專(zhuān)利名稱(chēng)：干燥顆粒材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干燥顆粒材料的方法，更具體地但不是排他地，涉及一種使用帶式過(guò)濾機(jī)干燥細(xì)粒材料的方法。
背景技術(shù)：
需要干燥的細(xì)粒材料可源自多種選礦和/或采礦過(guò)程。由于細(xì)粒材料的性質(zhì)，這些材料中保留的水分會(huì)產(chǎn)生很多不希望的問(wèn)題。其中，水損失到周?chē)h(huán)境中是主要問(wèn)題之一。其次，超細(xì)煤粉和細(xì)煤粉中保留的水分會(huì)降低能量效率，這也使得這些細(xì)粉不合要求。為了使細(xì)粉部分適于銷(xiāo)售，需要從細(xì)粉部分中除去水分到可接受的水平。例如，采礦業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種方法用于干燥細(xì)粒和超細(xì)材料。這些方法通常包括，尤其是，干燥床，帶式過(guò)濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)以及液壓壓濾機(jī)。下面將簡(jiǎn)要描述所提到的方法，以及這些方法相關(guān)的優(yōu)缺點(diǎn)。通常，通過(guò)構(gòu)建具有襯里的、大表面積的可在其中放置細(xì)粉的壩來(lái)提供干燥床。隨后，水可借助于例如，壓力水管道系統(tǒng)從干燥床中去除水。水從細(xì)粉的表面傾析出，即所謂的上層清水，一旦干燥床變干，用機(jī)械挖出超細(xì)粉材料并以煤粉的形式售出。利用干燥床的優(yōu)點(diǎn)是，一旦干燥床就位，干燥床可以處理大量漿料，同時(shí)干燥成本是最小的。利用干燥床的缺點(diǎn)包括，主要的資本支出用于構(gòu)造這種干燥床，蒸發(fā)導(dǎo)致的水分流失，干燥期間的延遲造成的收入損失，由于漫頂可能向周?chē)孤兑约坝捎陂L(zhǎng)時(shí)間受到氧化和各種其它復(fù)雜情況的煤有化學(xué)分解的可能。帶式壓濾機(jī)通常包括兩個(gè)帶，漿料可放置在所述兩個(gè)帶之間，并隨后被擠壓。帶式過(guò)濾機(jī)還利用真空從過(guò)濾機(jī)中吸出水。使用壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括可進(jìn)行連續(xù)干燥，需要較小的操作面積并且可立即回收漿料中去除的水。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)包括可將干燥的產(chǎn)品加入到生產(chǎn)線(xiàn)并且可以實(shí)現(xiàn)較快的收益周轉(zhuǎn)。使用帶式壓濾機(jī)的缺點(diǎn)包括高安裝成本，高的材料成本和維護(hù)成本和相應(yīng)高的運(yùn)行成本經(jīng)營(yíng)成本。利用帶式壓濾機(jī)的另一個(gè)并且極顯著的缺點(diǎn)在于，通過(guò)液壓壓縮放置的材料，這種材料的滲透性減小，提取所有自由水的能力也相應(yīng)降低。壓縮含水材料僅用于增加材料的孔隙壓力，相應(yīng)的結(jié)果是，在壓實(shí)之前，提取最大量的水。因此，為了去除自由水所使用的能量實(shí)際上被浪費(fèi)掉了。液壓壓濾機(jī)包括濾袋，細(xì)粒材料可放置在該濾袋中，隨后濾袋中的材料可以液壓的方式壓縮。液壓壓濾機(jī)還利用真空從濾袋中吸出水。一旦完成干燥循環(huán)，從濾袋中將批料吹進(jìn)料倉(cāng)，重復(fù)該循環(huán)。利用液壓壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括快速回收水，最小化對(duì)環(huán)境的不利影響以及快速實(shí)現(xiàn)可銷(xiāo)售的產(chǎn)品。然而，液壓壓濾機(jī)的缺點(diǎn)包括高的安裝成本、高的運(yùn)行和維護(hù)成本以及間歇處理方式，也就是沒(méi)有連續(xù)的物流，因而儲(chǔ)存大量的液體。與帶式壓濾機(jī)的情況類(lèi)似，利用液壓壓濾機(jī)也可導(dǎo)致壓縮材料具有增加的孔隙壓力以及降低的滲透性。工業(yè)上眾所周知的帶式過(guò)濾機(jī)，包括連續(xù)旋轉(zhuǎn)的滲透帶，以及其上放置的待過(guò)濾的材料層。帶式過(guò)濾機(jī)通常暴露于真空源以幫助從所述顆粒材料中去除水。過(guò)去已經(jīng)提出通過(guò)機(jī)械重新調(diào)整顆粒材料來(lái)改變顆粒材料的滲透性，例如使用凸輪，或通過(guò)將顆粒材料從較高的帶式過(guò)濾機(jī)區(qū)段移到較低的帶式過(guò)濾機(jī)區(qū)段。這種機(jī)械放置增加了潮濕材料或半濕材料的滲透性，但至多增加一個(gè)數(shù)量級(jí)。本發(fā)明人相信，可應(yīng)用另外的方法來(lái)增加滲透性。因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于干燥煤或其他漿料的替代方法，該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種連續(xù)干燥漿料的方法，該方法可用于替代現(xiàn)有方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種干燥顆粒材料的方法，該方法包括以下步驟:提供基本上大小不等的顆粒材料主體，所述主體具有可操作的上部區(qū)域和可操作的下部區(qū)域；從主體的可操作的下部區(qū)域底部向上，將所述主體連續(xù)地暴露在重復(fù)的高于和低于大氣壓力的壓力序列之下，目的是使高于大氣壓力的壓力有助于不同尺寸的顆粒的垂直對(duì)準(zhǔn)，以及使低于大氣壓力的壓力有助于從材料中除去水分。優(yōu)選地，所述主體為待過(guò)濾或待分離的顆粒材料層的形式，并且所述主體位于傳送帶上，傳送帶至少是可以部分地滲透的并且傳送帶的基本上整個(gè)表面與多個(gè)交替的鼓風(fēng)機(jī)與真空源序列以恒流連通，以便所述傳送帶運(yùn)輸?shù)牟牧线B續(xù)地暴露于所述鼓風(fēng)機(jī)和所述真空源序列。提供了待暴露于多個(gè)交替的壓力序列的材料主體，為了使主體至少部分分離且具有可操作的向上變細(xì)的顆粒尺寸分布，所述壓力序列連續(xù)作用在主體上。為了提高主體的品質(zhì)，所述主體可為待過(guò)濾或待分離的材料層。該材料層可處于傳送帶上，傳送帶至少為可部分滲透的并且傳送帶與多個(gè)順序交替的鼓風(fēng)機(jī)與真空源序列以恒流連通，以便所述傳送帶運(yùn)輸?shù)牟牧媳┞队谒龉娘L(fēng)機(jī)和所述真空源序列。鼓風(fēng)機(jī)和真空源直接布置成彼此相鄰，以便確保傳送層的特定區(qū)域總是暴露于鼓風(fēng)機(jī)或真空源?；旧蟼魉蛶У恼麄€(gè)表面被布置成與鼓風(fēng)機(jī)和真空源以直流連通，以防止形成盲區(qū)。在所述傳送帶運(yùn)行時(shí)所經(jīng)過(guò)的任一鼓風(fēng)口處，提供了高于大氣壓力并小于20千帕(表壓)，更優(yōu)選小于15kPa (表壓)，最優(yōu)選小于IOkPa (表壓)的恒定壓力。在所述傳送帶運(yùn)行時(shí)所經(jīng)過(guò)的室中，提供了低于大氣壓力并且真空度小于20kPa (絕對(duì)壓力)，更優(yōu)選小于15kPa (絕對(duì)壓力)，最優(yōu)選小于IOkPa (絕對(duì)壓力)的恒定壓力。
具體實(shí)施例方式參考

圖1說(shuō)明本發(fā)明的方法，圖1為沿使用上述方法干燥的材料層的粒度分布的示意圖。
本干燥方法使用的方法基于與傳統(tǒng)的水平帶式過(guò)濾器不同的獨(dú)特原理，即設(shè)計(jì)成確保整個(gè)氣動(dòng)攪拌過(guò)程中，維持固體顆粒間的通路。應(yīng)用該方法來(lái)分離細(xì)粉中含有的固體和液體，該方法的要點(diǎn)包括待干燥的材料20連續(xù)并重復(fù)暴露在向下真空和向上鼓風(fēng)的交替循環(huán)中。當(dāng)通過(guò)移動(dòng)層或?yàn)V餅(顆粒)，施加連續(xù)的向上的低氣體壓(在圖中示為“鼓風(fēng)”)，顆粒傾向于垂直對(duì)準(zhǔn)，這與正常機(jī)械或水文放置時(shí)經(jīng)歷的水平對(duì)準(zhǔn)不同。除了垂直對(duì)準(zhǔn)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，顆粒傾向于分離以得到向上變細(xì)的介質(zhì)或?yàn)V餅。這意味著較大顆粒處于層的底部，而較小顆粒朝向?qū)拥捻敳?。這種情況的發(fā)生是因?yàn)檩^小的顆粒比較大的顆粒位移的更遠(yuǎn)，繼而發(fā)生顆粒的自然再分布。鼓風(fēng)必須足以部分地流化所述床，但應(yīng)足夠低以避免顆粒被從所述傳送帶上移走。此外，層具有均勻水平粒度分布(PSD)，如圖所示，其中初始PSD是不均勻的，從起始點(diǎn)沿所述傳送帶分離逐漸增加，顆粒進(jìn)一步位移。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向正在沉積的材料施加低真空時(shí)，可輕松克服運(yùn)載介質(zhì)或液體33的毛細(xì)作用力并且使液體與固體(30、31和32)分離。在使用中，顆粒材料處于環(huán)形帶10上，所述環(huán)形帶為濾布的形式并具有預(yù)定的滲透性。濾液(液體)33通過(guò)濾布10排出并且被重新引入到設(shè)備的水回路中。固體產(chǎn)品(30、31和32)，即給料(例如漿料)的成分，作為干燥松散濾餅排出，準(zhǔn)備用于進(jìn)一步處理。通過(guò)提供具有約IOkpa(表壓)輸送壓力的鼓風(fēng)機(jī)有利于恒定的氣動(dòng)攪拌。而通過(guò)具有約IOkPa(絕對(duì)壓力)吸出壓力的真空裝置有利于低壓。可根據(jù)已知環(huán)境的實(shí)際操作條件調(diào)整帶式過(guò)濾機(jī)的速度以及材料的給料速度。該新方法能更有效地去除液體并只需要低得多的輸入功率。如果濃縮機(jī)底流密度較低，可在融入了新方法的帶式過(guò)濾機(jī)的進(jìn)料箱之前安裝脫水旋流器，以便使?jié){料的相對(duì)密度增加到1.25和1.35之間。然后，通過(guò)給料箱將旋流器底流置于過(guò)濾帶上，并且旋流器的溢出流被返回到濃縮機(jī)，用于進(jìn)一步沉降?？梢匀菀椎夭⑷敫郊拥墓に囈?，例如濾餅洗滌、加熱干燥等，并作為該方法的一部分。通過(guò)調(diào)整帶的速度控制濾餅的厚度，在許多應(yīng)用中濾餅的排出是自發(fā)的。當(dāng)處理非常薄或粘性的濾餅時(shí)，可使用聚合物刮刀并結(jié)合新的干燥方法以幫助去除產(chǎn)物。該新方法可使用多個(gè)濾布10，從單纖絲濾布到尺寸穩(wěn)定的針刺氈。連續(xù)清潔濾布，可使得由于濾布堵塞減小，而維持吞吐量。值得注意的是，鼓風(fēng)機(jī)和真空產(chǎn)生的氣動(dòng)攪拌能夠使較粗的顆粒首先沉降形成預(yù)涂層，較細(xì)的顆粒位于頂部，從而提高過(guò)濾效率。更特別地，隨著漿料連續(xù)地暴露在正壓力和真空的交替序列，可獲得向上變細(xì)的濾餅，其中較大的顆粒30沉降在帶式過(guò)濾機(jī)的頂部，而較小的顆粒32移動(dòng)到濾餅的頂部，兩者之間出現(xiàn)粒度逐步減小。這是該新方法的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)，原因在于，所形成的這種粒度分布(向上變細(xì))有助于過(guò)濾過(guò)程，其中朝向底部的較大顆粒充當(dāng)多孔過(guò)濾機(jī)，而不是通常在帶式壓濾機(jī)中形成的緊密壓實(shí)的低滲透性的保持層充當(dāng)多孔過(guò)濾機(jī)。在一個(gè)實(shí)例中，發(fā)現(xiàn)適合的操作參數(shù)如下，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，大部分參數(shù)是可變的，只要應(yīng)用基本的交替真空和氣動(dòng)攪拌操作原理:衆(zhòng)料的最大體積:80m3/小時(shí)需要的給料比重(SG):1.1-1.3
濾液比重:1.01-1.02粒度分布:<1500 μ m真空:< IOkPa (絕對(duì)壓力)鼓風(fēng)機(jī)壓力:< IOkPa (表壓)與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述操作參數(shù)已經(jīng)提供了非常好的結(jié)果，并在較低能量輸入水平時(shí)，產(chǎn)生較高的除水率。已發(fā)現(xiàn)，鼓風(fēng)機(jī)正壓力和真空負(fù)壓力的選擇很重要。特別地，需要足夠量的鼓風(fēng)，以有助于顆粒的重排，但是不用完全從帶上移除顆粒。為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)暴露在真空和壓力下，該方法中使用的帶式過(guò)濾機(jī)不包括旋轉(zhuǎn)載送墊并且與壓力源和真空源直接流動(dòng)連通。這確保了不會(huì)在帶上的材料層中形成盲區(qū)，因?yàn)椴粫?huì)通過(guò)載送墊上形成的離散通道施加真空/壓力。已發(fā)現(xiàn)，由于鼓風(fēng)機(jī)在傳送帶上施加了向上的力，從而足以提升傳送帶進(jìn)行平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此不再需要載送墊。這需要鼓風(fēng)機(jī)彼此相對(duì)接近，并且交替壓力/真空源的頻率相對(duì)較高。優(yōu)選地，相鄰鼓風(fēng)機(jī)之間的距離小于顆粒材料層高度的三倍，更優(yōu)選小于該高度的兩倍。而且，鼓風(fēng)區(qū)域的寬度與真空區(qū)域的寬度類(lèi)似，因此產(chǎn)生最優(yōu)的平衡配置。優(yōu)選地，這些寬度是相等的。應(yīng)當(dāng)理解的是，以短間隔提供的鼓風(fēng)機(jī)和真空源不僅僅是簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)選擇，重要的是最佳頻率，以獲得對(duì)帶式過(guò)濾機(jī)的足夠的支撐(為了不使用載送墊)同時(shí)提供最佳的流體與顆粒材料間的相互作用(鼓風(fēng)和抽吸)。如果壓力和真空施加的間隔太長(zhǎng)，會(huì)對(duì)帶式過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)支撐以及對(duì)與帶式過(guò)濾機(jī)頂部的材料的流體動(dòng)力學(xué)相互作用有負(fù)面的影響。從支撐的角度來(lái)看，壓力不能克服由真空下傳送帶的延伸長(zhǎng)度所承擔(dān)的負(fù)荷，除了由于應(yīng)用真空而施加在傳送帶上的向下的力，這將導(dǎo)致在所述真空區(qū)域出現(xiàn)高摩擦，并且可能需要單獨(dú)的載送墊。對(duì)這所提出的補(bǔ)救方法是以較短的間隔引入鼓風(fēng)機(jī)，然后鼓風(fēng)機(jī)將對(duì)傳送帶施加向上的反作用力。另外，從流體動(dòng)力學(xué)的角度，最佳的水去除將發(fā)生在長(zhǎng)間隔真空循環(huán)的早期，并且在床再次暴露于鼓風(fēng)機(jī)之前，這種長(zhǎng)間隔真空循環(huán)的后期中水的去除是無(wú)效的一這將再次通過(guò)使用較短的真空/壓力間隔解決。應(yīng)當(dāng)理解，以上僅為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在不偏離本發(fā)明的精神和/或范圍的情況下，可以有許多改變。
權(quán)利要求
1.一種干燥顆粒材料的方法，該方法包括以下步驟: 提供基本上大小不等的顆粒材料主體，所述主體具有可操作的上部區(qū)域和可操作的下部區(qū)域； 從主體的可操作的下部區(qū)域的底部向上，將所述主體連續(xù)地暴露在重復(fù)的高于和低于大氣壓力的壓力序列之下，目的是使高于大氣壓力的壓力有助于不同尺寸的顆粒的垂直對(duì)準(zhǔn)，以及使低于大氣壓力的壓力有助于從材料中除去水分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述主體為待過(guò)濾或待分離的顆粒材料層的形式，并且所述主體位于傳送帶上，所述傳送帶至少為可部分滲透的并且其基本上整個(gè)表面與多個(gè)交替的鼓風(fēng)機(jī)與真空源序列以恒流連通，以便所述傳送帶運(yùn)輸?shù)牟牧线B續(xù)地暴露于所述鼓風(fēng)機(jī)和所述真空源序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中多個(gè)交替的壓力序列布置成作用在整個(gè)層上，以便層中基本上不存在未受擾動(dòng)的區(qū)域，從而防止層中形成任何盲區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，包括通過(guò)將所述主體暴露于連續(xù)作用在所述層上的多個(gè)交替壓力序列，使界定所述層的顆粒形成向上變細(xì)的粒度分布的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中由于鼓風(fēng)機(jī)和真空源被直接布置成彼此相鄰并且其間沒(méi)有未施加壓力或真空的區(qū)域，基本上整個(gè)傳送帶總是暴露于鼓風(fēng)機(jī)或真空源。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述傳送帶運(yùn)行時(shí)所經(jīng)過(guò)的任一鼓風(fēng)口處，所述高于大氣壓力的壓力小于20kPa (表壓)。
7.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述壓力小于IOkPa(表壓)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中所述低于大氣壓力的壓力為小于20kPa (絕對(duì)壓力)的真空。
9.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述壓力小于IOkPa(絕對(duì)壓力)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種干燥顆粒材料的方法，更具體地但不是排他地，涉及一種使用帶式過(guò)濾機(jī)干燥細(xì)粒材料的方法。該方法包括以下步驟提供基本上大小不等的顆粒材料主體，所述主體具有可操作的上部區(qū)域和可操作的下部區(qū)域；從主體的可操作的下部區(qū)域底部向上，將所述主體連續(xù)地暴露在重復(fù)的高于和低于大氣壓力的壓力序列之下，目的是使高于大氣壓力的壓力有助于不同尺寸的顆粒的垂直對(duì)準(zhǔn)，以及使低于大氣壓力的壓力有助于從材料中除去水分。
文檔編號(hào)F26B5/12GK103109146SQ201180033886
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者肯尼斯·卡爾·范魯延 申請(qǐng)人:肯尼斯·卡爾·范魯延