[发明专利]颗粒分离装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种颗粒分离装置和方法。特别地，本发明涉及一种 颗粒分离装置和方法，其涉及分析颗粒以检测特定特征是否存在，基 于该分析在选定颗粒沿自由飞行轨迹运动时向选定颗粒施加电荷，以 及使带电颗粒偏离自由飞行轨迹。

背景技术

已知用于将以岩石碎片为例的材料颗粒分离的设备。在许多情况 下，待分离的颗粒被抛入到自由飞行轨迹中，并且选定的颗粒被电控 鼓风阀的操作引起的流体的冲击，通常为气流冲击，所偏转。通过位 于鼓风区下游的固定分离板，被偏转的颗粒从未被偏转的颗粒中分离。 颗粒通常被抛入到相邻的流的窄带中，每一窄带将颗粒依次输送到检 测器和流体冲击区中。

当需要以一对一的方式处理大量的具有小颗粒尺寸的颗粒时，现 存的设备具有严重的局限性。在一些工厂中，通过每单位时间向多台 设备中的每一台输送低载重量、为每种需要的颗粒冲击掉相对大量的 不合要求的颗粒、以及通过传送所接受的材料将该过程重复足够的次 数，从而最终制造出可接受的产品等级以提升待分离的材料的品质。

为了利用传统设备来提高工厂的产量，可能需要并行处理相同的 送料的几组设备，但是如果每台设备都包括昂贵的送料和检测设备， 那么使用于给定任务的数量最小就十分重要。

已经提出电子分离颗粒材料的方案。根据这一方案，穿过电荷场 的所有颗粒根据其表面导电率被充电。这种分离方法的成功取决于待 分离的颗粒材料具有足够的表面导电率差异。因此，对于导电性强的 材料，施加到穿过电场的颗粒上的电荷更易流动，因此能够更充分的 放电到与颗粒表面的一部分相接触的反向电极上。但是，这种不同的 表面效果非常容易被诸如潮湿或其他表面污染所掩盖，而且通常的情 况是相当比例的废物具有与待分离的颗粒材料类似的导电特性。因此， 在一些情况下，利用这种方法的分离可能不会成功。

当颗粒的尺寸变小且每单位时间内这种颗粒的数量增多时，从不 合要求的颗粒中分离出所需颗粒，同时使所接受的产品具有尽可能少 的不合要求的种类，同时注意不留下任何需要的未收集的颗粒，变为 越来越困难的任务。

本发明的目的是提供一种可选的颗粒分离装置和方法，其解决和/ 或减轻这些问题中的至少一部分。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种用于分离沿自由飞行轨迹运动 的颗粒的颗粒分离装置，包括：

检测器，用于检测颗粒进入自由飞行轨迹之前和之后的所述颗粒 的特性；

电离源，其发出离子流，以对沿所述自由飞行轨迹运动的颗粒选 择性地施加电荷；

静电场，用于偏转已经被所述电离源充电的颗粒；以及

用于在第一方位与第二方位之间偏转从所述电离源发出的离子流 的装置，其中在所述第一方位，所述离子流不与所述自由飞行轨迹相 交，在所述第二方位，根据沿所述自由飞行轨迹运动的颗粒是否被检 测到具有所述特性，所述离子流与所述自由飞行轨迹相交。

例如电晕束的用于偏转离子流的装置可以采取任何适当的形式。 但是在优选实施例中，用于偏转离子流的装置包括至少两个静态电极。 还可以包括可选的聚焦电极。优选地，响应来自于检测器的信号，施 加到静态电极上的电压可以快速变化。更具体地说，优选的，向第一 静态电极施加高电压而向第二静态电极施加低电压使离子流指向对应 于离子流的第一方位的接地的旁路电极，向第一静态电极施加低电压 而向第二静态电极施加高电压导致离子流偏离该接地的旁路电极并进 入对应于离子流的第二方位的自由飞行轨迹中。

如前一段落中所述，其中用于偏转离子流的装置包括至少两个静 态电极，该静态电极优选地位于远离所述自由飞行轨迹的位置，以避 免颗粒接触。

检测器所检测的特性，以及由此确定的装置中所包括的检测器的 类型，没有特别的限制。其可以检测被分离颗粒的任何需要或不需要 的特性。在一些实施例中，检测器检测以下项目中的一项或多项：电 磁辐射的选择性发射或反射，减弱电磁辐射通过的能力，不同的导电 率，不同的磁化率，以及颗粒尺寸。

电离源也可以采取任何适当的形式。优选的，电离源包括工作在 高电压下的细线(fine wire)或编线(braided wire)电晕源。