一种无偏析地传输粉末材料的方法

专利名称：一种无偏析地传输粉末材料的方法
一种无偏析地传输粉末材料的方法 本发明涉及一种传输方法，该方法可利用基本水平的管路，将粉末形式的材料从
供应区域一典型地为所述粉末形式的材料的贮存区域一传输到一远离该第一区域的 所述粉末形式材料的待供应区域。该方法更具体地涉及一种在基本水平的管路中传输粉末 形式的材料的方法，该粉末形式的材料由颗粒混合物组成，所述颗粒混合物的颗粒尺寸分 布和密度分布不一定是单峰的，但是在供应区域为均质的所述颗粒混合物必须以基本与初 始混合物一样的均匀性被输送至待供应区域。 已经描述了许多能够将粉末材料长距离传输的装置。这些装置中的大多数利用 了流化床传输技术。US 3 268 264公开了一种用于传输粉末材料的方法，在该方法中在供 应区域和待供应区域之间安装有一装置，该装置是一个包括至少一个基本水平的输送器的 封闭装置，该输送器包括一用于气体循环的下管道和用于粉末材料循环的上管道，所述下 管道和所述上管道被一所述气体可穿过的多孔壁分隔，并且所述下管道设有至少一个供气 管。下管道被供应有处于一压力下的气体，该压力使得在所述上管道中的所述粉末材料被 流化。该装置——用于传输粉末形式的煤以供应热电厂——描述了一种在下管道中能够沿 着风道改变流化压力的分区系统。在该文献所描述的运行条件下，流化的材料以湍流态流 动，具有相当高的流化气体流速。 法国专利FR 2 534 891 (ALUMINIUM PECHINEY)也公开了一种装置，该装置能够以 低流化气体流速将粉末材料潜流化，使得粉末材料保持在被称为"超浓相"的状态中。利用 这种装置，可以使用基本水平的管路将处于超浓相的所述材料从供应区域传输至待供应区 域。FR2 354 891中的装置与US 3 268 264中的装置区别主要在于上管道设有至少一个平 衡柱，该平衡柱的开放顶端与所述封闭装置的外侧连通，并且该平衡柱填充有粉末材料。该 柱的填充高度平衡在上管道中盛行的压力。粉末材料因此被置于一种潜流化状态所述气 体+粉末材料的混合物的表现如同液体并且只要没有粉末材料被消耗就保持不动， 一旦在 待供应区域内产生真空，就由于所述真空而产生直至贮存区域的连续的微滑坡，以使得粉 末材料以可控流量循环，刚好对于待供应区域的需要是足够的。与其他浓相传输方法相比， 气体以低压供应，并且气体的运动类似于颗粒的运动以低速进行，这使得能够限制设备的 磨损和产品的磨耗。所述平衡柱优选地被竖直组装。它的截面优选地位于S/20至S/200， 其中S为所述多孔壁的整个表面。 在欧洲专利EP 1 086 035 (ALUMINIUM PECHINEY)中，通过将上管道布置为使得在 其顶部中可形成压力气泡，来改善以上方法。以此方式，运转更稳定风道在当其中一个平 衡柱中没有排气或者不完全排气时变得完全堵塞的风险被降低。典型地，在所述上管道的 上部区域内形成屏障和使得气泡"固化"的壁被装配到所述上管道的上部区域。这些屏障 的高度低于上管道高度的一半。典型地，它是所述高度的大约十分之一。优选地，上管道的 上部区域被布置为使得以所述屏障壁为边界的给定泡，与该装置的平衡柱相关联。
如在前述多个专利中所述的潜流化超浓床输送装置，被大规模地应用，尤其是对 现代的进行铝熔融电解的工厂的罐进行供应。该装置已知的优点有
參对罐连续供应，能够保持料斗一直是满的，
參需要较少的系统维护， 參流化需要相对低的空气压力(与用于浓相气动传输的6巴相比，仅需要O. 1 巴)， 參氧化铝的低速运动，减小了设备的磨损以及产品的磨耗或结块。 可是，虽然它具有上述的所有优点，但如果不采取一些特定的预防措施，该装置仍
会具有如下缺点 參非最优的流化气体消耗，以及由此产生的非最优的能量消耗， 參氧化铝经由平衡柱的明显飞起，即再循环， 參由于最细颗粒的优先飞起而引起的颗粒尺寸偏析的风险。 此外，在一个电解车间里，需要大量(若干打的)的区域从仅一个贮存区域来供 应。而且，贮存区域和待供应区域之间的距离会很大(几百米)。为了满足这些需要，本申 请人提出了在EP-B-0179 055中所示出的装置，该装置由多个级联的输送器组成一主输 送器将贮存区域连接至一系列的二级输送器，每一个二级输送器分配给一个罐并且设有侧 喷嘴，该侧喷嘴给被集成到罐上部结构中的料斗供料。这组成了风道的网络，使得能够将以 超浓床形式的氧化铝传输几百米，典型地为400米至800米。然而，申请人注意到在这些距 离下，有时难以避免在某些地方出现偏析现象。 除了在传输氧化铝的环境下特别遇到的该问题之外，申请人试图更好地限定如下 条件，在该条件下由不同颗粒尺寸的颗粒均匀混合所得到的粉末材料，或者甚至由不同密 度的颗粒均匀混合所得到的材料，可以在该风道内循环而不发生偏析。也就是说，申请人试 图限定通过潜流化来传输该粉末材料的最佳条件，通过所述条件当所述材料到达待供应区 域时其具有相同的颗粒尺寸分布或者相同的密度分布。 本发明的第一方面是一种能够通过潜流化来输送粉末材料的方法，其中一个装置 安装在供应区域——典型地是所述粉末材料的贮存区域——以及一个待供应区域之间，所 述装置是一个包括至少一个被称为"风道"的基本水平的输送器的封闭装置，该输送器包括 用于气体循环的下管道以及用于粉末材料循环的上管道，所述下管道和所述上管道被一所 述气体可穿过的多孔壁分隔，所述下管道连接至一供气装置，该方法中该上管道被填充有 所述粉末材料并且该下管道被供应有处于一压力下的气体，该压力被称为流化压力，该压 力使得所述上管道中所述粉末材料发生潜流化，所述上管道设有至少一个平衡柱，该平衡 柱的顶端是打开的并且其底端与所述上管道连通，以使得粉末材料以一将在该上管道种盛 行的压力平衡的高度进入所述柱，所述方法的特征在于，预先确定一个与空隙率最大时的 气体的流化速度相等的基准流化速度，并且其中该流化压力被设置为一个值，使得在所述 上管道中的所述气体的流化速度在所述基准流化速度的0. 8至1. 5倍的范围内，优选在所 述基准流化速度的0. 9至1. 3倍的范围内。 所使用的装置是这样一个封闭装置，其就粉末材料而言仅通过供应区域和待供应 区域与外侧连通，并且就流化气体而言仅通过入口管路——优选地单个——以及平衡柱的 开口端与外侧连通。它包括至少一个基本水平的输送器，这是在以下意义上的，即它可以由 一系列或成网络的水平或稍微倾斜的风道类型的输送器组成，其中该稍微倾斜的输送器具 有的斜度相对于水平典型地小于10° ，优选地小于5。。 特别适用于本发明的方法的粉末材料是一种容易流化的材料，该材料的颗粒具有球状凸形的形状，具有的形状系数(Ferret比)十分接近于1，典型地为0. 5至2的范围内， 且尺寸——例如由中值粒径D50表示——典型地在15微米至500微米的范围内。此材料 也可以具有单峰或者多峰的颗粒尺寸分布。还可以包括不同化学成分和/或密度的材料的 混合物。利用Geldart在1973年提出的根据粉末的流化能力将粉末分类的表示法，即通过 用下述一个点来表示材料，该点的X坐标是材料平均尺寸叱的对数而Y坐标是材料的平均 密度Ps和流化气体的密度Pg之间的差值的对数，可以表明本发明的方法尤其良好地适用 于在

图1所示的阴影区域内所属的材料，该阴影区域粗略地相当于一个具有以下十个顶点 的多边形:L(IO ;5) 、 M(IOO ;4) 、 N(300 ;2) 、 0(500 ;1) 、 P(500 ;0. 15) 、 Q(IOO ;0. 15) 、 R(60 ; 0. 2)、S(30 ;0. 5)、T(20 ;1)、U(15 ; 1)，其中X坐标为括号中左侧的对应于以ym表示的颗粒 尺寸的数值的对数，且Y坐标为括号中右侧的对应于以kg/dm3表示的密度的差值的数值的 对数。由于在实践中很少出现密度小于1的颗粒，因此本发明的方法最适用的粉末的范围 可以是如多边形LMNOU所限定的范围，即由以下不等式限制的区域
a)YX)
b) Y+3. 969X-4. 668 > 0
c) Y+0. 097X-0. 796《0
d) Y+0. 631X-1. 864《0
e) Y+l. 357X-3. 662《0 其中X二 logl。(dp)，dp以微米表示并且其中Y二 logl。(Ps-pg)， Ps和Pg以kg/ dm3表示。 容易流化的粉末具有的特征为 參散式流化，其当空气速度明显大于最小流化速度时导致该床强烈膨胀，同时流
化速度增加并出现鼓泡； 參当停止流化时的缓慢脱气这些粉末长时间保持流动； 參在排空料斗的过程中熔融体(fusage)的趋势，即穿过闭塞器的流体型流动。用 来通过电解生产铝的氧化铝属于这一范畴。 为了表征容易流化的粉末的流化状态，一层所述粉末置于一个在与立式圆筒相当 的柱之内的水平多孔壁上，我们在下文将该柱称为"流化柱"。使得气体向上穿过所述层循 环，使得该气体的上升速度逐渐增加。在实践中，气流速度实际上是变化的。如此可以观察 到以下连续的现象 參对于最低速度，固体颗粒的层保持在格网上没有可见运动。如果速度进一步增 加，可以观察到颗粒振动。 參从速度Umf (最小流化速度)开始，将可察觉到所述层的膨胀以此方式实现颗粒 的床在固定状态和流化状态之间的转换。在下文中，我们会将气体的使能够获得流化状态 的上升速度称为流化速度。 參通过又进一步增大气体向上的速度，所述床继续膨胀然后则可以描述流化状
态。颗粒是相互独立的。它们进行低振幅的无序运动。没有观察到与流体相关的整体平移 运动。所述床的上表面基本是清晰和水平的。该床与流体相当。 參从气体的某一上升速度开始，在该床中出现不均匀性发生鼓泡现象(在流化床 中出现多个空腔，这些空腔逐渐变大、聚结并且上升至表面)。此时流体表面的外观如沸腾液体。此为鼓泡流化状态。 參如果气体速度又进一步增加，形状变得不规则的所述泡逐渐增大尺寸和数量，
将越来越多的固体颗粒拖入它们的尾流中此为湍流流化状态； 參在某一被称为颗粒最终自由下落速度的速度以上，被气流驱动的颗粒脱离悬
浮此为夹带现象(ph^ion^ne d'entrainement)。此现象的应用是粉末固体的常规
机械化运输，典型地使用被称为气动滑板(a6rogliss"re)的输送器。
让我们回到低流化速度，其支配在风道的上管道中必须盛行的条件。根据本发明， 基准流化速度预先是以经验确定的，或者半经验确定的，等于与最大空隙率对应的气体流 化的平均速度。这可以例如利用如之前所述的流化柱来进行。 空隙率与悬浮物的表观密度直接相关。它被限定为颗粒的表观密度与悬浮物的密 度之间的差值，被表示为与颗粒的表观密度相比的百分比。换句话说，空隙率^p由以下关 系式确定 ~) 其中p s为颗粒的表观密度并且其中悬浮物的密度P w通过以下关系式得出
颗粒质量=mp 悬浮物体积—^ 对于给定的悬浮物，质量mp是不变的，并且柱的截面S是不变的，空隙率主要取决 于在所述柱中流化床所占据的高度h『因此最大的空隙率对应于悬浮物的最小表观密度。
图2示出了一个实施例，在该实施例中根据上升气体速度Uf在流化柱中测得冶 金级氧化铝的流化床的高度H;可以看到，该床的高度以及由此的该床的体积，自与最小流 化速度比{——在此接近3mm/s——相当的某一上升速度时开始明显增加，达到最大，然后 自Umb值——在此为大约7mm/s，粗略对应于出现鼓泡，并且为此原因被称为"最小鼓泡速 度"——时开始减小，然后到达在鼓泡流化相的其余部分中基本不变的阶段。结果以两种 形式给出菱形并且左手侧Y轴示出了作为上升速度的函数的床的高度，方形并且右手侧Y 轴示出了作为流化速度的函数的空隙率。 图3示出了与图2相同的结果，但是以作为流化速度的函数的表观密度来示出。 可以看到，在最小值附近，曲线的形状是平的，虽然在所述最小值的两侧轻微不对称。这使 能够限定一个表观密度变化很小并且接近该最小值的区域。第一区域——其与最大比最小 表观密度的1. 025倍大的表观密度相对应——由在0. 8Umb至1. 5Umb的范围内的流化速度 确定。 一个进一步限制的区域——其与最大等于最小表观密度的1. 012倍的表观密度相对 应——由在最小鼓泡速度Umb的0. 9至1. 3倍的范围内的流化速度确定。
这些在膨胀的"静态"床上观察到的现象，被转置到风道中基本水平运动方式的超 浓床。即，根据本发明，为了获得粉末材料通过潜流化的最佳传输，施加一流化压力，使得在 上管道中形成与最小鼓泡速度接近的流化速度，与流化床的表观密度的最低值相对应，此 时假定该最小鼓泡速度独立于在风道中的流化床的整体水平运动。 根据本发明，提供了在一膨胀的"静态"床上所限定的一定值范围内的流化速度， 例如在简单流化柱所观察到的，而没有任何需要来涉及风道的几何形状。在悬浮物并不进行任何整体水平移动意义上，所述床被称为"静态"的。基准流化速度，其与空隙率最大时 的气体的流化速度相等，被称为最小鼓泡速度。它主要与材料的物理性能相关并且并不取 决于膨胀床的容器的几何特征。如我们已看到的，所述速度范围与其中空隙率变化很小的 范围相对应，它等于或者接近于最小值。申请人注意到这些条件对于在风道内获得活塞型 流动是最佳的。 如此可以提供一个明确的流化速度而不依赖于风道的准确几何构型。然而，只有 在风道已经被设计为在可能被悬浮物占据的上管道的任意点处都存在粉末材料的潜流化 的情况下，本发明的方法才可以给出良好的结果。 上管道中的气体流化速度为在上管道中的气体速度的上升竖直分量。它可以通过 任意适当的方式测得，例如通过使用已知透过性的网格和热线风速计。在如下所述的优选 实施方案中，它可以通过测量被注入下管道的气体流速和通过将其值除以将下管道与上管 道分隔的多孔壁的表面来更简单地限定。 风道有利地被分成相互连接的多个区段，每一区段包括一平衡柱并且在所述多个 区段中的每一个区段中上管道的上部区域被压力气泡占据，如同在EP 1 086 035中。以此 方式，通过适宜地限定这些区段的几何形状，可以施加与在流化柱中的"静态"膨胀床的流 化条件基本相当的流化条件，即，在悬浮物的高度处施加一个基本竖直的气体速度，该气体 速度的水平分量只有在下管道中以及在压力气泡中，尤其是在平衡柱附近，才变得明显不 等于零。 以此方式，气体仅被用来使得悬浮物膨胀而不水平地夹带颗粒，气体直接移动至 气泡中并且通过平衡柱去除。颗粒的水平运动于是仅由供应系统以及牵拉(sous-tirage) 产生，平衡柱用于确保逐个区段地加载整个风道。 在这些条件下，悬浮物的表现如同液体并且与传输固体颗粒相关的压力损耗非常 小。它极大地取决于颗粒的动力学以及悬浮物在上管道内壁上的摩擦状况。但是它基本上 与流化条件无关。以此方式，可以获得粉末材料的特别大的质量吞吐量而不过度消耗流化 气体。例如，对于诸如冶金级的氧化铝等材料，大约10mm/s的流化速度可以产生或者甚至 超过大约70kg/m2s的质量吞吐量，而这些流量使用常规的气动传输将需要大约15m/s的气 体速度，意味着大了 150倍的气体消耗。 对于每一区段，与所述区段相关的上管道的长度、平衡柱的高度和截面有利地被 限定为考虑到要传输的材料的流动，上管道的内部处于与鼓泡开始时的流化条件接近的 流化条件并且所述柱的内部处于湍流态条件。在柱的出口处的气体速度必须不超过某一界 限，超过该界限则细粒的夹带将导致粉末材料的不可接受的损耗。此外，两个相邻区段的下 管道部分互相连接，但是在其上施加某一压力损失——典型地利用隔膜，以使得在每一区 段中，上管道中的气压对应于一个流化速度保持在所述范围内所相关的压力，所述范围即 在最小鼓泡速度的0. 8至1. 5倍(优选地为0. 9至1. 3倍)。 申请人:注意到通过提供一种与对应于悬浮物最小表观体积密度的流化模式相接 近的流化模式，不仅粉末可以以高速传输，而且特别地，在风道中可以建立活塞式流动，即 这样一种流动，其中，忽视摩擦的影响，进入截面的任何颗粒都受到一相同的轴向速度，以 使得每一悬浮物截面在供应区域和待供应区域之间保持颗粒在尺寸和密度方面的相同分 布。这是一个保持分布直方图的问题，而不是空间分布的问题，因为重力可以沿着该路径在任何地方介入，重量最大并且因此最致密和/或最大的颗粒趋向于聚集在下部并且由此产 生的结果可能是该截面并不保持其初始的均匀性。尽管如此但确实是没有偏析，即在风道 内的任意位置，没有具有一特定颗粒尺寸和密度的颗粒的聚集。该结果对于涉及多峰粉末 或者具有不同性能的粉末的混合物在较远距离上传输的许多应用是重要的，其在下文实施 例中描述。 如我们已经看到，基准流化速度对应于最小鼓泡速度，该最小鼓泡速度与粉末材 料的物理性能有关。它可以例如通过使用流化柱以经验确定。它也可以利用来自文献的公 式以及在重新设定某些常数之后半经验地确定。 例如，可以使用由Abrahamsen等人提出的经验公式("粉末技术"(Powder Technology)，第26巻，第1期，1980年5-6月)，该公式根据颗粒的特征尺寸(dP，以米表 示)、以及气体的密度Pg(以mVkg为单位)和动态粘度Pg(以Pa.s为单位)，给出了最 小鼓泡速度， ",33《 申请人:注意到，对于冶金级氧化铝，利用此公式，在将中间粒径D90作为颗粒的特 征尺寸dp的条件下，可以高准确度地估算出最小鼓泡速度Umb(以m/s表示)。
此外，申请人注意到，平衡柱优选必须被设计为使得对于在上管道中的所述流化， 在该柱中到达湍流流化状态，其中该床由来去迅速的气相和固相的小单元组成并且其中难 以区分该床的表面，该床的底部比上部显著更致密。以此方式设计，平衡柱的表现如同与之 相关的风道区段的加载源。换言之，而且为了使悬浮物继续与液体行为相似，它们的作用就 像都沿所述风道安装的水塔。在该柱的出口的气体速度必须另外被限制，以避免夹带过多 的细颗粒到该装置之外。此外，可以将一个大截面的膨胀容器置于所述柱之上，以降低该速 度以及回收一部分所夹带的细颗粒。 图1示出了由Geldart所做的分类(Powder Technology,第7巻，第5期，1973年 5月，285-292)，其非常广泛地用于根据粉末的流化能力将粉末分类。它根据颗粒密度和尺 寸将粉末分类A类表示容易流化的粉末，称为"熔融"，B类表示相对容易流化的粉末，称为 砂质粉末，C类表示只可以困难地流化的细的、粘性粉末，以及D类表示具有不规则流化的 粒状粉末。 阴影区域对应于A类、一小部分C类以及一小部分B类——都接近于A类，这意味 着特别适用于根据本发明的方法传输的粉末材料是任意种类的A类熔融粉末、较大的C类 所谓粘性粉末——材料越致密，最小公认尺寸越小——以及B类所谓砂质粉末中较细的粉 末材料——材料越致密，最大公认尺寸越小。 对于本专利来说，由实验观测值所得到的该阴影区域，已经用多边形LMN0PQRSTU 表示，在实践中被限为由一组不等式所限定的多边形LMNOU，但是可以理解的是，这些边界 并不是它们的数学公式会使得人们所认为的那样严格的边界，并且该组不等式必须被认为 是也表示了由此所限定的区域的邻近附近。 图2和3，如上文所提到的，示出了对于冶金级氧化铝——即用来通过熔融电解来 生产铝的氧化铝——所获得结果。 图4是该装置的示意性竖直截面图，在此包括将贮存装置连接至一个去除机构的水平风道，该风道可表示主输送器或二级输送器的一部分。 图5是一个示意图，示出了在根据本发明的方法的框架内所使用的以及被分成多个区段的风道。 图6是一个示意图，示出了在根据本发明的方法的框架内所使用的一个先导风
道，用来限定使可获得无偏析传输的最佳条件。 图7示出了在图6的先导上进行示踪剂配料的结果。
实施例 实施例1 (图4和5) 在图4所示的装置包括高架的贮存罐1，用于所要传输的材料，其通过管路2连接至流化风道式或气动滑板式的输送器3 ;平衡柱4. 1和4. 2 ;以及自输送器的去除机构9，该去除机构利用受控的配料系统10将粉末材料朝向待供应区域11输送。
该高架的贮存罐1包含处于大气压下的散装粉末材料12。该罐经由管路2在水平输送器3的其中一个末端填充。输送器3是细长的并且包括将下管道6和上管道7分隔的多孔壁5，粉末材料在上管道7中循环。 流化气体G穿过导管8被引入下管道6，在该下管道6处气体受到流化压力pf 。该气体穿过多孔壁5(也被称为织物)，然后穿过将输送器的上管道7填充的粉末材料。气体通过平衡柱4. 1和4. 1的开放的顶端被去除。填充高度15. 1和15. 2与将上管道中的气体压力平衡的压头^和h2相对应。 上管道7的上部区域被处于压力Bl和B2下的气泡占据，这些气泡的体积优选地
在空间上由以下限定 參上管道7的上部14的壁， 參扁铁50 參平衡柱4. 1和4. 2的陷入部40. 1和40. 2
參以及粉末材料12的顶部水平面13。 图4示意性示出了流化气体G如何循环、穿过织物5然后朝向屏障50两侧的平衡柱4. 1和4. 2移动。 所述材料通过整体水平运动而被致动，该整体水平运动在此通过与速度us相关的矢量用符号表示出。气体穿过多孔壁5并且以整体向上的运动溢出通过悬浮物12'。在本发明的一个优选实施方案中，风道被设计为使得气体的速度Uf在悬浮物所占据的空间的高度上是基本竖直的。 风道设有一去除机构9，该去除机构将粉末材料的水平运动转换成竖直或者倾斜很大的运动，使得如果风道是主输送器，它能够供应二级输送器，或者如果风道是二级输送器，它能够供应一被集成到电解罐的上部结构中的料斗。料斗的底部装备有受控的配料系
统io，使得它能够将所需量的氧化铝输入到罐中。 图5示出了被分成n个区段的风道，每一区段与气泡Bi(i = l至n)以及平衡柱Di(i = l至n)相关联。 在风道的末端，气泡Bn与去除机构9相关联。屏障50. n实际上是输送器的末端壁90的一部分，该末端壁位于最后一个平衡柱4.n的下游。压力传感器80，靠近风道3的末端90定位，使得它能够测量在气泡Bn内的压力，由于在每一区段中的压力损耗(相当弱，主要由于颗粒沿着壁摩擦)的积累该压力为气泡的最低压力。获知该值使能够调节流化压力Pf。 两个相邻区段的下管道的部分被相互连接，但是施加有一定的压力损耗——典型地利用隔膜，使得在每一区段中上管道中的气压对应于一个流化速度保持在所述范围内所相关的压力，所述范围即在最小鼓泡速度的0. 8至1. 5倍(优选地为0. 9至1. 3倍)。[OO81 ] 实施例2 (图6和7)——揭示一活塞流 为了限定用于获得活塞流的最佳条件，我们使用了一个例如在图6所示的先导输送器3'。 风道3'包括一个长度大约5米、且具有300mm(高度)乘160mm(宽度)的截面的上管道7'。上管道7'通过一具有给定渗透率的织物5'与下管道6'分隔。
使用一转子流量计来读取供应下管道的空气G的总流量。测量和记录压力pf 。平衡柱4'具有用于5m高度的326mm的内径，并且它降低50mm进入到风道。平衡柱4'的进入上管道7'的陷入部形成一个将上管道7'的上部区域分成两个气泡B' 1和B' 2的屏障。氧化铝供应柱1'具有大约6米的高度。 所要传输的材料为冶金氧化铝AR75 ALUMINIUM PECHINEY。所选择的示踪剂来自染色后的该相同的AR75粉末。它在风道中与其余的AR75是完全可混合的并且它具有与所测试的氧化铝完全相同的流动性质。配料的方法包括进行一个白度测试。它使能够准确、简单和容易地配料以非常小量的标志物，以及将此量与初始导入风道中的量进行比较。
已知量的标志物在压力下注入(在I处)上管道7'的上部，紧跟柱l'供应固体之后。通过从位于风道的水平部分的出口处的喷嘴的中间采样来(在O处)进行准确采样(每5s)。我们已经利用染色氧化铝得出了校准曲线。这些曲线可被用来快速和简单地确定在AR75中存在的染色氧化铝的百分比。这一信息使能够确定氧化铝的滞留时间以及它如何在风道内循环。 对于多种固体和气体流量进行示踪试验。图7是所观察到的结果的典型。它示出了示踪剂浓度随时间的变化，以示踪剂浓度与其初始浓度相比的百分比表示。所选择的曲线对应于42kg/s/m2的固体流量以及10mm/s的流化速度。起初(I)，没有观察到示踪剂浓度的变化。在曲线的第二部分(II)，可以观察到与示踪剂的通过相关的峰相对突然的上升是活塞流的特征。所观察的延迟与示踪剂从注入点到采样点之间的物理移动相关。由于在此先导中使用的固体循环系统，示踪剂的浓度并不恢复至其初始值。示踪剂注入区域的位置以及采样区域的位置显示了在悬浮物截面已经进行了混合，即在与风道的轴线(即在颗粒的整体移动方向上)垂直的平面内的颗粒的移动。
实例3各种材料的各种最小鼓泡速度
对于各种粉末材料确定最小鼓泡速度
——熔炼级氧化铝所测试的氧化铝是由ALUMINIUM PECHINEY以标号AR75在市场销售的氯化铝。在一流化柱中测得的最小鼓泡速度为接近7mm/s并且通过Abrahmsen的公式计算出的最小鼓泡速度为接近10mm/s。
-砂子
11
所测试的砂子具有以下特性O ps=2409kg/〇D10=170 iim〇D50=302iim〇D90=503iim 它属于Geldart分类中的B类。将D50作为颗粒的特征尺寸，此材料接近于图1中的多边形LMNOPQRSTU的边MN。在一流化柱所测得的最小鼓泡速度非常接近于最小流化速度。它接近65mm/s。通过Abrahmsen的公式计算出的最小速度为接近75mm/s。
——盐 所测试的盐为氯化钠。它具有以下特征
〇P s = 2082kg/m3
〇D10 = 116 iim
〇D50 = 425iim
〇D90 = 761 iim 它也属于Geldart分类中的B类。将D50作为颗粒的特征尺寸，此材料在图1中的多边形LMNOPQRSTU之内，靠近区段MN。在一流化柱所测得的最小鼓泡速度非常接近于最小流化速度。它接近100mm/s。通过Abrahmsen的公式计算出的最小速度为接近125mm/s。
在钠和氯的制造过程中氯化钠也被输送至供应电解罐的范围内，利用潜流化并且以诸如所要求保护的流化速度运行的该种输送器可以最终是特别有用的。
——三种人造水泥 这些水泥是典型地包含硅石、氧化铝和碳酸*丐的各种矿物的混合物，该混合物在通过机械方式被縮小成粉末时与水接触。测试了三个品种。它们具有以下特征
1)粗水泥:p s = 2780kg/m3 D10 = 2. 0 ii m ;D50 = 15. 3 ii m ;D90 = 94. 7 ii m 该材料属于C类。 2)细水泥:P s = 3090kg/m3 D10 = 3.3iim;D50 = 18. 2 ii m ;D90 = 47. 1 ii m 该材料属于A类和C类之间的边缘区域。
3)特细水泥P s = 3130kg/m3 D10 = 2. 2iim ;D50 = 11. 6iim ;D90 = 28. 5 ii m 该材料属于C类。 通过在一流化柱上进行所述试验确定最小流化速度，该流化速度类似于对于氧化铝所获得的流化速度，它们分别为接近于3. 3mm/s、3mm/s和4. 3mm/s。 在一个诸如在前述实施例中所描述类型的且如图6所示的先导风道中进行的试验，已经显示自流化气体的速度大约28-30mm/s时，这三种类型的粉末开始在水平过道上溢出。注意到对于此类型的材料，应用dp = D90时的Abrahmsen的公式，并不能够获得对于流化速度而言目标范围值的满意估计。
权利要求
一种能够通过潜流化来输送粉末材料的方法，其中一个装置安装在供应区域以及待供应区域之间，所述供应区域典型地是所述粉末材料的贮存区域，所述装置是一个包括至少一个基本水平的输送器(3)的封闭装置，该输送器被称为“风道”，该输送器包括用于气体循环的下管道(6)以及用于粉末材料循环的上管道(7)，所述下管道和所述上管道被一所述气体可穿过的多孔壁(5)分隔，所述下管道设有至少一个供气管(8)，该方法中该上管道(7)被填充有所述粉末材料并且该下管道(6)被供应有处于一压力下的气体，该压力使在所述上管道中的所述粉末材料发生潜流化，所述上管道设有至少一个其顶端是打开的平衡柱(4.1、4.2)，所述平衡柱被粉末材料填充至一个将盛行在该上管道中的压力平衡的高度，所述方法的特征在于，预先确定一个被称为“最小鼓泡速度”的与空隙率最大时的气体的流化速度相等的基准流化速度，并且其中该流化压力被设置为一个值，使得在所述上管道中的所述气体的流化速度在所述最小鼓泡速度的0.8至1.5倍的范围内，优选在所述最小鼓泡速度的0.9至1.3倍的范围内。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，它能够传输易于流化的、熔融或者砂型 的、单峰或多峰的粉末材料，这些材料的颗粒具有球状凸形的形状且其形状系数基本接近 于l，典型地在0.5至2的范围内，并且具有典型地在15微米至500微米的范围内的D50。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，它被应用于传输以下这样的粉末材 料，该粉末材料的颗粒特征尺寸4——典型地用中间粒径D50表示，以及平均密度P s属于 由以下不等式限制的区域a) Y >0b) Y+3. 969X-4. 668 > 0c) Y+0. 097X-0. 796《0d) Y+0. 631X-1. 864《0e) Y+l. 357X-3. 662《0其中X二 logl。(dp)， dp以微米表示并且其中Y二 logl。(Ps_Pg)， Ps和Pg以kg/dm3 表示，Pg为流化气体的表观密度。
4. 根据权利要求1至3之一所述的方法，其中通过观察在一个流化柱内由于将所述粉 末材料与所述流化气体混合所引起的悬浮物的膨胀，以及通过记录与所述悬浮物占据的最 大体积所对应的流化速度，来提前确定所述最小鼓泡速度。
5. 根据权利要求1至4之一所述的方法，其中通过在上管道的多个点处测量气体速度 的上升竖直分量，以及通过取所测得的值的平均，来给出所述流化速度。
6. 根据权利要求1至5之一所述的方法，其中使用下述一种风道，该风道被分成相互连 接的多个区段，每一区段包括一平衡柱并且在所述多个区段中的每一个区段中上管道的上 部区域被压力气泡占据，所述区段的长度、相关的平衡柱的高度和截面被限定为使得气体 的速度在悬浮物的高度主要是竖直的，水平分量只有在下管道中以及在该压力气泡中才变 得明显不等于零。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中通过将注入下管道的气体流速除以将下管道与上 管道分隔的多孔壁的表面来得出所述平均流化速度。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，其中与每一区段对应的每一平衡柱被设计为使 得，当上管道中的流化速度属于根据权利要求l所述的区域内时，在该平衡柱内达到湍流流化。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中至少一个平衡柱的上方装有膨胀容器。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述粉末材料是一种冶金级氧化铝并且其中所 述最小鼓泡速度利用以下经验公式被提前确定= 33、,、o,i其中密度P g以mVkg表示，气体的动态粘度 中以米表示的颗粒特征尺寸叱对应于中间粒径D90。以Pa. s表示，Umb以m/s表示并且其
全文摘要
本发明涉及一种能够通过潜流化输送粉末材料的方法，根据该方法，一个装置安装在供应区域以及待供应区域之间，所述装置包括至少一个被称为“风道”的基本水平的输送器(3)，该输送器包括用于气体循环的下管道(6)以及用于粉末材料循环的上管道(7)，所述下管道和所述上管道被一所述气体可穿过的多孔壁(5)分隔。根据所述方法，上管道被填充所述粉末材料并且下管道被供应给处于一压力下的气体，该压力气体使在所述上管道中的所述粉末材料发生潜流化，所述上管道设有至少一个压力平衡柱(4.1，4.2)。与最大空隙率对应的最小鼓泡速度被提前确定并且流化压力被设置为一个值，使得所述气体的流化速度在所述最小鼓泡速度的0.8至1.5倍的范围内，优选在所述最小鼓泡速度的0.9至1.3倍的范围内。
文档编号B65G53/18GK101754918SQ200880025040
公开日2010年6月23日 申请日期2008年6月26日 优先权日2007年7月19日
发明者C·克劳, C·普来斯, J-M·劳塞奥克斯, M·赫马提, R·罗密尤 申请人:艾尔坎国际有限公司