[发明专利]利用在超音速气体涡流中产生的冲击波处理固体材料的系统和方法

权利要求书

1.一种用于处理固体材料的系统，所述系统包括：

固体材料进料器，所述固体材料进料器用于提供从以下中的一种或多种构成的群组选择的固体材料：土壤、煤、食物废料、矿石、矿山尾矿、焦油砂、页岩、有机材料、无机材料、家用和/或工业废物、医疗废物、飞灰、硅质副产品；

具有腔室、固体材料入口、气体入口、加热部件和出口的反应器，所述反应器被配置为使用所述腔室内的超音速气体涡流中的冲击波的张力来促进固体进料的化学反应和粉碎，所述固体材料进料器被配置为通过所述固体材料入口将固体材料提供到所述反应器的所述腔室中，通过借助于所述腔室内的冲击波实现的非研磨作用机制，在所述腔室内对所述固体材料进行处理，所述加热部件被配置为向所述腔室提供热量以将所述腔室加热到低于670℃的温度，所述出口包括文丘里管，所述文丘里管被配置为(1)对所述腔室进行加压，以及(2)对离开所述反应器的处理过的固体材料进行快速冷却以减少逆反应的发生；

所述气体入口，所述气体入口被布置成基本上与所述腔室的内表面相切地引入气体流，以产生围绕所述腔室内的纵轴线旋转的气体涡流；以及

贮存器，所述贮存器被配置为对通过所述反应器的所述出口传送的处理过的材料进行收集；

其中，所述气体入口包括入口喷嘴，所述入口喷嘴设置在所述气体入口中，所述入口喷嘴被配置为使得由气体源引入的所述气体流加速至超音速并且冲击波从所述入口喷嘴发射到所述腔室中；并且

其中，在所述腔室内处理所述固体材料的所述非研磨作用机制包括所述腔室内的气体流中的空穴作用。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述固体材料进料器包括固体材料源和通过所述固体材料入口将所述固体材料推送进入到所述腔室中的传送器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体源包括：

由热源加热的加热器；和

流体泵，所述流体泵被配置为将流体引入到所述加热器中，其中，所述加热器被配置为提高所述流体的温度和压力，以使得所述流体从所述加热器到所述气体入口的传送有助于形成高速气体流。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述贮存器包括与真空源流体连通的罐，所述真空源被配置为在所述罐内产生真空压力以从所述反应器的出口提取处理过的材料。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述腔室具有基本上为圆形的横截面，所述横截面以垂直于所述横截面的纵轴线为中心。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述腔室的一部分的基本上为圆形的横截面的半径在邻近所述出口的所述腔室的端部处持续减小，并且其中所述腔室的基本上为圆形的横截面的所述半径的持续减小被配置为引起气体涡流的旋转速度的加速。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述反应器的所述气体入口设置和布置为实现在所述腔室内循环的气体流的涡流，所述涡流围绕所述腔室的纵轴线以超音速旋转。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述气体入口设置为使得所述气体流被引导为基本上垂直于所述腔室的所述纵轴线。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述矿石为精矿。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述有机材料为木片、衍生自林业和/或农场废物的纤维素材料、废橡胶、或废塑料。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述工业废物为金属精炼厂产生的废物、或发电站产生的废物。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述入口喷嘴从由Hartmann-Sprenger管、哈特曼发生器和哈特曼振荡器组成的组中选择。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体入口还包括设置在所述入口喷嘴周围的环形腔，所述环形腔被构造为使从所述入口喷嘴发射出的气体流共振。