мкм до около 40 мкм.

22. Система для измельчения материалов, содержащая:

струйную мельницу, выполненную с возможностью уменьшения среднего размера частиц материала для получения измельченного материала, циклонный сепаратор, выполненный с возможностью сепарирования первой части измельченного материала и второй части измельченного материала, при этом первая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер, равный или больше, чем пороговый размер частиц, а вторая часть измельченного материала содержит частицы, имеющие размер меньше, чем пороговый размер частиц;

первое устройство сбора, выполненное с возможностью сбора первой части измельченного материала, и

второе устройство сбора, выполненное с возможностью сбора второй части измельченного материала, и

компрессор;

при этом струйная мельница находится в сообщении по текучей среде с циклонным сепаратором, причем циклонный сепаратор находится в сообщении по текучей среде с первым устройством сбора и вторым устройством сбора, причем второе устройство сбора находится в сообщении по текучей среде с компрессором, и компрессор находится в сообщении по текучей среде со струйной мельницей; и

при этом компрессор выполнен с возможностью непрерывной подачи циркулирующей текучей среды в струйную мельницу, циклонный сепаратор и второе устройство сбора;

причем струйная мельница содержит: камеру измельчения; коллектор, содержащий по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды, при этом коллектор охватывает камеру измельчения; и узел питающей трубы, содержащий полый корпус, имеющий (а) второе впускное отверстие для текучей среды и (б) впускное отверстие для материала;

при этом камера измельчения находится в сообщении по текучей среде с коллектором и полым корпусом узла питающей трубы, а по меньшей мере одно первое впускное отверстие для текучей среды и второе впускное отверстие для текучей среды выполнены с возможностью подачи циркулирующей текучей среды в камеру измельчения и питатель, соответственно.

23. Система по п. 22, дополнительно содержащая:

питающий бункер; и

конвейерный питатель, выполненный с возможностью транспортирования материала из питающего бункера в струйную мельницу.

24. Система по п. 23, дополнительно содержащая защитный корпус, в который заключен конвейерный питатель, при этом защитный корпус выполнен с возможностью приема избыточного давления, создаваемого циркулирующей текучей средой.

25. Система по п. 24, отличающаяся тем, что защитный корпус содержит одно или большее количество вентиляционных отверстий, позволяющих циркулирующей текучей среде покидать защитный корпус.

26. Система по п. 23, отличающаяся тем, что конвейерный питатель содержит винтовой конвейер.

27. Система по п. 23, отличающаяся тем, что конвейерный питатель содержит ленточный конвейер.

28. Система по п. 22, отличающаяся тем, что узел питающей трубы представляет собой питатель типа Вентури.

29. Система по п. 22, отличающаяся тем, что камера измельчения имеет диаметр, составляющий от около 10 дюймов до около 15 дюймов.

30. Способ измельчения материалов, включающий:

предоставление системы по любому одному из пп. 22-29;

циркуляцию циркулирующей текучей среды через систему с помощью компрессора;

и размещение частиц материала в струйную мельницу.

Images