図面 (/)

技術 固体の乾式粉砕のための方法および装置、SOXおよびNOXの除去のために燃焼ガスを処理するためのプロセス、ならびにガスの流れから粒子を一掃するための方法および装置

出願人 アーネスト・センデス
発明者 アーネスト・センデス
出願日 1997年8月19日 (23年4ヶ月経過) 出願番号 1997-222396
公開日 1999年3月2日 (21年9ヶ月経過) 公開番号 1999-057520
状態 拒絶査定
技術分野 破砕・粉砕(3)
主要キーワード 移送コスト 放出ファン 火山性ガス エネルギ要件 パイプアセンブリ 回転エレメント 微細生成物 前進段階
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年3月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

固体乾式粉砕のための方法および装置を提供する。

解決手段

この方法および装置は流動床の制御された渦において固体を初期粗大粉砕し、固体微細粒子を渦粉砕ゾーンへと一般に上向きに方向づけ粒子の一部を渦粉砕ゾーンに通過させることによって渦粉砕ゾーンにおいて、上向きに方向づけられた固体粒子を粉砕することを含む。渦粉砕ゾーンは少なくとも1つの連続して垂直に配置された粉砕段階(11、12)を含み、粉砕段階は、円形アパチャを有した静止プレートによって規定される環状ギャップの少なくとも1つの水平渦ゾーンを介して上向きに粒子を通し、その後遠心放出ファンでの重力分離によってより粗大な粒子を除去することにより上向きに移動する生成物混合物浄化し、大きなメッシュスクリーンを含む回転アセンブリによって規定される回転半透過性手段の垂直渦に上向きの粒子の残りの部分を晒すことを含む。

概要

背景

概要

固体乾式粉砕のための方法および装置を提供する。

この方法および装置は流動床の制御された渦において固体を初期粗大粉砕し、固体微細粒子を渦粉砕ゾーンへと一般に上向きに方向づけ粒子の一部を渦粉砕ゾーンに通過させることによって渦粉砕ゾーンにおいて、上向きに方向づけられた固体粒子を粉砕することを含む。渦粉砕ゾーンは少なくとも1つの連続して垂直に配置された粉砕段階(11、12)を含み、粉砕段階は、円形アパチャを有した静止プレートによって規定される環状ギャップの少なくとも1つの水平渦ゾーンを介して上向きに粒子を通し、その後遠心放出ファンでの重力分離によってより粗大な粒子を除去することにより上向きに移動する生成物混合物浄化し、大きなメッシュスクリーンを含む回転アセンブリによって規定される回転半透過性手段の垂直渦に上向きの粒子の残りの部分を晒すことを含む。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

固体乾式粉砕のための方法であって、固体粒子を渦粉砕ゾーンへと一般に上向きに方向づけるテップと、前記粒子の一部を前記渦粉砕ゾーンに通すことによって渦粉砕ゾーンにおいて上向きに方向づけられた固体粒子を粉砕するステップとを含み、前記渦粉砕ゾーンは、少なくとも1つの回転半透過性手段と、円形アパチャを備えた平坦な表面の静止プレートと前記円形アパチャにおける回転円形アパチャなしディスクとによって規定された環状ギャップとを介して上向きに粒子を通すことを含む少なくとも1つの連続して垂直に配置された渦粉砕段階を含む、方法。

請求項2

前記回転半透過性手段を介して上向きに粒子を通すステップは回転スクリーンを含んだアセンブリを介して粒子を通すことを含む、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記回転スクリーンを介して粒子を通すステップは2.5メッシュよりも粗くない粗さのスクリーンを介して粒子を通すことを含む、請求項2に記載の方法。

請求項4

前記スクリーンは2.5から60の範囲のメッシュサイズを有する、請求項3に記載の方法。

請求項5

前記スクリーンは4から10の範囲のメッシュサイズを有する、請求項3に記載の方法。

請求項6

環状ギャップを介して粒子を通すステップは0.5インチから6インチの幅を有した環状ギャップを介して粒子を通すことを含む、請求項1に記載の方法。

請求項7

各段階は前記回転半透過性手段を介し、次に前記環状ギャップを介して粒子を通すことを含む、請求項1に記載の方法。

請求項8

前記回転半透過性手段の下流で遠心放出ファンを回転させ、回転放出ファンから粒子を受け、かつ前記少なくとも1つの渦粉砕段階より下に出口を有する再循環チャネルを設けることによって、外部再循環するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項9

前記粉砕ゾーンより上で粒子を除去するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項10

前記除去するステップは前記少なくとも1つの粉砕段階の下流で少なくとも1つの遠心放出ファンを回転させることを含む、請求項9に記載の方法。

請求項11

微細な粒子を前記渦粉砕ゾーンへと方向づける前に粗大な粒子を微細な粒子へと初期粉砕するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項12

固体をチャンバへと供給し、前記チャンバにおいて上向きに空気を方向づけることによって前記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成し、自生的な粉砕をもたらすために流動床粉砕ゾーンにおいて制御された渦を生じることによって、初期粗大および微細粉砕するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項13

回転半透過性手段を初期粗大粉砕ゾーンに挿入し、大きすぎる粒子の部分の通過を防ぐのに十分な速度で前記半透過性手段を回転させ、前記粒子を前記初期粗大粉砕ゾーンに内部再循環させることによって、内部再循環するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。

請求項14

粒子を前記流動床へと外部再循環させるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。

請求項15

複数個の渦粉砕段階を含み、粒子を先行する段階に外部再循環させるステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項16

前記除去するステップは、連続的に小さくなる大きさの粒子を除去するための2つの垂直に配置された除去段階において除去することを含む、請求項9に記載の方法。

請求項17

制御された渦を生じる前記ステップはロータを用いることを含む、請求項12に記載の方法。

請求項18

前記回転半透過性手段および回転ディスクを共通のシャフトで回転させることをさらに含む、請求項7に記載の方法。

請求項19

前記粉砕するステップは、制御された表面修正をもたらすために化学試薬の存在の下非反応性雰囲気で実行される、請求項1に記載の方法。

請求項20

SOXおよびNOX の除去のために燃焼ガスを処理するためのプロセスであって、石炭および石灰岩を70%−90%が30μm未満、その20%−70%が5μm未満の粒子サイズに粉砕するステップと、前記粉砕された石炭と粉砕された石灰岩とを少なくとも4:1の分子比で2,850°Fから3,350°Fの温度のチャンバに導入してCaC2 を形成するステップと、形成されたCaC2 を燃焼ガスと混合して、CaSおよびN2 の形成によって前記燃焼ガスからSOX およびNOX を除去するステップとを含む、プロセス。

請求項21

固体の乾式粉砕のための装置であって、固体粒子を粉砕するための少なくとも1つの連続して垂直に配置された渦粉砕段階を含んだ渦粉砕ゾーンを形成する手段と、固体粒子を前記渦粉砕ゾーンへと一般に上向きに方向づけるための手段とを含み、前記少なくとも1つの渦粉砕段階は、少なくとも1つの回転可能な半透過性手段と、円形アパチャを有した平坦な表面の静止プレートと前記円形アパチャにおける回転可能な円形のアパチャなしディスクとを含んだ環状ギャップを形成する手段とを含み、前記回転可能な半透過性手段および前記環状ギャップは上向きに方向づけられた粒子の一部を通すように構成され、各渦粉砕段階は、上向きに方向づけられた粒子の大きさをえり分けるために前記回転可能な半透過性手段から下流に回転可能な放出ファンを含む、装置。

請求項22

前記回転可能な半透過性手段は回転可能なスクリーンを含んだアセンブリを含む、請求項21に記載の装置。

請求項23

前記回転可能なスクリーンは2.5メッシュよりも粗くない粗さのスクリーンを含む、請求項22に記載の装置。

請求項24

前記スクリーンは2.5から60の範囲のメッシュサイズを有する、請求項23に記載の装置。

請求項25

前記スクリーンは4から10の範囲のメッシュサイズを有する、請求項23に記載の装置。

請求項26

前記環状ギャップは0.5インチから6インチの幅を有する、請求項21に記載の装置。

請求項27

各段階は、前記半透過性手段と、前記環状ギャップおよび前記遠心放出ファンを前記半透過性手段の下流に形成する手段とを含む、請求項21に記載の装置。

請求項28

前記粒子の一部の通過を防ぐのに十分な速度で前記半透過性手段を回転させるための手段を含んだ内部再循環するための手段をさらに含む、請求項21に記載の装置。

請求項29

前記回転可能な半透過性手段の下流の回転可能な遠心放出ファンを含み、回転放出ファンから粒子を受け、かつ前記少なくとも1つの渦粉砕段階より下に出口を有する再循環チャネルを含んだ外部再循環するための手段をさらに含む、請求項28に記載の装置。

請求項30

前記渦粉砕ゾーンより上で粒子を除去するための手段をさらに含む、請求項21に記載の装置。

請求項31

前記除去するための手段は、前記少なくとも1つの渦粉砕ゾーンの下流で少なくとも1つの遠心放出ファンを回転させるための手段を含む、請求項30に記載の装置。

請求項32

前記微細な粒子を前記渦粉砕ゾーンへと方向づける前に粗大な粒子を微細な粒子へと初期粉砕するための手段をさらに含む、請求項21に記載の装置。

請求項33

固体をチャンバへと供給するための手段と、前記チャンバにおいて上向きに空気を方向づけるための手段を含んだ前記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成するための手段と、自生的な粉砕をもたらすために前記流動床において制御された渦を生じるための手段とを含んだ初期粉砕するための手段をさらに含む、請求項31に記載の装置。

請求項34

粒子を前記流動床へと外部再循環させるための手段をさらに含む、請求項33に記載の装置。

請求項35

複数個の粉砕段階と、粒子を先行する段階に外部再循環させるための手段とを含む、請求項21に記載の装置。

請求項36

前記除去するための手段は、連続的に小さくなる大きさの粒子を除去するための2つの垂直に配置された除去段階において除去するための手段を含む、請求項30に記載の装置。

請求項37

前記制御された渦を生じるための手段はロータを含む、請求項33に記載の装置。

請求項38

前記回転可能な半透過性手段、前記回転可能なディスクおよび前記回転可能な放出ファンを共通のシャフトで回転させるための手段をさらに含む、請求項27に記載の装置。

請求項39

固体の乾式粉砕のための方法であって、固体をチャンバへと供給するステップと、前記チャンバにおいて上向きに空気を方向づけることによって、さらに、前記固体を前記チャンバの周辺に移動させるために前記チャンバにおいて遠心力により横に空気の移動を生じることによって、前記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成するステップとを含み、前記床は、前記チャンバの前記周辺で固体の広い自由浮動環へと形成され、さらに、前記広い自由浮動環の前記粉砕ゾーンにおいて前記固体へのミル機械の直接的な衝撃を避けながら、前記固体の自生的な粉砕をもたらすために前記流動床において制御された渦を生じるステップを含む、方法。

請求項40

前記流動床より上で粒子を除去するステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。

請求項41

固体の乾式粉砕のための方法であって、固体をチャンバへと供給するステップと、前記チャンバにおいて上向きに空気を方向づけることによって前記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成するステップと、自生的な粉砕をもたらすために前記流動床において制御された渦を生じるステップと、前記流動床より上で粒子を除去するステップと、除去された粒子を前記流動床へと再循環させるステップとを含む、方法。

請求項42

前記除去するステップは、前記流動床の下流で少なくとも1つの遠心放出ファンを回転させることを含む、請求項40に記載の方法。

請求項43

前記再循環させるステップは、前記流動床の下流で遠心放出ファンを回転させるステップと、回転ファンから粒子を受け、かつ前記流動床への出口を有する再循環チャネルを設けるステップとを含む、請求項41に記載の方法。

請求項44

固体の乾式粉砕のための方法であって、固体をチャンバへと供給するステップと、前記チャンバにおいて上向きに空気を方向づけることによって前記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成するステップと、粉砕をもたらすために前記流動床において制御された渦を生じるステップと、2つの垂直に配置された除去段階において前記流動床より上で粒子を除去して、連続的に小さくなる大きさの粒子を除去するステップとを含む、方法。

請求項45

前記粉砕は、制御された表面修正をもたらすために化学試薬の存在の下非反応性の雰囲気で行なわれる、請求項39に記載の方法。

請求項46

固体の乾式粉砕のための装置であって、チャンバを形成する手段と、固体を前記チャンバへと供給するための手段と、前記チャンバにおいて上向きに空気を方向づけるための手段を含んだ前記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成するための手段と、前記チャンバにおいて横に空気の移動を発生するための遠心力を生じて、固体を前記チャンバの前記周辺に移動させて、前記流動床を広い自由浮動環へと形成するための手段と、前記粉砕ゾーンの前記広い自由浮動環における前記固体へのミルの機械の直接的な衝撃を避けながら、前記固体の自生的な粉砕をもたらすために前記チャンバにおいて制御された渦を生じるための手段とを含む、装置。

請求項47

前記流動床より上で粒子を除去するための手段をさらに含む、請求項46に記載の装置。

請求項48

固体の乾式粉砕のための装置であって、チャンバを形成する手段と、固体を前記チャンバへと供給するための手段と、前記チャンバにおいて上向きに空気を方向づけるための手段と自生的な粉砕をもたらすために前記流動床において制御された渦を生じるための手段とを含んだ前記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成するための手段と、前記流動床より上で粒子を除去するための手段と、除去された粒子を前記流動床へと再循環させるための手段とを含む、装置。

請求項49

前記除去するための手段は前記流動床の下流に少なくとも1つの回転可能な遠心放出ファンを含む、請求項47に記載の装置。

請求項50

前記再循環させるための手段は、前記流動床の下流の回転可能な遠心放出ファンと、回転ファンから粒子を受け、かつ前記流動床への出口を有する再循環チャネルとを含む、請求項48に記載の装置。

請求項51

固体の乾式粉砕のための装置であって、チャンバを形成する手段と、固体を前記チャンバへと供給するための手段と、前記チャンバにおいて上向きに空気を方向づけるための手段と自生的な粉砕をもたらすために前記流動床において制御された渦を生じるための手段とを含んだ前記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成するための手段と、連続して小さくなる大きさの粒子を除去するための垂直に配置された除去段階に供給を与えるための手段を含んだ前記流動床より上で粒子を除去するための手段とを含む、装置。

請求項52

前記制御された渦を生じるための手段は回転可能なロータを含む、請求項46に記載の装置。

請求項53

ガスの流れから粒子を一掃するための方法であって、少なくとも1つの半透過性手段を回転させるステップと、前記少なくとも1つの回転半透過性手段を介して固体粒子を有した少なくとも1つのガスの流れを方向づけるステップと、前記少なくとも1つの回転半透過性手段を通過しない粒子を除去するステップとを含む、方法。

請求項54

前記少なくとも1つの回転半透過性手段を介して粒子を有したガスの流れを方向づけるステップは、回転スクリーンを含んだアセンブリを介してガスの流れおよび粒子を方向づけるステップを含む、請求項53に記載の方法。

請求項55

前記回転スクリーンを介して粒子を有するガスの流れを方向づけるステップは、2.5メッシュよりも粗くない粗さのスクリーンを介して粒子を有するガスの流れを方向づけることを含む、請求項54に記載の方法。

請求項56

前記スクリーンは2.5から60の範囲のメッシュサイズを有する、請求項55に記載の方法。

請求項57

前記スクリーンは4から10の範囲のメッシュサイズを有する、請求項55に記載の方法。

請求項58

ガスの流れから粒子を一掃するための装置であって、少なくとも1つの回転可能な半透過性手段と、前記少なくとも1つの回転可能な半透過性手段を介して固体粒子を有するガスの流れを方向づけるための手段と、前記少なくとも1つの回転可能な半透過性手段を通過しない粒子を除去するための手段と、遠心放出ファンにより前記ガスの流れを方向づけることによって回転可能な半透過性手段を通過する粒子を除去するための手段とを含む、装置。

請求項59

前記少なくとも1つの回転可能な半透過性手段は回転可能なスクリーンを含んだアセンブリを含む、請求項58に記載の装置。

請求項60

前記回転可能なスクリーンは2.5メッシュもの粗さのスクリーンを含む、請求項59に記載の装置。

請求項61

前記スクリーンは2.5から60の範囲のメッシュサイズを有する、請求項60に記載の装置。

請求項62

前記スクリーンは4から10の範囲のメッシュサイズを有する、請求項60に記載の装置。

背景技術

0001

この発明は固体乾式粉砕のための方法および装置に関する。

0002

今日、乾式粉砕のプロセスは、所望の微細な断片を水簸し、粗大な粒子粉砕チャンバへと戻す内部分級器を備えたハンマーミル衝撃式ミルボールミルバウルミルまたはローラーミルを用いて行なわれる。超微細粉砕および極微細粉砕では、同様な配列が振動ミル、衝撃−磨細ミルまたはジェットミルで用いられる。あらゆる現行のミルの効率は微細粉砕では不十分であり、これらは余分なエネルギを用い、非常に激しい摩耗を示す。

0003

従来のミルでは、機械衝撃による固体の乾式粉砕には、粉砕プロセスの間に形成される固体の微細な断片がより大きな供給粒子静電気で付着し、このより大きな粒子が後の衝突の間微細な断片を衝撃から守り、それによって粉砕の効率が低下するという不利点がある。

0004

ジェットミルは衝撃式ミルの静電気問題を有さないが、高圧ガスを用いるためエネルギ要件および維持費が高く、容量が制限される。

発明の概要

0005

この発明の主な目的は、先行技術のシステムの不利点をなくし、少ない資本および運転経費で、安全で、エネルギ効率がよく、環境的に容認可能な態様において微粉化された生成物を生じる、固体の乾式粉砕のための方法および装置を提供することである。

0006

この発明は、低い静圧での固体の粗大粉砕および微細粉砕のために流動床の制御された渦を用い、次に、高い流れ圧力の垂直または水平の渦において粒子のガス浸触および剪断を用いて微細生成物、超微細生成物および極微細生成物を生じる。この発明では、微細粉砕、超微細粉砕および極微細粉砕のために微粉砕ゾーンに供給される材料粒子の大きさの制限は、粒子混合物遠心放出ファンによる重力分離にかけ、えり分けられた粒子を含むガスの流れを上向きの渦粉砕ゾーンに入れることによって実現される。

0007

従来のミルとは異なり、この発明は強い持ち上がる空気の流れによって微細な粒子の即時の除去を達成し、それによって乾式粉砕をより効率的にする。この発明では、これは、回転半透過性手段による大きすぎる粒子の初期粗大粉砕段階への効率的な内部再循環に結びつけられる。

0008

ジェットミルとは異なり、この発明は加圧されたガスを微粉砕エネルギ源として用いず、それによって、容量を高めながら、資本、エネルギ要件、および維持費を大きく低減する。

0009

この発明は、主として自生的な(autogenous)衝撃および摩耗によって粉砕する、流動床における制御された渦を生じるためのロータと、垂直の渦を発生し、かつ主としてガス浸触によって粉砕する、回転半透過性手段を含んだ渦発生器と、水平の渦を発生し、かつ主として剪断によって粉砕する、スピニングディスクとを用いる。

0010

この発明は石炭または石灰岩の微粉化のために用いられることができ、エネルギ原料石油化学製品産業および公益事業の加熱および発電プラント環境浄化、微粉化された固体のパイプライン輸送建築材料の製造、重さに耐える絶縁体のような新しいまたは改良された材料の製造、セラミックおよび超電導体の製造、ならびに、貴金属を含む、鉱石の調製に関連した金属生成および冶金での応用のために低コストの微粉化生成物を用いることを可能にする。

0011

生成物の大きさに関するある定義が以下のようにここで用いられる。

0012

0013

この出願において、「微粉化」された固体、たとえば微粉化された石炭および石灰岩が言及される。これらの目的のため、「微粉化」は75% −400メッシュ(75% <40μm)の大きさの範囲の固体として定義される。

0014

この発明は、衝撃ミルでのような、粉砕機械の内部可動部分への粒子の直接的な衝撃に関連したコストのかさむ問題を回避する。これはこのような装置のための高い電力コスト過度の摩耗および維持費につながる。この発明は、粒子が自生的な衝撃および摩耗、ガス浸触、ならびに剪断によって粉砕される急速移動エアクッションを利用する。この発明における粉砕機構は、粉砕機内部機構固体粒子との衝突を避けるように設計される。流動床における制御された渦の発生では、この発明のロータは回転ファンのように作動し、ロータの羽根はガスを打ち、ガスはこの伝えられた運動エネルギを初期粗大粉砕ゾーンで渦巻いている粒子に伝達する。したがって、この発明は研摩鉱石のサイズ縮小のためにキャストポリウレタンまたはポリウレタンでクラッディングされた/コーティングされた内部部品で実行できる。以上により、この発明の粉砕の効率、低い電力要件、少ない摩耗、低維持コストが説明される。

0015

この発明は流体エネルギミルであり、すなわち、空気、二酸化炭素窒素または貴ガスのようなガスが作動流体として作用し、サイズ縮小を受ける浮遊した粒子を加速するのに必要なエネルギの伝達を行なう。従来の流体エネルギミル、たとえばジェットミルでは、粒子のための速度ヘッドは、供給粒子にその初期速度を伝える高い外圧によって生じる。しかしながら、このような速度ヘッドは短い経路の後低下し、したがって非効率的になり、ジェットミルに対する再循環比および摩耗係数が高くなる。対照的に、この発明の供給粒子は遠心力によって継続的に再加速され、その速度ヘッドはミルの急速な回転ロータアセンブリにより作動されるエアクッションによって更新される。この発明は低い静圧(15″水柱まで)で動作するが、装置の内部設計を介して伝えられるベンチュリ効果によって非常に高い流れ圧力を発生する。シャフト速度は3,000ないし10,000毎分回転数(RPM)の範囲である。

0016

この発明の粉砕チャンバにおけるロータは遠心力源である。粒子の流動床の攪拌は粉砕機の内壁に垂直に装着された流れ向上バーと関連してロータによって引き起こされる乱れた空気の移動によって達成される。ロータ羽根の設計はエアクッションの加速および制御された乱れのための最適な条件を生じるように選択される。さらに、このような設計は最少のエネルギ消費とロータ羽根の供給粒子への衝突の回避とを確実にする。微細粒子超微細粒子および極微細粒子では、衝突は境界層の持ち上げによって回避される。

0017

粉砕機のロータ羽根とケーシング壁との間の距離は流動床の粉砕ゾーンの幅を規定する。ロータアームを短くすることによって、流動床の幅が拡大され、初期粗大粉砕ゾーンの容量が高められる。

0018

この発明はガスを作動流体とする渦粉砕原理に基づいて動作する。その初期のサイズ縮小のために、これは流動床の制御された渦を利用し、そこで遠心力および渦攪拌がロータアセンブリによって生じる。流動床は、微細粒子の即時の除去ももたらす、強い持ち上がる気流によって支持される。独特の内部再循環機構が、持ち上がる空気の流れによって微細粒子とともに吹き飛ばされている粗大または大きすぎる粒子を初期粗大粉砕ゾーンへと戻して、これらを渦へと入ってくる供給原料の流れと混ぜることを少ないエネルギコストで達成する。その主な微細粉砕および超微細粉砕のために、この発明は渦粉砕による微粉砕の2つの新規な方法、すなわち(i)回転半透過性手段および(ii)スピニングディスクを利用する。

0019

その一次粉砕プロセスでは、この発明は低い静圧で流動床を利用し、その二次粉砕は高い流れ圧力で続行する。後者のプロセスでは、微細粒子は生成される全微細粒子の1/4から1/2の程度まで超微細粒子および極微細粒子に転換され得る。このように、生成される超微細粒子に対する微細粒子の割合は、初期粉砕プロセスのものを超えるエネルギコストの明らかな増加なしで4から2の範囲である。内部装置の設計を変えることによって、二次粉砕プロセスは抑制され得る。粉砕システムは作動流体の再循環で動作され得るので、システムを環境的に安全なものにする。その環境上の利点に加えて、この発明の粉砕システムは非常に低いノイズレベルで動作する。

0020

この発明で達成される制御された渦は、流動床での粗大粉砕の間では十分な放熱を与え、初期粉砕チャンバではサイズ縮小プロセスの厳密な制御を与える。したがって、この発明は、制御不可能な熱上昇と、サイズ縮小プロセスの厳密な制御の欠如と、望ましくない生成物の変化とにつながる制御されない渦で粉砕機が動作する先行技術の不利点を克服する。

0021

固体のサイズ分離のために回転スクリーンを用いることは周知である。遠心シフタがこの原理に基づいて作動し、より小さい粒子をスクリーン開口部に通過させ、そこに残ったスクリーニングされたより粗大な粒子を遠心力で排除することによって、粉砕された生成物のサイズをえり分ける。シフタは30RPMから120RPMの回転速度で動作する。シフタの速度が1,200RPMよりも高まるならば、シフタの回転スクリーンは目詰まりし、スクリーンの目詰まりのためサイズ分離が停止する。100メッシュスクリーンを備えたシフタがこの発明の粉砕システムにおいて1,500RPMから4,500RPMの回転速度で用いられるならば、スクリーンは直ちに微細粒子で目詰まりし、動作不可能になる。初期粉砕チャンバの流動床における渦粉砕から生じ、持ち上がるガスの流れによって上向きに運ばれる固体粒子は40メッシュから500メッシュの範囲の大きさである。

0022

この発明の1つの目的は、高速回転で目詰まりしない大きなメッシュサイズの回転スクリーンを備えたアセンブリを含む回転半透過性手段を用いることである。半透過性手段の1つの用途は、ガス媒体において浮遊する粗大または一定の大きすぎる粒子を再循環させることである。これは急速に移動するガスの流れから大きすぎる粒子を低コストで再循環させることを達成する。4から10のメッシュサイズである、急速に回転するスクリーンの仕切りはより遅く移動する粒子に対する統計的障壁となる。回転半透過性手段は遠心シフタのように粒子サイズの差を認識できず、40メッシュの粒子は4メッシュのスクリーンを備えた回転シフタによって遮られないかもしれない。回転半透過性手段は粒子速度の差を認識できるだけである。流動床粉砕ゾーンから上向きに運ばれる粒子は、大きな粒子が小さな粒子よりも遅い速度をおびるようにさせるストークス抵抗に依存して層状ガスの流れの速度を得る。そして、より遅く移動する粒子は、回転半透過性手段のアセンブリに含まれる急速に回転する大きなメッシュのスクリーンの仕切りにあたる可能性がより高く、それによって排除されて初期粗大粉砕ゾーンへと戻る。したがって、ガスの流れにおいて上昇する上昇粒子の速度に対する回転スクリーンの速度の比が、急速に回転する大きなメッシュのスクリーンの仕切りによってどの粒子が遮られるのかを決定する。スクリーンの速度を変えることによって、急速に回転するスクリーンを通過する粒子の大きさを制御できる。これによって、粒子サイズはこの発明において回転スクリーンのメッシュサイズと関連がないことがわかる。回転半透過性手段は、円形に移動するスクリーンの速度と上向きに移動する粒子の速度との上の比に依存して60メッシュから150メッシュの粒子を遮ることができる。そして、粒子の速度は、持ち上がるガスの流れの速度とそのストークス抵抗を決定する粒子の大きさとに依存する。

0023

この発明の初期粉砕ゾーンへの粗大または大きすぎる粒子の内部再循環の基礎をなす、異なる速度による、大きいメッシュサイズの急速に回転するスクリーンでのシステムを介する粒子の「統計的排除」の上の現象は、急速に移動するガスの流れの中で浮遊される固体粒子を含んだシステムに限定される。上の現象は密な媒体、すなわち水のような液体において起こらない。この発明の半透過性手段は1,500RPMから10,000RPMの範囲、最も好ましくは3,000RPMから4,500はRPM範囲の回転速度で効率的に動作する。この発明の半透過性手段は、高速で回転する際に目詰まりし、動作不可能になる、先行技術のスクリーンで経験される難点を克服する。

0024

一旦初期粗大粉砕チャンバから出ると、粒子サイズは150メッシュから500メッシュの範囲以下となり、このようなより小さい粒子サイズでは抵抗力は急速に低下する。したがって、回転半透過性手段の速度えり分けは、初期粗大粉砕チャンバの外部に広がるより小さい粒子サイズではごく僅かになる。

0025

初期粗大粉砕ゾーンの外部の半透過性手段のさらなる用途は、垂直に方向づけられた渦の生成により微細な固体の粉砕を行なうことである。これは低コストで超微細粉砕および極微細粉砕を与える。回転半透過性手段を通過する高い速度のガスは大きなメッシュのスクリーンの仕切りによってガス束へと分割され、束はスクリーンの急速な回転の運動量によって捩じられ、それによって垂直の螺旋状渦を発生する。垂直の渦において、粒子はガス浸蝕によって微粉化される。微粉化の有効性は、渦における粒子の滞留時間を決定する渦粉砕ゾーンのガス速度と、渦を含んだガス束に影響を及ぼす乱れの運動量を決定する、半透過性手段の回転速度とに依存する。

0026

初期粗大粉砕チャンバの外部で、回転半透過性手段の唯一の機能は効果的な渦の発生器の機能である。この発明に特有であるが、渦発生器は、上向きのガスの流れにおけるより粗大な粒子の重力分離が遠心放出ファンによってもたらされる分級チャンバに配置される。上向きのガスの流れに留まるえり分けられた粒子は半透過性手段によって発生する渦粉砕を受ける。このプロセスを、重力分離および渦粉砕を各々含む複数の段階で繰返すことによって、微細な粒子は極微細なサイズまで縮小され得る。回転スクリーンによって生じるガスの渦により微細な粒子を超微細な生成物と極微細な生成物とに粉砕することは予期されず、これは非常に少ない電力使用で生じる。スクリーンは好ましくは鋼から構成され、2.5から60の範囲、最も好ましくは4から10の範囲のメッシュサイズを有する。回転スクリーンの最適なメッシュサイズと回転速度とは経験的に選択されなければならない。回転半透過性手段による渦発生はガス媒体に限定される。密な媒体、たとえば水のような液体では、回転スクリーンによって生じる渦は局所化され、摩擦によって消滅する。

0027

回転半透過性手段の別の用途は、圧力損失および温度低下を無視可能なものにして、高速かつ高温の加圧されたガスの流れから固体を効果的に除去することである。この応用のための半透過性手段は、2.5から60の範囲、最も好ましくは4から10の範囲のメッシュサイズを備えた回転スクリーンを有し、さらされる温度および回転速度に適した、タングステンまたは鋼のような金属または合金から作製される。浮遊した固体粒子の十分な速度区別が行なわれる、回転スクリーンの速度と加圧されたガスの流れの速度との比が、回転半透過性手段による妨害をもたらすために決定されなければならない。回転半透過性手段を介するガスの流れの通過に続いて、ガスの流れのさらなる浄化が遠心放出ファンでの重力分離によってもたらされ得る。

0028

別の目的は、回転ディスクによって生じる水平に方向づけられた渦の生成による、環状ギャップにおける微細な固体の粉砕のために、静止円形アパチャとこのようなアパチャに配置された円形回転ディスクとによって規定される環状ギャップを用いることである。環状ギャップは0.5インチから6インチ、好ましくは約3インチの幅を有し、0.5インチから6インチの高さを有する。環状ギャップでの微粉化の有効性は、そこにある微細粒子の滞留時間と普及する剪断力とに依存する。したがって、環状ギャップの有効性は持ち上がるガスの流れと回転ディスクの速度とによって決定される。環状ギャップを介してのサイズ縮小は非常に少ない電力使用で生じる。

0029

微粉化ゾーンに入る粒子サイズの制御のための回転ディスクの周知の応用では、(微細および超微細粉砕応用のための)環状ギャップの幅は0.125インチから0.20インチの範囲になくてはならないであろう。このように小さい幅の環状ギャップでは、渦発生は剪断によるサイズ縮小を達成するために動作不可能となり、電力使用は過度に増えるだあろう。この発明では独特に、環状ギャップからなる渦発生器は、環状ギャップの水平渦から出る縮小された粒子が遠心放出ファンによって生じる重力フィールドでサイズ分離を受ける分級チャンバに配置される。

0030

この発明は、その超微細および極微細粉砕のために、回転半透過性手段と、分級チャンバ内に配置された環状ギャップとを含む渦発生器を利用し、この2次粉砕は低電力使用かつ低維持コストで実施される。

0031

したがって、この発明は、ロータとケーシング壁との間の狭い空間での制御されない渦と、(ある場合では超音波の発生によって高められる)羽根間およびプレート間の渦の発生とによって初期粉砕チャンバ内で達成される超微細および極微細粉砕のために衝撃−磨細ミルが用いられる先行技術の不利点を克服する。先行技術のあらゆるこのような渦および音波向上は、微細粉砕に対する低い効率、高い電力使用、および高い維持コストを伴ったプロセスを示す。

0032

さらなる目的は、有機または無機化学試薬での上述の新しく粉砕された固体粒子の反応表面のその場での修正(modification)の目的のためにガスの作動流体において浮遊される固体の剪断またはガス浸蝕を生じる自生的な粉砕媒体および/または配列を用いることである。新しく粉砕された表面の反応性とその化学試薬での修正とは十分に認識されているが、先行技術の粉砕システム、たとえば衝撃−磨細ミルまたはジェットミルでの修正のためのプロセスは制御されない態様で起こる。したがって、表面修正プロセスの経済性は、試薬の過度の使用とそれによって最終生成物の特性の制御に課せられる制限とのために好ましくはない。この発明の粉砕システムでは、環状ギャップでの剪断による新しい表面の発生は厳密に制御でき、所望の部分的表面修正は所望の表面特性を備えた修正された生成物を生じるための化学試薬を経済的に使用して達成され得る。

0033

さらに別の目的は、回転スクリーンを含んだアセンブリからなる半透過性手段と、低電力使用で固体の超微細および極微細粉砕を行なう目的のために円形静止アパチャにおける回転ディスクによって形成される環状ギャップとの組合せを含んだ渦発生器を用いることである。独特であるが、渦発生器のこの組合せはこの発明において分級チャンバ内で用いられ、そこで、所望の大きさの縮小された粒子を伴う浄化されたガスの流れが回転半透過性手段によって生じる垂直の渦ゾーンに入れられる前に、遠心放出ファンによる重力分離が環状ギャップの水平渦から出る粒子の大きさをえり分ける。分級チャンバの垂直スタックにおけるこのような組合せを反復して用いることで極微細な生成物が生成される。所与の分級チャンバで除去された大きすぎる粒子は、渦粉砕によるさらなるサイズ縮小の目的のために垂直スタックにおける先行する分級チャンバへと外部再循環される。

0034

さらなる目的は、回転半透過性手段および上述の環状ギャップを含んだ渦発生器で上述の固体の超微細および極微細粉砕のために利用可能な付加的な粉砕ゾーンを備え、流動床粉砕ゾーンの制御された渦における固体の初期粗大および微細粉砕のためのロータを有したチャンバからなる粉砕システムを用いることであり、低電力使用でスクリーンおよびディスクの非常に速い回転をもたらす分割されたパワードライブが設けられる。分割ドライブを備えたスクリーンは10,000RPMよりも速く回転できるが、ロータアセンブリは3,200RPM未満で回転し、システムは低電力使用および摩耗の特性をなお保持する。持ち上がるガスの流れにおける異なった個々の速度によって粒子をえり分けることを含む、初期粗大粉砕チャンバ内の内部再循環機能の特性のために、回転半透過性手段は4,500RPM未満の速度を達成しなければならない。

0035

別の目的は、ロータアセンブリがゴム、ポリウレタンまたは他のプラスチック材料で覆われるか、またはロータアセンブリがこのような材料からこれら部品を型に入れて作ることによって形成されるシステムである。代わりに、ロータアセンブリがセラミック(たとえば、炭化クロムおよび炭化タングステン)または酸化アルミニウムでコーティングされてもよい。

0036

さらなる目的は、システムならびに回転スクリーンおよびディスクの壁がゴム、ポリウレタン、他のプラスチック材料、セラミックまたは酸化アルミニウムでコーティングされるシステムである。

0037

この発明のこれらおよび他の目的ならびに利点は、固体の微細な粒子を渦粉砕ゾーンへと一般に上向きに方向づけるテップと、渦粉砕ゾーンに粒子の一部を通すことによって、渦粉砕ゾーンに位置する渦発生器を介して、上向きに方向づけられた固体の微細な粒子を粉砕するステップとを含んだ、固体の乾式粉砕のための方法によってこの発明に従って達成され、渦粉砕ゾーンは、少なくとも1つの回転半透過性手段と、円形アパチャを備えた静止プレートと円形アパチャにおける回転円形ディスクとによって規定された環状ギャップとを介して上向きに粒子を通すステップを含んだ少なくとも1つの連続して垂直に配置された粉砕段階を含む。

0038

上述の回転半透過性手段を介して上向きに粒子を通すステップは急速に回転するスクリーンに粒子を通すことを含む。スクリーンは2.5メッシュよりも粗くない粗さであり、好ましくは2.5から60の範囲のメッシュサイズを有し、最も好ましくは4から10の範囲のメッシュサイズを有し、1,500RPMから10,000RPMの範囲、最も好ましくは3,000RPMから4,500RPMの範囲の速度で回転される。

0039

環状ギャップに粒子を通すステップは、0.5インチから6インチ、好ましくは約3インチの幅を有し、0.5インチから6インチの高さを有する環状ギャップに粒子を通すことを含む。

0040

好ましくは、各段階は、回転半透過性手段を介し、その後環状ギャップを介して粒子を通すことを含む。環状ギャップを出る粒子のサイズのえり分けのために、浮遊した粒子の混合物を含む上向きのガスの流れは遠心放出ファンによる重力分離を受け、粒子サイズがえり分けられた上向きのガスの流れは回転半透過性手段の垂直渦粉砕ゾーンへ入れられる。

0041

初期粗大粉砕チャンバでは、プロセスはまた、大きすぎる粒子の部分の通過を防ぐのに十分な速度で上述の半透過性手段を回転させることによって内部再循環することを含む。プロセスはさらに、回転半透過性手段の下流で遠心放出ファンを回転させ、回転ファンから粒子を受け、かつ少なくとも1つの渦粉砕段階より下で出口を有する再循環チャネルを設けることによって外部再循環することを含む。

0042

この方法はさらに、渦粉砕ゾーンより上で粒子を除去するステップを含む。除去するステップは、少なくとも1つの渦粉砕段階の下流で少なくとも1つの遠心放出ファンを回転させるステップを含む。

0043

ある実施例では、この方法はまた、渦発生器を含んだ粉砕ゾーンへと微細な粒子を方向づける前に粗大な粒子を微細な粒子へと初期粉砕することを含む。初期粉砕するステップは、固体をチャンバへと供給することと、チャンバにおいて上向きに空気を方向づけることによってチャンバにおいて固体の流動床を形成することと、自生的な粉砕をもたらすために流動床において制御された渦を生じることとを含む。外部再循環するステップは流動床へと粒子を再循環させることを含む。

0044

この方法は、大きすぎる粒子の先行する段階への外部再循環を伴う、渦発生器を含んだ複数個の粉砕段階を有し得る。分離し、除去するステップは好ましくは、連続して小さくなる大きさの粒子を分離し、除去するための2つの垂直に配置された除去段階において除去することを含む。

0045

別の実施例では、初期粗大粉砕するステップはロータを用いることによって制御された渦を発生することを含む。

0046

回転半透過性手段およびスピニングディスクを含んだ渦発生器は共通のシャフトで回転できる。

0047

粉砕するステップは、固体粒子の制御された表面修正(surface modification)をもたらすために、化学試薬の存在のもと非反応性のガスの雰囲気で実行され得る。

0048

この発明はまた、固体微細粒子の粉砕のための少なくとも1つの連続して垂直に配置された渦粉砕段階を含んだ、渦発生器を含む渦粉砕ゾーンを形成する手段と、固体微細粒子を渦粉砕ゾーンへと一般に上向きに方向づけるための手段とを含む、固体の乾式粉砕のための装置を対象とする。上述の少なくとも1つの渦粉砕段階は、少なくとも1つの回転可能な半透過性手段と、円形アパチャおよび円形アパチャにおける回転可能な円形ディスクを有した静止プレートを含む環状ギャップを形成する手段とを含んだ渦発生器を含み、回転半透過性手段および環状ギャップは上向きに方向づけられた縮小された粒子の一部を通過させるように構成され、環状ギャップの水平渦ゾーンを出る生成物のための粒子サイズ分離器を有し、大きすぎる粒子は遠心放出ファンで重力によって分離される。

0049

回転半透過性手段は好ましくは2.5メッシュよりも粗くない粗さの回転可能なスクリーンを含み、好ましくは2.5から60の範囲のメッシュサイズを有し、最も好ましくは4から10の範囲のメッシュサイズを有する。環状ギャップは0.5インチから6インチ、好ましくは約3インチの幅を有し、0.5インチから6インチの高さを有する。これらの渦発生器の両方は、上向きのガスの流れにおいて微細な粒子の効果的な粉砕のために用いられ、これらの粒子を超微細および極微細な大きさの生成物へと縮小するために用いられる。

0050

ある実施例では、各段階は回転半透過性手段と回転半透過性手段の下流で環状ギャップを形成する手段とを含み、遠心放出ファンを含む、上向きのガスの流れにおける大きすぎる粒子のための重力分離器を有する。

0051

別の実施例では、この装置はまた、上向きのガスの流れにおいてより低い速度を示す粒子を含んだ、粒子の一部の通過を防ぐのに十分な速度で上述の半透過性手段を回転させるための手段を含む、初期粉砕チャンバにおいて粗大な粒子を内部再循環するための手段を含む。この装置はまた、初期粗大粉砕チャンバにおいて回転半透過性手段の下流の回転可能な遠心放出ファンと、回転放出ファンから粒子を受け、かつ少なくとも1つの渦粉砕段階より下に出口を有する再循環チャネルとを含んだ外部再循環するための手段を含む。

0052

この装置はまた、初期粗大粉砕ゾーンより上で粒子を除去するための手段を含む。ある実施例では、除去するための手段は少なくとも1つの粉砕段階の下流で少なくとも1つの遠心ファンを回転させるための手段を含む。

0053

さらなる実施例では、この装置は、渦発生器を含んだ粉砕ゾーンへと方向づけられる前に粗大な粒子を微細な粒子へと初期粉砕するための手段をさらに含む。初期粉砕するための手段は好ましくは、固体をチャンバへと供給するための手段と、チャンバにおいて空気を上向きに方向づけるための手段を含んだチャンバにおいて固体の流動床を形成するための手段と、自生的な粉砕をもたらすために流動床において制御された渦を生じるための手段とを含む。外部再循環は粒子を流動床へと外部再循環するための手段を含む。

0054

さらなる実施例では、この装置は、渦発生器と、重力によって分離し、かつ大きすぎる粒子を先行する段階に外部再循環するための手段とを各々含んだ複数個の粉砕段階を含む。

0055

除去するための手段は好ましくは、連続して小さくなる大きさの粒子を分離し、除去するための2つの垂直に配置された除去段階において除去するための手段を含む。初期粉砕するための手段は好ましくは制御された渦を発生するためのロータを含む。

0056

回転可能な半透過性手段と回転可能なディスクとを含んだ渦発生器は好ましくは共通のシャフトで回転する。

0057

この発明の別の実施例では、固体の乾式粉砕のための方法および装置は、固体をチャンバへと供給するための手段と、チャンバにおいて上向きに空気を方向づけることによってチャンバにおいて固体の流動床を形成する手段と、自生的な粉砕をもたらすために流動床において制御された渦を生じる手段とを含む。この実施例はまた好ましくは流動床より上で粒子を分離し、除去するための手段を含み、好ましくは除去された粒子を流動床へと再循環するための手段を含む。

0058

粒子の除去は好ましくは流動床の下流で少なくとも1つの遠心放出ファンを回転させることを含み、再循環は好ましくは、流動床の下流で遠心放出ファンを回転させることと、回転放出ファンから粒子を受け、かつ流動床への出口を有する再循環チャネルを設けることとを含む。粒子は、連続してより小さくなる大きさの粒子を分離し、かつ除去するための2つの垂直に配置された除去段階において除去され得る。

0059

制御された渦の生成は好ましくは回転可能なロータを含み、粉砕は、固体粒子の制御された表面修正をもたらすために化学試薬の存在のもと非反応性のガスの雰囲気で実行され得る。

0060

この発明のさらなる実施例は、少なくとも1つの回転可能な半透過性手段を回転させることと、少なくとも1つの回転可能な半透過性手段を介して固体粒子を有した少なくとも1つのガスの流れを方向づけることと、少なくとも1つの回転半透過性手段を通過しない粒子を除去し、回転半透過性手段の下流で回転放出ファンを通過する粒子を除去することとを含む、ガスの流れから粒子を一掃するための方法および装置を対象とする。

0061

少なくとも1つの回転半透過性手段は好ましくは回転スクリーン、好ましくは2.5メッシュよりも粗くない粗さのスクリーン、より好ましくは2.5から60の範囲のメッシュサイズを有するスクリーン、最も好ましくは4から10の範囲のメッシュサイズを有するスクリーンを備えたアセンブリを含む。

0062

この発明のこれらおよび他の目的ならびに利点は添付の図面を参照して以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

詳細な説明

0063

図1は、この発明に従った装置、この発明に従った方法を実行するための装置の概略図である。

0064

図1に示されるように、粉砕ユニット10は、固体材料供給入口14を介して供給され、空気のようなガスが入口15で底部から供給される、チャンバの形状の下部粗大および微細粉砕ゾーン11を含む。下部ゾーン11からの粒子はさらなる粉砕のためにガスの流れによって中間粉砕ゾーン12へと供給される。中間ゾーン12には、大きすぎる粒子を下部ゾーン11へと再循環させるための2つの再循環通路18、19が設けられる。中間ゾーン12で粉砕された粒子はガスの流れによって上部分離ゾーン13へと供給される。上部ゾーン13は、超微細生成物の分離のためにライン16を介してサイクロン30へと出される(超微細粒子のような)微細な生成物を分類するように作用する。微細粒子は微細な生成物の分離のために上部ゾーン13からライン17を介してサイクロン20へと供給される。

0065

サイクロン20は再循環のためのガスをライン23を介して下部ゾーン11の底部へと渡し、粒子をライン24を介して微細粒子のための生成物ドラム21へと移す。サイクロン30はそのガスをライン22を介して下部ゾーン11の底部へと再循環させる。超微細粒子はライン33を介して生成物ドラム31へと渡る。代替的に、サイクロン30がキャリアガスの一部または全部をライン40を介してコレクタバックハウスへと渡してもよい。

0066

図2図1の粉砕ユニット10をより詳細に示す。ここに示されるように、粉砕ユニットは、モータ52によって駆動され、軸受53に載り、かつ粉砕ユニットの内部部分54−68のすべての回転に対して責任を持つ内部シャフト51を利用する。回転シャフト振動に対して安定化させるために、1つまたはいくつかの内部軸受図10に示されるように設けられ、これらの軸受75は鋼のスポーク76を介して粉砕器外壁に留められる。4,000RPMを超える速度で動作するために、中空シャフトシャフトのしなりを防ぐために用いられ得る。装置は分割シャフトで動作でき、ロータを含むゾーン11のシャフトはより低いシャフト速度で動作され、他の回転エレメントはより高いシャフト速度で回転される。

0067

下部ゾーン11は、内部持ち上げファン55の下に位置する回転プレート54を含む。プレート54は、入口22および23を介して入る再循環されたガスの流れによって引起こされる乱れからファンを保護する。ファン55は粉砕ユニット10中に空気の持ち上がる流れを与えるように作用する。

0068

持ち上げファン55は図5(A)および5(B)により詳細に示される。ここに示されるように、ファンはハブ部分55Aと、各々約15°の角度で捩じられ、回転の際に持ち上げる作用を生じるためにハブの上下に交互する複数個の羽根55Bとを含む。

0069

ファン55の上には4列の交差して食い違いになった同軸ツインロータ56−59がある。ロータは好ましくは、シャフトに締められ、かつ同軸ロータ羽根を各端部に保持する平坦プレートアームまたは丸いロッドアームのロータである。ロータ羽根は図6(A)および6(B)により詳細に示される。

0070

図6(A)はロータ羽根562および563を端部に備えた平坦プレート561を有する平坦プレートアームのロータを示す。ロータ羽根はプレート561の水平面に対してほぼ70°の捩じり角で配置される。図6(B)では、丸いアーム564と、その端部にあり、アーム564に対してほぼ70°の捩じり角で配置されたロータ羽根565および566とを含む丸いアームのロータが示される。

0071

ファン55は、図11に示される壁78に取付けられた流れ向上バー77の下端に取付けられたスカート(図示せず)によって助けられて周辺エアカーテンを発生する。壁78はゴムまたはポリウレタンのライニングで覆われてもよく、好ましくは壁に沿って3″から7″ごとに間隔をあけてそこに取付けられた流れ向上バー77を有する。ロータ羽根はファン55によって生じる流動床を攪拌する。ロータ羽根は水平面に対して異なった捻り角または捩じり角を有してもよく、異なったピッチ角を有してもよく、すなわち垂直面に対して傾くかまたはロータアームに対して揺動角度を有してもよい。さらに、ロータはまた、渦の乱れを高めるためかまたは空気の流れの片寄りによって粉砕ゾーンを拡大するためのデフレクタ(図示せず)を有し得る。

0072

中間ゾーン12の始めでロータ59の上に配置されるのは、粗大または大きすぎる粒子の初期粉砕ゾーン11への内部再循環を容易にし、かつ中間ゾーン12内で上向きでの粒子への垂直渦作用によって、付加された微細および超微細粉砕を促進するように作用する回転可能な半透過性手段60である。回転可能な半透過性手段60の構造は図7(A)および7(B)に示される。

0073

ここに示されるように、回転可能な半透過性手段60はシャフト51に締められたハブ60Bを含むフレーム60Aを有する。支持プレート60Aの下部部分にはスクリーン60Cがある。スクリーンは2.5メッシュから60メッシュ、好ましくは4メッシュから10メッシュの範囲であり得る。スクリーンは好ましくは鋼から構成される。スクリーンの下にはスクリーン60Cの中心を介する粒子の通過を防ぐデフレクタ60Dがある。デフレクタディスクは、所望されるスループットの量および細かさに依存して直径が4″から10″まで変化し得る。

0074

回転可能な半透過性手段60を通る粒子は次に、静止プレート70と静止プレート70のアパチャ70Aに配置されたスピニングディスク61との間の環状ギャップ70Bを通過しなければならない。図8(A)および8(B)は、環状ギャップ70Bを形成する、静止プレートの中央アパチャにおけるスピニングディスクの位置をより詳細に示す。環状ギャップ70Bは0.5″から6″、好ましく約3″の幅であり、0.5インチから6インチの高さを有する。手段60とプレート70との間の距離は好ましくは2″よりも大きい。スピニングディスク61および静止プレート70は好ましくは同じ面にあるが、ディスクの面はほぼ1″までプレートの面の上または下にあってもよい。スピニングディスクおよび静止プレートは好ましくは鋼から構成される。

0075

中間ゾーン12は、回転可能な半透過性手段60とスピニングディスク61および静止プレート70の間の環状ギャップ70Bとを通過する粗大または大きすぎる粒子を放出するように作用する遠心放出ファン62を含む。これらの粗大または大きすぎる粒子は通路18および19を介して初期粉砕ゾーン11へと再循環される。

0076

ファン62の上に配置されるのは、回転可能な半透過性手段60と同じ構造を有する回転可能な半透過性手段63である。小さな大きさに達した粒子は、渦発生の機能だけを行なう回転可能な半透過性手段63によって再循環のためにもはや排除されない。手段63の上には、アパチャ71A内に配置されたスピニングディスク64を有し、環状ギャップ71Bを形成する静止プレート71がある。これらは静止プレート70およびスピニングディスク61と同じ構造を有する。スピニングディスク64の上に配置されるのは、微細な粒子を出口17を介して放出する遠心放出ファン65である。放出ファン65の上に配置されるのは、回転プレート54と同じ構造を有し、図9(A)および9(B)により詳細に示される回転プレート66である。ここに示されるように、回転プレートはそれで回転するようにシャフト51に締められたハブ661を有する。プレート66の目的は、ゾーン13内の上向きの乱れを低減し、レセプタクル出口17および16を介して遠心放出ファン65および68によってもたらされるサイズ分離を援助することである。この場合、微細または超微細粒子の大きさによるよりはっきりとした分離が所望され、出口17および16からのアウトプットは水簸ユニットに供給され得る。

0077

回転プレート66の上に配置されるのは、中央アパチャ72A内で回転するスピニングディスク67を有し、環状ギャップ72Bを形成する静止プレート72である。この構造は回転ディスクを備えた上述の静止プレートのものと同じである。

0078

スピニングディスク67の上に配置されるのは、出口16を介して超微細な粒子を放出する遠心放出ファン68である。

0079

下部ゾーン11は閉じた雰囲気のシステムとして動作でき、この場合入口15および出口40は閉じられる。湿った供給原料が用いられるならば、フラッシュ乾燥機が入口15に取付けられて、同時に粉砕しながら供給原料を4%未満の湿気レベルまで乾燥するであろう。この乾燥の間に生じる蒸気を出すための配列が、サイクロンを出た後に出口を生じることによって作られなくてはならず、このような出口は入口22および23に位置する。図1の入口22および23はサイクロンから再循環されたガスを搬送するのに役立つ。

0080

入口14から入ってくる供給粒子はロータ56−59によって発生するガスクッションの作用によって周辺に進められ、そこで、ファン55によって生じるガスの流れの継続する持ち上げ力によって浮遊され続けて粒子の流動床を形成する。

0081

円形流動床における衝突する粒子の速度ヘッドはロータ56−59の遠心力によって発生され、ガスの作動流体によって伝達される。このような速度ヘッドは、回転シャフト51に取付けられたロータが1回転するごとに更新される。流動床の攪拌とその制御とはロータ羽根を回転させることによって、かつその捩じり角およびピッチ角の選択によってもたらされる。攪拌された流動床は、流れ圧力の変動によって、粒子を「狭いポケット」に押入れ、それに「ベンチュリポンピング」作用を与える、粉砕ユニット10の内壁に垂直に装着された流れ向上バーによって調節される。

0082

粒子はファン55によって生じる継続する上向きのエアカーテンによって円形流動床から移送され、ロータ対56−59の交差した食い違いで生じたガスの作動流体の螺旋状の持ち上げによって勢いをつけられる。

0083

下部ゾーンで粒子に加えられる力に関しては、回転ロータによって生じる遠心力がより大きな粒子に最も影響を及ぼし、これらを外周に進め、一方、持ち上がる流れが一定速度に維持されるならば抵抗力がこれらの粒子を渦ゾーンにおいて浮遊した状態に維持する。自生的な衝撃、摩擦、剪断、または浸蝕のために一旦粒子の大きさが小さくなると、これらは遠心力の影響が低下する縮小したサイズの範囲に達する。したがって、これらは渦巻く渦の内周に移動する。より小さい大きさに達した粒子では、抵抗は、持ち上げる流れの流れ力学が回転可能な半透過性手段60の方へこのような縮小された粒子を送り運ぶ点まで低下する。

0084

回転可能な半透過性手段は、「統計的排除」により大きすぎる粒子のより効果的な内部再循環を促進することによって作用する。加えて、これは、ガス束を分割し、それらを捩じり、したがって主としてガス浸蝕および剪断によってさらなる微細粒子を生じる渦の垂直に方向づけられた力を生じることによって、通過するガスの流れを中断する。より高いシャフト速度では、微細粉砕のための回転可能な半透過性手段の有効性はかなり低下される。

0085

静止プレート70、71、72の中央アパチャ70A、71A、および72Aに配置されたスピニングディスク61、64および67はベンチュリ効果および高い流れ圧力を引起こす。こうして、超微細粉砕は微細粒子に作用する渦の高められた円形剪断力によって主として生じる。

0086

所与の供給割合およびロータ速度では、渦流動床に対して、このような浮遊した粒子の微細化に適用されると渦エネルギの効果を最適化する、その粒子の固体数の最大密度が存在する。この発明では、内部設計および動作変数の調節によって、密度値を得ることができ、最適な制御された渦効果を維持できる。したがって、この発明は、流動床の制御された渦を用いて、ガス作動流体を介して供給粒子の実際の微粉化に入力エネルギを最も効果的に与える。

0087

ボールミル、バウルミル、ローラーミルまたは他の衝撃式装置を利用し、向上した微細および超微細粉砕の能力を低コストで導入する既存の粉砕サーキットの性能を改良するために、図3の流体エネルギ改質器が用いられ得る。この図では、同様の番号が同様のエレメントを指す。これが図2の実施例と異なるのは、下部ゾーンが主として供給原料の調整のために用いられ、わずか2つのロータを有し、生成物の外部再循環が中間粉砕ゾーンからライン18′および19′を介して流動床へと生じて、示されるように微細粒子および超微細粒子の最終生成物を生む点においてである。流体エネルギ改質器は図2のプレート66の代わりに図3の回転半透過性手段73を渦発生器として用いる。図2の実施例と同様に、流体エネルギ改質器は初期粗大粉砕チャンバにおける大きすぎる生成物の最も効果的な内部再循環のために回転半透過性手段60を利用し、向上した微細および超微細粉砕のために渦発生器として回転半透過性手段63および73ならびにスピニングディスク61、64および67を利用する。流体エネルギ改質器における超微細粉砕はインサートの選択と内部ミルの調節とによって抑制または加速され得る。

0088

結果として、流体エネルギ改質器は既存の粉砕サーキットの最終生成物をとり、それらを供給原料として利用するであろう。

0089

図4に示される極微細改質器は、回転半透過性手段(80、82、86、89、92および95)およびスピニングディスク(84、87、90、93、96および99)を含んだ渦発生器の向上した微細、超微細、および極微細粉砕能力を利用する、低コストで効率的な極微細粉砕機としてのものである。この配列の有効性は、各段階での大きすぎる生成物の連続的な再循環が、遠心放出ファン(81、85、88、91および94)による重力分離と、再循環チャネル(110A−114Aおよび110B−114B)を介しての放出された大きすぎる生成物の1つ下の段階への運搬とによってもたらされ、それによって、垂直の積み重ねに配列された回転半透過性手段およびスピニングディスクを含む上昇する渦の発生器の効果を倍増する段階を用いることによる。初期粗大粉砕ゾーン11の外部では、上向きに流れるガスの流れにおける固体の粒子サイズが十分に低下され、回転半透過性手段によってもたらされる内部再循環がわずかなものになる。したがって、極微細改質器の上昇段階では、回転半透過性手段は渦発生器としてのみ作用する。

0090

低電力使用で段階および連続的な再循環を用いることによって極微細サイズ縮小を向上させることは予期されない。

0091

図4の極微細改質器は低エネルギ使用において高シャフト速度で動作する低圧サイズ縮小装置である。極微細改質器は低静圧で高い流れ圧力を発生し、それによって明示されるように270メッシュ(56μm)の供給材料の4,500メッシュ(5μm)以下の大きさへの縮小を効果的に達成する。

0092

図4では、同様の番号が同様のエレメントを指す。ロータ58および59の上には回転可能な半透過性手段80があり、その後に静止プレート101が続く。その後、遠心放出ファン81、85、88、91および94と、回転半透過性手段82、86、89、92および95と、環状ギャップ102B−106Bを形成する静止プレート102−106およびスピニングディスク84、87、90、93および96からなる一連の5つの段階が続く。上部には、放出ファン97および100と、回転可能なプレート98と、スピニングディスク99と、環状ギャップ107Bを形成する静止プレート107とを含む超微細分離器および極微細分離器がある。放出ファン97および100は粒子を出口17および16へと放出する。

0093

下部ゾーンは、14を介して入ってくる供給原料が、遠心ファン55′の持ち上げ力と、交差して食い違ったロータ58−59の渦作用とによって浮遊させられる供給入口のためのものである。そこで、粒子は回転可能な半透過性手段80の渦作用を受け、一連の段階へと進められる。供給入口チャンバの底部におけるガス入口15に加えて、(必要であれば、図示されないブースタボックスを加圧のために通過した後)サイクロンからのガスを戻す入口ダクト22−23がある。

0094

超微細および極微細粉砕のための中間ゾーンは5つの段階に分割される。これらの段階の各々は入ってくる粒子を回転半透過性手段およびスピニングディスクを上昇順に含む渦発生器の連続的な作用に委ねる。各段階は、環状ギャップの水平渦から出た後再循環出口ダクトを介して1つ下の段階に大きすぎる生成物の断片を排除する役割に関連した遠心放出ファンを有する。したがって、重力分離が固体断片をえり分け、回転半透過性手段を含む垂直渦発生器を備えた連続的な渦粉砕ゾーンに入る粒子の大きさを制限する。

0095

上部ゾーンは分級のためのものであり、出口ダクト17および16を介してそれぞれのサイクロンへと最終生成物を排除する遠心放出ファン97および100を有する。粒子サイズのよりはっきりとした分離が所望されるならば、出口17および16からのアウトプットが水簸ユニットに供給され得る。

0096

極微細改質器は2フィートの直径と7フィートとの高さとを有してもよく、3,000RPMから10,500RPMのシャフト速度を容易にする可変のパワードライブを備える。改質器のインサートは中空パイプシャフト51に締められる。ユニットの壁はゴムでライニングされ、円周に沿って3″から7″ごとに流れ向上バーでひだをつけられ得る。

0097

図2の流体エネルギミルを粗い濃縮物の形態の供給材料の特定の成分の遊離のために用いることが望ましいならば、このようなミルには本来の融通性がある。このような場合、ミルの渦活動および再循環は制限されなくてはならない。したがって、スピニングディスク61および64を回転半透過性手段63および遠心放出ファン62とともに除去し、スループットを制限するかまたは再循環ダクト18および19を閉じ、15を介するミルのガス吸込を高めながら、回転プレート66(図9(A))が回転半透過性手段60のすぐ上に配置されてその役割を下部初期粗大粉砕ゾーンへの内部再循環に制限する。粗い濃縮物はダクト17で外に出、微細な断片はダクト16を介して放出される。

0098

極微細改質器では、最も小さい粒子が(15″水柱までの)比較的低い静圧で上向きに流れ、回転半透過性手段によって発生する非常に速い垂直に方向づけられた螺旋状サイクロンにさらされ、環状ギャップで発生する高い円形剪断ゾーンを横断する。粒子サイズ縮小は剪断およびガス浸蝕によって起こる。各段階に関連した遠心放出ファンは重力分離を与え、さらなる縮小のために大きすぎる粒子を1つ下の段階に戻すのを助ける。それによって、プラットホーミングがより小さい大きさの粒子に与えられ、各前進段階は回転半透過性手段およびスピニングディスクによって発生する渦粉砕ゾーンによって容易にされ、極微細改質器において垂直により高く位置する。

0099

極微細改質器は個々の段階の直径を増大することによってスケールアップされ得る。能力はユニットの上昇段階の数を増やすことによっても高められ得る。

0100

より微細な供給材料と主として供給原料の混合のためのロータの使用とのために、図4の極微細改質器が図2の流体エネルギミルよりも遙に高いシャフト速度で動作でき、それによって、低電力使用をなお維持しながらその容量を高める。

0101

微細粉砕で通常利用される供給材料は1/2″から1/8″の大きさであり、さまざまなクラッシャで低コストで得られる。微細粉砕機は一般に、大きすぎる粒子の断片をさらなる微細転換のために粉砕サーキットに戻す分級システムが取付けられた空気で移送されるミルである。さまざまな衝撃式ミル、すなわちボールミル、ペブルチューブミル、ハンマーミル、バウルミル、ローラーミルおよび他の衝撃式微粉砕機がこの機能を果たす。これらすべての装置の1次粉砕は供給粒子へのビーター部分の物理的な衝撃によって起こる。

0102

衝撃式ミルの効用とその利点とはよく認識されており、これは高い容量の動作ユニットと効果的なサイズ縮小とである。不利点もまたよく認識されており、これは微細粉砕に対する高い摩耗、高いエネルギコストおよび低い容量である。渦発生によって衝撃式ミルの有益な範囲を広げようとする試みは十分に記録に残されている。渦衝撃式ミルまたは衝撃−磨細ミルは放射状ビータープレートおよびカバリングディスクを備えた回転ビーターを利用する。ビータープレートへの粒子の直接の機械的な衝撃と装置の表面との衝突による粒子の磨細とが微細粉砕のために用いられる。渦の2次的効果の価値はよく認識されており、これは粒子間衝突による磨細と、渦の高速ガスによる浸蝕および剪断とである。衝撃−磨細ミルで発生する制御されない渦ゾーンはロータとケーシング壁との間の狭い間隔、ロータアセンブリ内の羽根間区域またはプレート間区域に位置する。渦発生はケーシング壁のひだによって高められることができ、振動羽根または振動ディスクの取付によって生じる超音波振動によって促進され得る。渦衝撃式ミルの欠点は微細粒子に対する高いエネルギ消費、過度の摩耗、高い熱上昇、低い容量、および比較的低い歩留りである。したがって、これはより大きい動作ユニットへのスケールアップが困難であることを示す。

0103

図2におけるようなこの発明の設計は、1次サイズ縮小のために、ミルの円周に位置する流動床の制御された渦を利用することによってこれらの不利点を克服し、粒子は、ロータによって生じられ、かつガスの作動流体によって効果的に伝達される遠心力によって進められて互いに衝撃を与える。流動床の幅は、(ロータアームを短くすることによって)ロータ羽根を引込ませ、したがって持ち上がるガスの流れの回転速度および速度を高めることによって増大され得る。磨細は高い剪断割合での磨細の効果を最大にするのに優先的な角度の粒子の自生的な衝突によって生じる。効率的な粗大および微細粉砕は、ガスの流れで上向きに運ばれる主として大きなサイズのより遅く移動する粒子を排除する回転半透過性手段の速度えり分け効果を利用して、初期粉砕ゾーン11(図1)への大きすぎる粒子の非常に効果的な内部再循環によって実現される。先行技術とは対照的に、ほとんどの微細および超微細粉砕は1次粉砕ゾーンで実行されない。この発明では、ほとんどの微細および超微細粉砕が渦粉砕ゾーンにおいて実行され、そこで回転半透過性手段およびスピニングディスクは渦発生器として作用し、高い流れ圧力でのガス浸蝕および剪断によって微細、超微細、および極微細粉砕を高める。したがって、この発明は低エネルギ使用、最小の摩耗および最小の熱上昇を示し、非常に効率的な微細粒子および超微細粒子の生成によって特徴づけられる。

0104

図4におけるような極微細改質器は、高い流れ圧力と低い静圧とで粒子を剪断する水平円形剪断ゾーンとともに、粒子のガス浸蝕のための垂直螺旋状サイクロンの発生を利用する新しい設計によって低コストの極微細粉砕を与える。この渦発生システムは垂直の螺旋状渦ゾーンを発生するための回転半透過性手段と水平の渦ゾーンを発生するためのスピニングディスクとを利用し、これらの渦発生器の両方が、ガスの流れにおいて上向きに移動する微細粒子のための効率的なサイズ縮小装置として作用し、その微粉化を低エネルギ使用で行なう。各段階では、水平の渦ゾーンの粒子通過に引続いて、大きすぎる粒子が遠心放出ファンによってもたらされる重力分離によってえり分けられる。除去された大きすぎる粒子はさらなるサイズ縮小のために1つ下の渦粉砕ゾーンへと外部再循環される。重力分離によるサイズのえり分けの後、上向きのガスの流れに残された微細粒子はさらなるサイズ縮小のために次の渦粉砕ゾーンへと進み、このように粉砕効果はプラットホーミングによる装置の上昇段階によって高まる。極微細改質器は低摩耗、低エネルギ、および低資本で極微細粉砕を与える。

0105

粗大粉砕された石灰岩は長い間建設業界、セメント製造、および農業において利用される主な工業製品であった。微細粉砕された石灰岩は動物用飼料および水処理に用いられてきた。極微細石灰岩は紙のサイズ剤顔料、工業配合剤としてかつ環境浄化において用いられる高価な製品である。

0106

低コストの超微細および極微細石灰岩は煙道ガス脱硫するのに非常に価値があり、高いカロリー値の低コストかつ高硫黄の石炭の使用を容易にするであろう。微粉化された石灰岩は増量された石炭燃料の配合において価値がある。超微細なドロマイトおよびマグネサイトはさまざまな暖房用オイル重質原油またはペトロコークへの脱硫添加剤として価値がある。

0107

この発明は、微粉化された石炭/微粉化された石灰岩を生成するために用いられると低コストでSO2 および酸化窒素の浄化を達成する。

0108

このシステムでは、微粉化された石炭および微粉化された石灰岩がバーナーノズルを介して燃焼器へと同時に導入され得る。この粒子サイズでは燃焼は即時であり、バーナーのための供給燃料としてのオイルおよび天然ガスに同じ速度で進行する。SO2と石灰岩との反応を完了させるために、ボイラーチューブのまわりに排出ガスの再循環が必要とされ得る。完全な石炭の燃焼終了と灰粒子の非常に微細な大きさとがこれらの粒子の凝集および固着のないことを示し、伝導および滞留表面の汚れ、浸蝕、および腐食を最小にするはずである。完全な炭素の燃焼終了がスタック放出による熱損失を低下させ、ボイラーの熱損失を高める。さらに、これは炭素において非常に少ないフライアッシュ(0.5%未満)を生じ、高級なセメント代替物としてかつコンクリート製法における添加物として好まれる。

0109

低硫黄石炭、たとえばワイオミング・パウダーリバーベイスン(WyomingPowder River Basin)の石炭を用いるにあたって、石炭の熱含量は東部および中西部の高硫黄石炭と比較して低い。したがって、微粉状にされた低硫黄石炭(サイズ75μm、200メッシュ)を用いると、燃焼された燃料の熱損失がより低いために公共のボイラーシステムの質が下がる。微粉化された低硫黄石炭(40μm、400メッシュの大きさ)を用いると、燃焼は大いに加速され、ボイラーの質は1時間あたりでより多くの燃料を燃焼する高まった能力のために上げられる。

0110

微粉化された大きさのフライアッシュ粒子ガスタービンおよび羽根への損傷を緩和するはずである。選択として、回転半透過性手段を用いることによって圧力または温度における著しい低下なしで熱い燃焼ガス浮動する粒子から除去され得る。

0111

同様に、硫黄収着剤アルカリ収着剤および灰変性剤が熱い燃焼ガスに添加され、回転半透過性手段を用いることによって同様の態様で清浄にされ得る。浄化は、回転半透過性手段に燃焼ガスを通過させた後に遠心放出ファンを挿入することによって高められ得る。

0112

増量燃料(天然ガス、暖房用オイル、重質原油または水との石炭混合物)が燃焼器において用いられるべき場合、燃料と微粉化された石灰岩との予めの配合は、混合物が安定化されていると仮定して十分であるはずであり、したがってSO2スカベンジャ燃焼場所で利用可能である。オイルおよびガス燃焼ユーティリティボイラーにおいて用いるための増量燃料(暖房用オイル、重質原油、アルコール)の微粉化された石炭をこのようなボイラーの能力を大きく低下させずに用いることは、高容量の熱解放を生じる、微細化された石炭の増大した表面積とその高まった揮発性と燃焼の容易さとによって容易にされる。これらの増量燃料はわずかに余分な空気に対処するバーナーを用いて燃焼でき、それによって酸化窒化物の形成を回避または最小にする。

0113

SO2 の低圧力浄化では、最も経済的な手段は燃焼ゾーンまたは存在する熱い煙道ガスのいずれかに微粉化された石灰岩を注入することである。この発明のアウトプットは、微粉化された石灰岩/ドロマイトを用いることによる安価なSO2 浄化のために、より安い高硫黄燃料、すなわち石炭および亜炭、ペトロコーク、残油、重質原油およびアスファルテンの燃焼を可能にする。微粉化された酸化鉄は反応の完了を速めるための融剤として石灰岩/ドロマイトに添加され得る。

0114

この発明に従って調整される高い硫黄含有量の微粉化された石炭が残油および重質原油に添加され得るのは、元素の硫黄として硫黄不純物を除去および回収しながら、高い価値の石油液体(輸送燃料ナフサ軽油)へと転換されるようにこのような混合物を高圧水素化(H−石炭、H−オイル、フレキコークプロセス)によって共通処理(coprocessing)する前である。これらの目的のために微粉化された石炭は80%が30μm(525メッシュ)未満、20%が20μm(875メッシュ)未満の粒子サイズを示す。このようなオイル−微粉化石炭の混合物はシステムにおいて50%までの微粉化石炭に対処する。水素化プロセスにおいて、混合物のこのような石炭の存在が石油液体のより高い歩留りとプロセスのより高い経済性とにつながる。

0115

極度精炭が、内燃機関乗用車トラックまたはディーゼル機関)のための増量燃料での石炭のある応用において所望される。これらの目的のため、石炭は−400メッシュ(<40μm)に縮小され、次に灰材料を除去するために泡末浮遊選鉱を受けるべきである。選別された石炭は乾燥され、極微細改質器において<1μmのサイズ範囲までサイズ縮小を受けるであろう。低コスト極微細精炭はそれ自体、またはガソリン、オイル、メタノールMTBE(メチル−t−ブチルエーテル)との混合物において、または石炭−水スラリー燃料の形態において重要な代替自動車燃料となるであろう。

0116

サイズ縮小された固体粒子の表面修正は、パイプラインを介してのその輸送、または、高圧注入を伴ったエンジンのための充填剤、顔料、吸収剤研磨剤、セメント、石炭スラリー燃料としてのその工業的な使用において、または、さらなる処理のための中間原料として特に重要である。

0117

この発明において粒子のサイズ縮小に利用される剪断およびガス浸蝕による自生的な粉砕で生じた新しい表面は、機械的な基(mechanical radicals)(すなわち、供給材料の表面上の分子領域内の化学結合分断から生じる反応座)の形態かまたは残留原子価(residual valences )(すなわち、このような供給材料の表面上の結晶格子構造の破損から生じる活性部位)の形態の反応座を示す。これらの反応座は通常寿命が短く、空気中に存在する酸素または二酸化炭素によってか、または環境の湿気からの水分子によって通常のプロセスの間飽和される。

0118

この発明は、不活性環境(たとえば、窒素または希ガスを含み、かつ作動流体の完全な再循環で動作されるミルにおける作動流体)では、有機および無機化学製品の化学試薬で、新しく粉砕された反応表面のその場での修正を与え、商業および産業のための価値のある新しい材料を生じる。

0119

この発明の表面修正のために、化学試薬は揮発性であるならばシステムの再循環作動流体内で蒸発させられ、または、より高い沸騰または固体であるならばエアゾールとして分散させられ、システムの作動流体に存在する不活性ガスによって希釈される。機械的な基を飽和させるために、化学試薬はアルコール(たとえば、ステアリルアルコールまでのメタノール)、脂肪酸(たとえば、ステアリル酸までの蟻酸)またはビニル化合物(たとえば、ビニルアルコールアクリル酸アクリロニトル、塩化ビニルスチレンブタジエン)、アミンアンモニウム塩カルボキシアミド尿素およびエポキシド(たとえば、エチレンオキサイドプロピレンオキサイドエピクロルヒドリン)からなる。残量原子価を飽和させるために、化学試薬は塩(たとえば、アルカリ、アルカリ土類または塩基性金属ハロゲン化物またはステアリン酸塩、またはアンモニウム塩)からなる。

0120

その場で化学的に修正された表面を有する縮小された固体は、価値のある特性、すなわち、変化した表面湿潤性および表面張力、低下した粒子間結合力乾燥粉末としての自由な流れ、炭化水素または水性媒体に浮遊させられるときのより低い動的粘度を示す新しい組成を表わす。

0121

この発明のその場での化学表面修正は、増量燃料(すなわち、アルコールでの炭素スラリー燃料オイル、重質原油)の製法において有益であるか、または活性化した中間生成物として利用できる新しい微粉化された石炭組成を生じる。修正された石炭生成物は、より良い分散、スラリー(たとえば、石炭−水スラリー燃料または増量燃料)における高い石炭荷重でのより低い粘度、向上した貯蔵安定度、ならびにより少ない剪断および浸蝕特性を示す。

0122

このような修正は、固体の高い荷重満足のいく流体的性質を示し、したがって固体1トン当たりのより低い移送コストを達成する固体のパイプライニングのために微粉化された供給材料を調製するために重要である。

0123

その場で化学的に表面修正された微粉化石灰岩は、燃焼時の環境的要件との満足のいくコンプライアンスのために高硫黄含有燃料(重質原油、残油、バンカー燃料、アスファルテン、高硫黄石炭およびペトロコーク)の製法において有益である。

0124

他の表面修正された微粉化生成物は、さまざまなモードの乾式分離(たとえば、重力、磁気または静電)および水性分離(重力、泡末浮遊選鉱、またはオイル凝集)によるその後の選別のために「予め試薬化された(pre-reagentized)」生成物を届ける金属鉱石および他の鉱物を含む。

0125

この発明に従う表面修正は充填剤および顔料の粉砕において用いられ得る。充填剤(たとえば、カーボンブラックシリカクレー炭化カルシウム)の場合、修正された化合物ポリマー媒体においてより良い分散およびより優れた強化の特性を示す。顔料の場合、修正された化合物はより良い分散および色強度(すなわち、着色価値)を示す。

0126

高温異質化学反応のための表面修正された供給原料を調製するために、表面修正はより速い反応速度と、最終生成物の向上した歩留りとを生じ、これは処理コストを節約する。

0127

セメントおよび石の場合、微粉化生成物のその場での修正は向上した貯蔵、より速い結合およびより良い耐老化性につながる。

0128

この発明の装置は小型かつ軽量であり、このような粉砕機を新しい微粉化された粉末の急速な発生のために生成場所へと輸送させる。このように、即製セメントが削られたクリンカーまたはミニクリンカーから生成され得る。現在用いられているクリンカー製法は粉砕されたセメントが貯蔵の間に「固化する」ことを防ぐために硬化の遅い製法を用いる。この発明のプロセスは建築現場で新しく作られるセメントを生成することによって粉砕されたセメントの損傷を防ぐ。同様に、セメントクリンカーのための硬化の速い製法は加速された建築をもたらす新しいセメントを生じるためにこの発明のプロセスにおいて用いられ得る。建築現場で新しいセメントを生成する能力は粉砕、包装、貯蔵、および輸送コストを実質的に節約し得る。

0129

この発明の自生的な粉砕は、衝撃式粉砕機で達成され得るよりも凝集鉱石の所望な成分のより経済的な遊離につながる。これは、自生的な粉砕が衝撃式の粉砕よりも大きな粒子サイズでこのような成分を遊離するためである。衝撃式粉砕では、所望の成分の遊離を達成するために必要な過度の粉砕のために、所望の成分の一部がの中に失われ、粉砕エネルギが浪費される。上述の理由のため、この発明は、硫化鉱と関連の無機硫黄化合物との低コストの遊離を必要とする石炭供給原料の調製のようなもののために経済的に用いられ得る。

0130

この発明はまた、成分の粉砕可能性インデックスがシステムにおける渦、剪断および浸蝕力の制御のために十分に異なるならば、鉱物凝集における成分の分離をもたらすための差動粉砕を許す。たとえば、貴金属は高い濃度のクレーを含む砂鉱デポジットの乾式差動粉砕によって濃縮され得る。同様に、金鉱石は金を有する黒砂の乾式差動粉砕によって濃縮され得る。この発明に従った乾式差動粉砕は、高いクレー含有量を有した「ウォッシュコール(wash coal)」の改良および分離において、このような供給材料の乾燥の後で粉砕機に入る前に用いられ得る。

0131

80%が30μm(525メッシュ)未満、その20%−60%が5μm(4500メッシュ)未満の大きさの固体試薬から粉末への微粉化は多くの微粉化化学製品の低コストでの製造を可能にし、これにはアルカリ土類、シリコン、および重金属炭化物(たとえば、MgC2 、CaC2 、SiC、Cr3 C2 、Fe3C、W2 C、NiC2 )が含まれる。このプロセスは十分に低コストであるので、これらの炭化物の現在の製造コストを低下させるだけではなく、それらのための新しい応用を可能にするはずである。

0132

先行の説明はこの発明が応用されるいくつかの分野を一般に説明する。以下は具体的な用途のいくつかの詳細な例である。

0133


1.発電のための微粉化石炭。石炭はボイラーの燃焼チャンバへの直接点火のためにこの発明に従って粉砕され、ここで石炭は80%が32μm(500メッシュ)未満の粒子サイズに粉砕される。石炭はNo.2燃焼オイルまたは天然ガスのような短くかつ明るい炎で燃焼する。浅い流動床のシステムで燃焼される75μm(200メッシュ)の微粉状にされた石炭に対する96%の燃焼と9%の乾燥煙道ガス損失とに比較して、炭素の燃焼終了ははるかに速く、>99%であり、乾燥煙道ガス損失は<6%である。

0134

2.ボイラー応用のための精炭燃料。微粉化石炭燃料と微粉化石灰岩スクラビング剤(たとえば、石灰岩、または、石灰岩および塩基性酸化物の混合物)はボイラーの燃焼チャンバへの直接点火のためにこの発明に従って粉砕され、ここで石炭は90%が32μm(500メッシュ)未満の粒子サイズに粉砕され、石灰岩は90%が30μm(525メッシュ)未満、その15%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズに粉砕される。石炭はNo.2燃焼オイルのように燃焼し、炭素燃焼は>99%であり、乾燥煙道ガス損失は<6%であり、石灰岩はSO2 およびNOX の>95%をスクラビングする。

0135

3.ガスタービン応用のための精炭燃料。微粉化石炭燃料および微粉化石灰岩スクラビング剤はガスタービンの直接点火のためにこの発明に従って各々別個に粉砕され、ここで石炭および石灰岩は90%が30μm(525メッシュ)未満、その35%が10μm(2000メッシュ)未満、その15%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズに粉砕される。石炭はNo.2燃焼オイルのように燃焼し、石灰岩は>95%のSO2 およびNOX をスクラビングし、燃焼プロセスからの微粉化粒子はガスタービンの翼または羽根を侵蝕しないかまたは汚さない。

0136

4.ガス発生応用のための精炭燃料。微粉化石炭燃料および微粉化石灰岩スクラビング剤は媒体BTUガスを生成するために高圧石炭ガス発生チャンバにおいて酸素で燃焼するためにこの発明に従って各々別個に粉砕され、ここで燃料およびスクラビング剤は80%が32μm(500メッシュ)未満、その25%が20μm(875メッシュ)未満の粒子サイズに粉砕される。結果として生じる媒体BTUガスは燃料タービンのための燃料として利用でき、燃料セルのための燃料インプットとして役立つことができ、または、液体燃料(たとえば、メタノール、ガソリン、ディーゼル)または化学供給原料の製造において中間生成物として用いられ得る。より粗大な石炭と比較して、微粉化石炭はより速い燃料速度を与え、ガス化の能力を高める。

0137

5.純粋な増量燃料:石炭/ガス。天然ガス、微粉化石炭、および微粉化石灰岩からなる混合燃料は、90%が32μm(500メッシュ)未満、その15%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って各々別個に粉砕された固体成分を有する。純粋な天然ガスと比較して、燃料混合物コジェネレーション(cogeneration)と結合したサイクル発電とのコストを低下させる。

0138

6.純粋な増量燃料:石炭/オイル。硫黄を含む液体燃料、微粉化石炭、および微粉化石灰岩スクラビング剤なる硫黄を含む混合燃料は、90%が32μm(500メッシュ)未満、その15%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って各々別個に粉砕された固体成分を有し、両方の固体成分は粉砕の際にその場で化学的に修正される。表面修正は、他の方法で恐らく可能であるよりも(容認可能な流動学特性で)液体燃料混合物においてより高い濃度の固体(70%まで)をもたらす。

0139

7.純粋な液体燃料:重油。微粉化石灰岩スクラビング剤を有した硫黄を含む液体燃料は、90%が30μm(525メッシュ)未満、その20%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕されたスクラビング剤を有し、スクラビング剤の表面は粉砕の際にその場で化学的に修正される。混合物は、90%のSO2 およびNOX その場でスクラビングしながら、直接点火されるボイラーまたは結合したサイクルの発電機からのより低コストの熱および/または電気につながる、低コストの硫黄を含む燃料オイル、バンカー燃料、残油および重質原油を使用させる。

0140

8.純粋な石炭/水スラリー燃料。石灰−水スラリー燃料は、90%が32μm(500メッシュ)未満、その15%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って各々別個に粉砕された石炭および石灰岩スクラビング剤を有し、燃料成分の表面は粉砕の際にその場で化学的に修正される。この石炭−水スラリー燃料は安定した炎を示し、速い燃料速度を示し、貯蔵に対して安定しており、80%までの石炭荷重を許容する。SO2 およびNOX は微粉化石灰岩によって燃料プロセスの間にその場でスクラビングされる。その高い石炭含有量と利用の容易さとのために、このような石炭−水スラリー燃料はパイプライン、内陸バージまたは海上タンカーによって石炭を輸送するための有益な手段であり得る。このような石炭−水スリラー液体石炭燃料は従来のランプ石炭と比較して粉砕、取扱いおよび輸送を省力化する。加えて、これはタンクターミナルでの貯蔵を容易にする。このような石炭−水スラリー燃料はユーティリティーボイラーのための燃料かまたは高圧石炭ガス化のための供給原料として利用できる。

0141

9.SO2 /NOX 制御:炭化カルシウム形成での共通点火(co-firing)。石炭および石灰岩はボイラーの燃焼チャンバへの直接点火のためにこの発明に従って粉砕され、ここで石炭および石灰岩は70%−90%が30μm(525メッシュ)未満、その20%−70%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズに各々別個に粉砕され、石炭:石灰岩=4:1のモル比で徹底的に混ぜ合わされ、ボイラーの燃焼チャンバへと注入される。炭化カルシウムは燃焼器の炎の温度(2,920°Fから3,350°F)で形成し、これは酸化硫黄および酸化窒素と結合する。SO2 は炭化カルシウムによって硫化カルシウム(CaS)に還元され、NOX は90%−99%のスクラビング有効性の窒素(N2 )に還元される。バグハウスにおいて下流で収集され得る形成された粒子は存在する煙道ガスの下流湿式スクラビングの必要性を大きく低下(または除去)する。

0142

10.SO2 /NOX 制御:共通点火および再循環。80%が20μm(875メッシュ)未満、その20%が10μm(2000メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕された微粉化石灰岩スクラビング剤と燃料とを共通点火し、ダストバッグ収集機に出る前にスクラビングを完全にするために燃料ガスを1600°Fで循環させることによって、硫黄を含む燃料の燃焼において生じるSO2 およびNOX を除去する。上の粒子サイズで、SO2 およびNOX は>99%吸収される。

0143

11.SO2 /NOX 制御:共通点火および水和。80%が20μm(875メッシュ)未満、その20%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕された微粉化石灰岩スクラビング剤と燃料とを共通点火することによって、さらに、ダストバック収集機に出る前に、結果として生じる煙道ガスを微細な水蒸気で処理してさらにスクラビング剤を活性化し、排ガスの温度を範囲1400°F−1800°Fに低下させることによって硫黄を含む燃料の燃焼において生じるSO2 およびNOX を除去する。非常に微細な水煙圧縮空気で適用すると燃焼ガスに存在する燃焼した石灰(酸化カルシウム、CaO)がいかなる残留SO2 およびNOX をもスクラビングする急冷された石灰(水酸化カルシウム、Ca(OH)2 )へと転換する。上の方法はSO2 およびNOXを>99+%吸収する。

0144

12.SO2 /NOX 制御:収着剤注入。微粉化石灰岩スクラビング剤で微粉化石炭を共通点火することに対する代替例として、微粉化石灰岩が燃料区域の上の熱いガス渦への収着剤注入のために用いられ得る。収着剤注入のため、微粉化石灰岩スクラビング剤は80%が20μm(875メッシュ)未満、その20%が10μm(2000メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕される。収着剤の作用を高めるために、微粉化石灰岩は微粉化亜鉛フェライトまたは微粉化酸化鉄を添加することによってさらに活性化され得る。上の方法はSO2およびNOX を>96%吸収する。

0145

13.NOX 制御:再燃焼。NOX の制御のための代替例として、微粉化石炭が、用いられる燃料の全重量の20%に等しい量まで、80%が32μm(500メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕され、「再燃焼」のための燃焼ゾーンのすぐ上に注入され、これは酸素不足ゾーンを生じ、それによって残留するNOX 放出をなくす。

0146

14.改良されたセメントクリンカー。セメントクリンカーが作られ、ここでセメントロック(たとえば、石灰岩、クレー、石/珪酸塩鉄鉱石および他の成分)が90%が32μm(500メッシュ)未満、その15%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕され、このようなセメントロックは混ぜ合わされ、発生したセメントクリンカーへとキルンで点火される。上述のように超微細および極微細な大きさのセメントロックで作られたクリンカーは、その反応成分のこのような調製なしで作られたクリンカーよりも高くかつより一貫して品質である。

0147

15.改良されたセメント。セメント粒子の表面は、この発明に従って粉砕を受ける間その場で化学的に修正される。微粉化セメントの表面修正は強度を高め、コンクリート製法において最終的な物理特性のより速い発展を引き起こす。

0148

16.セメントの改良された調製。セメントクリンカーがサイズ縮小され、ここでセメント生成物は90%が30μm(525メッシュ)未満、その20%が5μm(4500メッシュ)未満、その10%が2μm未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕される。上述のように超微細および極微細粒子でのセメントはコンクリート製法においてより高い強度、より優れた寿命およびより速い硬化を示す。

0149

17.新しいコンクリート製法。黒曜石(たとえば、火山ポゾラン、灰、凝灰岩または流紋石)は微粉化ガラスへと転換され、たとえば流紋石は80%が32μm(500メッシュ)未満、その20%が10μm(2000メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕される。セメント製法において用いられる場合、微粉化黒曜石は4000psi以上の圧縮永久歪を生じるように高い初期強度および速い硬化を伴ったコンクリートを生成する。

0150

発電所副産物であるフライアッシュはこの発明に従って微粉化され、ポルトランドセメントセリヒュームおよび適切な骨材との混合において高い強度のコンクリート製法で用いられ、17,000psiから20,000psiの圧縮永久歪を有したコンクリートを生じる。フライアッシュから高級な微粉化生成物への改良は電力のためのより低い製造コストにつながるはずである。

0151

18.コンクリートの再循環。使用済みコンクリートは、付加的な結合剤としての新しいセメントと組合せて新しいコンクリート製法において用いるために適切な粒子サイズに乾式粉砕することによって、この発明に従って微粉化再循環コンクリート混合物へと転換される。建築現場で回収されたコンクリートで再循環する能力は材料、輸送、処分および労働コストを著しく節約する。

0152

19.新しい建築材料。花崗岩石英珪灰石または他の硬質珪酸塩および火成岩のサイズ縮小が行なわれ、ここで微粉状にされた生成物は90%が32μm(500メッシュ)未満、その20%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕され、このような生成物は新しい建築材料を生むために結合剤と反応させられる。微粉化された硬質の岩から調製される生成物は、モルタル煉瓦ブロック、タイルおよびパネルのような、建築業界における従来の製品と比較してより優れた強度および他の物理特性を示す。

0153

シリカヒュームおよびフライアッシュを成分として添加することで調製された、高い強度のコンクリート製法は高い圧縮永久歪を示すが延性欠け砕けやすくなり、剪断強度は低下する。これらの製法で用いられる共通の骨材をこの発明に従って調製された微粉化された硬質の岩と交換するとこの欠点が克服され、高い圧縮永久歪と高い剪断強度とを備えた高強度のコンクリートが生じる。

0154

20.新しい絶縁材料。微粉化流紋岩または他の黒曜石で作られたセルラーコンクリートフォームは、火山性ガスの泡を捉えることによりこれらの鉱物において固有である閉じたセル構造組み入れる。このようなフォームは高い絶縁値と増し構造強度(30から40のk値と2000psiまでの圧縮強度)を示す。完全に耐火性であることに加えて、微粉化流紋岩/セルラーコンクリートフォーム製法は優れた熱的および音響的な絶縁体であり、同時に衝撃吸収体でもある。このような低コストフォームは、火に晒されると有毒ガス(たとえば、シアン化水素)を放出する高価なポリウレタンフォーム絶縁体にとって代わることができる。このようなフォームはまた高層建造物において鋼強化のための要件を低減でき、低コスト絶縁倉庫の建築のために用いられることができ、路床のための基礎となることができ、こうして温度変動によって引き起こされる道路への損傷に関連した維持コストを低下させる。

0155

21.炭化鉄およびスポンジ鉄の生成。鉄鉱石を炭化鉄粉末へと転換させる目的のために、乾燥した鉄鉱石が、この発明に従って、90%が32μm(500メッシュ)未満、その15%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズを有した微粉化生成物へと粉砕される。微粉化鉄鉱石は、90%が30μm(525メッシュ)未満、その15%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズを有した微粉化石炭と混ぜられ、混合物は炭化鉄を生むために還元炉で処理される。採鉱現場で鉄鉱石を炭化鉄へと転換させると、はるかに高い鉄含有量を有した生成物(93.22%のFeを有したFe3 C対69.94%のFeを有したFe2 O3 )が生じ、それによって市場への輸送コストを低減する。炭化鉄は、小製鉄所において屑鉄の代わりとなることによって鋼鉄製造の電気炉プロセスに直接使用可能であり、したがって、ペレット化した鉄鉱石の高炉還元の高価なステップを回避する。

0156

鉄鉱石をスポンジ鉄へと転換する目的のために、乾燥した鉄鉱石がこの発明に従って60%が32μm(500メッシュ)未満の粒子サイズを有した微粉化生成物へと粉砕される。微粉化鉄鉱石は微粉化石炭および酸素から調製されたガス化石炭で還元炉において処理される。結果として生じるスポンジ鉄は小製鉄所の電気炉における鋼の生成のために屑鉄を交換する際に役立つ合成屑鉄である。

0157

22.高炉のための微粉化石炭。この発明に従って80%が32μm(500メッシュ)未満の粒子サイズに粉砕された微粉化石炭は、このような微粉化石炭を上述の炉の羽口に導入することによって鉄鉱石の還元のために従来の高炉において直接用いることができる。40%までのコークとこのようなプロセスで補助燃料として用いられる全天然ガスとが低コスト高硫黄微粉化石炭と交換でき、このような石炭から生じる硫黄は高炉のスラッグへと掃去される(scavenged )。微粉化石炭および酸素を高炉プロセスへと導入することによって、90%までのコークがこの発明に従って調製された微粉化高硫黄石炭と交換でき、鋼生成のより少ないコストへとつながる。

0158

23.戦略的な金属回収。この発明での低コスト微粉化鉱石と、高硫黄微粉化石炭のガス発生からの低コスト水素との利用可能性は、戦略的な金属(マンガンニッケルコバルト、錫、チタンクロムモリブデン、タングステンおよびバナジウム)をそれらのグレードの低い鉱石から回収させる。グレードの低い戦略的金属の鉱石はこの発明に従って90%が30μm(525メッシュ)未満の粒子サイズに粉砕される。これらの微粉化粉末は還元炉において水素で処理され、それによって、望ましくない鉱石の脈石から重力によって分離され得る戦略的金属の粒子を遊離する。

0159

24.貴金属の乾式分離。この発明に従ったサイズ縮小は、クレーの含有量の高い砂鉱、黒砂またはこれらの濃縮物からの貴金属の分離と、それらの耐熱鉱石からのこれらの金属の回収とにおいて用いられ得る。乾式プロセスとして、これは水消費の節約と水の再循環とを示し、それによって、特に乾燥した気候の地域にある鉱床では貴金属の回収のための処理コストを低下させる。

0160

25.鉱石からの金およびプラチナの遊離。この発明に従ったサイズ縮小は、硬い石英または珪酸塩から金元素を遊離し、封入する磁鉄鉱から元素のプラチナを遊離するために用いられ得る。遊離された金はテーブリングまたは化学浸出によって選別され、プラチナは湿式磁気分離によって改良され得る。

0161

26.水素の生成。石炭および石灰岩は高圧ガス化において水の存在の下酸素での燃焼のためにこの発明に従って各々別個に粉砕されて、一酸化炭素(CO)および水素(H2 )の混合物を生成し、ここで石炭は80%が32μm(500メッシュ)未満の粒子サイズに粉砕され、石灰岩は80%が30μm(525メッシュ)未満、その25%が5μm未満の粒子サイズに粉砕される。微粉化石炭を用いると反応時間が縮小され、反応の制御がより良く行なわれ、それによって水素生成のコストをより大きな石炭供給原料を用いる場合よりも減らす。これは水素生成の最も低コストな方法の1つを示す。

0162

27.直接石炭点火タービンのための燃焼ガス浄化。75μm(200メッシュ)の石炭を燃焼する直接石炭点火タービンの燃焼ガスはこの発明に従って回転半透過性手段を水平に通過する。半透過性手段は、燃焼器通路とガスタービンとの間に配置された回転スクリーンを有し、かつ回転スクリーンの下にトラップを有したアセンブリである。石炭から形成された熱い溶融した灰粒子のほとんどが圧力損失および温度低下を無視できるものとしてガスの流れから除去され、ガスの流れに残る灰は、タービンの翼または羽根に損傷がないようにサイズ縮小される。同様に、回転半透過性手段は、硫黄収着材、アルカリ収着材、または灰収着材が熱いガスの流れに注入されるときに熱いガスの浄化をもたらすために用いられて、ガスタービンの浸蝕および衝突を回避し、環境上の排出基準にかなうようにする。浄化の有効性は、熱いガスが回転半透過性手段を通過した後に遠心放出ファンを付加的に用いることによって高められ得る。

0163

28.PFBCのための燃焼ガス浄化。灰粒子およびアルカリ粒子を含んだ加圧流動床燃焼器を出る燃焼ガスは、ガスタービンに入る前に熱いガスをこの発明に従って回転半透過性手段を含む配列に通過させることによって浄化され、それによって高価で壊れやすいセラミック製のクロスフローフィルタの必要性をなくす。浄化の有効性は、熱いガスの流れにおける残留固体をなくすために回転半透過性手段の下流に遠心放出ファンを用いることによって高められ得る。

0164

29.石炭点火ボイラーのための燃焼ガス浄化。この発明に従った回転半透過性手段はタングステンから作られ、75μm(200メッシュ)の石炭を燃焼する石炭点火ボイラーのボイラーチューブのゾーン内で燃焼チャンバの中に水平に配置される。より大きい燃えさしは回転半透過性手段によって拒絶され、炭素の燃焼終了が99%まで高まり、かつ乾燥した煙道ガスの損失が8%未満まで低下するように、付加的な熱をボイラーチューブへと渡すのに十分に長い燃焼チャンバ内に保持される。

0165

30.炭化カルシウムの製造。石灰岩および石炭は、各々80%が30μm(525メッシュ)未満、その20%−60%が5μm(4500メッシュ)未満の粒子サイズにこの発明に従って別個に粉砕される。微粉化石炭の炎はサイクルの燃焼器において起こされ、その温度は2,920°Fから3,350°Fの範囲に維持される。微粉化石灰岩および微粉化石炭は石灰岩:石炭=1:4の分子比で徹底して混ぜられ、混合物は炭化カルシウムが形成される燃焼ゾーンへと吹き込まれる。このように形成された炭化カルシウムは空気の流れによってパイプアセンブリを介して除去され、ここで反応生成物は300°Fまで冷却され、その後炭化カルシウム粉末はサイクロン内で空気の流れから分離される。

0166

上述の明細書は限定によってではなく例示によってこの発明の好ましい実施例を説明する。説明された実施例の等価な修正は当業者想起されるであろう。このような変化、変更および均等物は、この発明が適切に権利を与えられるすべての均等物の利点を得るように解釈されると、前掲の特許請求の範囲により具体的に記載されるようにこの発明の範疇内にある。

0167

図面の簡単な説明

0168

図1この発明に従う方法を実行するための発明に従う装置の概略図である。
図2図1に示される流体エネルギミルの概略断面図である。
図3この発明に従う流体エネルギ改質器の概略断面図である。
図4この発明に従う流体エネルギ極微細改質機の概略断面図である。
図5(A)および(B)は図2に示される遠心持ち上げファンの平面図および断面図である。
図6(A)および(B)は図2において用いるための2つの異なった同軸ロータの平面図である。
図7(A)および(B)は図2に示される回転可能な半透過性手段の平面図および正面図である。
図8(A)および(B)は図2に示されるスピニングディスクの平面図および正面図である。
図9(A)および(B)は図2に示される回転プレートの平面図および正面図である。
図10図2のミルにおける内部軸受アセンブリの平面図である。
図11図2のミルにおける流れ向上バーの平面図である。

--

0169

10粉砕ユニット
11 粗大および微細粉砕ゾーン
12中間粉砕ゾーン
13 分離ゾーン

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • バイオドライングテック エスピーエーの「 高速脱水及び粉砕タービン」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題・解決手段】本発明は固体粉砕粒子を得て、存在する水を解離させるための高速脱水及び粉砕タービン(1)に関し、これは、a)固体粉砕粒子の出口のためのダクト及び粉砕される固体粒子の入口のための底部(1... 詳細

  • 前橋工業株式会社の「 解砕ホッパー及びそれを用いて原料を解砕する方法」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】排出口が閉塞することなく高粘度の脱水ケーキを解砕することのできるホッパとその使用方法を提供する。【解決手段】原料を一時的に蓄え、傾斜した底面及びその底面の最下部に前記原料の排出口17を有する本... 詳細

  • 株式会社Isaacの「 ジェットミル装置」が 公開されました。( 2020/10/22)

    【課題・解決手段】被粉砕物を微粉体に粉砕するジェットミル装置に関する。ジェットミル装置は、被粉砕物を微粉体に粉砕するための空洞室と、空洞室内に旋回する空気流を生成する空気流生成部と、空洞室内に設けられ... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ