分離粉末的方法及系統的製作方法
2023-11-05 04:10:22 3
分離粉末的方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及高效可控地將粉末分成所需粒度的各組分的方法和系統。所述方法包括：(a)用至少一個離心分離設備對粉末進行離心分離，得到第一級粗灰和第一級細灰；和(b)用至少一個旋風分離設備對第一級細灰進行旋風分離，得到第二級粗灰和第二級細灰。所述系統包括：一個離心分離單元；一個旋風分離單元；和任選地，一個袋式過濾單元。本發明的方法和系統可以對粉末作更為合理的分離，從而使粉末具有更高的使用價值。
【專利說明】分離粉末的方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及分離粉末的方法及系統；更具體而言，涉及高效可控地將粉末分成所需粒度的各組分的方法，還涉及分離粉末的系統。
【背景技術】
[0002]在生產活動中，有時需要將粉末分成粒徑分布更窄的多種粉末組分，以適應不同的需要，並提升粉末的經濟價值。
[0003]在生產實踐中，粉末之一為粉煤灰，它主要產生於粉煤燃燒爐中，為細的粉狀球形材料，其具有0.1至600 μ m的較寬的粒度範圍。
[0004]粉煤灰用於多種應用中，例如水泥和混凝土或建築材料。根據國標GB 1596-2005，對用於水泥和混凝土的粒度要求，粉煤灰被分成3類:粒度大於45 μ m的粉煤灰的含量不大於12重量％、25重量％和45重量％的粉煤灰分別為I類、II類和III類。目前用於水泥和混凝土的粉煤灰主要為第I和II類。
[0005]常規的粉煤灰分離技術中，基於旋風分離器或通過研磨而從燃煤電廠所產生的原始粉煤灰中得到所需粒度，從而得到第I類或第II類粉煤灰。可通過篩網、旋風分離器或研磨等方法簡單地分離粉煤灰，所得到的產品的D5tl值為?ομπι以上。
[0006]然而，通過篩網、離心分離器或旋風分離器等方法分離粉末，常遇到的問題是細粉末夾帶在粗粉末中， 致使細粉不能以高的比率分出。
[0007]US 6533848 BI公開了一種通過溼法提供平均粒度在2_4 μ m範圍內的粉煤灰的方法。
【發明內容】
[0008]不同粒度和粒度分布的粉末產品的應用領域和應用價值截然不同。以粉煤灰為例，D50值在1-10 μ m範圍內的粉煤灰產品可用作塑料、橡膠和塗料的添加劑，以改善流動性、硬度、耐溫性，還可作為阻燃材料；D5(I值小於Iym的粉煤灰產品可用於納米複合材料中，它們的應用價值遠遠高於現有技術中用於水泥和混凝土的第I類或第II類的粉煤灰產品。因此，如果能將粉煤灰作更為合理的分離，尤其以高比例分出細粉末，則可望更有利地利用粉煤灰，一方面解決廢物對環境的汙染，另一方面增加經濟效益。
[0009]為此，本發明的一個目的是提供一種分離粉末的方法，包括
[0010](a)用至少一個離心分離設備對粉末進行離心分離，得到第一級粗灰和第一級細灰；和
[0011](b)用至少一個旋風分離設備對第一級細灰進行旋風分離，得到第二級粗灰和第
二級細灰。
[0012]本發明的另一個目的是提供一種分離粉末的系統，包括
[0013]一個離心分離單元，由至少一個離心分離設備構成，其將對粉末進行離心分離，得到第一級粗灰和第一級細灰；[0014]一個旋風分離單元，由至少一個旋風分離設備構成，置於離心分離單元的下遊，與離心分離單元的頂部連通，其將對第一級細灰進行旋風分離，得到第二級粗灰和第二級細灰；和
[0015]任選地，一個袋式過濾單元，由至少一個袋式過濾裝置構成，置於旋風分離單元的下遊，與旋風分離單元的頂部連通，其將對第二級細灰進行收集。 [0016]本發明的方法和系統可以對粉末作更為合理的分離，例如可以分離得到D50值小於ΙΟμπκ特別是小於Ιμπ?的粉末產品。這樣，通過本發明的方法和設備，可以使粉末具有更高的使用價值。
[0017]在一個【具體實施方式】中,粉末為粉煤灰產品。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明一個實施方案的系統不意圖。
[0019]圖2為本發明另一個實施方案的系統示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如無相反說明，則本發明的操作均在常溫、常壓實施。
[0021]本發明的分離粉末的方法包括
[0022](a)用至少一個離心分離設備對粉末進行離心分離，得到第一級粗灰和第一級細灰；和
[0023](b)用至少一個旋風分離設備對第一級細灰進行旋風分離，得到第二級粗灰和第
二級細灰。
[0024]在一個優選的實施方案中，所述方法還可包括:
[0025](C)用至少一個袋式過濾裝置對第二級細灰進行收集；和/或
[0026](d)用至少一個篩網分離設備對第一級粗灰進行分離。
[0027]此外，根據需要，可對第二級粗灰再繼續進行離心或旋風分離。
[0028]在本發明分離粉末的方法優選為連續的方法，因此，在一個具體的實施方式中，所述各步驟同時進行。本發明分離粉末的方法也可以按間歇方式進行，因此，只要按照物流的走向操作，則均不超出發明的範圍。
[0029]原料粉末
[0030]在本發明中，粉末的粒度(即顆粒直徑)範圍為0.1至600 μ m。所述粒度通過雷射粒度儀測定。
[0031]在本發明的一個【具體實施方式】中，粉末為粉煤灰。例如，由燃煤電廠產生的粉煤灰的粒度可在0.1至600 μ m的較寬的粒度範圍。通常，將粉煤灰的組分劃分為如下的級分(即組分):
[0032]級分A:粒度小於I μ m (〈I μ m);
[0033]級分B:粒度不小於Iym也不大於10 μ m (1-10 μ m)；
[0034]級分C:粒度大於10 μ m但不大於45 μ m (10-45 μ m)；
[0035]級分D:粒度大於45 μ m但不大於105 μ m (45-105 μ m)；
[0036]級分E:粒度大於105 μ m但不大於210 μ m (105-210 μ m)；[0037]級分F:粒度大於210 μ m但不大於400 μ m (210-400 μ m)；
[0038]級分G:粒度大於 400 μ m 0400 μ m)。
[0039]根據上述組分和應用價值，可將粉煤灰粉末分成6種產品。各產品具有如下所述的特定粒度特徵或組成。各產品可具有單峰、雙峰或多峰粒度分布。其中所述產品的各組分含量之和為100%。本發明的方法可將原粉煤灰粉末至少分成三種產品，產品中至少有一產品比原灰更細的產品。在一種具體的實施方式中，粉煤灰分成下列產品:
[0040]-產品1:包括51-100體積%級分A、0-49體積%的級分B、C和D的總和；D50小於I μ m。優選的產品I包括51-100體積％級分A和0_49體積％級分B。最優選的產品I包括100體積％級分A。
[0041]-產品2:包括51-100體積％級分B、0_49體積％的級分A、C和D的總和，且D5tl為1-10 μ m。優選的產品2包括51-100體積％級分B，0-49體積％的級分A和C的總和，且D50 為 1-5 μ m0
[0042]-產品3:包括55-100體積％的級分A、B和C的總和，以及0_45體積％的級分D、E、F和G的總和。優選的產品3包括75-100體積％的級分A、B和C的總和，以及0_25體積％的級分D、E、F和G的總和。最優選的產品3包括88-100體積％的級分A、B和C的總和，以及0-12體積％的級分D、E、F和G的總和。
[0043]-產品4:包括51-100體積％級分E以及0_49體積％的級分B、C、D、F和G的總和。優選的產品4包括70-100體積％級分E以及0-30體積％的級分B、C、D、F和G的總和。
[0044]-產品5:包括51-100體積％級分F以及0_49體積％的級分B、C、D、E和G的總和。優選的產品5:包括70-100體積％級分F以及0-30體積％的級分B、C、D、E和G的總和。
[0045]-任選地，產品6:可為粒度大於400 μ m的產品。
[0046]其中，產品4、5、6可以直接通過篩網分離得到。
[0047]在不改變產品的分級要求下，如果有介於以上產品之間的分離產品(通常不會發生或比例很小)，允許混入以上產品2-5中以達到產品的充分利用目的。
[0048]產品I的D5tl小於I μ m，其可用於納米複合材料中。該類產品具有較高的應用價值。
[0049]產品2的D5tl在1-10 μ m範圍內，可用作塑料、橡膠和塗料的添加劑，以改善流動性、硬度、耐溫性並降低成本。其另一種潛在的應用是用作阻燃劑。該類產品具有中等的應用價值。
[0050]產品3可用於水泥和混凝土中，應用價值較低。
[0051]產品4和5分別具有至少70體積％粒度在105至210 μ m或210至400 μ m範圍內的粉煤灰，以滿足在砂漿應用中所使用的70-140目或40-70目砂的篩網要求。這兩類產品主要用於砂漿，應用價值較低。
[0052]產品6可為粒度大於400 μ m的產品或進一步從產品4或5中分離出的未燃燒的碳。前者在混入產品3、4或5時，與所混入的產品具有相同的應用價值；後者未燃燒的碳通常具有更高的應用價值。
[0053]然而，因原料粉煤灰的不同，並非每種粉煤灰源均具有級分A或G。例如，八種不同的粉煤灰源具有0.24至570 μ m的粒度範圍，如表1所示。
[0054]表1八種不同粉煤灰源的詳細信息
[0055]
【權利要求】
1.一種分離粉末的方法,其包括: (a)用至少一個離心分離設備對粉末進行離心分離，得到第一級粗灰和第一級細灰；和 (b)用至少一個旋風分離設備對第一級細灰進行旋風分離，得到第二級粗灰和第二級細灰。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述離心分級葉輪外圍切向速度通常設定為5-110m/s，優選為 15-60m/s，更優選為 30_50m/s。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述旋風分離設備的表觀截面氣速為2~10m/s，優選為3~6m/s ;其入口氣速為10~30m/s，優選為15~25m/s。
4.根 據權利要求1所述的方法，其中，所述離心分離設備的轉軸為立式布置或臥式布置。
5.根據權利要求1或3所述的方法，其中，所述旋風分離設備的入口面積A與旋風分離設備直徑D的關係滿足:2 = π D2/4A ^ 10 ;旋風分離設備的高徑比Η/D滿足:3 = H/D = 7 ;旋風分離設備排氣管直徑A滿足:0.2 ^ dr/D = 0.7。
6.根據權利要求1所述的方法，在步驟(a)中，用若干個所述離心分離設備對粉末進行離心分離，若干個所述離心分離設備之間通過串聯或並聯進行連接；和/或，在步驟(b)中，用若干個所述旋風分離設備對第一級細灰進行旋風分離，若干個所述旋風分離設備之間通過串聯或並聯進行連接。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，進一步包括: (c)用至少一個袋式過濾裝置對第二級細灰進行收集；和/或 Cd)用至少一個篩網分離設備對第一級粗灰進行分離。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述袋式過濾裝置的過濾面平均氣流速度為0.6 ~L 2m/min。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其中，所述袋式過濾裝置為逆噴式脈衝過濾器。
10.根據權利要求7所述的方法，其中，所述篩網分離設備的過濾網為20目~200目，優選為35~180目，更優選為40~150目。
11.根據權利要求ι-?ο中任一項所述的方法，其中所述粉末為粉煤灰；優選地，其粒度範圍為0.1至600 μ m。
12.根據權利要求1-11中任一項所述的方法，可將所述粉末分離得到以下產品中至少三種產品: 產品I包括51-100體積％級分A、0-49體積％的級分B、C和D的總和，其D50小於I μ m ;優選的，包括51-100體積％級分A和0_49體積％級分B ;最優選的，包括100體積％級分A ； 產品2包括51-100體積％級分B、0-49體積％的級分A、C和D的總和，且D50為1_10 μ m ;優選的，包括51-100體積％級分B，0-49體積％的級分A和C的總和，且D50為1_5 μ m ; 產品3包括55-100體積％的級分A、B和C的總和，以及0_45體積％的級分D、E、F和G的總和；優選的，包括75-100體積％的級分A、B和C的總和，以及0_25體積％的級分D、E、F和G的總和；最優選的，包括88-100體積％的級分A、B和C的總和，以及0_12體積％的級分D、E、F和G的總和；產品4包括51-100體積％級分E以及0-49體積％的級分B、C、D、F和G的總和；優選的，包括70-100體積％級分E以及0-30體積％的級分B、C、D、F和G的總和； 產品5包括51-100體積％級分F以及0-49體積％的級分B、C、D、E和G的總和；優選的，包括70-100體積％級分F以及0-30體積％的級分B、C、D、E和G的總和；以及產品6可為粒度大於400 μ m的產品； 其中，所述組分A-G根據粉末粒度劃分如下: 級分A:粒度小於Ιμπι (<1 μ m); 級分B:粒度不小於Iym也不大於10 μ m (1-10 μ m)； 級分C:粒度大於10 μ m但不大於45 μ m (10-45 μ m)； 級分D:粒度大於45 μ m但不大於105 μ m (45-105 μ m)； 級分E:粒度大於105 μ m但不大於210 μ m (105-210 μ m)； 級分F:粒度大於210 μ m但不大於400 μ m (210-400 μ m)； 級分G:粒度大於400 μ m 0400 μ m)。
13.—種根據權利要求1-12中任一項所述的方法分離粉末的系統,包括: 一個離心分離單元，由至少一個離心分離設備構成，其將對粉末進行離心分離，得到第一級粗灰和第一級細灰； 一個旋風分離單元，由至少一個旋風分離設備構成，置於離心分離單元的下遊，與離心分離單元的頂部連通，其將對第一級細灰進行旋風分離，得到第二級粗灰和第二級細灰；和任選地，一個袋式過濾單元，由至少一個袋式過濾裝置構成，置於旋風分離單元的下遊，與旋風分離單元的頂部連通，其將對第二級細灰進行收集。
14.根據權利要求13所述的系統，進一步包括一個篩網分離單元，由至少一個篩網分離設備構成，置於離心分離單元的下遊，或內置於離心分離單元或離心分離設備中。
15.根據權利要求13或14所述的系統，其中所述粉末為粉煤灰；優選地，其粒度範圍為 0.1 至 600 μ m。
16.根據權利要求13-15中任一項所述的系統，可將粉末分成以下產品中至少三種產品: 產品I包括51-100體積％級分A、0-49體積％的級分B、C和D的總和，其D50小於I μ m ;優選的，包括51-100體積％級分A和0_49體積％級分B ;最優選的，包括100體積％級分A; 產品2包括51-100體積％級分B、0-49體積％的級分A、C和D的總和，且D50為1_10 μ m ;優選的，包括51-100體積％級分B，0-49體積％的級分A和C的總和，且D50為1_5 μ m ; 產品3包括55-100體積％的級分A、B和C的總和，以及0_45體積％的級分D、E、F和G的總和；優選的，包括75-100體積％的級分A、B和C的總和，以及0_25體積％的級分D、E、F和G的總和；最優選的，包括88-100體積％的級分A、B和C的總和，以及0_12體積％的級分D、E、F和G的總和； 產品4包括51-100體積％級分E以及0-49體積％的級分B、C、D、F和G的總和；優選的，包括70-100體積％級分E以及0-30體積％的級分B、C、D、F和G的總和； 產品5包括51-100體積％級分F以及0-49體積％的級分B、C、D、E和G的總和；優選的，包括70-100體積％級分F以及0-30體積％的級分B、C、D、E和G的總和；以及產品6可為粒度大於400 μ m的產品； 其中，所述組分A-G根據粉末粒度劃分如下: 級分A:粒度小於1μπι (<1 μ m); 級分B:粒度不小於1um也不大於10 μ m (1-10 μ m)； 級分C:粒度大於10 μ m但不大於45 μ m (10-45 μ m)； 級分D:粒度大於45 μ m但不大於105 μ m (45-105 μ m)； 級分E:粒度大於105 μ m但不大於210 μ m (105-210 μ m)； 級分F:粒度大於210 μ m但不大於400 μ m (210-400 μ m)； 級分G:粒度大於400 μ m 0400 μ m)。
17.根據權利要求13-16之中任一項所述的系統，其中所述旋風分離設備的入口面積A與旋風分離設備直徑D的關係滿足:2 ≤π D2/4A ≤10 ;旋風分離設備的高徑比Η/D滿足:3≤H/D ≤7 ;旋風分離設備排氣管直徑A滿足:0.2 ≤ dr/D≤0.7。
【文檔編號】B04C9/00GK103977918SQ201310050676
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年2月8日 優先權日:2013年2月8日
【發明者】董陽, 卓錦德, 劉書賢, 蘇建輝, 賴世耀 申請人:神華集團有限責任公司, 北京低碳清潔能源研究所