[发明专利]稠密介质旋风分离器

说明书

一种用于分离混合物的稠密介质分离装置，该装置包括：外壳，该外壳限定中心纵轴，外壳包括：入口，该入口与外壳处于流体连通；涡旋空间，该涡旋空间至少在外壳内部；出口组件结构，该出口组件结构与外壳和入口处于流体连通，出口组件结构具有：外体，该外体围绕中心纵轴设置；和至少一个内体，该至少一个内体具有同心设置在外体内部的一部分，外体和至少一个内体之间限定至少两个同心且流体分离的出口通路，这些出口通路与入口处于流体连通，每个出口通路包括与入口处于流体连通的出口；以及中心杆，该中心杆在至少涡旋空间内沿着中心纵轴延伸，中心杆被构造为围绕中心纵轴旋转，其中，在将混合物引入到入口中时，中心杆沿在涡旋空间内的涡流的方向旋转，并且旋转流将混合物的相应部分分离到至少两个出口通路中的每一个中。

交叉引用

本申请要求2016年4月22日提交的澳大利亚临时专利申请No.2016901505的优先权，该申请的内容应被理解为通过该引用并入到该说明书中。

技术领域

本发明总体涉及一种稠密介质旋风分离器。本发明特别适用于使用稠密介质旋风分离器分离固体颗粒，优选地为由不同比密度的煤炭颗粒在悬浮在水中的稠密介质(诸如磁铁矿和/或硅铁合金)中的相对移动分离它们，并且将便于在下文中关于该示例性申请公开本发明。然而，应理解，本发明不限于该申请，并且可以用于从固体颗粒进料分离各种不同密度颗粒。

背景技术

本发明背景技术的以下讨论旨在促进本发明的理解。然而，应理解，讨论并非承认所提到的任何材料如在本申请的优先权日已经公开、已知或者为公知常识的一部分。

原始开采煤炭包括特定量的脉石矿物含量，该脉石矿物含量在标准条件下的燃烧之后留下固体灰渣。可售煤炭通常具有固定灰分规定界限，该界限通常在煤炭生产商与购买者之间的合同协议中指定。在许多情况下，原煤在开采之后由稠密介质分离器来处理，以分离脉石矿物含量与其他不期望颗粒，因此提供一种更可售产品。

可以基于被处理的颗粒的尺寸选择若干不同稠密介质分离器，以便使用。例如，大块可以在重介质转鼓、重介质路径、重介质容器、无压给料重介质旋流器(larcodem)等中处理，并且更小但仍然粗糙的颗粒可以在重介质旋风分离器、重介质摆线分离器(cycloid)等中处理。应理解，术语“重”和“稠密”在该上下文中可以可互换地使用。这些类型的稠密介质分离器装置使用悬浮在水中的介质固体(诸如磁铁矿和/或硅铁合金)的良性或惰性细磨粉末来形成稠密介质，该稠密介质的密度可以受浆料中的固体的比例控制。混合原煤与稠密介质使得能够相对于稠密介质的密度基于其密度来分离。例如，具有10％的灰分等级的煤炭可以通过将原煤添加到例如1400kg/m³的稠密介质来与原煤的更高灰分组分可分离。在该示例中，10％灰分产品煤炭可以漂浮离开更高灰分材料，更高灰分材料在稠密介质中可能往往下沉。漂浮的材料将抵达分离器的上溢出口，并且下沉的材料将抵达下溢出口。

稠密介质旋风分离器(DMS)通常用作煤炭行业中的分离装置。DMC具有与水力旋流器类似的几何结构设计，水力旋流器具有锥筒形状，该锥筒形状具有到圆柱形部分的切线或渐开线二者之一的进料口和各端处的出口。圆柱形部分处的出口被称为涡旋探测器。锥形端处的第二出口被称为水龙头。承载悬浮颗粒的供给稠密介质切向地进入旋风分离器，向下螺旋，并且产生离心力场。更重的颗粒(下沉)朝向旋风分离器的壁移动穿过介质，并且以螺旋流的模式沿着旋风分离器壁向下前进，直到借助水龙头离开作为DMC下溢为止。在水龙头处，以与外涡流相同的方向旋转但向上流动的、承载大多数液体和与其一起的更轻颗粒(漂浮)的内涡流由于水龙头的流限制开始形成，并且借助涡旋探测器离开旋风分离器，作为DMC上溢。

虽然传统DMC的几何结构设计对于从流体去除固体以及尺寸分类有效，但它由于以下因素(以下更详细地说明)中的一个或更多个而对稠密介质分离的应用是次佳的：

过多介质隔离；

具有低于分离密度的供给介质密度；

中心空气芯在DMC中的形成；以及