[RU]

Разделительная система (10), содержащая камеру (13) для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров. Камера (13) ограничена эластичным средством (35), которое обеспечивает селективный барьер, через который могут пройти твердые частицы меньше определенного выбранного размера, но не частицы, более крупные, чем твердые частицы меньше определенного размера. Обеспечивается вибратор (61) для возбуждения вибрации эластичного средства (35) с целью облегчения прохождения текучей среды и твердых частиц через эластичное средство, при этом вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры (13). Вибрация обычно вызывает растрескивание агломерированного вещества, содержащего твердые частицы, внутри текучей среды, что приводит к раздроблению агломерированного вещества на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера. Вибрация также вызывает введение частоты вибрации или ударной волны внутрь поверхности жидкости на границе раздела с эластичным средством (35) и по всей эластичной среде (35).

(57) Реферат / Формула:

Разделительная система (10), содержащая камеру (13) для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров. Камера (13) ограничена эластичным средством (35), которое обеспечивает селективный барьер, через который могут пройти твердые частицы меньше определенного выбранного размера, но не частицы, более крупные, чем твердые частицы меньше определенного размера. Обеспечивается вибратор (61) для возбуждения вибрации эластичного средства (35) с целью облегчения прохождения текучей среды и твердых частиц через эластичное средство, при этом вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры (13). Вибрация обычно вызывает растрескивание агломерированного вещества, содержащего твердые частицы, внутри текучей среды, что приводит к раздроблению агломерированного вещества на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера. Вибрация также вызывает введение частоты вибрации или ударной волны внутрь поверхности жидкости на границе раздела с эластичным средством (35) и по всей эластичной среде (35).

---

Евразийское (21) 201690407 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2016.08.31
(22) Дата подачи заявки 2014.08.20
(51) Int. Cl.
B01D 33/03 (2006.01) B01D 63/16 (2006.01) B07B 1/28 (2006.01) B07B 1/40 (2006.01)
(54) РАЗДЕЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
(31) 2013903149
(32) 2013.08.20
(33) AU
(86) PCT/AU2014/000827
(87) WO 2015/024057 2015.02.26
(71) Заявитель:
З-СПЛИТТЕР ПТИ ЛТД. (AU)
(72) Изобретатель:
Грэхэм Нил Дерик Брэй (AU)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(57) Разделительная система (10), содержащая камеру (13) для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров. Камера (13) ограничена эластичным средством (35), которое обеспечивает селективный барьер, через который могут пройти твердые частицы меньше определенного выбранного размера, но не частицы, более крупные, чем твердые частицы меньше определенного размера. Обеспечивается вибратор (61) для возбуждения вибрации эластичного средства (35) с целью облегчения прохождения текучей среды и твердых частиц через эластичное средство, при этом вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры (13). Вибрация обычно вызывает растрескивание агломерированного вещества, содержащего твердые частицы, внутри текучей среды, что приводит к раздроблению агломерированного вещества на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера. Вибрация также вызывает введение частоты вибрации или ударной волны внутрь поверхности жидкости на границе раздела с эластичным средством (35) и по всей эластичной среде (35).
РАЗДЕЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к разделению материалов. При одной компоновке разделение может включать отделение твердых частиц от твердых частицы, например, разделение зернистых материалов на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера. При другой компоновке разделение может включать разделение твердой фазы и текучей среды; то есть, отделение твердых частиц от текучих сред.
[0002] Когда разделение включает разделение твердых частиц на материалы, частицы которых больше определенного размера, и материалы, частицы которых меньше определенного размера, твердые частицы могут находиться в текучей смеси, которую подвергают разделению на твердую фазу и текучую среду, вследствие чего твердые частицы меньше определенного размера отделяются от текучей смеси, а твердые частицы больше определенного размера удерживаются в текучей смеси для последующего разделения.
[0003] Когда разделение включает отделение твердых частиц от текучих сред, разделение может оказаться неполным; то есть, отделенные твердые частицы могут оказаться загрязненными некоторым количеством текучей среды, а текучая среда, из которой были удалены твердые частицы, может содержать некоторое количество твердых частиц меньше определенного размера.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0004] Приведенное ниже обсуждение предшествующего уровня техники предназначено только для облегчения понимания настоящего изобретения. Указанное обсуждение не является подтверждением или
признанием того, что любой из упоминаемых материалов является или являлся частью общего известного знания на дату приоритета заявки.
[0005] Настоящее изобретение особенно применимо к отделению способного к осаждению мелкого угля от глины и, при необходимости, также от золы. Соответственно, настоящее изобретение в первую очередь будет рассмотрено с точки зрения такого разделения, хотя следует понимать, что предложенное изобретение можно применять и в случае отделения твердых частиц от текучей среды и другого отделения способных к осаждению твердых частиц от твердых частиц, включая отделение других частиц в псевдоожиженной среде в зависимости от размера, соответствующего частицам больше определенного размера и частицам меньше определенного размера. Только в качестве примера и без ограничения, настоящее изобретение можно применять для отделения железорудной мелочи, содержащейся в глине или другом исходном материале, для отделения мелких фракций, находящихся внутри бокситового материала, и разделения частиц меньше определенного размера и частиц больше определенного размера в буровом растворе с целью регенерации бурового раствора.
[0006] Мелкий уголь часто сопровождается тонко распределенными загрязняющими веществами, такими как глина и также обычно зола, а также тонкоизмельченную породу и минеральные частицы, включая песок, известь, полевой шпат и пирит. При распределении угля в загрязняющих веществах подобным образом уголь и указанные загрязняющие вещества проявляют склонность к агломерации. Используя текущие технологии, трудно эффективно извлечь мелкие угольные частицы и отбраковать тонко распределенные загрязняющие вещества, такие как частицы глины, поскольку уголь и глина похожи по многим физическим и химическим характеристикам. Соответственно, обычно просто выбрасывают мелкие загрязненные угольные частицы, обычно путем захоронения их в хвостовых дамбах или могильниках для хвостов/отходов.
[0007] Существующий способ фильтрации описан в US 3870640. В этом документе описана фильтрация жидкостей, содержащих твердые вещества, такие как коллоидные гели, суспензии извести и глины, крахмальные растворы, глинистые корки и т.п. Жидкость, подлежащая фильтрованию, пропускают радиально внутрь через цилиндрический фильтрационный элемент. Такой способ фильтрации может быть эффективным при снижении накопления агломерированных твердых частиц на внешней оболочке цилиндрического фильтрующего элемента, но не решает проблему физического разделения частиц разных размеров или разных видов материала, содержащихся внутри агломерированной массы. Подобным образом, указанный способ не позволяет поместить материалы разных размеров или разные виды материалов на различные целевые участки. Указанный способ также не создает в исходной жидкости с высоким содержанием твердой фазы условия, способствующего размельчению агломерированных твердых частиц. Так как текучая среда протекает радиально внутрь, текучая среда сама по себе не способствует поддержанию натяжения фильтрационного элемента.
[0008] В US 2010/0219118 описан еще один существующий способ фильтрации, включающий разделение жидкостей, заполненных волокнами или твердой фазой, таким образом, что твердые частицы и жидкости могут быть разделены с большей легкостью, при этом можно более эффективно использовать жидкости в процессе фильтрации. В указанном документе в том числе описаны вертикальные движения при вибрации сетки цилиндрического фильтра, что облегчает очистку сетки фильтра. Однако это не решает проблемы физического разделения частиц разных размеров или разных видов материалов, содержащихся внутри агломерированной массы. Подобным образом, указанный способ не позволяет поместить материалы разных размеров или разные виды материалов на различные заданные участки. Указанный способ также не
создает в исходной жидкости условия, способствующего разделению агломерированных твердых частиц.
[0009] В US 6712981 описан еще один дополнительный существующий способ фильтрации. В этом документе описан направленный радиально внутрь поток текучей среды через цилиндрический фильтрующий элемент, и щетка и источник ультразвуковой энергии для ограничения накопления твердых частиц на фильтрующем элементе. В этом документе не описано разделение частиц меньше определенного размера и частиц больше определенного размера с тем, чтобы отделить и собрать частицы больше определенного размера. Указанный способ также не создает условия для распространения ударной волны в исходную жидкость с высоким содержанием твердой фазы для облегчения разделения агломерированных твердых частиц.
[0010] В US 2003/0075489 описано устройство для отделения жидкости от суспензии жидкости и твердых частиц, в частности, для обработки сточных вод, а также обезвоживания суспензий и шламов. Указанное устройство содержит осадительную камеру, имеющую выпускное отверстие для твердых частиц на нижнем конце и выпускное отверстие для жидкости в верхней части. Содержащее фильтр устройство расположено в верхней части осадительной камеры и перекрывает выпускное отверстие для жидкости. Впускное отверстие для суспензии предназначено для введения суспензии в осадительную камеру в место, расположенное ниже фильтрующего средства. Указанная компоновка такова, что введение суспензии в осадительную камеру вынуждает жидкость протекать вверх через фильтрующее средство и вытекать из осадительной камеры через выпускное отверстие в верхней части. Это обеспечивает отделение жидкости от твердых частиц, при этом твердые частицы оседают в осадительной камере и подвергаются уплотнению на дне камеры для удаления через выпускное отверстие. Осадительная камера имеет стенки, которые сужаются по направлению
вниз к выпускному отверстию, и через которые вибрацию можно передавать находящейся в камере суспензии для облегчения разделения жидкости и твердых частиц, а также для облегчения уплотнения твердых частиц в нижнем конце осадительной камеры. Однако это не решает проблему физического разделения частиц разных размеров или разных видов материала, содержащихся внутри агломерированной массы в суспензии. Кроме того, указанный способ также не создает в суспензии условия, способствующего разделению агломерированных твердых частиц.
[ООН] Еще один существующий способ и устройство для просеивания описан в US 7556154. В частности, указанный способ относится к удалению обломков из промывочной жидкости (известной как буровой раствор), и включает прохождение текучей среды через вибрационное сито, которое расположено таким образом, что имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, при этом текучая среда проходит вверх через сито, а обломки не проходят через сито, обычно осаждаясь на участке, расположенном ниже нижней поверхности сита, для последующего извлечения. Вибрация способствует удалению бурового раствора из обломков. Обломки, удерживаемые ситом, вытесняются под действием вибрации и осаждаются на участке, расположенном ниже сита, для последующего извлечения. Однако это не решает проблему физического разделения частиц разных размеров или разных видов материала, содержащихся внутри агломерированной массы, при размельчении глины. В частности, предложенный способ не способствует изменению фазы бурового раствора при вибрационном диспергировании самого бурового раствора с получением низковязкой текучей среды, что позволяет твердой фазе выпадать или осаждаться в стороне от сита и позволяет частицам выпадать в стороне от сита под действием силы тяжести в низковязкой текучей среде. Кроме того, указанный способ также не создает в буровом растворе условия, способствующего разделению агломерированных твердых частиц.
[0012] Именно с учетом настоящее изобретение.
такого уровня техники было разработано
[0013] В частности, при некоторых вариантах применения настоящее изобретение направлено на очистку мелкого угля с тем, чтобы достаточное количество твердого загрязняющего вещества было удалено в требуемой степени (скажем, по требованию потребителя или законодательства).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена разделительная система, содержащая камеру для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров, эластичное средство, ограничивающее камеру, при этом эластичное средство обеспечивает селективный барьер, через который некоторые твердые частицы могут пройти, а другие не могут, и вибратор для возбуждения вибрации эластичного средства с целью облегчения прохождения текучей среды и некоторых твердых частиц через эластичное средство, при этом вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры.
[0015] Твердые частицы с размером, который позволяет им пройти через указанный барьер, далее называют твердыми частицами меньше определенного размера, а твердые частицы, которые не могут пройти через указанный барьер, далее называют твердыми частицами больше определенного размера.
[0016] Как правило, текучая среда, образующая часть загружаемого материала, является жидкостью. Однако текучая среда
может включать газообразную текучую среду или смесь жидкой и газообразной текучей среды.
[0017] Эластичное средство поддерживают в общем в натянутом состоянии при воздействии на него указанной текучей среды. Текучая среда вызывает воздействие на эластичное средство направленной наружу силы.
[0018] Вибрация обычно вызывает растрескивание агломерированного вещества, содержащего твердые частицы, внутри текучей среды, что приводит к раздроблению агломерированного вещества на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера. Как правило, твердые частицы больше определенного размера представляют собой сравнительно твердые частицы, которые не поддаются дальнейшему раздроблению под действием вибрации, при этом твердые частицы меньше определенного размера могут включать продукты раздробления более мягких частиц твердых частиц, образовавшиеся в результате вибрации.
[0019] Вибрация вызывает введение частоты вибрации или ударной волны внутрь поверхности жидкости на границе раздела с эластичным средством и по всей эластичной среде.
[0020] При применении такой компоновки вибрацию вводят в загружаемый материал на его поверхности раздела с жидкостью. Поверхность раздела с жидкостью фактически находится на границе раздела жидкость-воздух, при этом причина состоит в том, что поверхность жидкости на границе раздела с эластичным средством подвергается воздействию воздуха вследствие проницаемой природы эластичного средства, обеспечивающего селективный барьер. Полагают, что это обеспечивает очень эффективный способ введения вибрации в загружаемый материал и способствует распространению вибрации по поверхности раздела с жидкостью без эффекта затухания, который
иначе имел бы место, если бы вибрацию необходимо было бы доставить внутрь жидкой среды.
[0021] Текучая среда предпочтительно оказывает давление внутри камеры, при этом давление, оказываемое текучей средой, используют при генерировании вибрации. Как правило, давление текучей среды обеспечивает силу отдачи в ответ на внешнюю силу, налагаемую на эластичное средство вибратором. Давление текучей среды может включать гидравлический напор текучей среды.
[0022] Загружаемый материал может включать суспензию, содержащую твердые частицы и жидкость. Как правило, жидкость содержит воду.
[0023] Эластичное средство предпочтительно имеет внутреннюю поверхность, подвергаемую воздействию камеры (и, тем самым, текучей среды внутри камеры), и внешнюю поверхность, с которой после прохождения через эластичное средство удаляют отделенную текучую среду и частицы. Как правило, основная часть материала, проходящего через эластичное средство, содержит отделенную текучую среду, при этом указанная отделенная текучая среда вытекает наружу через эластичное средство под давлением.
[0024] Камера предпочтительно имеет выпускное отверстие, через которое оставшийся материал, содержащий твердые частицы больше определенного размера, может покинуть камеру.
[0025] Указанная система предпочтительно выполнена с возможностью сопротивления потоку текучей среды, выходящему из камеры через выпускное отверстие.
[0026] При одной компоновке выпускное отверстие можно выполнить с возможностью генерирования гидростатического напора
текучей среды, обеспечивающего сопротивление потоку; например, выпускное отверстие можно выполнить с возможностью включения возвышающейся или приподнятой части, расположенной с возможностью генерирования гидростатического напора текучей среды.
[0027] При другой компоновке систему можно выполнить с возможностью замедления выгрузки оставшегося материала из камеры, что, тем самым, приводит к образованию плотной массы оставшегося материала, заграждающей выход потока из камеры, что обеспечивает, тем самым, сопротивление потоку. При применении такой компоновки загораживающая плотная масса материала не полностью блокирует выход оставшегося материала из камеры, но, скорее, оказывает задерживающий эффект на прохождение оставшегося материала. Такая компоновка служит для увеличения времени пребывания загружаемого материала в камере и препятствует вытеканию текучей среды в загружаемом материале непосредственно из камеры через выпускное отверстие. Таким образом, при работе разделительной системы масса текучего материала непрерывно образуется и удерживается в камере, при этом указанная масса текучего материала создает гидравлический напор текучей среды для оказания давления на загружаемый материал в камере. При применении такой компоновки существует равновесие между загружаемым материалом, поступающим в камеру, и загружаемым материалом, покидающим камеру, при этом последний представляет собой комбинацию твердых частиц меньше определенного размера и текучей среды, выходящую из камеры через эластичный материал, причем твердые частицы больше определенного размера и удерживаемая текучая среда в оставшемся материале выходят через выпускное отверстие.
[0028] Выпускное отверстие предпочтительно расположено в нижней концевой секции камеры или примыкает к указанной секции, и выполнено с возможностью замедления выгрузки оставшегося материала из камеры, что, тем самым, приводит к образованию плотной массы
оставшегося материала, заграждающей выпускное отверстие. Выпускное отверстие можно выполнить таким образом за счет обеспечения клапана для регулирования потока и, тем самым, содействия образованию плотной массы оставшегося материала.
[0029] Как правило, плотная масса материала образует пробку из материала, при этом указанная пробка непрерывно разрастается и перемещается через камеру, обычно через выпускное отверстие. Вибрация, внесенная в загружаемый материал, находящийся внутри камеры, способствует псевдоожижению пробки из материала таким образом, чтобы она могла постепенно проходить через выпускное отверстие, а не приводила к полной закупорке.
[0030] Скорость подачи загружаемого материала в камеру
предпочтительно регулируют в зависимости от скорости, с которой
указанная пробка непрерывно перемещается через выпускное
отверстие.
[0031] Вибратор предпочтительно выполнен с возможностью создания вибрации в одном или большем количестве отдельных участков, расположенных на внешней поверхности эластичного средства. Другими словами, вибратор не воздействует вибрацией на всю внешнюю поверхность, но скорее только на одну или большее количество ее частей, которые представляют собой локализованные зоны внешней поверхности, формирующие отдельные участки. Хотя вибратор не воздействует вибрацией на всю внешнюю поверхность, не факт, что вся внешняя поверхность не вибрирует в некоторой степени. Вибрация может распространяться через эластичное средство и проявляться за пределами отдельных участков, в том числе, например, на всей внешней поверхности.
[0032] Хотя вибратор может воздействовать вибрацией только на один отдельный участок, предпочтительно, чтобы он был выполнен с возможностью создания вибрации на множестве отдельных участков.
[0033] Когда вибратор выполнен с возможностью воздействия на множество отдельных участков, вибратор может включать множество вибрационных устройств, расположенных с возможностью наложения вибрации на отдельные участки.
[0034] Множество отдельных участков предпочтительно содержит отдельные участки, расположенные на внешней поверхности эластичного средства на определенных расстояниях друг от друга.
[0035] Отдельные участки могут включать постоянные участки или временные участки. Если отдельные участки содержат постоянные участки, вибрацией воздействуют на одни и те же отдельные участки на протяжении всего процесса разделения. Если отдельные участки содержат временные участки, участки на внешней поверхности, на которые воздействуют вибрацией, могут меняться во время процесса разделения. Такое изменение может быть непрерывным или периодическим.
[0036] Вибратор может налагать вызывающую вибрацию силу на эластичное средство на каждом отдельном участке только в одном направлении действия вибрации, с учетом других сил для вызова обратного движения в эластичном средстве на этом отдельном участке, что, тем самым, создает колебательное вибрирующее движение. Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения вибратор налагает направленную внутрь силу на каждом отдельном участке, при этом возвратная сила для завершения колебательного движения обеспечивается давлением текучей среды, оказываемым на внутреннюю поверхность эластичного средства текучей средой, находящейся внутри камеры. При альтернативной компоновке для
завершения колебательного движения вибратор можно выполнить с возможностью приложения как силы, направленной внутрь, так и возвратной силы, направленной наружу.
[0037] Вибрирующее движение эластичного средства способствует поддержанию эксплуатационных характеристик селективного барьера. В частности, вибрирующее движение эластичного средства, по-видимому, вызывает разрушение накопления твердых частиц на эластичной среде, в том числе, в частности, на внутренней поверхности эластичного средства. Это важно с практической точки зрения, поскольку накопленные твердые частицы могут привести к отрицательному воздействию на рабочие характеристики барьера, превращаясь в конечном счете в слежавшийся осадок, который иначе может засорять эластичное средство и блокировать поток текучей среды.
[0038] Кроме того, по-видимому, вибрирующее движение эластичного средства облегчает прохождение твердых частиц меньше определенного размера через эластичное средство к его внешней поверхности.
[0039] Более того, ударная волна, генерируемая вибрирующим движением эластичного средства, по-видимому, вызывает проталкивание твердых частиц меньше определенного размера, прошедших через эластичное средство, наружу в направлении от внешней поверхности.
[0040] Более того, вибрирующее движение эластичного средства, по-видимому, вызывает стряхивание текучей среды, прошедшей через эластичное средство, с внешней поверхности.
[0041] Вибрирующее движение может также генерировать ударные волны, которые распространяются внутри текучей среды, как упоминалось выше.
[0042] Ударные волны могут способствовать растрескиванию, или, по меньшей мере, облегчают растрескивание агломерированных сравнительно мягких твердых частиц внутри текучей среды, находящейся в камере.
[0043] Колебательную энергию, передаваемую текучей среде в камере, можно налагать на отмученные материалы, которые свободно плавают в текучей среде и не находятся в прямом контакте друг с другом. Таким образом, можно поддерживать прохождение потока через камеру, вымывая твердые частицы меньше определенного размера из пространства между частицами. Частицы меньше определенного размера можно перемещать по направлению к барьеру для последующего прохождения через указанный барьер.
[0044] Кроме того, ударные волны внутри текучей среды могут способствовать перемещению твердых частиц меньше определенного размера через эластичное средство.
[0045] Вибрирующее движение может также генерировать волнообразование, которое распространяется внутри эластичного средства.
[0046] Волнообразование может создать интерференционную картину, генерирующую по меньшей мере одну стоячую волну внутри эластичного средства. Стоячая волна (волны) может (могут) обеспечить энергию для проталкивания твердых частиц меньше определенного размера через эластичное средство и наружу за пределы его внешней поверхности.
[0047] Вибрация предпочтительно является постоянной. Однако вибрацию можно прилагать согласно некоторому другому режиму, такому как прерывистый режим (например, периодические всплески) или циклический режим доставки.
[0048] Вибрация может иметь любую подходящую амплитуду. Полагают, что особенно эффективная амплитуда может составлять от примерно 6 мм до 12 мм. Однако следует понимать, что эффективная амплитуда может варьировать в зависимости от характеристик эластичного материала и характеристик материала, подвергаемого процессу разделения.
[0049] Вибрация может иметь любую подходящую частоту. Полагают, что особенно эффективная частота может составлять от примерно 3000 циклов в минуту до 6000 циклов в минуту. Согласно одному из вариантов реализации изобретения использовали частоту, составляющую примерно 5000 циклов в минуту. Указанные частоты были установлены путем применения устройства для маломасштабных испытаний. Однако следует понимать, что эффективная частота может варьировать в зависимости от характеристик эластичного материала и характеристик материала, подвергаемого процессу разделения.
[0050] Как уже упоминалось, приведенные выше частоты были установлены с применением устройства для маломасштабных испытаний. Предполагается, что промышленная установка может потребовать применения более низких частот, чтобы обеспечить время, необходимое для завершения возвратной силой колебательного движения под воздействием давления, оказываемого на внутреннюю поверхность эластичного средства текучей средой, находящейся внутри камеры.
[0051] Эластичное средство предпочтительно содержит фильтрующую мембрану, выполненную с возможностью обеспечения барьера для твердых частиц больше определенного размера. Как правило, фильтрующая мембрана позволяет проходить через нее текучей среде и частицам меньше определенного размера.
[0052] Фильтрующую мембрану предпочтительно выбирают таким образом, чтобы указанная мембрана имела размер пор, подходящий для предполагаемого процесса разделения; то есть, размер пор, подходящий для доставки частиц с конкретным размером отсечения (режим разделения) в диапазоне между твердыми частицами больше определенного размера и твердыми частицами меньше определенного размера.
[0053] Фильтрующая мембрана имеет достаточную конструктивную целостность, чтобы выдержать налагаемую на нее вибрационную нагрузку. Фильтрующая мембрана может иметь слоистую конструкцию. В качестве примера, слоистая конструкция может иметь внутренний и внешний слои, при этом внутренний слой обеспечивает необходимую тонкую фильтрацию, что позволяет исключить твердые частицы больше определенного размера, а внешний слой представляет собой более прочную конструкцию, которая может выдержать кольцевое натяжение и сопротивление износу несмотря на контакт с вибратором.
[0054] Эластичное средство может ограничивать камеру путем ограничения по меньшей мере части ее стенки. Однако эластичное средство может ограничивать целиком всю стенку.
[0055] Эластичное средство может ограничивать периметр камеры; то есть, эластичная мембрана может ограничивать стенку, проходящую вокруг камеры, для ограничения ее внешних границ.
[0056] Эластичная мембрана может иметь цилиндрическую конфигурацию. При применении такой компоновки цилиндрическую эластичную мембрану можно выполнить с возможностью поддержки с двух ее концов и, тем самым, указанная мембрана может быть подвешена в положении между двумя концами. Таким образом, эластичная мембрана должна сравнительно свободно держаться на
поверхности или плавать вследствие налагаемого на нее воздействия вибрации.
[0057] При применении такой компоновки камера может иметь цилиндрическую конфигурацию.
[0058] Разделительная система может дополнительно включать подающее средство для доставки загружаемого материала в камеру.
[0059] Подающее средство может включать раздаточный бак, из которого загружаемый материал может поступать в камеру самотеком.
[0060] Разделительная система может дополнительно содержать разгружающее средство для удаления оставшегося материала из камеры. Оставшийся материал содержит твердые частицы, которые не прошли через эластичное средство. Хотя при некоторых вариантах применения настоящего изобретения почти вся текучая среда будет выгружена из камеры через эластичное средство, твердые частицы в оставшемся материале скорее всего будут загрязнены некоторым количеством удерживаемой текучей среды. В таких случаях оставшийся материал содержит твердые частицы и удерживаемую текучую среду. Оставшийся материал может также включать некоторое количество захваченных твердых частиц меньше определенного размера. Оставшийся материал можно впоследствии подвергать дополнительному процессу разделения или другому процессу, такому как процесс сушки, для отделения удерживаемой текучей среды от твердых частиц.
[0061] Разгружающее средство может содержать систему подачи текучей среды для продвижения потока загораживающей плотной массы материала, образующей пробку.
[0062] При одной компоновке система подачи текучей среды может работать с возможностью псевдоожижения плотной массы. При
применении такой компоновки систему подачи текучей среды можно расположить с возможностью отмучивания плотной массы для смывания любых захваченных мелких фракций (твердых частиц меньше определенного размера) в плотной массе обратно в камеру при одновременном прохождении твердых частиц больше определенного размера из камеры через выпускное отверстие. При применении такой компоновки клапан, соединенный с выпускным отверстием для регулирования потока и, тем самым, способствования образованию плотной массы оставшегося материала, может служить для предотвращения выхода отмученного материала непосредственно через выпускное отверстие и, тем самым, предотвращения потери эффекта закупоривания.
[0063] При другой компоновке система подачи текучей среды может работать с возможностью вымывания загораживающей плотной массы материала, образующей пробку.
[0064] При другой компоновке система подачи текучей среды может включать струйный эжектор.
[0065] Разгружающее средство может включать конвейер для транспортировки оставшегося материала с целью удаления. Конвейер может включать винтовой конвейер. Такая компоновка особенно подходит в случаях, в которых загораживающая плотная масса материала, образующая пробку, не может выйти из выпускного отверстия или не может быть удалена путем откачивания насосом или промывки.
[0066] Конечно, для разгружающего средства возможны и другие компоновки, в том числе, компоновка с применением поршня для закачивания, компоновка с применением крыльчатого колеса, или эластичный разгрузочный канал, которому можно передавать вибрацию
для проталкивания оставшегося и из указанного канала.
материала
вдоль разгрузочного канала
[0067] Разделительная система может дополнительно содержать средство для подачи в камеру пополняющей текучей среды. Это делается с целью поддержания твердых частиц внутри камеры в состоянии текучей суспензии для компенсирования утечки текучей среды из камеры. Утечка текучей среды происходит в основном, если не полностью, через эластичное средство.
[0068] Пополняющая текучая среда может включать текучую среду, рециркулируемую из загружаемого материала после выгрузки из камеры через эластичное средство.
[0069] Пополняющая текучая среда может включать воду. Воду можно ввести непосредственно в камеру, или ее можно ввести опосредованно, например, путем добавления в загружаемый материал до введения последнего в камеру.
[0070] Пополняющую текучую среду можно доставить в камеру в виде промывочной жидкости способом, облегчающим поддержание содержащихся в суспензии твердых частиц в текучей среде внутри камеры в отмученном состоянии. В этом отношении, пополняющую текучую среду предпочтительно нагнетают в камеру под давлением.
[0071] Пополняющую текучую среду предпочтительно подают в камеру способом, позволяющим создать один или большее количество потоков внутри текучей среды для перемещения содержащихся в суспензии твердых частиц по направлению к эластичной среде.
[0072] Однако следует понимать, что необходимость в применении пополняющей текучей среды отсутствует. В тех случаях, когда в загружаемом материале имеется высокая доля текучей среды
относительно твердых частиц, содержание текучей среды может быть достаточным для осуществления процесса разделения без необходимости применения пополняющей текучей среды.
[0073] Разделительная система может дополнительно содержать перемешивающее средство для перемешивания текучей среды с целью облегчения поддержания содержащихся в суспензии твердых частиц в текучей среде внутри камеры. Перемешивающее средство может включать средство для подачи в камеру газа, такого как воздух. Перемешивающее средство можно расположить с возможностью барботирования воздуха в текучую среду из ее нижней зоны. Это может облегчить отмучивание твердых частиц внутри текучей среды в камере.
[0074] Разделительная система может дополнительно содержать средство для содействия более длительному времени пребывания загружаемого материала в камере. При одной компоновке камеру можно выполнить с возможностью изменения потока текучей среды внутри камеры с целью увеличения времени пребывания. В качестве примера, можно использовать элементы, расположенные внутри камеры и предназначенные для изменения потока текучей среды с целью создания извилистой траектории движения потока и, тем самым, увеличения времени пребывания.
[0075] Изменяющая поток компоновка в камере может способствовать получению направленного потока текучей среды, движущегося к внутренней поверхности эластичного средства.
[0076] При одной компоновке эластичное средство может иметь внутреннюю поверхность в общем в вертикальном положении. Такое расположение является предпочтительным, так как оно способствует перемещению твердых частиц вниз по направлению к нижней части камеры. Указанное расположение также может включать противоточную
компоновку, направлении
в которой имеется поток текучей среды, вверх по направлению от нижней части.
проходящий
[0077] При другой компоновке эластичное средство может иметь внутреннюю поверхность в наклонном положении. При наклонном положении наклонная поверхность может быть направлена вниз, тем самым внутренняя поверхность подвергается воздействию некоторого количества твердых частиц больше определенного размера, оседающих в камере. При применении такой компоновки оседающие твердые частицы больше определенного размера, которые сталкиваются с наклонной внутренней поверхностью, могут падать на внутреннюю поверхность или отскакивать от нее. Это может быть преимуществом с точки зрения облегчения очистки внутренней поверхности и удаления накопленных твердых частиц.
[0078] При другой компоновке эластичное средство может иметь внутреннюю поверхность в общем в горизонтальном положении. При применении такой компоновки эластичное средство может находиться в нижней части камеры. Однако указанная компоновка требует определенного оборудования для транспортировки или облегчения перемещения твердых частиц больше определенного размера в сторону от эластичного средства для проведения ее очистки.
[0079] Камера предпочтительно ограничена пространством между внешней стенкой и внутренней стенкой.
[0080] Внешняя стенка может содержать эластичное средство.
[0081] Внешняя стенка может иметь трубчатую конфигурацию. При применении такой компоновки эластичное средство может содержать постоянную трубчатую структуру. При другой компоновке эластичное средство может содержать одну или большее количество панельных секций с заостренными краями, выполненных с
возможностью соединения вместе с образованием трубчатой конфигурации.
[0082] Внешняя стенка может дополнительно содержать верхнюю и нижнюю секции, между которыми герметично подсоединено трубчатое эластичное средство.
[0083] Верхнюю и нижнюю секции или по меньшей мере одну из верхней и нижней секций можно выполнить с возможностью упругой поддержки трубчатой эластичного средства с целью облегчения ее вибрирующего движения, и, при необходимости, также ее движения за счет флотации или плавания в ответ на налагаемое на нее воздействие вибрацией.
[0084] Внутренняя стенка может включать центральную структуру. Центральную структуру можно расположить с возможностью подачи пополняющей текучей среды. Кроме того, центральную структуру можно выполнить с возможностью обеспечения инфраструктурных требований, таких как, например, любые коммуникации (такие как линии подачи текучей среды) и любое приводное устройство, соединенное с механической мешалкой или другим устройством для перемешивания текучей среды в нижней части камеры.
[0085] Внутренняя стенка может быть изготовлена таким образом, чтобы поглощать ударную волну или отражать волны с тем, чтобы способствовать отражению падающей волны в обратном направлении.
[0086] Расстояние между внешней и внутренней стенками можно выбрать таким образом, чтобы ограничить толщину массы текучей среды, находящейся между указанными стенками, до размера, который могут преодолеть ударные волны, генерируемые при вибрировании эластичного средства.
[0087] При одной компоновке камеру можно выполнить таким образом, чтобы ее площадь поперечного сечения потока была по существу постоянной в вертикальном направлении.
[0088] При другой компоновке камеру можно выполнить таким образом, чтобы ее площадь поперечного сечения потока изменялась в вертикальном направлении. Такое изменение может включать уменьшение площади поперечного сечения потока в направлении вниз. Это может быть преимуществом, поскольку указанное изменение уменьшает объем, доступный для текучей среды, движущейся по направлению к нижнему концу камеры, что, тем самым, позволяет уменьшить долю текучей среды внутри твердых частиц больше определенного размера, переместившихся к нижней секции камеры.
[0089] Разделительная система предпочтительно выполнена таким образом, что разгружающее средство для удаления оставшегося материала из камеры расположено рядом с нижней секцией камеры. При применении такой компоновки для перемещения твердых частиц больше определенного размера к разгружающему средству используют силу тяжести.
[0090] Однако при другой компоновке разделительную систему можно выполнить таким образом, чтобы разгружающее средство для удаления оставшегося материала из камеры было расположено рядом с верхней секцией камеры. При применении такой компоновки поток текучей среды можно использовать для перемещения твердых частиц больше определенного размера вверх.
[0091] Как правило, процесс разделения включает процесс отмучивания для вымывания тонкодисперсных частиц из целевого материала, при этом указанные тонкодисперсные частицы представляют собой твердые частицы меньше определенного размера, а целевой
материал представляет собой твердые частицы больше определенного размера.
[0092] Считается, что разделительную систему согласно настоящему изобретению можно применять для очистки мелкого угля для удаления загрязняющих веществ, таких как глина и в общем также внешняя зола, а также для удаления тонкоизмельченной породы и минеральных частиц, в том числе песка, полевого шпата и пирита. При таком применении мелкий уголь будет представлять собой твердые частицы больше определенного размера, а загрязняющие вещества, а также ультрамелкий уголь, будут представлять собой твердые частицы меньше определенного размера. При применении с такой целью разделительной системы добытый материал, содержащий мелкий уголь, глину и золу (при наличии) вводят в воду с получением суспензии, содержащей загружаемый материал, подаваемый в разделительную систему. Суспензия предпочтительно находится в форме, которая поддается перекачиванию насосом. Подобным образом, настоящее изобретение можно применять для отделения железорудной мелочи в добываемом материале, при этом указанная железорудная мелочь состоит из твердых частиц больше определенного размера, а загрязняющие вещества состоят из твердых частиц меньше определенного размера. Кроме того, при применении с такой целью разделительной системы добытый материал, содержащий железорудную мелочь, вводят в воду с получением суспензии, содержащей загружаемый материал, подаваемый в разделительную систему, при этом указанная суспензия предпочтительно поддается перекачиванию насосом. Как упоминалось выше, разделительная система согласно настоящему изобретению может иметь различные другие варианты применения, в том числе, но не ограничиваясь ими, разделение мелких фракций в бокситовом материале и разделение частиц меньше определенного размера и частиц больше определенного размера в буровом растворе с целью регенерации бурового раствора. При применении в случае бурового раствора ударные волны, передаваемые
непосредственно высокотиксотропному буровому раствору, предназначенному для удерживания выбуренной породы в поддерживаемой замкнутой среде для транспортировки от бурильной головки (что, таким образом, приводит к прекращению легкого разделения мелких фракций) могут вызвать псевдоожижение бурового раствора, уменьшение тиксотропности бурового раствора, что позволяет ему течь подобно воде, при этом твердые частицы больше определенного размера просто выпадают из бурового раствора после его псевдоожижения. Это явление также позволяет буровому раствору более легко перемещаться через сито при активировании сита по всей его площади под действием ударных волн, проходящих через указанное сито и текучую среду, что приводит к сдвигу тиксотропной текучей среды/материала и заставляет мелкие фракции выходить из сита и проходить через него. Такая радикально более низкая вязкость и высокая сдвиговая деформация означает весьма малую вероятность блокировки сита в результате либо тиксотропности бурового раствора или закупоривания мелкими фракциями, либо в результате указанных двух факторов, работающих в сочетании, тем самым мелкие фракции осаждаются внутри сетки, и глина забивает отверстия.
[0093] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена разделительная система, содержащая камеру для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров, эластичное средство, ограничивающее камеру, при этом эластичное средство обеспечивает селективный барьер, через который могут пройти твердые частицы меньше определенного выбранного размера, но не частицы, более крупные, чем твердые частицы меньше определенного размера, и вибратор для возбуждения вибрации эластичного средства с целью облегчения прохождения текучей среды и твердых частиц через эластичное средство, при этом вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры.
[0094] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложена разделительная система, содержащая камеру для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров, эластичное средство, ограничивающее камеру, при этом эластичное средство обеспечивает селективный барьер, через который некоторые твердые частицы могут пройти, а другие не могут, и вибратор для возбуждения вибрации эластичного средства с целью облегчения прохождения текучей среды и твердых частиц через эластичное средство, при этом вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры; при этом ударная волна, возникающая в результате вибрации эластичного средства, перемещается в загружаемый материал.
[0095] Ударная волна, перемещающаяся в загружаемый материал, может облегчить прохождение некоторых твердых частиц через эластичное средство.
[0096] Ударная волна может генерировать стоячую волну внутри загружаемого материала.
[0097] Стоячая волна может вызвать проталкивание твердых частиц (представляющих собой частицы, размеры которых позволяют пройти через барьер) через селективный барьер.
[0098] Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложен способ разделения с применением разделительной системы согласно первому, второму или третьему аспекту настоящего изобретения.
[0099] Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложен способ разделения твердых частиц разных размеров на
твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера, включающий: получение смеси, содержащей текучую среду и твердые частицы; введение указанной смеси в камеру, ограниченную эластичным средством, обеспечивающей селективный барьер, через который могут пройти твердые частицы с размером в пределах допуска, но не могут пройти другие твердые частицы, и возбуждение вибрации эластичного средства для облегчения прохождения текучей среды и частиц с размером в пределах допуска через эластичное средство, при этом вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры.
[0100] Вибрация предпочтительно не является непрерывной, но скорее осуществляется на селективной основе. В качестве примера, барьер скорее всего будет осуществлять эффективный процесс разделения без вибрации эластичного средства до той стадии, на которой указанный барьер был засорен твердой фазой в степени, препятствующей эффективному разделению. На этой стадии или вблизи этой стадии или в другое время, которое полагают подходящим, вибрацию можно наложить на эластичное средство для очистки засоренной эластичного средства и обеспечения ее эффективной работы.
[0101] Загружаемый материал, содержащий смесь, подаваемую в камеру, может сначала подвергаться процессу разделения, при этом текучая среда и твердые частицы меньше определенного размера будут проходить через барьер, а твердые частицы больше определенного размера будут исключены из потока через барьер. По мере протекания процесса разделения твердые частицы будут постепенно накапливаться на барьере, тем самым постепенно ограничивая прохождение твердых частиц меньше определенного размера и текучей среды через барьер. Замедление протекания текучей среды через барьер приводит к накоплению загружаемого материала внутри камеры, что в свою очередь
создает гидростатический напор, при этом на эластичную мембрану действует давление текучей среды. Давление текучей среды можно использовать для приложения обратного движения к эластичной мембране в ответ на вызывающую вибрацию силу для создания колебательного вибрирующего движения.
[0102] При некоторых вариантах применения разделительной системы согласно настоящему изобретению материал, подвергаемый процессу разделения, может включать твердые частицы больше определенного размера, составляющие оставшийся материал или компонент оставшегося материала, проходящий через выпускное отверстие. При некоторых других применениях разделительной системы согласно настоящему изобретению материал, подвергаемый процессу разделения, может включать твердые частицы меньше определенного размера, проходящие через эластичное средство (селективный барьер). При некоторых других применениях разделительной системы согласно настоящему изобретению как твердые частицы меньше определенного размера, так и твердые частицы больше определенного размера могут представлять собой целевые материалы. Кроме того, при некоторых применениях разделительной системы согласно настоящему изобретению жидкость, протекающая/проходящая через эластичное средство (селективный барьер) может представлять собой целевой материал, либо сам по себе, либо в комбинации с одним или большим количеством других целевых материалов, таких как твердые частицы меньше определенного размера и/или твердые частицы больше определенного размера.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0103] Дополнительные особенности настоящего изобретения более полно рассмотрены в следующем описании нескольких неограничивающих вариантах его реализации. Данное описание приведено исключительно с целями иллюстрирования настоящего
изобретения. Его не следует понимать, как ограничение, наложенное на реферат, раскрытие или описание настоящего изобретения, изложенного выше. Настоящее описание будет сделано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой частичное перспективное изображение в разрезе первого варианта реализации разделительной системы согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение боковой проекции в разрезе компоновки, показанной на фиг. 1;
Фиг. 3 представляет собой местный вид внутренней части разделительной системы;
Фиг. 4 представляет собой изображение, аналогичное изображению, показанному на фиг. 3, за исключением того, что разделительная система показана в работе;
Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение боковой проекции в перспективе фильтрующей мембраны, образующей часть разделительной системы, и вибратора для наложения вибрирующего воздействия на мембрану;
Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение боковой проекции, иллюстрирующее процесс разделения, выполняемый с помощью фильтрующей мембраны;
Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее образование ударной волны, генерируемой вибратором в фильтрующей мембране;
Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение части фильтрующей мембраны, иллюстрирующее протекание текучей среды через указанную мембрану;
Фиг. 9 представляет собой изображение, аналогичное изображению, показанному на фиг. 8, за исключением того, что показаны твердые вещества, осаждающиеся на мембране и препятствующие прохождению текучей среды через указанную мембрану;
Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение компоновки, показанной на фиг. 9, но за исключением вибратора, которым намереваются воздействовать на фильтрующую мембрану;
Фиг. 11 представляет собой изображение, аналогичное изображению, показанному на фиг. 10, за исключением того, что к фильтрующей мембране применяют вибрацию для удаления некоторого количества отложившихся твердых веществ;
Фиг. 12 представляет собой изображение, иллюстрирующее фильтрующую мембрану после очищающего воздействия вибрации;
Фиг. 13 представляет собой изображение, аналогичное изображению, показанному на фиг. 12, иллюстрирующее поток текучей среды через фильтрующую мембрану вместе с твердыми частицами меньше определенного размера при удерживании твердых частиц больше определенного размера;
Фиг. 14 представляет собой изображение, аналогичное изображению, показанному на фиг. 13, но иллюстрирующее только удерживание твердых частиц больше определенного размера;
Фиг. 15 представляет собой схематическое перспективное изображение второго варианта реализации разделительной системы согласно настоящему изобретению;
Фиг. 16 представляет собой схематическое перспективное изображение третьего варианта реализации разделительной системы согласно настоящему изобретению;
Фиг. 17 представляет собой схематическое изображение четвертого варианта реализации разделительной системы согласно настоящему изобретению;
Фиг. 18 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее несколько разделительных систем согласно настоящему изобретению, расположенных для работы последовательно;
Фиг. 19 представляет собой изображение компоновки, отчасти похожей на компоновку, показанную на фиг. 18, но с изменениями; и
На фиг. 20 - 24 показаны различные дополнительные варианты реализации разделительной системы согласно настоящему изобретению,
при этом указанные различные варианты отличаются тем, что содержат камеры разных конфигураций.
[0104] На всех отдельных изображениях, показанных на чертежах, похожие структуры обозначаются одинаковыми цифрами. Показанные чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого основной упор делается на иллюстрировании принципов настоящего изобретения.
[00105] На фигурах изображены различные варианты реализации настоящего изобретения. Указанные варианты реализации иллюстрируют определенные конфигурации; однако следует принимать во внимание, что настоящее изобретение может принимать форму многих конфигураций, как будет очевидно специалисту в данной области техники, которые в то же время все еще являются воплощением настоящего изобретения. Указанные конфигурации следует рассматривать в пределах объема настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0106] В приведенном ниже описании конкретные варианты реализации настоящего изобретения описаны применительно к предпочтительным вариантам реализации изобретения. Однако поскольку следующее описание относится к конкретному варианту реализации изобретения или конкретному применению настоящих технологий, подразумевают, что указанный документ является только иллюстративным и просто обеспечивает краткое рассмотрение типичных вариантов реализации изобретения. Соответственно, настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами его реализации, описанными ниже, но скорее включает все альтернативные варианты, модификации и эквиваленты, находящиеся в пределах подлинного объема прилагаемой формулы изобретения.
[0107] Описанные и проиллюстрированные варианты реализации изобретения относятся к обработке мелкого угля для его очистки с тем, чтобы достаточное количество загрязняющего материала было удалено в степени, необходимой для применения указанного угля в качестве топлива для сжигания. Такая обработка является преимуществом с точки зрения повышения теплотворной способности угля в качестве топлива. Например, теплотворную способность можно повысить от примерно 4000 ккал/кг до примерно от 7000 до 9000 ккал/кг. В случае коксующегося угля улучшение качества угля при удалении загрязняющих веществ позволяет обеспечить производство стали и других продуктов лучшего качества, а также по существу более высокую рыночную стоимость угля.
[0108] Указанная обработка включает разделение твердого материала, содержащего мелкие угольные частицы и частицы загрязняющей глины, на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера в зависимости от характеристик угля, при этом целевые угольные частицы представляют собой твердые частицы больше определенного размера, а частицы загрязняющей глины (и другие загрязняющие вещества, такие как зола), и также в некоторых случаях ультрамелкие угольные частицы, представляют собой твердые частицы меньше определенного размера.
[0109] При выполнении разделения твердый материал, содержащий мелкие угольные частицы и частицы загрязняющей глины, образует суспензию. Суспензия содержит жидкость, которая обычно представляет собой воду, и твердый материал в соотношении, подходящем для получения суспендированного материала, который можно перекачивать насосом при транспортировке.
[ОНО] Суспензия содержит загружаемый материал, который вводят в камеру для воздействия селективным барьером, через который могут пройти содержащиеся в суспензии твердые частицы меньше определенного размера, а также содержащаяся в суспензии жидкость,
но через который не могут пройти твердые частицы больше определенного размера.
[0111] Твердые частицы больше определенного размера, которые представляют собой целевые мелкие угольные частицы, удаляют из камеры. Целевые мелкие угольные частицы можно подвергать любой дополнительной обработке, которая может потребоваться, чтобы сделать их подходящими для применения, такого как, например, применение в качестве топлива для сжигания или коксующегося угля. Дополнительная обработка может, например, включать гравитационное разделение для выделения "тяжелых частиц" (то есть, отделение оставшейся золы от более легкого угля) и затем также удаление избытка оставшейся влаги.
[0112] Чтобы облегчить процесс разделения, в камере содержащийся в суспензии твердый материал обычно разделяют под действием вибрации на отдельные частицы. В частности, указанные содержащиеся в суспензии твердые частицы, которые могли агломерироваться с глиной в более крупные скопления, заставляют отделяться друг от друга. Агломерированные более крупные скопления можно разрушить с помощью различных воздействий, которые вызывают разделение на отдельные частицы, включая генерирование потоков внутри суспензии, перемешивание суспензии, например, путем нагнетания дополнительного количества воды и/или газа, генерирование в суспензии ударных волн или любую комбинацию указанных побуждающих факторов, а также других побуждающих факторов.
[0113] Содержащиеся в суспензии твердые частицы меньше определенного размера, а также содержащиеся в суспензии жидкости, проходящие через барьер, покидают камеру.
[0114] Поскольку жидкость покидает камеру при прохождении через барьер, доля жидкости относительно твердых частиц больше определенного размера, удерживаемых внутри камеры, уменьшается.
Как правило, твердые частицы больше определенного размера перемещаются по направлению к нижней секции камеры, откуда их в конечном счете удаляют. В такой нижней секции камеры доля жидкости относительно твердых частиц больше определенного размера, удерживаемых внутри камеры, может быть значительно ниже, чем в секциях камеры, расположенных выше указанной нижней секции. Это является преимуществом, поскольку имеется меньше жидкости, связанной с конкретными твердыми частицами больше определенного размера, переместившимися в нижнюю секцию камеры.
[0115] Как правило, в камеру вводят пополняющую промывочную жидкость для компенсации некоторого количества жидкости, вытекшей через барьер, для поддержания количества жидкости, достаточного для разделения содержащегося в суспензии твердого материала на отдельные частицы и поддержания отмучивания и облегчения процесса разделения, осуществляемого с помощью барьера и воздействия вибрации.
[0116] Барьер ограничен эластичным средством, которую можно подвергать воздействию вибрации, как более подробно будет описано ниже.
[0117] Как правило, эластичное средство содержит диафрагму, выполненную с возможностью осуществления процесса фильтрации, которая позволяет проходить через барьер твердым частицам меньше определенного размера, а также содержащейся в суспензии жидкости, и одновременно не пропускает твердые частицы больше определенного размера. Указанная диафрагма может быть в форме мембраны.
[0118] Мембрана может обеспечить по меньшей мере часть стенки камеры, тем самым, твердые частицы меньше определенного размера, проходящие через барьер, а также содержащаяся в суспензии жидкость, проходящая через барьер, покидают камеру. Как правило, жидкость,
отделенная от суспендированного загружаемого материала, протекает через барьер под давлением и выливается каскадом на наружную сторону барьера.
[0119] Эластичное средство поддерживают в общем в натянутом состоянии при воздействии на него указанной текучей среды. Текучая среда вызывает воздействие на эластичное средство направленной наружу силы.
[0120] Эластичное средство, образующее барьер, выбирают в соответствии с требованиями процесса разделения и характеристиками суспендированного материала, как будет понятно специалисту в данной области техники. Предполагается, что успешное разделение можно обеспечить при фракционном составе от примерно 2 мм до примерно 5 микрон, хотя также возможно разделение и за пределами указанного диапазона.
[0121] Эластичная мембрана может, например, содержать фильтровальную ткань или сито. При одной компоновке, когда требуется просеивание мелких фракций, таких как, например, до 10-20 микрон, эластичное средство может содержать двухслойный слоистый материал, полученный из полипропилена (РР) или полиэтилентерефталата (PET); например, двухслойный слоистый материал, содержащий фильтровальную ткань PET 33, при этом два слоя ткани соединены друг с другу посредством горячей сварки. При другой компоновке, когда имеется необходимость в просеивании более крупных частиц, таких как, например, до 1-2 мм, эластичная мембрана может содержать сетку из нержавеющей стали с подходящим размером пор. Кроме того, эластичное средство может содержать двойной слой мелкой сетки из нержавеющей стали. Материал, выбранный для применения в качестве эластичной мембраны, будет, как правило, иметь подходящие коэффициенты упругой деформации, что позволяет реагировать, при
необходимости, на налагаемую вибрацию и возвратные силы, оказываемые давлением текучей среды в камере.
[0122] Вибрацией воздействуют на суспендированный загружаемый материал внутри камеры, что заставляет эластичное средство вибрировать, генерируя колебания по направлению к суспензии и по направлению от суспензии внутри камеры.
[0123] Суспендированный загружаемый материал оказывает давление текучей среды внутри камеры, при этом давление, оказываемое текучей средой, используют при генерировании вибрации. Как правило, давление текучей среды обеспечивает силу отдачи в ответ на внешнюю силу, налагаемую на эластичное средство для создания вибрации. Давление текучей среды может включать гидравлический напор текучей среды.
[0124] Вибрирующее движение эластичного средства способствует поддержанию эксплуатационных характеристик системы. В частности, вибрирующее движение, по-видимому, вызывает разрушение накопления твердых частиц на эластичной среде. Это важно с практической точки зрения, поскольку накопленные твердые частицы могут оказать негативное воздействие на рабочие характеристики барьера, что, в конечном счете, приводит к образованию слежавшегося осадка, который иначе может блокировать прохождение через эластичное средство твердых частиц меньше определенного размера, а также содержащейся в суспензии жидкости.
[0125] Кроме того, вибрирующее движение, по-видимому, облегчает прохождение твердых частиц меньше определенного размера через эластичное средство к его внешней поверхности.
[0126] Кроме того, вибрирующее движение, по-видимому, вызывает проталкивание твердых частиц меньше определенного
размера, перемещающихся через эластичное средство наружу в направлении от барьера.
[0127] Кроме того, вибрирующее движение, по-видимому, вызывает стряхивание текучей среды, прошедшей через эластичное средство, с барьера.
[0128] Вибрирующее движение может также генерировать ударные волны, которые распространяются внутри суспензии, находящейся в камере. Ударные волны могут способствовать растрескиванию или по меньшей мере облегчают растрескивание агломерированных "мягких" твердых частиц внутри суспензии.
[0129] Кроме того, ударные волны внутри суспензии могут способствовать перемещению твердых частиц меньше определенного размера через эластичное средство.
[0130] Вибрирующее движение может также генерировать волнообразование, которое распространяется внутри эластичного средства. Волнообразование может создавать интерференционную картину, которая генерирует по меньшей мере одну стоячую волну внутри суспензии и/или на эластичной среде. Стоячая волна (волны) может обеспечить энергию для проталкивания твердых частиц меньше определенного размера через эластичное средство и за его пределы.
[0131] Далее будут более подробно описаны различные варианты реализации разделительной системы.
[0132] Как показано на фиг. 1 - 14, первый вариант реализации разделительной системы 10 содержит устройство 11, ограничивающее камеру 13 для приема загружаемого материала (представляющего собой суспензию, содержащую мелкие угольные частицы и загрязняющие вещества, в том числе частицы глины и внешнюю золу).
[0133] Камера 13 имеет внешнюю стенку 15, верхнюю концевую секцию 17 и нижнюю концевую секцию 19, выполненную с возможностью содержания выпускного отверстия, через которое оставшийся материал (содержащий твердые частицы больше определенного размера) может покинуть камеру, как будет более подробно описано ниже. При показанной компоновке камера 13 имеет кольцевое поперечное сечение, и, таким образом, также имеет внутреннюю стенку 16, при этом кольцевая конфигурация ограничена пространством между внешней и внутренней стенками 15, 16. Кроме того, при показанной компоновке внешняя и внутренняя стенки 15, 16 имеют цилиндрическую конфигурацию.
[0134] Хотя система 10 согласно первому варианту реализации изобретения имеет внутреннюю стенку 16, совсем необязательно, что последняя может требоваться в других вариантах реализации, в частности, в более маленьких версиях системы.
[0135] Внутренняя стенка 16 ограничена внутренней структурой 21. Указанная внутренняя структура 21 имеет внешнюю секцию 22 и внутреннюю секцию 23, расположенные на определенном расстоянии друг от друга и образующие полость 24 для приема воды через впускное отверстие 25. Внешняя секция 22 ограничивает внутреннюю стенку 16 камеры 13 и перфорирована, или, иначе, выполнена с возможностью облегчения протекания жидкости (обычно воды) через указанную мембрану из полости 24 в камеру 13. Это обеспечивает средство 27 для пополнения жидкости, цель которого будет более подробно описана ниже.
[0136] Предложенное устройство 11 содержит каркасную конструкцию 31, которая поддерживает верхнюю концевую секцию 17 и нижнюю концевую секцию 19 камеры 13.
[0137] Внешняя стенка 15 камеры 13 содержит рукав 33, проходящий между верхней концевой секцией 17 и нижней концевой секцией 19. Рукав 33 является выборочно съемным и, тем самым, выполнен с возможностью обеспечения на его концах разъемного герметизирующего соединения с верхней концевой секцией 17 и нижней концевой секцией 19.
[0138] Рукав 33 изготовлен из эластичного проницаемого материала, который ограничивает фильтрующую мембрану 35, обеспечивающую селективный барьер, через который могут пройти содержащиеся в суспензии твердые частицы меньше определенного размера, а также содержащаяся в суспензии жидкость, но через который не могут пройти твердые частицы больше определенного размера. Твердые частицы меньше определенного размера содержат загрязняющее вещество. Твердые частицы больше определенного размера, которые представляют собой целевые мелкие угольные частицы, удаляют из камеры способом, который более подробно будет описан ниже. Возможно, что не все твердые частицы меньше определенного размера являются достаточно свободными, чтобы пройти через барьер, и некоторые из них могут задерживаться внутри камеры и стать частью оставшегося внутри камеры материала.
[0139] Эластичный проницаемый материал, обеспечивающий фильтрующую мембрану 35, выбирают таким образом, чтобы указанный материал имел размер пор, позволяющий проходить частицам загрязняющего вещества меньше определенного размера, а также содержащейся в суспензии жидкости, но не позволяющий проходить целевым мелким угольным частицам больше определенного размера. При показанной компоновке эластичный проницаемый материал, обеспечивающий фильтрующую мембрану 35, содержит поры 36 и нити 37, которые ограничивают и поддерживают поры. Согласно такому варианту реализации изобретения фильтрующая мембрана 35 может включать двухслойный слоистый материал, содержащий
фильтровальную ткань PET 33, этом два слоя ткани соединены друг с другом посредством горячей сварки. Указанная фильтрующая мембрана 35 способна разделять глину и мелкий уголь до размеров примерно от 10 до 20 микрон. Такое разделение очень выгодно сравнивать с традиционными процессами разделения, в которых обычно считается невозможным разделение ниже примерно 60 микрон в непрерывном режиме и в достаточных объемах.
[0140] Фильтрующая мембрана 35 имеет внутреннюю поверхность 38, подвергаемую воздействию камеры 13 (и, тем самым, суспензии внутри камеры), и внешнюю поверхность 39, из которой после прохождения через фильтрующую мембрану выходит отделенная жидкость и загрязняющие частицы меньше определенного размера.
[0141] Фильтрующая мембрана 35 имеет достаточную конструкционную прочность, чтобы выдержать налагаемую на нее вибрационную нагрузку, как будет дополнительно описано ниже.
[0142] Разделительная система 10 дополнительно содержит подающее средство 41 для доставки загружаемого материала (суспендированного материала) в верхнюю концевую секцию 17 камеры 13. Подающее средство 41 расположено с возможностью доставки загружаемого материала в камеру 13 самотеком. Подающее средство 43 содержит раздаточное устройство 43, которое при показанной компоновке выполнено в виде воронки, но может принимать любую подходящую форму.
[0143] Разделительная система 10 дополнительно содержит разгружающее средство 51 для удаления оставшегося материала из нижней концевой секции 19 камеры 13. При применении такой компоновки разгружающее средство 51 представляет собой выпускное отверстие. Оставшийся материал содержит целевые угольные частицы, не прошедшие через барьер. Твердые частицы в оставшемся материале
могут оказаться загрязнены некоторым количеством удерживаемой жидкости (обычно водой). В таких случаях оставшийся материал содержит твердые частицы и удерживаемую жидкость. Твердые частицы в оставшемся материале могут включать не только угольные частицы, но также другие твердые частицы больше определенного размера, обычно более тяжелые, чем угольные частицы. Впоследствии оставшийся материал можно подвергать дополнительному процессу разделения (как правило, на основе силы тяжести) или другому процессу, такому как процесс сушки, для отделения от твердых частиц удерживаемой жидкости. Дополнительный процесс разделения позволяет отделять тяжелые твердые частицы от более легких твердых угольных частиц.
[0144] Предполагается, что успешное разделение можно обеспечить при размере от примерно 2 мм до примерно 5 микрон. Однако вероятно, что при размере 2 мм разделительная система будет генерировать мощные потоки и требовать применения линии подачи исходного сырья диаметром примерно 300 мм для загрузки камеры 13 диаметром примерно 1500 мм и получения от примерно 50 до свыше 175 тонн угля в час в зависимости от процентного содержания угля, присутствующего в загружаемом материале. Из разделительной системы для размера 2 мм продукцию можно направить в несколько разделительных систем для меньшего размера. При применении такой компоновки одна большая разделительная система может, например, снабжать три разделительные системы для размера 1 мм, и затем каждая разделительная система для размера 1 мм может, в свою очередь, снабжать пять разделительных систем для размера 50 микрон, которые, в свою очередь, могут снабжать три разделительные системы для размера 20 микрон. Описанная выше компоновка приведена только в качестве примера, при этом следует понимать, что разделительная система 10 не ограничена ни размером от примерно 2 мм до примерно 5 микрон, ни компоновкой, требующей нескольких последовательных разделительных систем, как описано выше.
[0145] При показанной компоновке разгружающее средство 51 содержит секцию 53 разгрузки под действием силы тяжести, сообщающуюся с конвейером 55 для транспортировки и удаления оставшегося материала. Конвейер 55 может включать винтовой конвейер. С конвейером 55 можно соединить клапан (не показано), выполненный с возможностью открывания как реакции на условие, требующее работы конвейера. Как правило, клапан заставляют открываться, только когда конвейер 55 полностью загружен твердыми частицами. При применении такой компоновки клапан удерживает материал в конвейере 55 до тех пор, пока не образуется пробка. Это гарантирует накопление твердых частиц больше определенного размера в камере 13, что препятствует прохождению потока в степени, необходимой для оптимизации рабочих характеристик системы.
[0146] Разделительная система 10 дополнительно содержит вибратор 61 для выборочной передачи вибрации через эластичную фильтрующую мембрану 35 суспендированному загружаемому материалу внутри камеры 13, что заставляет фильтрующую мембрану 35 вибрировать, генерируя колебания по направлению к суспензии и по направлению от суспензии внутри камеры. Такая вибрация способствует прохождению жидкости и загрязняющих частиц меньше определенного размера через фильтрующую мембрану 35. Вибратор 61 вызывает деформацию фильтрующей мембраны 35, воздействуя тем самым, не только на фильтрующую мембрану, но также на поверхность жидкости, представляющую собой суспензию на границе раздела с фильтрующей мембраной.
[0147] Вибрация вызывает введение частоты вибрации или ударной волны внутрь поверхности жидкости, представляющей собой суспензию на границе раздела с фильтрующей мембраной 35, и через всю фильтрующую мембрану.
[0148] Вибратор 61 выполнен с возможностью наложения вибрации на эластичную фильтрующую мембрану 35 и через указанную мембрану 35 на нескольких отдельных участках 63, расположенных на определенных расстояниях друг от друга вдоль внешней поверхности 39. Другими словами, вибратор 61 не воздействует вибрацией на всю внешнюю поверхность 39, но скорее на ее части, которые представляют собой локализованные зоны внешней поверхности, составляющие отдельные участки 63.
[0149] Хотя вибратор 61 не воздействует вибрацией на всю внешнюю поверхность 39, не факт, что вся внешняя поверхность 39 не вибрирует в некоторой степени. Вибрация будет обычно распространяться через эластичную фильтрующую мембрану 35 и проявляться за пределами отдельных участков 63, в том числе, например, на всей внешней поверхности 39.
[0150] Согласно такому варианту реализации изобретения вибратор 61 содержит множество источников 65 вибрации, расположенных с возможностью наложения вибрации на отдельные участки 63. При показанной компоновке каждый источник 65 вибрации содержит вибрационное устройство 66, имеющее удлиненную вибрационную головку 67, выполненную с возможностью контакта с эластичной фильтрующей мембраной 35 на соответствующем отдельном участке 63, и вибрационный привод 68 для передачи вибрирующего движения вибрационной головке 67. Вибрационный привод 68 содержит один или большее количество приводных двигателей 69. Приводные двигатели 69 могут снабжаться энергией любым подходящим способом; например, приводные двигатели могут представлять собой электрические двигатели, гидравлические двигатели или пневматические двигатели, обеспечивающие мощность импульса в прямой и колебательной форме.
[0151] Отдельные участки 63 могут включать постоянные участки или временные участки. Если отдельные участки 63 содержат постоянные участки, вибрацией воздействуют на одни и те же отдельные участки на протяжении всего процесса разделения. Если отдельные участки содержат временные участки, участки 63 на внешней поверхности 39, на которые воздействуют вибрацией, могут меняться во время процесса разделения. Указанное изменение может быть непрерывным или периодическим (например, вибрацию можно применять в режиме всплесков).
[0152] Согласно такому варианту реализации изобретения каждое вибрационное устройство 66 налагает вызывающую вибрацию силу на эластичную фильтрующую мембрану 35 на соответствующем отдельном участке 63 только в одном, обращенном внутрь направлении действия вибрации, с учетом других сил, прилагающих обратное движение к эластичной фильтрующей мембране на отдельном участке, что, тем самым, создает колебательное вибрирующее движение. Более конкретно, каждое вибрационное устройство 66 налагает направленную внутрь силу на отдельном участке 63, а возвратная сила для завершения колебательного движения обеспечивается за счет гидростатического давления, оказываемого на внутреннюю поверхность 38 эластичной фильтрующей мембраны 35 и создаваемого суспензией внутри камеры 13. При применении такой компоновки отсутствует физическое соединение между каждым вибрационным устройством 66 и эластичной фильтрующей мембраной 35 на соответствующем отдельном участке 63. Эластичная фильтрующая мембрана 35 восстанавливается после деформации и соприкасается с каждым вибрационным устройством 66 под действием возвратной силы, налагаемой гидростатическим давлением, оказываемым на внутреннюю поверхность 38 эластичной фильтрующей мембраны 35.
[0153] Если отдельные участки 63 содержат временные участки, источники 65 вибрации могут перемещаться относительно рукава 33. В
качестве примера, источники 65 вибрации могут перемещаться в продольном направлении вдоль рукава 33, или могут вращаться вокруг рукава, или могут совершать комбинацию перечисленных движений. При другой компоновке рукав можно заставить двигаться относительно источников 65 вибрации.
[0154] Вибрирующее движение эластичной фильтрующей мембраны 35 способствует поддержанию эксплуатационных характеристик селективного барьера, создаваемого эластичной фильтрующей мембраной. В частности, вибрирующее движение эластичной фильтрующей мембраны 35, по-видимому, вызывает разрушение накопления твердых частиц на внутренней поверхности 38 и также на нитях 37, ограничивающих поры 36. Это важно с практической точки зрения, поскольку твердые частицы могут накапливаться путем отложения на внутренней поверхности 38 и на нитях 37, что приводит к образованию слежавшегося осадка, который иначе может засорять эластичное средство и блокировать поток текучей среды.
[0155] Кроме того, вибрирующее движение эластичной фильтрующей мембраны 35, по-видимому, облегчает прохождение твердых частиц меньше определенного размера через поры 36 эластичной фильтрующей мембраны 35 к ее внешней поверхности 39.
[0156] Более того, вибрирующее движение эластичной фильтрующей мембраны 35, по-видимому, вызывает проталкивание твердых частиц меньше определенного размера, прошедших через поры 36, наружу в направлении от внешней поверхности 39.
[0157] Более того, вибрирующее движение эластичной фильтрующей мембраны 35, по-видимому, вызывает стряхивание жидкости, прошедшей через поры 36 к внешней поверхности 39, с поверхности эластичной фильтрующей мембраны.
[0158] Вибрирующее движение может также генерировать ударные волны, которые распространяются внутри суспензии, находящейся в камере 13. Ударные волны могут способствовать растрескиванию, или, по меньшей мере, облегчают растрескивание агломерированных "мягких" твердых частиц внутри суспензии, находящейся в камере. Кроме того, ударные волны в сочетании с обычно направленным наружу потоком из камеры 13 могут способствовать перемещению твердых частиц меньше определенного размера через поры 36 эластичной фильтрующей мембраны 35.
[0159] Кроме того, вибрирующее движение может генерировать волнообразование, которое распространяется внутри эластичной фильтрующей мембраны 35, как схематически показано линией 40 на фиг. 7.
[0160] Волнообразование может создать интерференционную картину, которая генерирует стоячие волны внутри эластичной фильтрующей мембраны 35. Стоячие волны могут обеспечить энергию для проталкивания твердых частиц меньше определенного размера через поры 36 и наружу за пределы внешней поверхности 39.
[0161] Вибрация может быть постоянной, или ее можно прилагать в каком-то другом режиме, таком как прерывистый режим или циклический режим доставки. Кроме того, интенсивность вибрации может меняться; например, вибрация может меняться в пределах от отсутствия вибрации или низкоинтенсивной вибрации до высокоинтенсивной вибрации.
[0162] Вибрация может иметь любую подходящую амплитуду. Полагают, что особенно эффективная амплитуда может составлять от примерно 6 мм до 12 мм. Однако следует понимать, что эффективная амплитуда может меняться в зависимости от характеристик эластичного материала и характеристик вещества, подвергаемого процессу
разделения. Задача состоит в том, чтобы достичь "золотую середину", которая позволит оптимизировать потребление энергии при получении отделенного материала. Предпочтительно, когда гидростатический напор текучей среды, созданный для поддержания эластичной фильтрующей мембраны 35 в натянутом состоянии, а также для восстановления эластичной фильтрующей мембраны после деформации в направлении к каждому вибрационному устройству 66, находится в равновесии с подводимой энергией, налагаемой вибрационными устройствами 66, а также с характеристиками фильтрации эластичной фильтрующей мембраны (такими как размер отсечения, определяющий твердые частицы больше определенного размера и меньше определенного размера). Предполагается, что "золотая середина", скорее всего, изменяется в зависимости от различных параметров, в том числе материала, подвергаемого отделению, гидростатического давления в камере и частоты вибрации. Скорее всего, более высокие гидростатические давления в камере 13 более быстро приводят суспензию в движение, но требуют более высокого потребления энергии, подводимой к вибрационным устройствам 66. Более того, разделительная система 10 может прекратить работу, если гидростатическое давление слишком высокое или суспендированный загружаемый материал является слишком плотным.
[0163] Вибрация может иметь любую подходящую частоту. Полагают, что особенно эффективная частота вероятно может составлять от примерно 3000 циклов в минуту до 6000 циклов в минуту. Согласно такому варианту реализации изобретения была использована частота примерно 5000 циклов в минуту. Указанные частоты были установлены при применении устройства для маломасштабных испытаний.
[0164] Однако следует понимать, что эффективная частота может варьировать в зависимости от характеристик эластичной фильтрующей мембраны 35 и характеристик суспендированного загружаемого материала, подвергаемого процессу разделения, в том числе, в
частности, от его жидкого компонента. Как уже упоминалось, приведенные выше частоты были установлены с применением устройства для маломасштабных испытаний. Предполагается, что промышленная установка может потребовать применения более низких частот для обеспечения времени, необходимого для завершения возвратной силой колебательного движения под действием давления текучей среды, оказываемого на внутреннюю поверхность эластичной фильтрующей мембраны текучей средой, находящейся внутри камеры.
[0165] Действие вибрации схематически показано на фиг. 8 - 14. На фиг. 8 показана эластичная фильтрующая мембрана 35 в работе, обеспечивающая прохождение жидкости и загрязняющих частиц меньше определенного размера через поры 36, как изображено с помощью поточных линий, обозначенных номером позиции 71. На фиг. 8 также показано небольшое накопление твердых частиц путем отложения на внутренней поверхности 38 и на нитях 37 эластичной фильтрующей мембраны 35, но не в той степени, чтобы негативно воздействовать на поток. Далее накопление твердых частиц будут рассматривать как отложения, обозначаемые номером позиции 73. На этой стадии нет необходимости воздействовать вибрацией на эластичную фильтрующую мембрану 35 для поддержания ее эксплуатационных характеристик в качестве селективного барьера.
[0166] Фиг. 9 представляет собой изображение, аналогичное изображению, приведенному на фиг. 8, на котором показано, что бы произошло, если бы отложениям 73 на внутренней поверхности 38 и на нитях 37 позволили продолжать накапливаться. Поры 36 будут постепенно засоряться, и постепенно поток через эластичную фильтрующую мембрану 35 станет затрудненным, что в конечном счете приведет к образованию твердого слежавшегося осадка, который может закупорить эластичную фильтрующую мембрану 35.
[0167] На фиг. 10 изображена одна из вибрационных головок 67, направленных на участок 63, расположенный на эластичной фильтрующей мембране 35.
[0168] На фиг. 11 показан результат наложения вибрации на эластичную фильтрующую мембрану 35 на конкретном участке 63, показанном на фиг. 10. Вибрация вызывает сгибание и деформирование эластичной мембраны 35, как можно видеть на фиг. 11 из взаимного расположения нитей 37а и 37Ь, при этом под воздействием вибрации нити 37а были сдвинуты внутрь относительно нити 37Ь. Отложения 73 на внутренней поверхности 38, а также на нитях 37, ограничивающих поры 36, разрушаются (так как они по существу представляют собой осадки мягких материалов), что приводит к очистке пор 36 и позволяет загрязняющим твердым частицам меньше определенного размера, а также содержащейся в суспензии жидкости, пройти через барьер.
[0169] Более конкретно, воздействие вибрационной головки 67 на эластичную фильтрующую мембрану 35 позволяет рассечь и раздробить отложения 73 вокруг нитей 37. Ударная волна жидкости и воздуха испускается из точки воздействия, распространяясь в эластичную фильтрующую мембрану 35 и вокруг нее, дополнительно разбивая/рассекая мягкие отложения. Ударные волны распространяются вокруг эластичной фильтрующей мембраны 35 и поверхности жидкости, представляющей собой суспензию на границе раздела с фильтрующей мембраной 35, что приводит к рассечению и раздроблению отложений на большой площади, а не только непосредственно в точке воздействия, и позволяет значительно увеличить поток жидкости через барьер.
[0170] Поскольку головка 67 вибратора подвергается внешнему удару в направлении от камеры 13, эластичная фильтрующая мембрана 35 смещается наружу под действием внутреннего гидростатического давления внутри камеры 13. Таким образом, растяжение нитей не влияет на натяжение нитей 37. Следовательно, любое растяжение нитей 37 с
течением времени не влияет на способность эластичной мембраны подвергаться осциллирующему движению.
[0171] Мощный поток жидкости смывает маленькие частицы и раздробленные остатки отложений почти мгновенно. Ударные волны при движении через суспензию могут разрушать другие ослабленные частицы, такие как глина, так как они сталкивают одну частицу с другой. Эти более мягкие твердые частицы меньше определенного размера, которые теперь разрушены, затем удаляют из камеры через барьер с потоком жидкости.
[0172] Кроме того, вибрирующие нити 37 эластичной фильтрующей мембраны 35 могут вступать в контакт с мягкими частицами, и, так как при столкновении указанные нити быстро двигаются взад и вперед, они ломают частицы и разбивают их на более мелкие частицы, которые смывают потоком жидкости.
[0173] Однако целевые угольные частицы больше определенного размера, которые являются более крупными и более твердыми, с трудом поддаются разрушению и остаются захваченными внутри камеры 13. Более крупные угольные частицы могут ударяться о внутреннюю поверхность 38 эластичной фильтрующей мембраны 35 и перемещаться через суспензию с ускорением. Дополнительно или альтернативно, ударные волны, генерируемые вибрацией, могут перемещаться через суспензию, приводя в движение более крупные угольные частицы, находящиеся впереди волны. Таким образом более крупные угольные частицы отделяют от более мелких угольных частиц (которые, тем не менее, все еще являются твердыми частицами больше определенного размера). Более того, любую массу агломерированных более мягких частиц в суспензии разбивают и отделяют от более твердых содержащихся в суспензии частиц.
[0174] На фиг. 12 показано расположение потока после очистки пор 36.
[0175] Фиг. 13 аналогична фиг. 12, и демонстрирует очищенные поры 36, позволяющие загрязняющим твердым частицам меньше определенного размера, а также содержащейся в суспензии жидкости, проходить через барьер при одновременном удержании целевых угольных частиц больше определенного размера. При показанной компоновке загрязняющие твердые частицы меньше определенного размера обозначены номером позиции 75, а удерживаемые целевые угольные частицы больше определенного размера обозначены номером позиции 77.
[0176] Фиг. 14 аналогична фиг. 13, за исключением того, что на фиг. 14 показано состояние, при котором все загрязняющие твердые частицы меньше определенного размера были удалены, и через барьер проходит только содержащаяся в суспензии жидкость, тогда как целевые угольные частицы больше определенного размера 77 по-прежнему удерживаются барьером.
[0177] Разделительная система 10 оборудована средством 27 для пополнения жидкости для подачи пополняющей жидкости (воды) в камеру 13. Такое пополнение делается с целью поддержания твердых частиц внутри камеры в состоянии текучей суспензии для компенсирования утечки жидкости из камеры 13. Утечка текучей среды происходит в основном, если не полностью, через эластичную фильтрующую мембрану 35.
[0178] Однако следует понимать, что необходимость в применении пополняющей жидкости отсутствует. В тех случаях, когда в загружаемом материале имеется высокая доля жидкости относительно твердых частиц, содержание жидкости может быть достаточным для осуществления процесса разделения без необходимости применения
пополняющей жидкости. Другими словами, количество жидкости может быть достаточным для псевдоожижения твердых частиц и поддержания отмученной суспензии и способности твердых частиц свободно перемещаться внутри жидкости согласовано с вибрацией.
[0179] Пополняющая жидкость может включать жидкость, рециркулируемую из загружаемого материала после выгрузки из камеры 13 через эластичную фильтрующую мембрану 35.
[0180] Пополняющую жидкость подают в камеру 13 из полости 24 внутри внутренней структуры 21 способом, позволяющем облегчить поддержание содержащихся в суспензии твердых частиц в суспендированном состоянии внутри камеры 13. При этом пополняющую жидкость предпочтительно нагнетают в камеру 13 под давлением. Более конкретно, пополняющую жидкость подают в камеру 13 способом, позволяющим создать один или большее количество потоков внутри суспензии для перемещения содержащихся в суспензии твердых частиц по направлению к внутренней поверхности 38 эластичной фильтрующей мембраны 35.
[0181] Разделительная система 10 дополнительно содержит перемешивающее средство (не показано) для перемешивания суспензии с целью облегчения поддержания содержащихся в суспензии твердых частиц в суспендированном состоянии внутри камеры 13. Перемешивающее средство может включать средство для подачи газа, такого как воздух, в камеру. Перемешивающее средство может выполнить с возможностью барботирования газа в текучую среду из ее нижней зоны. Газ (обычно представляющий собой воздух) можно использовать для вытеснения жидкости (обычно воды) из пустот между твердыми частицами, накапливающимися в нижней секции камеры 13, и, тем самым, усиления образования плотной массы материала, представляющей собой пробку. Более того, вытеснение жидкости может усилить высушивание накопленной плотной массы материала,
представляющей собой пробку из материала, непрерывно разрастающуюся и движущуюся через камеру, обычно через выпускное отверстие, оборудованное разгружающим средством 51.
[0182] Разделительная система 10 выполнена с возможностью обеспечения более длительного времени пребывания суспендированного материала в камере 13. Для этой цели камера 13 выполнена с возможностью изменения потока суспензии внутри камеры с целью увеличения времени пребывания. Согласно такому варианту реализации изобретения устройство 91 для направления потока расположено внутри камеры 13 для изменения потока текучей среды и создания извилистой траектории движения потока и, тем самым, увеличения времени пребывания. При показанной компоновке устройство 91 для направления потока служит для направления потока или, иначе, для облегчения прохождения потока по направлению к внутренней поверхности 38 эластичной фильтрующей мембраны 35. Более конкретно, при показанной компоновке устройство 91 для направления потока содержит внутри камеры 13 спиральную лопасть 93.
[0183] Целевые мелкие угольные частицы больше определенного размера, которые перемещаются по направлению к внутренней поверхности 38 эластичной фильтрующей мембраны 35, оседают под действием силы тяжести, при этом по меньшей мере некоторые из угольных частиц падают на внутреннюю поверхность, как изображено на фиг. 6. Указанные частицы подвергаются противодействующим воздействиям, одно из которых представляет собой воздействие, перемещающее частицы по направлению к внутренней поверхности 38, а другое представляет собой вибрацию, налагаемую на эластичную фильтрующую мембрану 35 и вызывающую перемещение частиц в направлении от внутренней поверхности 38. Такие противодействующие воздействия заставляют целевые мелкие угольные частицы больше определенного размера падать на внутреннюю поверхность 38, как объяснено и изображено на фиг. 6. Это может быть преимуществом с
точки зрения облегчения очистки внутренней поверхности 38 для удаления образовавшихся на ней отложений.
[0184] Силу тяжести используют для перемещения целевых мелких угольных частиц больше определенного размера к разгружающему средству 51 в нижней части камеры 13. При перемещении целевых мелких угольных частиц больше определенного размера к нижней части камеры 13 жидкость непрерывно вытекает из камеры 13 через эластичную фильтрующую мембрану 35. Пополняющую жидкость подают в камеру 13, как описано ранее, но в секции камеры 13, расположенные выше нижней концевой секции 19.
[0185] Поскольку жидкость выливается из камеры 13 через эластичную фильтрующую мембрану 35, доля жидкости относительно целевых мелких угольных частиц больше определенного размера, удерживаемых внутри камеры 13, уменьшается. В нижней концевой секции 19 камеры 13 доля жидкости относительно целевых мелких угольных частиц больше определенного размера, удерживаемых внутри камеры 13, значительно ниже, чем в секциях камеры, расположенных выше секции 19. Это является преимуществом, поскольку имеется меньше жидкости, связанной с конкретными целевыми мелкими угольными частицами больше определенного размера, переместившимися в нижнюю концевую секцию 19 камеры 13. Уменьшение жидкости, связанной с конкретными целевыми мелкими угольными частицами больше определенного размера, может способствовать более легкому извлечению мелких угольных частиц из камеры 13 и облегчить последующую обработку указанных мелких угольных частиц.
[0186] Как правило, большая часть жидкости, если не почти вся жидкость, будет отделена от целевых мелких угольных частиц больше определенного размера, накапливающихся в нижней концевой секции 19 камеры 13. После извлечения из камеры 13 целевые мелкие угольные
частицы больше определенного размера можно впоследствии подвергнуть дополнительному процессу разделения или другому процессу, такому как процесс сушки, для отделения от твердых частиц любой удерживаемой текучей среды.
[0187] На фиг. 15 показан второй вариант реализации разделительной системы 10 согласно настоящему изобретению. Второй вариант реализации изобретения во многих отношениях аналогичен первому варианту реализации, при этом для обозначения соответствующих деталей используют соответствующие номера позиции.
[0188] Согласно второму варианту реализации изобретения нижняя концевая секция 19 камеры открывается в загрузочную секцию 101, выполненную с возможностью приема оставшегося материала из камеры 13 и подачи его в уплотненной форме на конвейер 103 для транспортировки и удаления оставшегося материала. Уплотненная форма оставшегося материала, получаемого из камеры 13, эффективно образует пробку 105, которая служит для закрытия или закупоривания нижней части камеры 13 и, тем самым, препятствует вытеканию суспензии внутри камеры через нижнюю концевую секцию 19 камеры. Указанная пробка 105 образуется или увеличивается за счет клапана, соединенного с конвейером, причем при такой компоновке клапан блокирует поток до тех пор, пока не будет вынужден открыться под действием силы, которую оказывает на него пробка после того, как она полностью сформировалась. Присутствие пробки позволяет контролировать или препятствовать выгрузке оставшегося материала, что, тем самым, увеличивает время пребывания внутри камеры 13, в результате чего процесс разделения становится более эффективным.
[0189] Загрузочная секция 101 выполнена в виде воронки 107, предназначенной для направления входящего оставшегося материала, полученного из камеры 13, в уплотненную массу, образующую пробку 105.
[0190] Загрузочная секция 101 содержит средство 109 для постепенного перемещения уплотненной массы, образующей пробку 105, по направлению к конвейеру 103. При показанной компоновке средство 109 содержит скребок, выполненный с возможностью движения вдоль граничной стенки воронки 107.
[0191] Конвейер 103 содержит первую секцию 111 конвейера и вторую секцию 112 конвейера, каждая из которых представляет собой винтовой конвейер.
[0192] Первая секция 111 конвейера сообщается с загрузочной секцией 101, из которой получают материал. Винтовой конвейер первой секции 111 функционально соединен со скребком 109, посредством чего вращение винтового конвейера вызывает движение скребка вдоль граничной стенки воронки 107.
[0193] Вторая секция 112 первой секции 111 конвейера направлении в зону 113 разгрузки.
конвейера принимает материал из и переносит его в поперечном
[0194] При другой компоновке конвейер 103 может включать винтовой конвейер, сообщающийся непосредственно с загрузочной секцией 101, из которой получают материал. При применении такой компоновки используют только один конвейер.
[0195] На фиг. 16 показан третий вариант реализации разделительной системы 10 согласно настоящему изобретению. Указанный третий вариант реализации изобретения во многих аспектах аналогичен первому варианту реализации, при этом для обозначения соответствующих деталей используют соответствующие номера позиции.
[0196] Согласно первому варианту реализации изобретения камера 13 выполнена таким образом, чтобы площадь поперечного сечения потока была по существу постоянной в вертикальном направлении. Согласно третьему варианту реализации изобретения используется другая компоновка.
[0197] Более конкретно, согласно третьему варианту реализации изобретения камера 13 выполнена таким образом, чтобы площадь поперечного сечения потока камеры 13 изменялась в вертикальном направлении. Такое изменение включает уменьшение площади поперечного сечения потока в направлении вниз. Это может быть преимуществом, поскольку указанное изменение уменьшает объем, доступный для жидкости, перемещающейся по направлению к нижней концевой секции 19 камеры 13, что, тем самым, приводит к уменьшению доли жидкости (воды) внутри целевых мелких угольных частиц больше определенного размера, переместившихся в нижнюю концевую секцию камеры. При показанной компоновке указанное изменение достигают за счет сужения внутренней стенки 16 камеры 13 наружу по направлению к внешней стенки 15 в направлении вниз.
[0198] Выпускное отверстие можно выполнить с возможностью генерирования гидростатического напора текучей среды, обеспечивающего сопротивление потоку; например, путем выполнения выпускного отверстия таким образом, чтобы оно включало возвышающуюся или приподнятую часть, расположенную с возможность генерирования гидростатического напора текучей среды.
[0199] На фиг. 17 показан четвертый вариант реализации разделительной системы 10 согласно настоящему изобретению. Четвертый вариант реализации изобретения во многих аспектах аналогичен первому варианту реализации, при этом для обозначения соответствующих деталей используют соответствующие номера позиции.
[0200] Согласно первому варианту реализации изобретения камера 13 выполнена таким образом, чтобы внутренняя поверхность 38 эластичной фильтрующей мембраны 35 находилась в общем в вертикальном положении. Согласно четвертому варианту реализации изобретения используется другая компоновка.
[0201] Более конкретно, согласно четвертому варианту реализации изобретения камера 13 выполнена таким образом, чтобы внутренняя поверхность 38 эластичной фильтрующей мембраны 35 находилась в наклонном положении. При применении такой компоновки оседающие твердые частицы больше определенного размера, сталкивающиеся с наклонной внутренней поверхностью, могут падать на внутреннюю поверхность 38 или отскакивать от нее. Это может быть преимуществом с точки зрения облегчения очистки внутренней поверхности для удаления накопленных твердых частиц.
[0202] Разделительные системы 10 согласно настоящему изобретению можно разместить с возможностью работы по отдельности или в комбинации с одной или большим количеством других разделительных систем. Другие разделительные системы могут соответствовать настоящему изобретению, или они могут представлять собой другие системы.
[0203] Фиг. 18 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее несколько разделительных систем 10 согласно настоящему изобретению, расположенных для работы последовательно. Каждая система 10 в ряду характеризуется различной степенью разделения. Кроме того, имеется рециркуляция жидкости (воды). При показанной компоновке жидкость, удаляемую из одной системы, возвращают непосредственно в предшествующую систему для применения в качестве пополняющей воды.
[0204] Фиг. 19 представляет собой изображение, отчасти похожее на компоновку, показанную на фиг. 18, но при этом жидкость (воду), удаляемую из первой системы в указанном ряду, обрабатывают посредством флокуляции в позиции 120 для отделения от жидкости твердых частиц меньше определенного размера, при этом указанные твердые частицы меньше определенного размера сбрасывают в отвал, а воду используют в качестве пополняющей воды для последней системы в указанном ряду. Обработку флокуляцией для отделения от жидкости твердых частиц меньше определенного размера можно осуществить в сепараторе любой подходящей формы, в том числе, в частности, в сепараторе типа описанного в международной заявке на патент PCT/AU2007/000820 от имени компании Z-Filter Pty Ltd, относящейся к транспортировке и обработке материалов.
[0205] Как видно из вариантов реализации изобретения, описанных выше, камера 13, ограниченная устройством 11, может иметь различные конфигурации. Применение различных конфигураций рассмотрено далее в отношении вариантов реализации изобретения, показанных на фиг. 20 - 24, предоставляющих дополнительные неограничивающие примеры нескольких возможных конфигураций. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено описанными и проиллюстрированными конфигурациями, и что возможны и другие конфигурации.
[0206] На фиг. 20 показана разделительная система 10, содержащая устройство 11, ограничивающий в целом цилиндрическую камеру 13 для приема загружаемого материала (представляющего собой суспендированный материал, содержащий жидкость и твердые частицы) под давлением. Загружаемый материал получают через подающее средство 41, предназначенное для доставки загружаемого материала (суспендированного материала) в верхнюю концевую секцию 17 камеры 13. Разгружающее средство 51 оборудовано выпускным отверстием для удаления оставшегося материала из нижней концевой секции 19 камеры
13. При показанной компоновке камера 13 обычно является цилиндрической, при этом цилиндрическая внешняя стенка 15 камеры 13 изготовлена из эластичного проницаемого материала, который ограничивает фильтрующую мембрану 35, обеспечивающую селективный барьер, через который могут пройти содержащиеся в суспензии твердые частицы меньше определенного размера, а также содержащаяся в суспензии жидкость, но через который не могут пройти твердые частицы больше определенного размера. Вибратор 61, содержащий множество источников 63 вибрации, воздействует на цилиндрическую внешнюю стенку 15 камеры 13 для выборочной передачи вибрации суспендированному загружаемому материалу внутри камеры 13, что заставляет фильтрующую мембрану 35 вибрировать, генерируя колебания по направлению к суспензии и по направлению от суспензии внутри камеры.
[0207] На фиг. 21 показана разделительная система 10, содержащая устройство 11, ограничивающее камеру 13 с кольцевым поперечным сечением для приема загружаемого материала (представляющего собой суспендированный материал, содержащий жидкость и твердые частицы) под давлением. При показанной компоновке камера 13 ограничена пространством между внешней и внутренней стенками 15, 16, которые вместе обеспечивают кольцевую конфигурацию. Внешняя стенка 15 содержит верхнюю и нижнюю наклонные секции 15а, 15Ь стенки. Подобным образом, внутренняя стенка 16 имеет соответствующие верхнюю и нижнюю наклонные секции 16а, 16Ь стенки. В показанной компоновке верхняя наклонная секция 15а стенки изготовлена из эластичного проницаемого материала, который ограничивает фильтрующую мембрану 35, обеспечивающую селективный барьер, через который могут пройти содержащиеся в суспензии твердые частицы меньше определенного размера, а также содержащаяся в суспензии жидкость, но через который не могут пройти твердые частицы больше определенного размера. Вибратор 61, содержащий множество источников 63 вибрации, воздействует на
верхнюю наклонную секцию 15а стенки, обеспечивающую эластичный проницаемый материал.
[0208] Фиг. 22 аналогична компоновке, показанной на фиг. 21, за исключением того, что нижняя наклонная секция 15Ь стенки изготовлена из эластичного проницаемого материала, который ограничивает фильтрующую мембрану 35, обеспечивающую селективный барьер, через который могут пройти содержащиеся в суспензии твердые частицы меньше определенного размера, а также содержащаяся в суспензии жидкость, но через который не могут пройти твердые частицы больше определенного размера. Вибратор 61, содержащий множество источников 63 вибрации, воздействует на нижнюю наклонную секцию 15Ь стенки, которая ограничивает фильтрующую мембрану 35, обеспечивающую селективный барьер.
[0209] На фиг. 23 показана разделительная система 10, содержащая устройство 11, ограничивающее камеру 13 в целом кубической конфигурации для приема загружаемого материала (представляющего собой суспендированный материал, содержащий жидкость и твердые частицы) под давлением. При показанной компоновке камера 13 имеет боковую стенку 15, которая является в целом прямоугольной и вертикальной (хотя возможны и другие конфигурации и положения боковой стенки). Боковая стенка 15 изготовлена из эластичного проницаемого материала, который ограничивает фильтрующую мембрану 35, обеспечивающую селективный барьер, через который могут пройти содержащиеся в суспензии твердые частицы меньше определенного размера, а также содержащаяся в суспензии жидкость, но через который не могут пройти твердые частицы больше определенного размера. Вибратор 61, содержащий множество источников 63 вибрации, воздействует на боковую стенку 15, обеспечивающую эластичный проницаемый материал.
[0210] На фиг. 24 показана разделительная система 10, содержащая устройство 11, ограничивающее камеру 13 для приема загружаемого материала (представляющего собой суспендированный материал, содержащий жидкость и твердые частицы) под давлением. При показанной компоновке камера 13 имеет верхнюю секцию 13а, которая в целом является цилиндрической, и нижнюю секцию 13Ь, которая сужается вниз по направлению к нижней части 19, в которой имеется разгружающее средство 51, оборудованное выпускным отверстием для удаления оставшегося материала из камеры 13. Цилиндрическая верхняя секция 13а имеет верхнюю стенку 15, изготовленную из эластичного проницаемого материала, который ограничивает фильтрующую мембрану 35, обеспечивающую селективный барьер, через который могут пройти содержащиеся в суспензии твердые частицы меньше определенного размера, а также содержащаяся в суспензии жидкость, но через который не могут пройти твердые частицы больше определенного размера. Загружаемый материал получают через подающее средство 41, предназначенное для доставки загружаемого материала (суспендированного материала) в цилиндрическую верхнюю секцию 13а камеры 13. При применении такой компоновки текучая среда под давлением внутри камеры 13 перемещается вверх, при этом жидкость и твердые частицы меньше определенного размера, содержащиеся в суспендированном материале, проходят через барьер в верхней стенке 15. Вибратор 61, содержащий множество источников 63 вибрации, воздействует на верхнюю стенку 15 камеры 13 для выборочной передачи вибрации суспендированному загружаемому материалу внутри камеры 13, что заставляет фильтрующую мембрану 35 вибрировать, генерируя колебания по направлению к суспензии и по направлению от суспензии внутри камеры.
[0211] Согласно каждому из описанных и проиллюстрированных вариантов реализации изобретения устройство 11, ограничивающее камеру 13, представляет собой неподвижную конструкцию в том смысле,
что внешняя стенка 15 не двигается (не считая вибрации). Конечно, возможны и другие компоновки. В качестве примера, устройство 11, ограничивающее камеру 13, может включать подвижную структуру. При одной такой компоновке камера 13 может быть ограничена трубчатой стеновой структурой, выполненной с возможностью передвижения. Такое передвижение может происходить относительно вибратора таким образом, что участок (участки), на котором вызывающая вибрацию сила приложена к трубчатой стеновой структуре, меняется с передвижением указанной трубчатой структуры. В качестве примера, трубчатая стеновая структура может включать трубчатую структуру такого типа, которая непрерывно собирается и разбирается из бесконечной ленты в устройстве, описанном и проиллюстрированном в приведенной выше международной заявке на патент PCT/AU2007/000820, содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. В указанном устройстве имеется бесконечная ленточная структура, выполненная с возможностью циркулирования вдоль траектории движения, при этом указанная бесконечная ленточная структура ограничивает один или большее количество удлиненных листов, способных перемещаться по указанной траектории, причем один или большее количество листов выполнены с возможностью разъемного соединения вместе вдоль их продольных краев, что позволяет осуществлять сборку подвижной трубчатой структуры. Указанная камера будет расположена именно внутри по меньшей мере части указанной собранной трубчатой структуры. Компоновка может быть такова, что пробка, состоящая из плотной массы оставшегося материала, образуется внутри собранной трубчатой структуры и ограничивает нижнюю часть камеры. Движущаяся собранная трубчатая структура может перемещаться мимо вибратора, выполненного с возможностью наложения вибрации на указанную секцию перемещающейся трубчатой структуры, ограничивающей камеру. Во время процесса разделения бесконечная ленточная структура может перемещаться непрерывно или периодически.
[0212] Исходя из описанного выше, очевидно, что каждый из настоящих вариантов реализации изобретения обеспечивает разделительную систему и способ, в котором используют камеру, ограниченную эластичной стеновой структурой, обеспечивающей селективный барьер, через который некоторые частицы могут пройти, а другие не могут. Камер принимает суспендированный загружаемый материал и создает давление напора, возникающее под действием жидкости, содержащейся внутри камеры, в ответ на замедление потока жидкости через барьер. Вибрация, налагаемая на эластичную стеновую структуру и загружаемый материал через поверхность жидкости, представляющей собой суспендированный загружаемый материал на границе раздела с эластичной стеновой структурой, способствует прохождению через барьер жидкости и частиц, содержащих твердые частицы меньше определенного размера. Вибрация также создает внутри камеры среду, которая позволяет разделять агломерированные твердые частицы на частицы, которые затем можно подвергнуть процессу разделения, при этом твердые частицы меньше определенного размера проходят через барьер, а твердые частицы больше определенного размера удерживаются внутри камеры для удаления по отдельности с помощью других способов. Вибрирующее движение может способствовать растрескиванию агломерированных твердых частиц и "мягких" твердых частиц в загружаемом материале в камере, создавая внутри камеры условие для отмучивания. Такое действие несколько похоже на явление разжижения грунта, которое можно наблюдать в некоторых случаях землетрясений, при которых повторяющиеся нагрузки, возникающие в результате сотрясения при землетрясении (вибрации), вызывают повышение давления воды в такой степени, что указанное давление превышает контактное напряжение между частицами грунта, которое поддерживает частицы в контакт друг с другом. Это вызывает потерю структуры грунта, что приводит к уменьшению или потере способности передавать касательное напряжение и в результате к нарушению режима движения грунта, похожего на поток жидкости.
[0213] Следует понимать, что объем настоящего изобретения не ограничен объемом описанных вариантов реализации. В качестве примера, хотя варианты реализации изобретения описаны в отношении отделения мелкого угля от глины, следует понимать, что настоящее изобретение может иметь применение, связанное с разделением других материалов. В общих чертах, настоящее изобретение можно использовать для отделения твердых частиц от текучей среды и отделения твердых частиц от твердых частиц, включая разделение частиц в зависимости от размера, соответствующего частицам больше определенного размера и частицам меньше определенного размера.
[0214] Хотя настоящее изобретение было описано с точки зрения предпочтительных вариантов реализации, для облегчения лучшего понимания настоящего изобретения следует понимать, что различные модификации могут быть сделаны без отклонения от принципов настоящего изобретения. Соответственно, подразумевают, что настоящее изобретение включает все такие модификации в рамках своего объема.
[0215] Ссылки, относящиеся к описанию положения, такие как "верхний", "нижний", "верхняя часть" и "нижняя часть", следует понимать в контексте вариантов реализации изобретения, показанных на чертежах, и не следует рассматривать как ограничивающие настоящее изобретение буквальным толкованием указанного термина, как будет понятно специалисту в данной области техники.
[0216] Кроме того, когда термины "система", "устройство" и "аппарат" используют в контексте настоящего изобретения, подразумевают, что указанные термины включают ссылку на любую группу функционально связанных или взаимодействующих, взаимосвязанных, взаимозависимых или объединенных компонентов или элементов, которые могут быть расположены в непосредственной
близости друг к другу, отдельно друг от друга, объединены друг с другом или обособлены друг от друга.
[0217] Следует понимать, что в настоящем описании изобретения, если контекст не требует иное, выражение "содержать" или варианты, такие как "содержит" или "содержащий", подразумевает включение целого числа или группы целых чисел, а не исключение любого другого целого числа или группы целых чисел.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Разделительная система, содержащая
камеру для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров,
эластичное средство, ограничивающее камеру, при этом эластичное средство обеспечивает селективный барьер, через который некоторые твердые частицы могут пройти, а другие не могут, и
вибратор для возбуждения вибрации эластичного средства с целью облегчения прохождения текучей среды и некоторых твердых частиц через эластичное средство, при этом
вибратор выполнен с возможностью создания вибрации в одном или большем количестве отдельных участков, расположенных на внешней относительно камеры поверхности эластичного средства, и
вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры.
2. Разделительная система по п. 1, в которой вибрация вызывает растрескивание агломерированного вещества, содержащего твердые частицы, внутри текучей среды, что приводит к раздроблению агломерированного вещества на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера.
3. Разделительная система по п. 1 или 2, в которой вибрация вызывает введение частоты вибрации или ударной волны внутрь поверхности жидкости на границе раздела с эластичным средством и по всей эластичной среде.
4. Разделительная система по п. 1, 2 или 3, в которой текучая среда оказывает давление внутри камеры, при этом давление, оказываемое текучей средой, используют при генерировании вибрации.
3.
5. Разделительная система по любому из пп. 1-4, в которой эластичное средство представляет собой внутреннюю поверхность, подвергаемую воздействию камеры, и внешнюю поверхность, с которой после прохождения через эластичное средство удаляют отделенную текучую среду и частицы.
6. Разделительная система по любому из пп. 1-5, в которой камера имеет выпускное отверстие, через которое оставшийся материал, содержащий твердые частицы больше определенного размера, может покинуть камеру.
7. Разделительная система по любому из пп. 1-6, в которой существует обеспечение сопротивления потоку текучей среды, выходящему из камеры через выпускное отверстие.
8. Разделительная система по п. 7, в которой указанное обеспечение включает конфигурацию выпускного отверстия, предназначенную для генерирования гидростатического напора текучей среды, обеспечивающего сопротивление потоку.
9. Разделительная система по п. 7, в которой указанное обеспечение включает компоновку, выполненную с возможностью замедления выгрузки оставшегося материала из камеры, что, тем самым, приводит к образованию плотной массы оставшегося материала, заграждающей выход потока из камеры.
10. Разделительная система по п. 7, в которой выпускное отверстие расположено в нижней концевой секции камеры или примыкает к указанной секции и выполнено с возможностью замедления выгрузки оставшегося материала из камеры, что, тем самым, приводит к образованию плотной массы оставшегося материала, заграждающей выпускное отверстие.
3.
11. Разделительная система по п. 10, в которой выпускное отверстие оборудовано клапаном для регулирования потока и, тем самым, способствования образованию плотной массы оставшегося материала.
12. Разделительная система по любому из пп. 1-11, в которой скорость подачи загружаемого материала в камеру регулируют в зависимости от скорости, с которой оставшийся загружаемый материал непрерывно перемещается через выпускное отверстие.
13. Разделительная система по любому из пп. 1-12, в которой вибратор выполнен с возможностью создания вибрации на множестве отдельных участков.
14. Разделительная система по п. 13, в которой вибратор содержит множество вибрационных устройств, расположенных с возможностью наложения вибрации на отдельные участки.
15. Разделительная система по п. 13 или 14, в которой множество отдельных участков содержит отдельные участки, расположенные на внешней поверхности эластичного средства на определенных расстояниях друг от друга.
16. Разделительная система по п. 15, в которой отдельные участки содержат постоянные участки, вследствие чего вибрацией воздействуют на одни и те же отдельные участки на протяжении всего процесса разделения.
17. Разделительная система по п. 15, в которой отдельные участки содержат временные участки, вследствие чего участки на внешней поверхности, на которые воздействуют вибрацией, меняются во время процесса разделения.
3.
18. Разделительная система по любому из пп. 1-17, в которой вибратор выполнен с возможностью наложения вызывающей вибрацию силы на эластичное средство на каждом отдельном участке только в одном направлении действия вибрации, с учетом других сил для вызова обратного движения в эластичном средстве на этом отдельном участке, что, тем самым, создает колебательное вибрирующее движение.
19. Разделительная система по п. 18, в которой вибратор налагает направленную внутрь силу на каждом отдельном участке, при этом возвратная сила для завершения колебательного движения обеспечивается давлением текучей среды, оказываемым на внутреннюю поверхность эластичного средства текучей средой, находящейся внутри камеры.
20. Разделительная система по любому из пп. 1-19, в которой вибратор выполнен с возможностью приложения как направленной внутрь силы, так и направленной наружу возвратной силы для завершения колебательного движения.
21. Разделительная система по любому из пп. 1-20, в которой эластичное средство содержит фильтрующую мембрану, выполненную с возможностью обеспечения барьера для твердых частиц больше определенного размера при одновременной возможности прохождения через указанную мембрану текучей среды и частиц меньше определенного размера.
22. Разделительная система по любому из пп. 1-21, в которой эластичное средство ограничивает камеру путем ограничения по меньшей мере части ее стенки.
23. Разделительная система по п. 22, в которой эластичное средство ограничивает целиком всю стенку камеры.
3.
24. Разделительная система по любому из пп. 1-23, в которой эластичное средство ограничивает периметр камеры.
25. Разделительная система по п. 22, 23 или 24, в которой эластичная мембрана имеет цилиндрическую конфигурацию.
26. Разделительная система по п. 25, в которой цилиндрическая эластичная мембрана выполнена с возможностью поддержки с двух ее концов и, тем самым, может быть подвешена в положении между двумя концами.
27. Разделительная система по любому из пп. 1-26, дополнительно содержащая подающее средство для доставки загружаемого материала в камеру.
28. Разделительная система по п. 27, в которой подающее средство содержит раздаточный бак, из которого загружаемый материал может поступать в камеру самотеком.
29. Разделительная система по любому из пп. 1-28, дополнительно содержащая разгружающее средство для удаления оставшегося материала из камеры.
30. Разделительная система по п. 29, в которой разгружающее средство содержит систему подачи текучей среды для продвижения потока загораживающей плотной массы материала.
31. Разделительная система по любому из пп. 1-30, дополнительно содержащая средство для подачи в камеру пополняющей текучей среды.
32. Разделительная система по любому из пп. 1-31, дополнительно содержащая перемешивающее средство для перемешивания текучей
3.
среды с целью облегчения поддержания твердых частиц в суспендированном состоянии в текучей среде внутри камеры.
33. Разделительная система по любому из пп. 1-32, дополнительно содержащая средство для содействия более длительному времени пребывания загружаемого материала в камере.
34. Разделительная система, содержащая
камеру для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров,
эластичное средство, ограничивающее камеру, при этом эластичное средство обеспечивает селективный барьер, через который могут пройти твердые частицы меньше определенного выбранного размера, но не частицы, более крупные, чем твердые частицы меньше определенного размера, и
вибратор для возбуждения вибрации эластичного средства с целью облегчения прохождения текучей среды и твердых частиц через эластичное средство, при этом
вибратор выполнен с возможностью создания вибрации в одном или большем количестве отдельных участков, расположенных на внешней относительно камеры поверхности эластичного средства, и
вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры.
35. Разделительная система, содержащая
камеру для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров,
эластичное средство, ограничивающее камеру, при этом эластичное средство обеспечивает селективный барьер, через который некоторые твердые частицы могут пройти, а другие не могут, и
вибратор для возбуждения вибрации эластичного средства с целью облегчения прохождения текучей среды и твердых частиц через эластичное средство, при этом
вибратор выполнен с возможностью создания вибрации в одном или большем количестве отдельных участков, расположенных на внешней относительно камеры поверхности эластичного средства,
эта вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры; а
ударная волна, возникающая в результате вибрации эластичного средства, перемещается в загружаемый материал.
36. Разделительная система по п. 35, в которой ударная волна, перемещающаяся в загружаемый материал, способствует прохождению некоторых твердых частиц через эластичное средство.
37. Разделительная система по п. 35 или 36, в которой ударная волна вызывает образование стоячей волны внутри загружаемого материала.
38. Разделительная система по п. 37, в которой стоячая волна вызывает проталкивание твердых частиц (представляющих собой частицы, размеры которых позволяют пройти через барьер) через селективный барьер.
39. Способ разделения с помощью разделительной системы по любому из пп. 1-38.
40. Способ разделения твердых частиц разных размеров на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера, включающий:
получение смеси, содержащей текучую среду и твердые частицы;
введение указанной смеси в камеру, ограниченную эластичным средством, обеспечивающей селективный барьер, через который могут пройти твердые частицы с размером в пределах допуска, но не могут пройти другие твердые частицы, и
возбуждение вибрации эластичного средства для облегчения прохождения текучей среды и частиц с размером в пределах допуска через эластичное средство, при этом
вибрацией воздействуют на один или большее количество отдельных участков, расположенных на внешней относительно камеры поверхности эластичного средства, и
вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры.
ИЗМЕНЕННАЯ ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ (для подачи на региональной фазе)
1. Разделительная система, содержащая
камеру для приема загружаемого материала, содержащего текучую среду, содержащую твердые частицы разных размеров,
эластичное средство, ограничивающее камеру, при этом эластичное средство обеспечивает селективный барьер, через который некоторые твердые частицы могут пройти, а другие не могут, и
вибратор для возбуждения вибрации эластичного средства с целью облегчения прохождения текучей среды и некоторых твердых частиц через эластичное средство, при этом
вибратор выполнен с возможностью создания вибрации в одном или большем количестве отдельных участков, расположенных на внешней относительно камеры поверхности эластичного средства, при этом вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры.
2. Разделительная система по п. 1, в которой вибрация вызывает растрескивание агломерированного вещества, содержащего твердые частицы, внутри текучей среды, что приводит к раздроблению агломерированного вещества на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера.
3. Разделительная система по п. 1, в которой вибрация вызывает введение частоты вибрации или ударной волны внутрь поверхности жидкости на границе раздела с эластичным средством и по всей эластичной среде.
4. Разделительная система по п. 1, в которой текучая среда оказывает давление внутри камеры, при этом давление, оказываемое текучей средой, используют при генерировании вибрации.
3.
5. Разделительная система по п. 1, в которой эластичное средство представляет собой внутреннюю поверхность, подвергаемую воздействию камеры, и внешнюю поверхность, с которой после прохождения через эластичное средство удаляют отделенную текучую среду и частицы.
6. Разделительная система по п. 1, в которой камера имеет выпускное отверстие, через которое оставшийся материал, содержащий твердые частицы больше определенного размера, может покинуть камеру.
7. Разделительная система по п. 6, в которой существует обеспечение сопротивления потоку текучей среды, выходящему из камеры через выпускное отверстие.
8. Разделительная система по п. 7, в которой указанное обеспечение включает конфигурацию выпускного отверстия, предназначенную для генерирования гидростатического напора текучей среды, обеспечивающего сопротивление потоку.
9. Разделительная система по п. 1, в которой скорость подачи загружаемого материала в камеру регулируют в зависимости от скорости, с которой оставшийся загружаемый материал непрерывно перемещается через выпускное отверстие.
10. Разделительная система по п. 1, в которой вибратор выполнен с возможностью создания вибрации на множестве отдельных участков.
11. Разделительная система по п. 10, в которой множество отдельных участков содержит отдельные участки, расположенные на внешней поверхности эластичного средства на определенных расстояниях друг от друга.
3.
12. Разделительная система по п. 11, в которой отдельные участки содержат постоянные участки, вследствие чего вибрацией воздействуют на одни и те же отдельные участки на протяжении всего процесса разделения.
13. Разделительная система по п. 11, в которой отдельные участки содержат временные участки, вследствие чего участки на внешней поверхности, на которые воздействуют вибрацией, меняются во время процесса разделения.
14. Разделительная система по п. 1, в которой вибратор выполнен с возможностью наложения вызывающей вибрацию силы на эластичное средство на каждом отдельном участке только в одном направлении действия вибрации, с учетом других сил для вызова обратного движения в эластичном средстве на этом отдельном участке, что, тем самым, создает колебательное вибрирующее движение.
15. Разделительная система по п. 14, в которой вибратор налагает направленную внутрь силу на каждом отдельном участке, при этом возвратная сила для завершения колебательного движения обеспечивается давлением текучей среды, оказываемым на внутреннюю поверхность эластичного средства текучей средой, находящейся внутри камеры.
16. Разделительная система по п. 1, в которой эластичное средство содержит фильтрующую мембрану, выполненную с возможностью обеспечения барьера для твердых частиц больше определенного размера при одновременной возможности прохождения через указанную мембрану текучей среды и частиц меньше определенного размера.
3.
17. Разделительная система по п. 1, дополнительно содержащая разгружающее средство для удаления оставшегося материала из камеры.
18. Разделительная система по п. 17, в которой разгружающее средство содержит систему подачи текучей среды для продвижения потока загораживающей плотной массы материала.
19. Разделительная система по п. 1, дополнительно содержащая средство для подачи в камеру пополняющей текучей среды.
20. Способ разделения твердых частиц разных размеров на твердые частицы больше определенного размера и твердые частицы меньше определенного размера, включающий:
получение смеси, содержащей текучую среду и твердые частицы;
введение указанной смеси в камеру, ограниченную эластичным средством, обеспечивающей селективный барьер, через который могут пройти твердые частицы с размером в пределах допуска, но не могут пройти другие твердые частицы, и
возбуждение вибрации эластичного средства для облегчения прохождения текучей среды и частиц с размером в пределах допуска через эластичное средство, при этом
вибрацией воздействуют на один или большее количество отдельных участков, расположенных на внешней относительно камеры поверхности эластичного средства, и
вибрация заставляет эластичное средство генерировать колебания по направлению к текучей среде и по направлению от текучей среды внутри камеры.
Фиг.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
К заявке № 201690407
К заявке № 201690407
(19)
К заявке № 201690407
К заявке № 201690407
(19)
К заявке № 201690407
К заявке № 201690407
(19)
К заявке № 201690407
К заявке № 201690407
К заявке № 201690407
К заявке № 201690407
К заявке № 201690407
К заявке № 201690407
1 /17
1 /17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
2/17
2/17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
5/17
5/17
6/17
6/17
26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО
26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО
7/17
7/17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
8/17
8/17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
10/17
10/17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
11 /17
11 /17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
12/17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
12/17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
16/17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
16/17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
16/17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)