专利名称：用流化床精选石棉的方法
技术领域：
本发明是用一种以空气为工作介质的气体鼓泡流化床，对石棉粗精矿或含石棉产物进行除砂、除尘、或除砂、分级的方法。
在现行石棉选矿纤维流程中，纤维除砂使用的是筛分吸选方法，或空气分选机、比重分选机风力分级方法;纤维分级和除尘则采用各种单层筛、多层筛、圆筒筛、锥筒筛等筛分分级方法。除筛分吸选除砂作业具有一定纤维除尘效能之外，其他纤维除砂、分级和除尘作业都是作为一个具有单一目的的工艺作业进行的。
石棉粗精矿所含纤维、砂粒和粉尘互相混杂在一起，当它们呈集聚状态，共同参与由料流所受摩擦力、自身重量和运动惯性力共同决定的筛分运动时，彼此之间不可能存在足够有效的分离动力。何况，砂粒、粉尘即使实现了与纤维的分离，仍然需要透过一定厚度的料层才能到达筛面。因此用筛分方法进行纤维的除砂、除尘，不可能达到较高的分选效率。
筛分方法用于纤维分级，其结果更带有随机的性质。因为，单体长纤维完全可能透过筛孔，进入筛下产物;而短纤维由于石棉容易结团也可能留在筛上。这样以来，就使在纤维分级流程中出现的有关处理物料量、入料纤维组成和纤维结构的任何波动，都可能改变分级结果。
问题在于，传统的石棉选矿工艺恰恰是普遍地使用了筛选方法，以致于必然给它带来作业段数多、工艺流程复杂、质量控制困难，空气设施庞大的缺点，而这一切又都导致生产成本的增长。
本发明的目的是为了给石棉精选工艺引入一种具有高分选效率和同时具有除砂、除尘或除砂分级双重工艺效能的风选方法。
石棉粗精矿，或其他含石棉产物，用气体鼓泡流化床进行精选加工，可使其中的纤维、砂粒、粉尘的充分分散状态下，按沉降末速差异，实现单体粒子的“自由”重力分选。这种风选方法能避免筛分方法存在的料流始终呈集聚状态和分选动力不足的缺点，达到更高的分选效率。
因为在气体鼓泡流化床密相区和自由空域实际存在着两个工作风速，能够分选出三个产物，所以促成本发明可能在充分利用石棉及其所含岩石颗粒物性差异的基础上，给出一种具有特殊结构的流化床，使之具备可同时进行纤维除砂、除尘或除砂、分级的双重工艺效能。
用于石棉精选的本气体鼓泡流化床，主要由两部分组成，即流化床床体和分布板。床体是一个用金属制成，大致成长方形的壳体。为了流化过程的需要，沿竖向床体横断面，在几处是变化的。由于分为几个室，各室之间设有隔板。在两个端部流化室侧壁上，一个装有入料口，另一个装有排料口，它们都装在床体高度上的中间部位。在本流化床各室上部设有折曲管，折曲管以上是带有排风口的集风罩。流化床的另一个主要部件分布板，是向床体内送风的装置，它往往需要满足工艺对流化过程的一些特定要求。在本流化床中，分布板是平面摇动的，因此它装有传动系统，弹性支杆。它的下部装有进风口。
就流化床工艺操作方面的物理-力学内容而言，在床体空间下部存在一个固相浓度较大的密相区，它的上界面大约在溢流口下缘近处。密相界面以上直至排气口，是为自由空域。密相区的气一固两相混合物具有像液体一样的可流动性，所以当入料给入一个端部流化室后，可以逐室溢流，并经另一端部流化室的排料口卸至床体以外。
下面结合附图来说明本发明。附图1为精选石棉的流化床示意图。入选石棉粗精矿或其他含石棉产物，经由给料口(12)进入流化床密相区。
入料在密相区，由于受到气流的冲击、冲洗，由于发生着与床层材料、高空气喷头见附图2(20)和器壁的碰撞，不断得到松散、分散，逐步转化成更小的粒团或粒子单体。床层材料在整个密相区范围内进行着强烈的流化返混运动。气泡相不断从分布板近处升起，携带着大量微细粒级，冲破密相界面，将之送入自由空域，而床层物料则在强烈流化中，不断越过各室间的隔板，溢流入下一个室，或者由最末一个室的排料口卸出流化床。卸出床体的床层材料，经历了床层内的分选过程，得到了净化，成为流化床分选作业的精矿。
床层材料在流化床中同时进行着两个分选过程，也就是在分布板上发生的，由摩擦-重力分选机制决定的分布板对于岩石颗粒的选择性沉积，和在自由空域发生的床层气流对于微细粒级的扬析。岩石颗粒的选择性沉积，使砂粒不断从床层中离析出来，因而成为一种除砂过程。微细粒级的杨析导致粉尘或某一粒级以下的纤维与床层材料的分离，从而成为一种纤维的除尘或者分级过程。分选出来的砂粒经排砂装置(4)和排砂口(2)卸出流化床。分选出来的粉尘或含低品级石棉的产物，由床层尾风送往降棉，收尘设备。
床层微细组分的扬析，其实质是，当流化床自由空域中的气速分布达到均化，而具有空管流速时，上升气流对于那些沉降末速小于此流速的粒子的风力输送。在低风速下，可被气流带走的所谓“扬析组分”，将只含一些微细粉尘和很短的纤维。于是扬析成为对于入料的除尘过程。在较高风速下，扬析组分还将包含一些较长的纤维，杨析也就随之成为对于入料的风力分级。
显然，依靠床层扬析实现纤维除尘或者分级，都是一种风力分级过程。保证分级效果的关键在于控制风速分布的均化。
建立分布板上的除砂机制，问题显得复杂得多，单纯依靠风力分级原理，只能除掉那些沉降末速大的大砂粒。因此必须在分布板上建立起可强化岩石颗粒沉积的新机制，称它作摩擦-重力分选机制。
为强化除砂效果，本发明给出了一种具有特殊结构和运动参数的分布板(见附图2)。这个分布板装有高空气喷头(20)，板面(19)用筛网制成，整个分布板箱体作平面摇动。因为空气由上部空间经喷头孔口送入床层，所以在板面上将发生砂粒沉积。分布板的平面摇动使物料分层，形成明显的砂层界面。此砂层表面既经形成，就将对后续沉落岩石颗粒和纤维显示不同的作用性质。砂粒沉落在此表面上，将嵌塞在相邻大砂粒形成的凹谷中，难以被气流重新带入床层。石棉纤维的线尺寸大，且易成团，沉落之后将浮游在砂粒峰面上。于是气泡相尾迹的负压作用很容易把它带入床层深处。这样，分布板上的摩擦-重力分选机制就使砂层表面对岩石颗粒产生了选择性沉积效应，以至于能把粒径较小的岩石颗粒从床层中分离出来，明显地提高纤维除砂效果。
建立起靠摩擦-重力分选的除砂机制，是使石棉精选用鼓泡流化床具备双重工艺效能的决定性因素。
为实现具有上述工作机制的分选过程，并使之得到强化，必须在流化床的各部分结构采取相应的技术措施。
首先是，用作平面摇动的分布板促使床层材料空隙率分布均化，籍助部分床体的锥形床结构，实现床层的强烈流化返混。
含石棉产物可压缩性强，空隙率大而且多变;纤维之间存在相互机械作用，易于结团和集聚成块。流化柱试验证明，往往在床层大空隙率处形成固定气流通道，即出现所谓“沟流”。为此，本发明采取了一种作平面摇动的分布板，见图1中(5)。其传动系统的曲轴偏心距为15-20mm，曲轴转速为250-300r/min。这样，分布板的运动，就使其箱体壁，柔性密封(6)，高空气喷头，图2中(20)，及其喷出气体射流，在床层下部产生一种搅动、摇动作用，床层空隙率由此得到均化，完全避免了沟流的发生。
把固定床体下部作成锥度为5-10°的锥形床结构(7)，可以显著减小壁面摩擦，从而能有利于流化启动。特别是，它能加强床层返混，有利于强化微细组分扬析和岩石颗粒沉积。
第二，采取在板面上人为造成砂层，进风由高空气喷头送入床层的分布板结构。
为在分布板上建立摩擦-重力分选机制，分布板上的砂层厚度为10-20mm，由溢砂堰图2中(21)的高度来控制。高空气喷头(20)的孔口到分布板筛板(19)的高度60-100mm，是为了在板面上形成气流死区，造成砂层。筛板用24-32目筛网制成，使砂层中的砂粒有较大粒径，以利除砂。筛板上、下的岩石颗粒分别由两个排砂通道(22，23)和严格锁气的排砂口(2)卸出。
第三，采用由溢砂堰(21)，和具有渐扩断面并成U形弯曲的排砂通道(23)构成的排砂装置(4)。
溢砂堰只能控制砂层的最小厚度。排砂能力过小，会加大分布板上砂层厚度，不利除砂。排砂能力过大，会使上排砂通道(23)竖直段的砂层表面过低，以致浮游在此砂面上的纤维将因不能流化而被排砂料流夹带卸出。为此上排砂通道(23)的末端底板须进行调整，以便于维持分布板筛板(19)上和排砂通道(23)竖直段中砂层表面高度与溢砂堰(21)顶大致齐平。
第四，用折曲管强制均化自由空域中的风速分布，防止夹带发生。
由气泡相爆裂形成的冲击气流具有较高的速度。为使此冲击气速自然衰减，达到风速均化，需要一个量值可观的自由空域高度。
因此，本发明采用折曲管图1中(10)来抑制此冲击气流，强制均化风速的分布，以便得出一个为一般厂房层高可以接受的流化床总高。
折曲板是由一组与水平成60°，来回折曲的板制成的。相邻两板之间的间距为25-35mm。每段折曲板的长与此间距的比为2-2.5。惯性力将使悬浮于气流中的较粗粒子沉落到折曲板壁面上，而后在重力作用下落回床层。由于岩石颗粒与纤维对于壁面的碰撞具有不同的性质，所以粉尘将受到选择性扬折，而有利于纤维除尘。
第五，采用多室流化床结构流态化工程的理论和实践证明，单室流化床不利于粒子在床层内的停留时间分布均化，因而也就不利于纤维的精选。
图1给出的是3室流化床。在工程实际上，流化床作为3至5室的结构是适宜的。既可保证颗粒停留时间分布均化，流化床结构也不致于复杂。
多室流化床料流，气流接口增多，必须保证严格密闭，床层压降在多室床各室之间会有明显差异，各室进风阀门必须自动控制，调节其开启度。
精选石棉的流化床方法与传统方法相比，具有显著的优越性。
1、流化床精选石棉的方法同时具有除砂、除尘或除砂、分级的双重工艺效能，可以显著简化选矿流程。
2、流化床方法具有高的分选效率，可改善产品质量，减少作业段数。
经过流化床一次作业，可以完全清除纤维中的砂粒。然而根据1988年度石棉国家抽检报告报道，我国各矿商品石棉中砂粒含量超过国家标准规定指标的竟占不合格产品总数的53.33%，占受检产品总数的29.09%。经过选矿流程不少于两段除砂作业的商品棉出现这样的质量状况，可以看出，传统工艺的除砂效率是不高的。
经过工业型流化床一次处理，石棉的-0.075mm粒级含量的降低，可以达到6-10%。用筛分方法除尘，往往发生透筛率显著，但-0.075mm粒级含量段有明显变化的情况。
3、石棉经过流化床处理，纤维强烈松散，除掉了砂粒，清除了吸附微尘。作业产物可在后续筛分除尘作业中达到较好的工艺指标。
4、流化床运动件少，无需另设防尘密闭措施，有利于减少维修工作量和解决选厂防尘问题。
实施例用本发明的方法，加工我国某矿山空气分选机精矿，得到以下指标。
1、该产物在流化床中的起始流化速度0.38m/s。
2、流化床精选该产物时的工作流速0.608m/s。
3、含砂量试验物料1.3%4、流化床作业精矿05、一次作业后-0.075mm粒级的降低6.18-10.28%＊＊ 根据模拟理论推算出的，产物在大型装置上可望达到的技术指标。
图1、精选石棉的流化床示意图1、分布板支杆 9、渐扩管2、排砂口 10、折曲管3、分布板传动系统 11、集风罩4、排砂装置 12、给料口5、分布板 13、排料口6、柔性密封 14、室间隔板7、锥形床段 15、进风口8、等直床段图2、分布板和排砂装置示意图16、进风调节阀 20、高空气喷头17、进风室 21、溢砂堰18、隔板 22、下排砂通道19、筛板 23、上排砂通道
权利要求
1.用流化床精选石棉的方法，是用一种以空气为工作介质的气体鼓泡流化床，对石棉粗精矿或含石棉产物进行除砂，除尘或除砂、分级的方法，本发明的特征是使含石棉产物中的纤维、砂粒和粉尘在充分分散状态下，在流化床的分布板上进行摩擦--重力分选，和在自由空域进行风速强制均化风力分级的方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是摩擦-重力分选是在流化床的分布板上，由砂层表面对于岩石颗粒和石棉纤维的摩擦性质差异和流化床密相区中气泡相尾迹的负压作用共同决定的。
3.精选石棉的流化床，其特征是用平面摇动的分布板和部分床体采用锥形结构;在分布板的板面上人为形成砂层，进风由高空气喷头送入床层的分布板结构;排砂装置由溢砂堰和具有渐扩断面，并成U形弯曲的排砂通道构成;用折曲管装置强制均化自由空域中的风速分布;并采用多室流化床结构。
4.根据权利要求3所述的流化床，其特征是平面摇动的分布板是由曲轴偏心距15-20mm，曲轴转速250-300r/min来实现的，并将与柔性密封相接的固定床体下段作成锥度为5-10°的锥形床结构。
5.根据权利要求3所述的流化床，其特征是分布板由32-24目筛网制成，进风由高出分布板60-100mm的高空气喷头送入床层的分布板结构，并在分布板板面上人为形成10-20mm厚的砂层。
6.根据权利要求3所述的流化床，其特征是在自由空域由一些与水平成60°，来回折曲的板制成的，两板之间的间距为25-35mm，每段折曲管通道长与宽之比为2-25的折曲管装置。
7.根据权利要求3所述的流化床，其特征是流化床采用3-5室结构。
全文摘要
本发明给出了一个用有着特殊结构的气体鼓泡流体床，对石棉粗精矿或含石棉产物进行精选的方法。该方法采用均化床层孔隙率的方法，保证石棉这种纤维性矿物完全实现正常流化；采取在自由空域抑制冲击气流的措施，使扬析操作成为可控制的纤维除尘或分级过程；设计了一种特殊结构的分布板，建立起了可选择性沉积岩石颗粒的选别机制，使这种流化床具有了可同时进行纤维除砂、除尘、或除砂、分级的双重工艺效能。
文档编号B07B9/02GK1060236SQ9110990
公开日1992年4月15日 申请日期1991年10月22日 优先权日1991年10月22日
发明者俞纯桥 申请人:国家建筑材料工业局咸阳非金属矿研究所