專利名稱：改進(jìn)了傳送帶幾何形狀的傳送帶分離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景領(lǐng)域本發(fā)明一般地涉及以顆粒荷電為基礎(chǔ)利用移動(dòng)的傳送帶分離顆粒混合物的傳送帶分離裝置，更具體地說，涉及一種能將橫向動(dòng)量分量賦予顆粒的改進(jìn)的傳送帶幾何形狀以便提高分離的產(chǎn)率、處理量和/或純度。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)傳送帶分離系統(tǒng)(BSS)被用于分離顆?；旌衔?，其基礎(chǔ)是由顆粒間的接觸使不同顆粒組份帶電(即摩擦電效應(yīng))。

圖1展示一種諸如美國專利第4,839,032和4,874,507號(hào)所介紹的傳送帶分離系統(tǒng)10，在此通過引證將它們的全部?jī)?nèi)容并入。傳送帶分離系統(tǒng)10包括按縱向中心線25定義的縱向方向安排的隔開的平行電極12和14/16和在隔開的電極之間沿縱向方向行進(jìn)的傳送帶18。傳送帶形成連續(xù)的閉環(huán)，該閉環(huán)由一對(duì)端輥11、13驅(qū)動(dòng)。在電極14和16之間的進(jìn)料區(qū)26將顆粒混合物加載到傳送帶18上。傳送帶18包括按相反方向移動(dòng)的逆流行進(jìn)的傳送帶段17和19，以便沿著電極12和14/16的長(zhǎng)度輸送顆?；旌衔锏慕M份。
將與施加給電極14/16的電位極性相反的電位施加給電極12(例如電極12是正電位，于是電極14/16則具有負(fù)電位)，借此在電極12和14/16之間建立電場(chǎng)。在借助傳送帶18沿著電極輸送顆粒混合物的組份時(shí)，由于電場(chǎng)的作用顆粒變成帶電的并在垂直于系統(tǒng)10的縱向中心線25的方向上受力。當(dāng)電極12帶正電荷而電極14/16帶負(fù)電荷時(shí)，電場(chǎng)使帶正電荷的顆粒朝電極14/16移動(dòng)，而帶負(fù)電荷的顆粒則朝電極12移動(dòng)。最終，依據(jù)具體顆粒的電荷符號(hào)以及電極的電荷符號(hào)使每種顆粒朝產(chǎn)品轉(zhuǎn)移段24和廢品轉(zhuǎn)移段22之一轉(zhuǎn)移。
顆粒顯露的電荷確定它將依附的電極的極性，并因此確定傳送帶將該顆粒攜帶到哪個(gè)方向。這種電荷是由該材料的相對(duì)電子親和勢(shì)(它是使電子脫離顆粒表面所需能量的函數(shù)，即顆粒的功函)決定的。在兩種顆粒接觸時(shí)，功函較高的顆粒獲得電子，于是變成帶負(fù)電荷的，而功函較低的顆粒失去電子，于是變成帶正電荷的。例如，礦物氧化物顆粒具有比較高的功函，而煤具有比較低的功函；因此在用系統(tǒng)10分離這兩種顆粒期間煤變成帶正電荷的而礦物氧化物變成帶負(fù)電荷的。
通常，在將礦物氧化物從煤中分離出來時(shí)，系統(tǒng)10是這樣安排的，以致傳送帶18按逆時(shí)針方向移動(dòng)，如圖1所示。電極14/16(毗鄰傳送帶段19)處于負(fù)電位而電極12(毗鄰傳送帶段17)處于正電位。采用這樣的安排，帶正電荷的煤顆粒借助傳送帶段19朝產(chǎn)品轉(zhuǎn)移段24移動(dòng)，而帶負(fù)電荷的礦物氧化物顆粒借助傳送帶段17朝廢品轉(zhuǎn)移段22移動(dòng)。
通過改變傳送帶的行進(jìn)方向和/或電極的極性有可能按其它三種模式操作系統(tǒng)10。在第二種操作模式中，傳送帶18按順時(shí)針方向移動(dòng)，電極12處于正電位，電極14/16處于負(fù)電位。在第三種操作模式中，電極12處于負(fù)電位，電極14/16處于正電位，傳送帶按逆時(shí)針方向移動(dòng)。在第四種操作模式中，電極12處于負(fù)電位，電極14/16處于正電位，傳送帶按順時(shí)針方向移動(dòng)。一般的說，對(duì)于帶正電荷的產(chǎn)品顆粒，第一操作模式是優(yōu)選的，而對(duì)于帶負(fù)電荷的產(chǎn)品顆粒，第三操作模式是優(yōu)選的。
傳送帶型靜電分離器的另一個(gè)重要特征是傳送帶清掃電極和阻止物料層附著電極的能力。在這方面，由于與顆粒、電極和反向行進(jìn)的傳送帶段接觸傳送帶將經(jīng)受相當(dāng)大的摩擦力并且在使用期間在縱向方向(在端輥之間)被繃得非常緊。這將導(dǎo)致傳送帶磨損，這種磨損可能對(duì)超時(shí)分離的質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。
傳送帶輸送物料和清掃電極所引起的兩種作用是已知的兩種對(duì)分離質(zhì)量有重大影響的作用。當(dāng)電極不帶電時(shí)，系統(tǒng)10的幾何形狀通常相對(duì)中心線25是對(duì)稱的，因?yàn)閭魉蛶?8在電極之間建立起平行于電極的對(duì)稱的流場(chǎng)。但是，當(dāng)電極象前面討論的那樣帶相反極性的電荷時(shí)，不對(duì)稱性被引入這個(gè)系統(tǒng)10。進(jìn)而，顆粒混合物組份帶電又建立一種不對(duì)稱性。正是這兩種不對(duì)稱性導(dǎo)致具有不同種電荷的組份靜電分離。
通常假設(shè)對(duì)稱的作用(即不考慮顆粒的靜電電荷影響顆粒的那些作用)將不產(chǎn)生不對(duì)稱的結(jié)果，諸如改進(jìn)的分離。但是，令人驚奇的是按照本發(fā)明業(yè)已發(fā)現(xiàn)可以認(rèn)為對(duì)稱的變化已經(jīng)對(duì)分離質(zhì)量產(chǎn)生重大的積極影響。
本發(fā)明的概述按照本發(fā)明，傳送帶分離系統(tǒng)是為分離顆?；旌衔锏慕M份而提供的。在一個(gè)實(shí)施方案中，該系統(tǒng)包括安排在縱向中心線兩側(cè)平行的第一和第二電極，這兩個(gè)電極在電極之間的間隙中建立電場(chǎng)。有逆流行進(jìn)的傳送帶段的傳送帶可以在第一和第二電極之間縱向移動(dòng)并且具有偏斜的導(dǎo)向表面。該偏斜表面接觸顆粒混合物的組份，并且將方向朝著縱向中心線的橫向動(dòng)量分量賦予該組份。
在特定的實(shí)施方案中，偏斜的導(dǎo)向表面形成在電極之間縱向行進(jìn)的基本開放的傳送帶的一部分并且接觸分離系統(tǒng)內(nèi)的顆粒。該導(dǎo)向表面相對(duì)傳送帶行進(jìn)方向形成一個(gè)銳角，例如在10°至60°范圍內(nèi)，更優(yōu)選在15°至45°范圍內(nèi)。令人驚奇的是業(yè)已發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)超時(shí)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到大大地改進(jìn)，以致在長(zhǎng)期運(yùn)行之后分離的產(chǎn)率和純度都沒有顯著的下降。
一種方法也是為了用傳送帶分離系統(tǒng)分離顆粒混合物的組份而提供的，該方法包括使諸組份與偏斜的導(dǎo)向表面接觸的步驟，以便將朝向該系統(tǒng)縱向中心線的凈橫向動(dòng)量分量賦予諸組份。
廣義地說，本發(fā)明是一種在分離艙中分離混合物不同組份的方法，該方法包括下述步驟a.將所述混合物納入分離艙，所述分離艙具有定義對(duì)峙表面而且使其間隔小于所述對(duì)峙表面各自的長(zhǎng)度的裝置；b.迫使所述分離艙的至少一個(gè)所述對(duì)峙表面產(chǎn)生縱向離位作用；c.按照不同組份對(duì)所述縱向離位作用的感應(yīng)能力在所述縱向離位作用的方向上分離所述不同組份；d.使對(duì)所述縱向離位作用凈感應(yīng)能力相同的組份橫向機(jī)械移動(dòng)，使它們彼此靠攏，所述物料流處于平行于所述縱向離位作用的交流中以便借助在所述物料流相對(duì)所述縱向離位作用橫向行進(jìn)時(shí)所述縱向離位作用的連續(xù)性將至少一種所述組份的一部分轉(zhuǎn)移到所述各自物料流的另一邊；
e.從所述分離艙中排放分離后的物料流；其中所述物料流借助環(huán)形傳送帶作機(jī)械移動(dòng)，所述傳送帶具有橫向偏斜的導(dǎo)向表面。
通過下面的詳細(xì)說明將更具體地理解本發(fā)明的這些和其它特征與優(yōu)點(diǎn)。
附圖的簡(jiǎn)要說明圖1是側(cè)視剖面圖，說明已知的傳送帶分離系統(tǒng)的通用構(gòu)型。
圖2是傳送帶分離系統(tǒng)的局部放大剖面圖，該系統(tǒng)類似于圖1所示系統(tǒng)但依據(jù)本發(fā)明對(duì)傳送帶的幾何形狀做了改進(jìn)。
圖3A是一部分依據(jù)本發(fā)明的新傳送帶的俯視圖。
圖3B是沿著圖3A中3B-3B線剖開的剖視圖。
圖4是與圖2相似但用于說明逆流行進(jìn)的傳送帶段拱起的局部放大剖視圖。
圖5是將現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶幾何形狀與本發(fā)明的傳送帶幾何形狀進(jìn)行比較的示意圖。
圖6是分離產(chǎn)品的雜質(zhì)含量隨被處理的累積重量變化的曲線圖，該圖對(duì)采用和不采用依據(jù)本發(fā)明的偏斜表面的傳送帶的結(jié)果進(jìn)行比較。
圖7是分離產(chǎn)品的雜質(zhì)含量隨傳送帶速度變化的曲線圖，其中電極之間的間隔為0.380英寸，并且給出了采用和不采用依據(jù)本發(fā)明的偏斜表面的傳送帶的結(jié)果。
圖8是分離產(chǎn)品的雜質(zhì)含量隨傳送帶速度變化的曲線圖，其中電極之間的間隔大約為0.420英寸，并且給出了采用和不采用依據(jù)本發(fā)明的偏斜表面的傳送帶的結(jié)果。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及的是一種用于靜電分離處理的改進(jìn)的傳送帶，該傳送帶具有符合需要的幾何特征，這些特征提供下述的一種或多種優(yōu)點(diǎn)超時(shí)處理的穩(wěn)定性更高；處理性能對(duì)傳送帶速度和電極間隙的敏感性更低；以更高的純度獲得更高的產(chǎn)率。
在下面的討論中，處理性能可以依據(jù)如下三種屬性中的一種或多種屬性來定義產(chǎn)率輸入物料流中以產(chǎn)品物料流回收的特定組份的分?jǐn)?shù)；純度由所需成分構(gòu)成的多組份產(chǎn)品物料流的百分?jǐn)?shù)；處理量每小時(shí)進(jìn)入分離器的多組份進(jìn)料的質(zhì)量或重量。
這些參數(shù)通過物質(zhì)補(bǔ)償變換是相互關(guān)聯(lián)的。
在前面討論的摩擦電分離法中，電極之間的區(qū)域是多組份進(jìn)料混合物的分離區(qū)。通常，進(jìn)料中的一種或多種組份將在產(chǎn)品物料流中除去(減少)并且在廢品物料流中富集(增加)。電極間隙可能影響分離的敏銳性、得率和處理量。電極之間的靜電場(chǎng)(用每密耳間隙上的伏特?cái)?shù)表示)是引起分離的主驅(qū)動(dòng)力。但是，對(duì)于在電極之間可以建立多高的電壓有若干實(shí)際的限制。因此，盡管較大的傳送帶間隙允許較高的處理速度，但是，在不變的電極電壓下加寬間隙時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度下降，于是對(duì)于可以設(shè)置多寬的間隙有若干實(shí)際的限制。
傳送帶的作用是顆粒的牽引輸送器。潛在的處理量局限性是由傳送帶速度、間隙寬度和傳送帶對(duì)流化顆粒的牽引力決定的。在大間隙下，為了靠近適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品物料流(進(jìn)料或廢品物料流)顆粒必須橫越從電極表面至系統(tǒng)的縱向中心線的區(qū)域。顆粒橫越這段距離的行進(jìn)速度受顆粒的電遷移率(和質(zhì)量)的限制。間隙越大，就會(huì)有越多的顆粒不能橫越這個(gè)距離，隨后被送入錯(cuò)料斗。因此，分離質(zhì)量降低。
但是，依據(jù)本發(fā)明提供了一種便于朝縱向中心線輸送顆粒的傳送帶。這種傳送帶允許使用較寬的間隙，從而導(dǎo)致較高的處理速度。
在市場(chǎng)上有生命力的傳送帶分離系統(tǒng)中一個(gè)重要的考慮是傳送帶的使用壽命。理想的是采用長(zhǎng)壽命的傳送帶進(jìn)行處理，該傳送帶在使用期中將始終允許自動(dòng)處理進(jìn)料物料流、始終提供一致的分離質(zhì)量和速度、始終容忍進(jìn)料流中的各種變化、并且能夠處理質(zhì)量非常高的進(jìn)料，從而大幅度降低處理每噸物料的傳送帶成本。采用現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶很難達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。
傳送帶可以采用各種各樣的方法用各種各樣的材料來制造。一般的說，現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶包括通過粘接劑粘接、熱焊接或其它方法結(jié)合成環(huán)形傳送帶的編織物。這些傳送帶無論是按傳送帶的前進(jìn)方向還是按前進(jìn)方向的相反方向運(yùn)行通常具有等價(jià)的性能。
已知的早期傳送帶呈現(xiàn)許多限制性特征，例如因?yàn)槟p，傳送帶壽命短；傳送帶超時(shí)分離能力低下(即“處理的不穩(wěn)定性”)；以及缺乏處理不同類型進(jìn)料的能力。
例如，在工業(yè)上相當(dāng)重要的是從煙塵(電力工業(yè)的副產(chǎn)品)中去除未燃燒的碳。在這方面，“難處理的”進(jìn)料可能包括未燃燒的碳的百分比非常高的煙塵；這種進(jìn)料需要使用非常小的電極間隙、非常低的進(jìn)料速度、較高的電極工作電壓或它們的組合。在許多實(shí)例中，處理這類進(jìn)料的結(jié)果是產(chǎn)品得率低而且處理的經(jīng)濟(jì)價(jià)值毫無吸引力。如果在處理這種“難處理的”進(jìn)料期間提高傳送帶速度，對(duì)傳送帶的磨損和使用壽命可能有不利的影響。
所有這些問題限制已知的傳送帶分離系統(tǒng)的使用。采用現(xiàn)有的傳送帶，為了保持一致的分離性能往往需要操作者從偶爾為之到頻繁處理的干預(yù)(即調(diào)整電極間隙、傳送帶速度、進(jìn)料速度、工作電壓等)。然而，無需操作者動(dòng)手操作的傳送帶分離系統(tǒng)將是非常符合需要的，因?yàn)樗鼘⒃试S減少勞動(dòng)或使用低技能的勞動(dòng)者，這將降低操作過程的成本。
本發(fā)明提供一種傳送帶，該傳送帶具有解決上述問題所需的幾何形狀。一般的說，它能更有效地分離，從而導(dǎo)致以較高的得率獲得純度較高的產(chǎn)品。它還可以提供更好的處理穩(wěn)定性，即使用該傳送帶時(shí)超時(shí)分離的一致性。它還可以降低傳送帶的磨損和延長(zhǎng)傳送帶的壽命。它還可以降低處理對(duì)電極間隙設(shè)置和傳送帶速度的依賴性。此外，它可以以較大的電極間隙處理物料，以便就給定的機(jī)械尺寸獲得較高的物料處理速度和降低處理每噸物料的操作成本。
傳送帶需要的幾何特征在這份說明書中被定義為“偏斜的導(dǎo)向表面”，該導(dǎo)向表面在傳送帶的零件上并且不與傳送帶的移動(dòng)方向?qū)R。這樣的表面相對(duì)傳送帶行進(jìn)方向有一個(gè)總的凈橫向分量，并且為了方便在這份說明書中稱之為“橫向”單元。這樣的單元相對(duì)傳送帶平面形成一個(gè)銳角。0°角將導(dǎo)向表面放在傳送帶平面之中。90°角使導(dǎo)向表面垂直于傳送帶平面。居中的角度使導(dǎo)向表面在傳送帶行進(jìn)方向上但指向這兩個(gè)極端位置之間的中間位置。
各種各樣的傳送帶構(gòu)型都能提供偏斜的導(dǎo)向表面。但是它們有一個(gè)共同作用，即改變顆粒的方向，使之離開電極表面朝向逆流行進(jìn)的傳送帶段之間的區(qū)域。它們都將產(chǎn)生橫向(即垂直于電極表面的方向)的速度分量。與之相比，現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶都誘導(dǎo)顆粒平行于傳送帶行進(jìn)方向移動(dòng)。
如果使傳送帶按前進(jìn)和后退方向行進(jìn)，有偏斜的導(dǎo)向表面的傳送帶不提供相同水平的性能。具體地說，當(dāng)導(dǎo)向表面“瞄準(zhǔn)”傳送帶的行進(jìn)方向時(shí)有偏斜的導(dǎo)向表面的傳送帶提供大幅度改進(jìn)的性能，但是傳送帶按反方向行進(jìn)時(shí)性能特征將得不到改進(jìn)，即呈現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶的典型特征。模擬物可能非常接近雪犁，只有相對(duì)被犁開的表面全面考慮導(dǎo)向表面的行進(jìn)方向和構(gòu)型時(shí)才能使雪犁的性能最佳。
由于許多理由有偏斜的導(dǎo)向表面的傳送帶可以提高傳送帶分離性能，潛在的理由包括刮擦電極表面，清理它們，從而增強(qiáng)外加電場(chǎng)對(duì)電極之間的顆粒的作用；在傳送帶高速行進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的流體動(dòng)力，高速行進(jìn)的傳送帶將力賦予通過分離器的顆粒，使顆粒從電極表面移動(dòng)到反向行進(jìn)的傳送帶段之間的區(qū)域，在該區(qū)域靜電分離是最有效的；以及在傳送帶高速行進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的流體動(dòng)力，該流體動(dòng)力使兩個(gè)反向行進(jìn)的傳送帶段分開(“拱起”)，遠(yuǎn)離系統(tǒng)的中心線，從而減少它們相互接觸的頻率。
圖2是類似于圖1的傳送帶分離系統(tǒng)的局部放大剖視圖，但該系統(tǒng)采用本發(fā)明的新傳送帶30。該傳送帶部分的俯視圖示于圖3A并且用圖3B展示偏斜的導(dǎo)向表面的橫截面。
更具體地說，上方的傳送帶段19毗鄰上電極16向右行進(jìn)(箭頭28表示行進(jìn)方向)。該傳送帶有上表面31，該表面雖然被表示成與上電極表面50隔開，但是它經(jīng)常與表面50接觸。類似地，下方的傳送帶段17毗鄰下電極12并按箭頭29表示的方向行進(jìn)。傳送帶段17的下表面31也經(jīng)常與電極12的表面51接觸。
圖3A是展示傳送帶段的頂部表面31的俯視圖，該表面將與電極表面50和51銜接。傳送帶被制成具有平行分隔段31和大體與其橫置的平行分隔段33的矩形開口柵格或正方形網(wǎng)格。正方形開口是在交叉段31和33之間的空隙34，該空隙使顆粒能夠通過傳送帶朝系統(tǒng)的縱向中心線25移動(dòng)。段31按照本發(fā)明定義偏斜的導(dǎo)向邊緣46，如圖2所示，該邊緣在傳送帶行進(jìn)方向(用箭頭28和29表示)上相對(duì)縱向中心線25形成一個(gè)銳角θ(標(biāo)注99)。正是這些表面46起著清理電極表面50、51和將朝向中心線25的橫向動(dòng)量分量賦予顆粒的作用。
圖3B更具體地展示傳送帶段31特殊的橫截面，其中偏斜的導(dǎo)向表面46從最下面的點(diǎn)47向最上面的點(diǎn)48延伸，并且沿著偏斜的導(dǎo)向表面46的短線意味著借助導(dǎo)向(接觸)表面46將動(dòng)量分量向顆粒轉(zhuǎn)移。與導(dǎo)向表面46相對(duì)的是后表面44。雖然導(dǎo)向表面46相對(duì)傳送帶行進(jìn)方向(圖3B中的28)的角度沿著表面46的長(zhǎng)度變化，但是有一個(gè)垂直于傳送帶行進(jìn)方向28的總的凈橫向分量。這將在下面結(jié)合圖5更詳細(xì)地討論。
圖4說明上面所述的流體動(dòng)力，該流體動(dòng)力可以使反向行進(jìn)的傳送帶段分開或拱起，遠(yuǎn)離縱向中心線25，以便減少傳送帶段之間的接觸頻率并因此減少磨損。圖4類似于圖2，但展示的是數(shù)對(duì)端輥52和53之間的部分。上方與下方的傳送帶段19和17遠(yuǎn)離中心線25朝電極表面50和51拱起。
更具體地說，眾所周知的和已經(jīng)被報(bào)導(dǎo)的是，并實(shí)際上對(duì)幾乎所有材料都如此的是，塑料對(duì)塑料的磨損(即塑料傳送帶段19對(duì)塑料傳送帶段17的磨損)比塑料對(duì)不同的材料的磨損(例如塑料傳送帶段19對(duì)電極16的不全同材料的磨損)要快得多。就傳送帶分離系統(tǒng)而言，傳送帶的環(huán)形構(gòu)型必然導(dǎo)致發(fā)生塑料對(duì)塑料的磨損情況，在這種情況下其磨損速度大于傳送帶對(duì)電極的磨損速度。普遍認(rèn)為磨損的物理特征取決于接觸壓力與滑移速度的乘積。具體地說，依據(jù)磨損機(jī)械，給定材料的磨損速度(失去的重量)取決于乘積PaVb，其中P是壓力，V是兩種滑移材料的相對(duì)速度。指數(shù)a和b為1或更大的數(shù)，這將取決于磨損模式。
因此，在傳送帶分離系統(tǒng)中傳送帶塑料對(duì)傳送帶塑料過度接觸的后果可能產(chǎn)生奇高的磨損速度和奇短的傳送帶壽命。因?yàn)楸景l(fā)明的傳送帶的幾何形狀使反向行進(jìn)的傳送帶段在使用中能夠彼此相離地移動(dòng)，所以該傳送帶可以較少經(jīng)歷塑料對(duì)塑料的磨損，因此呈現(xiàn)比較長(zhǎng)的壽命。
有各種各樣通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)本發(fā)明的高級(jí)傳送帶幾何形狀的優(yōu)點(diǎn)的方法，包括一種方法是提供傳送帶分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)以不變的進(jìn)料速度提供不變的進(jìn)料流；然后改變傳送帶類型并在處理該物料時(shí)期待更敏銳的分離和更高的產(chǎn)品得率；第二種方法是測(cè)量給定的傳送帶在其“一生”中的分離質(zhì)量，并且確定得率或分離能力是否有所下降，在超時(shí)情況下是否始終如一；第三種方法是觀察由于移動(dòng)傳送帶更有效地清除電極表面的顆粒而變得比較清潔的電極，并借此推斷有較好的分離；第四種方法是定義以給定的傳送帶進(jìn)行處理時(shí)所需的分離產(chǎn)品的純度，然后安裝另一種傳送帶以便確定物料處理速度是否有所增加；第五種方法是規(guī)定給定的進(jìn)料中最大的雜質(zhì)(待剔除的組份)含量，用現(xiàn)有的傳送帶處理這種進(jìn)料流以獲得產(chǎn)品純度指標(biāo)，更換傳送帶，然后確定在進(jìn)料中是否可以容納更高含量的雜質(zhì)；
第六種方法是確定傳送帶的使用壽命(假定分離敏銳性、得率和處理量都近似相同)用圖6至圖8展示并且在下面的實(shí)施例中討論的曲線圖說明依據(jù)本發(fā)明改進(jìn)了幾何形狀的傳送帶是如何提供這些優(yōu)點(diǎn)的。實(shí)施例1本發(fā)明的傳送帶與現(xiàn)有技術(shù)的各相同性傳送帶相比能在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行中為傳送帶型靜電分離器提供更穩(wěn)定的運(yùn)行。用四種不同的傳送帶在一系列試運(yùn)行期間生產(chǎn)的產(chǎn)品的雜質(zhì)含量曲線均示于圖6。每個(gè)符號(hào)代表一次試驗(yàn)生產(chǎn)的產(chǎn)品的分析結(jié)果。兩條軸線是被處理物料的累積質(zhì)量和純化后產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量。這些試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的分離器上進(jìn)行并完成的，以便盡可能接近地重復(fù)全尺寸分離器的操作條件。四條線代表產(chǎn)品的純度水平隨時(shí)間變化的累積趨勢(shì)。
在上下電極95/96之間接相反方向行進(jìn)的兩個(gè)有代表性的逆流傳送帶段97/98的橫截面示意圖示于圖5E，其中導(dǎo)向(接觸)表面用陰影表示。進(jìn)行試驗(yàn)的四條傳送帶A、B、C和D的橫截面分別示于圖5B至圖5D。傳送帶A和C是兩條材料相同但運(yùn)行方向不同的傳送帶。A、B和C的幾何形狀是類似的，其中導(dǎo)向表面本質(zhì)上是園拱形的并且在傳送帶的移動(dòng)方向上提供圓頭鈍角的導(dǎo)向表面。反之，傳送帶D提供偏斜的導(dǎo)向表面，該表面使顆粒偏離電極附近的區(qū)域朝分離器的中心部分移動(dòng)。
圖6中的四條線清楚地表明不同傳送帶之間本質(zhì)上的差異。具有鈍角導(dǎo)向表面的傳送帶A-C都表明分離效果隨時(shí)間大幅度下降。具有銳角導(dǎo)向表面的傳送帶D表明沒有這種下降，而是略有改進(jìn)，雖然數(shù)據(jù)分散使任何這類改進(jìn)都難以說明。在這條曲線所代表的大約50次試運(yùn)行中沒有降級(jí)是相當(dāng)明顯的而且保持十分強(qiáng)勁的勢(shì)頭。
這些試驗(yàn)是用精心準(zhǔn)備的專用煙塵試樣完成的，這些煙塵試樣是在同一時(shí)間從同一來源收集的并且在試驗(yàn)完成之前一直在受控條件下保存。試樣是獨(dú)立地制備的并且在進(jìn)行試驗(yàn)前稱重。這些試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的分離器上完成的，并且特別注意在各種試驗(yàn)的操作允差內(nèi)保持進(jìn)料速度、傳送帶速度、電極電壓和其它相關(guān)參數(shù)的一致性。這些試驗(yàn)是由訓(xùn)練有素的操作員完成的，他們已經(jīng)完成了成千上百次類似的試驗(yàn)。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行抽樣分析并且進(jìn)行可靠性檢驗(yàn)。改進(jìn)的傳送帶D與其它傳送帶之間的差異十分顯著并且沒有實(shí)驗(yàn)的人為現(xiàn)象。
實(shí)施例2分離效率與電極間隙的依存關(guān)系圖7和圖8展示了采用本發(fā)明的傳送帶(傳送帶D)和現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶(傳送帶A)完成的一大批實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并且證明在處理的穩(wěn)定性方面獲得了大量的改進(jìn)。圖7對(duì)采用本發(fā)明的傳送帶和采用現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶在電極間隙為0.380英寸的條件下進(jìn)行的許多實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。圖中的幾條線是在不同速度下的產(chǎn)品純度的擬合曲線，擬合到偏離平均值正/負(fù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖8對(duì)兩種傳送帶在電極間隙為0.420英寸的條件下進(jìn)行的總共12次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。這些線是對(duì)每種類型的傳送帶的三個(gè)高點(diǎn)和三個(gè)低點(diǎn)的擬合線。從中可以得出許多結(jié)論1.用改進(jìn)的傳送帶D，產(chǎn)品純度較少依賴于傳送帶速度；2.用改進(jìn)的傳送帶D，產(chǎn)品純度較少依賴于電極之間的間隔；
3.有許多在曲線圖中未被表現(xiàn)的變量，這些變量確實(shí)變化而且是在所示的各種實(shí)驗(yàn)之間某些性能易變性的來源。顯然用傳送帶D易變性比用傳送帶A要小得多。一些影響較小的其它變量包括進(jìn)料速度、濕度、進(jìn)料點(diǎn)的位置、傳送帶與電極之間的間隙、傳送帶的污染和進(jìn)料中存在的雜質(zhì)的量；4.本發(fā)明的傳送帶由于已知的和未知的變量為減少處理性能的易變性創(chuàng)造了條件。
本發(fā)明的傳送帶對(duì)已被測(cè)量的所有變量都表現(xiàn)出改進(jìn)的工藝穩(wěn)定性。仍然有一些影響分離的未知因素，而傳送帶D的性能分布范圍較窄似乎是較少依賴于不可控制的變量的緣故。
應(yīng)當(dāng)注意，在使用任何傳送帶時(shí)，它都將被磨損而且傳送帶與電極之間的間隙也會(huì)改變。當(dāng)這個(gè)間隙變化時(shí)，分離器的性能不變是人們所期望的。本發(fā)明的傳送帶在有傳送帶磨損的情況下呈現(xiàn)比現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶好的工藝穩(wěn)定性。
在這個(gè)實(shí)施例中使用的數(shù)據(jù)來自從煙塵中分離未燃燒的碳。工藝穩(wěn)定性的改進(jìn)是如此顯著，而且有許多不同的參數(shù)，以致希望將這種改進(jìn)的穩(wěn)定性實(shí)際應(yīng)用于所有其它的分離類型，包括從無機(jī)物分離雜質(zhì)，諸如從碳酸鹽分離不溶于酸的無機(jī)物，從碳酸鹽和滑石分離有色無機(jī)物、從煤粉分離灰塵和含硫的無機(jī)物，從制造玻璃的原料分離含鐵的無機(jī)物、從制造水泥的原料中除去堿、從陶瓷母體除去含鐵的無機(jī)物、從小麥糠分離小麥粉等。
實(shí)施例3下面的表1說明兩種類型的傳送帶在工業(yè)規(guī)模的分離器上以每小時(shí)20噸的速度分離煙塵的性能。這些數(shù)值代表用兩種類型的許多條傳送帶長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果的時(shí)間平均值。如上所述，傳送帶A是現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶，傳送帶D是本發(fā)明的傳送帶。人們可以欣然地看到傳送帶D提供改進(jìn)的分離。本發(fā)明的傳送帶以LOI(燒失量，即對(duì)未燃燒的碳的測(cè)量)比較高的灰(進(jìn)料)為原料生產(chǎn)比較清潔的產(chǎn)物(碳更少)和更濃縮的廢棄物(碳更多)，并且獲得更高的得率(產(chǎn)物更多)。這種性能方面的改進(jìn)在許多分離性能方面是顯而易見的。這張表表明在長(zhǎng)期運(yùn)行中新傳送帶的改進(jìn)性能。這一系列實(shí)驗(yàn)是由處理成千上萬噸煙塵得到的。
表1典型的煙塵處理
在本發(fā)明中使用的傳送帶可以是任何具有與被分離的顆粒接觸的偏斜導(dǎo)向表面的輸送設(shè)備或運(yùn)載制品。該傳送帶必須有允許顆粒通過的開口，并且應(yīng)當(dāng)用本質(zhì)上不導(dǎo)電的材料(如塑料、織物、橡膠等)制造。該傳送帶可以作為紡(編)織品、模塑制品或擠塑制品成形。
該傳送帶還可以由獨(dú)立的零件裝配而成，而這些零件可能是因其獨(dú)特的性質(zhì)而被選中的。例如，縱向零件可能因抗張強(qiáng)度和耐蠕變性而被選中，而橫向的偏斜導(dǎo)向零件可能因其耐磨性和與顆粒流磨蝕接觸時(shí)的穩(wěn)定性而被選中。抗張零件可以是纖維材料，諸如為了提高耐磨性涂敷芳族聚酰胺或聚酯的纖維材料。橫向零件可以是對(duì)顆粒磨蝕有良好的耐磨性的超高分子量聚乙烯。
偏斜的導(dǎo)向表面可以是比較堅(jiān)硬不變形的零件。此外，導(dǎo)向表面可以在傳送帶速度下變形，從而在使用時(shí)導(dǎo)致需要的幾何形狀。因此，傳送帶在安裝到機(jī)器上時(shí)可以呈現(xiàn)需要的幾何形狀，也可以不呈現(xiàn)需要的幾何形狀。
此外，不是每條橫向的繩股都需要呈現(xiàn)需要的偏斜導(dǎo)向表面的幾何形狀。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在傳送帶分離系統(tǒng)中即使幾何形狀符合要求的傳送帶在使用期間經(jīng)受相當(dāng)大的磨損(有時(shí)磨損是如此嚴(yán)重)，偏斜導(dǎo)向表面所需的銳角幾何形狀將在傳送帶使用期中始終得到保持。
可以預(yù)期本發(fā)明的傳送帶還將改進(jìn)利用其他縱向離位作用的傳送帶分離方法的實(shí)施，其中所述的傳送帶分離方法在美國專利第4,874,507號(hào)中曾經(jīng)介紹過(在此通過引證將其全部?jī)?nèi)容并入)，包括液體的電泳分離、顆粒的磁分離、顆粒的剪切梯度分離等。
在介紹完本發(fā)明的具體實(shí)施方案之后，熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人可能很容易發(fā)現(xiàn)各種各樣的修正方案和改進(jìn)方案，而這些方案將傾向于成為這項(xiàng)發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種分離顆粒混合物組份的傳送帶分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一電極和第二電極，這兩個(gè)電極安排在縱向中心線的兩側(cè)并且在電極之間有電場(chǎng)；傳送帶，該傳送帶在第一和第二電極之間沿縱向方向行進(jìn)；在傳送帶上的偏斜的導(dǎo)向表面，該表面與諸組份接觸并且在相對(duì)傳送帶分離系統(tǒng)縱向方向橫置的方向上將一動(dòng)量分量賦予諸組份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中偏斜的導(dǎo)向表面是由耐磨的非導(dǎo)電材料制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中偏斜的導(dǎo)向表面是由某種材料制成的，該材料包括來自至少一種烯烴單體的聚合產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中偏斜的導(dǎo)向表面是由某種材料制成的，該材料由包括一種或多種來自含氟聚合物和聚酰胺的聚合產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中偏斜的導(dǎo)向表面相對(duì)傳送帶行進(jìn)方向形成一個(gè)角度，該角度在10°至60°范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述角度在15°至45°范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中傳送帶包括沿著縱向方向按相反方向行進(jìn)的逆流傳送帶段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中偏斜的導(dǎo)向表面相對(duì)傳送帶行進(jìn)方向形成一個(gè)角度，該角度是為減少逆流傳送帶段之間的接觸而選定的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中偏斜的導(dǎo)向表面相對(duì)傳送帶行進(jìn)方向形成一個(gè)角度，該角度是為達(dá)到下述一個(gè)或多個(gè)目的而選定的獲得最大的處理量；獲得最大的超時(shí)處理能力；獲得最大的分離特殊顆粒混合物的能力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中被分離的顆?；旌衔镞x自由煙塵分離的碳、由碳酸鹽分離的不溶于酸的無機(jī)物、由碳酸鹽和滑石分離的有色無機(jī)物、由煤中分離煤灰和含硫無機(jī)物、由玻璃生產(chǎn)原料分離的含鐵無機(jī)物、由水泥生產(chǎn)原料分離的堿、由陶瓷材料母體分離的含鐵無機(jī)物和由麥糠分離的小麥粉。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中逆流傳送帶段朝遠(yuǎn)離縱向中心線的方向彎曲。
12.一種分離顆?；旌衔锏姆椒?，其中顆粒混合物被納入具有狹長(zhǎng)尺寸的分離艙，該狹長(zhǎng)尺寸比一對(duì)對(duì)置的電極表面之間的間隔長(zhǎng)，電場(chǎng)施加在對(duì)置的電極表面之間而混合物在對(duì)置的電極之間用方向相反的兩股物料流輸送，借助具有適合產(chǎn)生平行于對(duì)置電極表面的速度分量和垂直于對(duì)置電極表面的速度分量的偏斜的導(dǎo)向表面的輸送零件沿著狹長(zhǎng)尺寸機(jī)械輸送混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中狹長(zhǎng)的輸送零件是具有開口柵格結(jié)構(gòu)的環(huán)形傳送帶。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中偏斜的導(dǎo)向表面配置在一個(gè)電極表面的附近并且相對(duì)毗鄰的電極表面形成一個(gè)銳角。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中垂直速度分量的方向是遠(yuǎn)離該毗鄰電極表面的。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中狹長(zhǎng)的輸送零件在產(chǎn)生垂直速度分量的過程中經(jīng)受一個(gè)反作用力，該反作用力使狹長(zhǎng)的輸送零件沖擊毗鄰的電極表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述反作用力足以阻止在電極表面之間按相反方向移動(dòng)的輸送零件的不同部分之間的接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述角度在10°至60°范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述角度在15°至45°范圍內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中輸送零件包括按相反方向行進(jìn)的逆流段。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中逆流段朝遠(yuǎn)離縱向中心線的方向彎曲。
22.一種在分離艙中分離混合物的不同組份的方法，該方法包括下述步驟a.將所述混合物納入分離艙，所述分離艙具有定義對(duì)峙表面而且使其間隔小于所述對(duì)峙表面各自的長(zhǎng)度的裝置；b.迫使所述分離艙的至少一個(gè)所述對(duì)峙表面產(chǎn)生縱向離位作用；c.按照不同組份對(duì)所述縱向離位作用的感應(yīng)能力在所述縱向離位作用的方向上分離所述不同組份；d.使對(duì)所述縱向離位作用凈感應(yīng)能力相同的組份橫向機(jī)械移動(dòng)，使它們彼此靠攏，所述物料流處于平行于所述縱向離位作用的交流中以便借助在所述物料流相對(duì)所述縱向離位作用橫向行進(jìn)時(shí)所述縱向離位作用的連續(xù)性將至少一種所述組份的一部分轉(zhuǎn)移到所述各自物料流的另一邊；e.從所述分離艙中排放分離后的物料流；其中所述物料流借助環(huán)形傳送帶機(jī)械移動(dòng)，所述傳送帶具有橫向偏斜的導(dǎo)向表面。
全文摘要
在分離顆?；旌衔锝M份的傳送帶分離系統(tǒng)中,傳送帶有一個(gè)偏斜的導(dǎo)向表面,該表面相對(duì)傳送帶的行進(jìn)方向形成一個(gè)銳角,以便在朝向傳送帶分離系統(tǒng)縱向中心線的方向上將一橫向動(dòng)量分量賦予該組份。
文檔編號(hào)B03C7/00GK1243457SQ98801850
公開日2000年2月2日 申請(qǐng)日期1998年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月15日
發(fā)明者托馬斯·塞如羅, 查爾斯·E·博斯曼, 托馬斯·M·當(dāng)恩 申請(qǐng)人:分離技術(shù)公司