专利名称：干燥颗粒材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种干燥颗粒材料的方法，更具体地但不是排他地，涉及一种使用带式过滤机干燥细粒材料的方法。
背景技术：
需要干燥的细粒材料可源自多种选矿和/或采矿过程。由于细粒材料的性质，这些材料中保留的水分会产生很多不希望的问题。其中，水损失到周围环境中是主要问题之一。其次，超细煤粉和细煤粉中保留的水分会降低能量效率，这也使得这些细粉不合要求。为了使细粉部分适于销售，需要从细粉部分中除去水分到可接受的水平。例如，采矿业已经开发出了多种方法用于干燥细粒和超细材料。这些方法通常包括，尤其是，干燥床，带式过滤机、带式压滤机以及液压压滤机。下面将简要描述所提到的方法，以及这些方法相关的优缺点。通常，通过构建具有衬里的、大表面积的可在其中放置细粉的坝来提供干燥床。随后，水可借助于例如，压力水管道系统从干燥床中去除水。水从细粉的表面倾析出，即所谓的上层清水，一旦干燥床变干，用机械挖出超细粉材料并以煤粉的形式售出。利用干燥床的优点是，一旦干燥床就位，干燥床可以处理大量浆料，同时干燥成本是最小的。利用干燥床的缺点包括，主要的资本支出用于构造这种干燥床，蒸发导致的水分流失，干燥期间的延迟造成的收入损失，由于漫顶可能向周围泄露以及由于长时间受到氧化和各种其它复杂情况的煤有化学分解的可能。带式压滤机通常包括两个带，浆料可放置在所述两个带之间，并随后被挤压。带式过滤机还利用真空从过滤机中吸出水。使用压滤机的优点包括可进行连续干燥，需要较小的操作面积并且可立即回收浆料中去除的水。进一步的优点包括可将干燥的产品加入到生产线并且可以实现较快的收益周转。使用带式压滤机的缺点包括高安装成本，高的材料成本和维护成本和相应高的运行成本经营成本。利用带式压滤机的另一个并且极显著的缺点在于，通过液压压缩放置的材料，这种材料的渗透性减小，提取所有自由水的能力也相应降低。压缩含水材料仅用于增加材料的孔隙压力，相应的结果是，在压实之前，提取最大量的水。因此，为了去除自由水所使用的能量实际上被浪费掉了。液压压滤机包括滤袋，细粒材料可放置在该滤袋中，随后滤袋中的材料可以液压的方式压缩。液压压滤机还利用真空从滤袋中吸出水。一旦完成干燥循环，从滤袋中将批料吹进料仓，重复该循环。利用液压压滤机的优点包括快速回收水，最小化对环境的不利影响以及快速实现可销售的产品。然而，液压压滤机的缺点包括高的安装成本、高的运行和维护成本以及间歇处理方式，也就是没有连续的物流，因而储存大量的液体。与带式压滤机的情况类似，利用液压压滤机也可导致压缩材料具有增加的孔隙压力以及降低的渗透性。工业上众所周知的带式过滤机，包括连续旋转的渗透带，以及其上放置的待过滤的材料层。带式过滤机通常暴露于真空源以帮助从所述颗粒材料中去除水。过去已经提出通过机械重新调整颗粒材料来改变颗粒材料的渗透性，例如使用凸轮，或通过将颗粒材料从较高的带式过滤机区段移到较低的带式过滤机区段。这种机械放置增加了潮湿材料或半湿材料的渗透性，但至多增加一个数量级。本发明人相信，可应用另外的方法来增加渗透性。因此，本发明的目的是提供一种用于干燥煤或其他浆料的替代方法，该方法解决了现有技术的缺点。本发明的另一个目的是提供一种连续干燥浆料的方法，该方法可用于替代现有方法。
发明内容
根据本发明，提供了一种干燥颗粒材料的方法，该方法包括以下步骤:提供基本上大小不等的颗粒材料主体，所述主体具有可操作的上部区域和可操作的下部区域；从主体的可操作的下部区域底部向上，将所述主体连续地暴露在重复的高于和低于大气压力的压力序列之下，目的是使高于大气压力的压力有助于不同尺寸的颗粒的垂直对准，以及使低于大气压力的压力有助于从材料中除去水分。优选地，所述主体为待过滤或待分离的颗粒材料层的形式，并且所述主体位于传送带上，传送带至少是可以部分地渗透的并且传送带的基本上整个表面与多个交替的鼓风机与真空源序列以恒流连通，以便所述传送带运输的材料连续地暴露于所述鼓风机和所述真空源序列。提供了待暴露于多个交替的压力序列的材料主体，为了使主体至少部分分离且具有可操作的向上变细的颗粒尺寸分布，所述压力序列连续作用在主体上。为了提高主体的品质，所述主体可为待过滤或待分离的材料层。该材料层可处于传送带上，传送带至少为可部分渗透的并且传送带与多个顺序交替的鼓风机与真空源序列以恒流连通，以便所述传送带运输的材料暴露于所述鼓风机和所述真空源序列。鼓风机和真空源直接布置成彼此相邻，以便确保传送层的特定区域总是暴露于鼓风机或真空源。基本上传送带的整个表面被布置成与鼓风机和真空源以直流连通，以防止形成盲区。在所述传送带运行时所经过的任一鼓风口处，提供了高于大气压力并小于20千帕(表压)，更优选小于15kPa (表压)，最优选小于IOkPa (表压)的恒定压力。在所述传送带运行时所经过的室中，提供了低于大气压力并且真空度小于20kPa (绝对压力)，更优选小于15kPa (绝对压力)，最优选小于IOkPa (绝对压力)的恒定压力。
具体实施例方式参考
图1说明本发明的方法，图1为沿使用上述方法干燥的材料层的粒度分布的示意图。
本干燥方法使用的方法基于与传统的水平带式过滤器不同的独特原理，即设计成确保整个气动搅拌过程中，维持固体颗粒间的通路。应用该方法来分离细粉中含有的固体和液体，该方法的要点包括待干燥的材料20连续并重复暴露在向下真空和向上鼓风的交替循环中。当通过移动层或滤饼(颗粒)，施加连续的向上的低气体压(在图中示为“鼓风”)，颗粒倾向于垂直对准，这与正常机械或水文放置时经历的水平对准不同。除了垂直对准，已经发现，颗粒倾向于分离以得到向上变细的介质或滤饼。这意味着较大颗粒处于层的底部，而较小颗粒朝向层的顶部。这种情况的发生是因为较小的颗粒比较大的颗粒位移的更远，继而发生颗粒的自然再分布。鼓风必须足以部分地流化所述床，但应足够低以避免颗粒被从所述传送带上移走。此外，层具有均匀水平粒度分布(PSD)，如图所示，其中初始PSD是不均匀的，从起始点沿所述传送带分离逐渐增加，颗粒进一步位移。已经发现，当向正在沉积的材料施加低真空时，可轻松克服运载介质或液体33的毛细作用力并且使液体与固体(30、31和32)分离。在使用中，颗粒材料处于环形带10上，所述环形带为滤布的形式并具有预定的渗透性。滤液(液体)33通过滤布10排出并且被重新引入到设备的水回路中。固体产品(30、31和32)，即给料(例如浆料)的成分，作为干燥松散滤饼排出，准备用于进一步处理。通过提供具有约IOkpa(表压)输送压力的鼓风机有利于恒定的气动搅拌。而通过具有约IOkPa(绝对压力)吸出压力的真空装置有利于低压。可根据已知环境的实际操作条件调整带式过滤机的速度以及材料的给料速度。该新方法能更有效地去除液体并只需要低得多的输入功率。如果浓缩机底流密度较低，可在融入了新方法的带式过滤机的进料箱之前安装脱水旋流器，以便使浆料的相对密度增加到1.25和1.35之间。然后，通过给料箱将旋流器底流置于过滤带上，并且旋流器的溢出流被返回到浓缩机，用于进一步沉降。可以容易地并入附加的工艺要求，例如滤饼洗涤、加热干燥等，并作为该方法的一部分。通过调整带的速度控制滤饼的厚度，在许多应用中滤饼的排出是自发的。当处理非常薄或粘性的滤饼时，可使用聚合物刮刀并结合新的干燥方法以帮助去除产物。该新方法可使用多个滤布10，从单纤丝滤布到尺寸稳定的针刺毡。连续清洁滤布，可使得由于滤布堵塞减小，而维持吞吐量。值得注意的是，鼓风机和真空产生的气动搅拌能够使较粗的颗粒首先沉降形成预涂层，较细的颗粒位于顶部，从而提高过滤效率。更特别地，随着浆料连续地暴露在正压力和真空的交替序列，可获得向上变细的滤饼，其中较大的颗粒30沉降在带式过滤机的顶部，而较小的颗粒32移动到滤饼的顶部，两者之间出现粒度逐步减小。这是该新方法的一个重要的优点，原因在于，所形成的这种粒度分布(向上变细)有助于过滤过程，其中朝向底部的较大颗粒充当多孔过滤机，而不是通常在带式压滤机中形成的紧密压实的低渗透性的保持层充当多孔过滤机。在一个实例中，发现适合的操作参数如下，但是应当理解的是，大部分参数是可变的，只要应用基本的交替真空和气动搅拌操作原理:衆料的最大体积:80m3/小时需要的给料比重(SG):1.1-1.3
滤液比重:1.01-1.02粒度分布:<1500 μ m真空:< IOkPa (绝对压力)鼓风机压力:< IOkPa (表压)与现有技术相比，上述操作参数已经提供了非常好的结果，并在较低能量输入水平时，产生较高的除水率。已发现，鼓风机正压力和真空负压力的选择很重要。特别地，需要足够量的鼓风，以有助于颗粒的重排，但是不用完全从带上移除颗粒。为了实现连续暴露在真空和压力下，该方法中使用的带式过滤机不包括旋转载送垫并且与压力源和真空源直接流动连通。这确保了不会在带上的材料层中形成盲区，因为不会通过载送垫上形成的离散通道施加真空/压力。已发现，由于鼓风机在传送带上施加了向上的力，从而足以提升传送带进行平稳运转，因此不再需要载送垫。这需要鼓风机彼此相对接近，并且交替压力/真空源的频率相对较高。优选地，相邻鼓风机之间的距离小于颗粒材料层高度的三倍，更优选小于该高度的两倍。而且，鼓风区域的宽度与真空区域的宽度类似，因此产生最优的平衡配置。优选地，这些宽度是相等的。应当理解的是，以短间隔提供的鼓风机和真空源不仅仅是简单的设计选择，重要的是最佳频率，以获得对带式过滤机的足够的支撑(为了不使用载送垫)同时提供最佳的流体与颗粒材料间的相互作用(鼓风和抽吸)。如果压力和真空施加的间隔太长，会对带式过滤机的结构支撑以及对与带式过滤机顶部的材料的流体动力学相互作用有负面的影响。从支撑的角度来看，压力不能克服由真空下传送带的延伸长度所承担的负荷，除了由于应用真空而施加在传送带上的向下的力，这将导致在所述真空区域出现高摩擦，并且可能需要单独的载送垫。对这所提出的补救方法是以较短的间隔引入鼓风机，然后鼓风机将对传送带施加向上的反作用力。另外，从流体动力学的角度，最佳的水去除将发生在长间隔真空循环的早期，并且在床再次暴露于鼓风机之前，这种长间隔真空循环的后期中水的去除是无效的一这将再次通过使用较短的真空/压力间隔解决。应当理解，以上仅为本发明的一个实施方案，在不偏离本发明的精神和/或范围的情况下，可以有许多改变。
权利要求
1.一种干燥颗粒材料的方法，该方法包括以下步骤: 提供基本上大小不等的颗粒材料主体，所述主体具有可操作的上部区域和可操作的下部区域； 从主体的可操作的下部区域的底部向上，将所述主体连续地暴露在重复的高于和低于大气压力的压力序列之下，目的是使高于大气压力的压力有助于不同尺寸的颗粒的垂直对准，以及使低于大气压力的压力有助于从材料中除去水分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述主体为待过滤或待分离的颗粒材料层的形式，并且所述主体位于传送带上，所述传送带至少为可部分渗透的并且其基本上整个表面与多个交替的鼓风机与真空源序列以恒流连通，以便所述传送带运输的材料连续地暴露于所述鼓风机和所述真空源序列。
3.根据权利要求2所述的方法，其中多个交替的压力序列布置成作用在整个层上，以便层中基本上不存在未受扰动的区域，从而防止层中形成任何盲区。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，包括通过将所述主体暴露于连续作用在所述层上的多个交替压力序列，使界定所述层的颗粒形成向上变细的粒度分布的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中由于鼓风机和真空源被直接布置成彼此相邻并且其间没有未施加压力或真空的区域，基本上整个传送带总是暴露于鼓风机或真空源。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中在所述传送带运行时所经过的任一鼓风口处，所述高于大气压力的压力小于20kPa (表压)。
7.根据权利要求8所述的方法，其中所述压力小于IOkPa(表压)。
8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述低于大气压力的压力为小于20kPa (绝对压力)的真空。
9.根据权利要求10所述的方法，其中所述压力小于IOkPa(绝对压力)。
全文摘要
本发明涉及一种干燥颗粒材料的方法，更具体地但不是排他地，涉及一种使用带式过滤机干燥细粒材料的方法。该方法包括以下步骤提供基本上大小不等的颗粒材料主体，所述主体具有可操作的上部区域和可操作的下部区域；从主体的可操作的下部区域底部向上，将所述主体连续地暴露在重复的高于和低于大气压力的压力序列之下，目的是使高于大气压力的压力有助于不同尺寸的颗粒的垂直对准，以及使低于大气压力的压力有助于从材料中除去水分。
文档编号F26B5/12GK103109146SQ201180033886
公开日2013年5月15日 申请日期2011年6月6日 优先权日2010年6月4日
发明者肯尼斯·卡尔·范鲁延 申请人:肯尼斯·卡尔·范鲁延