(57)【要約】粒子の摩擦電気分離に基づいて、粒子混合物を分離するための改良されたベルトセパレータシステムおよび改良された方法が、開示される。１つ以上のガスノズル、例えば、複数のガスノズルは、動作中の粒子の分散を改良するために、本システムの一部として提供され、または既存のシステム等のシステム中に設置される。ベルトセパレータシステムは、縦方向中心線の対向する側上に配列され、その間に電場を提供するように構成されている、第１の電極および第２の電極と、システムの第１の端部に配置された第１のローラと、システムの第２の端部に配置された第２のローラと、第１および第２の電極間に配置され、第１のローラおよび第２のローラによって支持されている、連続ベルトと、連続ベルトによって連続ベルトの間に画定された分離区域と、ガスを分離区域に送達するために、システムの壁に沿って周期的場所に位置付けられている、複数のガスノズルとを備える。
2018506425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトセパレータシステムであって、
縦方向中心線の対向する側上に配列されている、第１の電極および第２の電極であって、前記第１の電極および第２の電極は、前記第１および第２の電極間に電場を提供するように構成されている、第１の電極および第２の電極と、
前記システムの第１の端部に配置された第１のローラと、
前記システムの第２の端部に配置された第２のローラと、
前記第１および第２の電極間に配置され、前記第１のローラおよび前記第２のローラによって支持されている、連続ベルトと、
前記連続ベルトによって前記連続ベルトの間に画定された分離区域と、
ガスを前記分離区域に送達するために、前記システムの壁に沿って周期的場所に位置付けられている、複数のガスノズルと
を備える、ベルトセパレータシステム。
【請求項２】
前記複数のガスノズルのうちの少なくとも１つのガスノズルの入口に流体接続されている、ガスの源をさらに備える、請求項１に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項３】
前記ガスの源は、加圧ガスである、請求項２に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項４】
前記ガスの源は、加圧空気である、請求項２に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項５】
前記ガスの源は、前記分離区域内に事前判定された相対湿度を提供するために、選択された相対湿度条件にある、請求項３に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項６】
前記事前判定された相対湿度は、前記分離区域内で約０％〜約７５％の範囲内にある、請求項５に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項７】
前記ガスの源は、前記分離区域内に事前判定された温度を提供するために、選択された温度条件にある、請求項３に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項８】
前記事前判定された温度は、前記分離区域内で約６０oＦ〜約２５０oＦの範囲内にある、請求項７に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項９】
前記ガスの源は、前記分離区域内に事前判定された温度を提供するために、選択された温度条件にある、請求項５に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１０】
前記分離区域内で、前記事前判定された相対湿度は、約０％〜約７５％の範囲内にあり、前記事前判定された温度は、約６０oＦ〜約２５０oＦの範囲内にある、請求項９に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１１】
前記事前判定された相対湿度は、前記ガスの源への除湿、蒸気追加、および液体水追加のうちの少なくとも１つを通して提供される、請求項５に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１２】
前記ガスは、前記分離区域内の処理空気の相対湿度にほぼ等しい相対湿度を有するように調整される、請求項５に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１３】
前記ガスは、乾燥空気である、請求項５に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１４】
前記加圧ガスの源は、周囲条件にある、請求項３に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１５】
前記複数のガスノズルは、連続的ベースおよび断続的ベースのうちの少なくとも１つで加圧ガスを送達するように構成されている、請求項１に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１６】
事前判定された間隔において前記断続的ベースでガスを提供するために、タイミングデバイスをさらに備える、請求項１５に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１７】
前記事前判定された間隔は、約ゼロ秒〜約３０秒である、請求項１６に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１８】
前記事前判定された間隔は、約１０秒である、請求項１７に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項１９】
前記複数のガスノズルは、約１０ポンド毎平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）〜約１００ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成されている、請求項３に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２０】
前記複数のガスノズルは、約１５ｐｓｉｇ〜約２５ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成されている、請求項１８に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２１】
前記複数のガスノズルは、約２５ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成されている、請求項２０に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２２】
前記複数のガスノズルは、約６０ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成されている、請求項１９に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２３】
前記複数の空気ノズルは、前記空気ノズルを前記連続ベルトによって生成される研磨高剪断区域に暴露することなく、前記システム内で分離されるべき粉末の流動化を最大限にするように位置付けられている、請求項１に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２４】
前記複数のガスノズルは、前記連続ベルトの進行の方向に約９０度〜前記ベルトの進行の方向に対して法線から４５度の範囲内の角度に位置付けられている、請求項２３に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２５】
前記分離区域の内部で前記システムの壁上に位置付けられている、耐摩耗電気絶縁セラミック材料をさらに備える、請求項１に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２６】
前記複数の空気ノズルは、前記システムの壁と、前記壁および前記分離区域に隣接して位置付けられた耐摩耗ライナとを通して設置されている、請求項１に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２７】
前記ガスの源は、除湿システム、蒸気の源、および液体水の源のうちの少なくとも１つに流体接続される、請求項５に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２８】
前記連続ベルトは、前記ベルトの縦方向縁の周期的場所において、前記縦方向縁内に形成された周期的切り欠きを備え、前記周期的切り欠きは、流動化困難な材料の成分を前記ベルトセパレータシステムの縦方向に沿った方向に運搬するために構成されている、請求項１に記載のベルトセパレータシステム。
【請求項２９】
前記ベルトの縦方向縁内に形成された前記切り欠きは、斜角縁を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
各切り欠きの前記斜角縁は、４〜５ｍｍの範囲内の半径を有する、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記ベルトの縦方向縁内に形成された前記切り欠きは、三角形形状を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記切り欠きの前縁は、前記縦方向縁に対して約１２°〜約４５°の範囲内の角度を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記切り欠きの後縁は、前記縦方向縁に対して垂直である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３４】
前記ベルトは、前記縦方向に沿って対向する方向に進行する向流ベルト区画を含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３５】
前記縦方向縁内の前記切り欠きは、流動化困難な材料のための前記ベルトセパレータシステムの処理量を最大限にするように選択される寸法を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３６】
前記縦方向縁内の前記切り欠きは、流動化困難な材料のための前記ベルトの動作寿命を最大限にするように選択される寸法を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３７】
前記ベルトは、前記ベルトセパレータシステムの内側の幅に約１〜５ミリメートル満たない幅を有し、前記ベルトの縦方向縁内の縁は、前記分離システムの内縁から離れるように前記流動化困難な材料の成分を掃出するように構成されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３８】
ベルトセパレータシステム内で粒子混合物を流動化させる方法であって、
前記粒子混合物を前記ベルトセパレータシステムの供給ポートに導入することであって、前記システムは、
縦方向中心線の対向する側上に配列されている、第１の電極および第２の電極であって、前記第１の電極および第２の電極は、前記第１および第２の電極間に電場を提供するように構成されている、第１の電極および第２の電極と、
前記システムの第１の端部に配置された第１のローラと、
前記システムの第２の端部に配置された第２のローラと、
前記第１および第２の電極間に配置され、前記第１のローラおよび前記第２のローラによって支持されている、連続ベルトと、
前記連続ベルトによって前記連続ベルトの間に画定された分離区域と
を備える、ことと、
ガスを前記分離区域に送達するために、前記システムの壁に沿って位置付けられたガスノズルを通してガスを送達することと
を含む、方法。
【請求項３９】
前記ガスノズルを通してガスを送達することは、加圧ガスを送達することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記ガスノズルを通してガスを送達することは、事前判定された間隔にわたって断続的にガスを送達することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
約ゼロ秒〜約３０秒の事前判定された間隔において、断続的に前記ガスノズルを通して前記ガスを送達することをさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記事前判定された間隔は、約１０秒である、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記ガスノズルを通してガスを送達することは、約１０ポンド毎平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）〜約１００ｐｓｉｇの圧力においてガスノズルを通して前記ガスを送達することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
前記複数のガスノズルは、約１５ｐｓｉｇ〜約２５ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成されている、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記圧力は、約２５ｐｓｉｇである、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記圧力は、約６０ｐｓｉｇである、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記連続ベルトを約１０フィート毎秒（３．０メートル毎秒）〜約１００フィート毎秒（３０．５メートル毎秒）の速度で動作させることをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４８】
前記ガスノズルを通してガスを送達することは、ベルトモータトルクにおいて少なくとも１０％の減少を提供する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
前記ガスノズルを通してガスを送達することは、前記連続ベルトのベルト寿命において少なくとも１００％の増加を提供する、請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記粒子混合物による電極被覆における少なくとも約７５％の減少を提供する、処理空気の相対湿度に等しい事前判定された相対湿度においてガスを提供するように前記ガスを送達することをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５１】
処理空気の相対湿度にほぼ等しい相対湿度を有するように前記ガスを調整することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記ガスを送達することに先立って、前記分離区域内で乾燥空気の相対湿度を有するように前記ガスを調整することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５３】
前記ガスを送達することに先立って、前記ガスを加湿することまたは除湿することのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５４】
空気ノズルを伴わないシステムと比較して、増加した電圧において動作させ、それによって、電気絶縁粉末の分離を改良することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５５】
空気ノズルを伴わないシステムと比較して、減少した電極間隙において動作させ、それによって、前記粒子混合物の分離を改良することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５６】
ベルト分離システムの動作寿命を促進するための方法であって、
前記ベルト分離システムの壁に沿って位置付けられた複数のガスノズルを設置することを含み、
前記システムは、
縦方向中心線の対向する側上に配列されている第１の電極および第２の電極を備え、前記第１の電極および第２の電極は、前記第１および第２の電極間に電場を提供するように構成されている、第１の電極および第２の電極と、
前記システムの第１の端部に配置された第１のローラと、
前記システムの第２の端部に配置された第２のローラと、
前記第１および第２の電極間に配置され、前記第１のローラおよび前記第２のローラによって支持されている、連続ベルトと
を備える、方法。
【請求項５７】
前記複数のガスノズルをガスの源に接続することをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記複数のガスノズルを加圧ガスの源に接続することをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記複数のガスノズルを、事前判定された相対湿度および事前判定された温度のうちの少なくとも１つに調整された加圧ガスの源に接続することをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記加圧ガスの源を除湿器、蒸気の源、および液体水の源のうちの少なくとも１つに接続することをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
処理空気の相対湿度にほぼ等しい相対湿度を有するようにガスを調整することをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
ガスを送達することに先立って、分離区域内で乾燥空気の相対湿度を有するように前記ガスを調整することをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
空気ノズルを伴わないシステムと比較して、増加した電圧において動作させ、それによって、電気絶縁粉末の分離を改良することをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６４】
空気ノズルを伴わないシステムと比較して、減少した電極間隙において動作させ、それによって、粒子混合物の分離を改良することをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６５】
粒子混合物を前記ベルトセパレータシステムの供給ポートに導入することをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６６】
前記連続ベルトを約１０フィート毎秒（３．０メートル毎秒）〜約１００フィート毎秒（３０．５メートル毎秒）の速度で動作させることをさらに含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
ガスを分離区域に送達するために、前記システムの壁に沿って位置付けられたガスノズルを通して前記ガスを送達することをさらに含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記ガスノズルを通して前記ガスを送達することは、加圧ガスを送達することを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記ガスノズルを通して前記ガスを送達することは、事前判定された間隔にわたって断続的にガスを送達することを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
前記ガスノズルを通して前記ガスを送達することは、約ゼロ秒〜約３０秒の事前判定された間隔にわたって、断続的にガスを送達することを含む、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記事前判定された間隔は、約１０秒である、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記ガスノズルを通して前記ガスを送達することは、約１０ポンド毎平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）〜約１００ｐｓｉｇの圧力においてガスノズルを通して前記ガスを送達することを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７３】
前記複数のガスノズルは、約１５ｐｓｉｇ〜約２５ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成されている、請求項６８に記載の方法。
【請求項７４】
前記圧力は、約２５ｐｓｉｇである、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記圧力は、約６０ｐｓｉｇである、請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
前記ガスノズルを通してガスを送達することは、ベルトモータトルクにおいて少なくとも１０％の減少を提供する、請求項６７に記載の方法。
【請求項７７】
前記ガスノズルを通してガスを送達することは、前記連続ベルトのベルト寿命において少なくとも１００％の増加を提供する、請求項６７に記載の方法。
【請求項７８】
前記粒子混合物による電極被覆における少なくとも約７５％の減少を提供する、処理空気の相対湿度に等しい事前判定された相対湿度においてガスを提供するように前記ガスを送達することをさらに含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７９】
前記複数のガスノズルは、前記連続ベルトの進行の方向に約９０度〜前記ベルトの進行の方向に対して法線から４５度の範囲内の角度に位置付けられている、請求項５６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
（発明の分野）
本発明は、ベルトタイプセパレータシステム内で粒子を流動化させるために、ベルトタイプセパレータデバイス内に設置される、ガスノズル、例えば、加圧ガス噴射ノズルのシステムに関する。本発明は、ベルトタイプセパレータデバイス、例えば、ベルト分離装置の分離区域の縦方向外縁内の粒子を流動化させるために、ベルトタイプセパレータデバイス内に設置される加圧ガス噴射ノズルを備えるシステムに関し、粒子混合物を流動化させ、ベルト分離装置の１つ以上の縁上に蓄積する粒子の摩擦帯電および後続摩擦電気分離を可能にし得る。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術の議論）
ベルトセパレータシステム（ＢＳＳ）は、表面接触による異なる構成物の帯電（すなわち、摩擦電気効果）に基づいて、粒子混合物の構成物を分離するために使用される。図１は、共同所有である米国特許第４，８３９，０３２号および第４，８７４，５０７号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に開示されるようなベルトセパレータシステム１０を示す。ベルトセパレータシステム１０の一実施形態は、縦方向中心線１８を画定するように縦方向に配列される平行な離間された電極１２および１４／１６と、縦方向中心線に平行な、離間された電極間を縦方向に進行するベルト２０とを含む。ベルト２０は、端部ローラ２２、２４の対によって駆動される、連続ループを形成する。粒子混合物が、電極１４および１６間の供給面積２６において、ベルト２０上に装填される。ベルト２０は、電極１２および１４／１６の長さに沿って粒子混合物の構成物を輸送するために、対向する方向に移動する向流進行ベルト区画２８および３０を含む。ＢＳＳの唯一の移動部分は、ベルト２０である。ベルトは、したがって、ＢＳＳの重要構成要素である。ベルト２０は、極めて摩耗的な環境において、高速、例えば、約４０マイル／時で移動する。２つのベルト区画２８、３０は、中心線１８に平行な対向する方向に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許４，８３９，０３２号明細書
【特許文献２】米国特許４，８７４，５０７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の要約）
側面および実施形態は、ガス、例えば、空気等の高圧流動化ガスをベルト分離装置またはシステム、例えば、ベルト分離装置またはシステムの分離区域の縦方向内縁に送達するためのシステムを対象とする。
【０００５】
ベルト分離システムの一実施形態は、圧縮ガスを連続的または断続的ベースで送達し、流動化困難な粉末を流動化または解砕させ、これをＢＳＳによって静電分離しやすくするために、ＢＳＳ分離区域壁の壁の内側に沿って周期的場所に設置される、一連の空気ノズルを備える。
【０００６】
ベルト分離システムの別の実施形態は、相対湿度（ＲＨ）制御空気を連続的または断続的ベースで噴射し、同時に粉末を流動化させながら対象材料の摩擦電気分離特性を増強するために、ＢＳＳ分離区域の壁の内側に沿って周期的場所に設置される、一連の空気ノズルを備える。
【０００７】
ベルト分離システムの別の実施形態は、相対湿度（ＲＨ）および温度制御空気を連続的または断続的ベースで噴射し、同時に粉末を流動化させながら対象材料の摩擦電気分離特性を増強するために、ＢＳＳ分離区域の壁の内側に沿って周期的場所に設置される、一連の空気ノズルを備える。
【０００８】
いくつかの実施形態では、ベルトセパレータシステムが、提供される。ベルトセパレータシステムは、縦方向中心線の対向する側上に配列される第１の電極および第２の電極を備え、第１の電極および第２の電極は、第１および第２の電極間に電場を提供するように構成される。ベルトセパレータシステムはさらに、本システムの第１の端部に配置される、第１のローラと、本システムの第２の端部に配置される、第２のローラと、第１および第２の電極間に配置され、第１のローラおよび第２のローラによって支持される、連続ベルトとを備える。ベルトセパレータシステムはさらに、連続ベルトによって、その間に画定される、分離区域と、ガスを分離区域に送達するために、本システムの壁に沿って周期的場所に位置付けられる、複数のガスノズルとを備える。
【０００９】
本実施形態の側面によると、本システムはさらに、複数のガスノズルのうちの少なくとも１つのガスノズルの入口に流体接続される、ガスの源を備える。本実施形態の側面によると、ガスの源は、加圧ガスである。本実施形態の側面によると、ガスの源は、加圧空気である。本発明の側面によると、ガスは、ガスがノズルを通して膨張した後、これが膨張したガスの事前判定された温度および事前判定された圧力のうちの少なくとも１つにおいて提供されるように選択された条件にある。本実施形態の側面によると、ガスの源は、例えば、分離区域内に事前判定された相対湿度を提供するために、選択された相対湿度条件にある。本実施形態の側面によると、事前判定された相対湿度は、分離区域内で周囲圧力、例えば、ゼロｐｓｉｇにおいて測定される、約０％〜約７５％の範囲内にある。本実施形態の側面によると、ガスの源は、例えば、分離区域内に事前判定された温度を提供するために、選択された温度条件にある。本実施形態の側面によると、事前判定された温度は、分離区域内で華氏約６０度（oＦ）〜約２５０oＦの範囲内にある。本実施形態のある側面によると、ガスの源は、分離区域内に事前判定された相対湿度および事前判定された温度を提供するために、選択された条件にある。本実施形態の側面によると、事前判定された相対湿度は、約０％〜約７５％の範囲内にあり、事前判定された温度は、約６０oＦ〜約２５０oＦの範囲内にある。本実施形態の側面によると、事前判定された相対湿度は、ガスの源への除湿、蒸気追加、および液体水追加のうちの少なくとも１つを通して提供される。本実施形態の側面によると、ガスは、処理空気、例えば、分離区域内の処理空気の相対湿度にほぼ等しい相対湿度を有するように調整される。本実施形態の側面によると、ガスは、乾燥空気である。本実施形態の側面によると、加圧ガスの源は、周囲条件にある。本実施形態の側面によると、複数のガスノズルは、連続的ベースおよび断続的ベースのうちの少なくとも１つで加圧ガスを送達するように構成される。本実施形態の側面によると、本システムは、事前判定された間隔において断続的ベースでガスを提供するために、タイミングデバイスを備える。本実施形態の側面によると、事前判定された間隔は、約ゼロ秒〜約３０秒である。本実施形態の側面によると、事前判定された間隔は、約１０秒である。本実施形態の側面によると、複数のガスノズルは、約１０ポンド毎平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）〜約１００ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成される。本実施形態の側面によると、複数のガスノズルは、約１５ｐｓｉｇ〜約２５ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成される。本実施形態の側面によると、複数のガスノズルは、約２５ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成される。本実施形態の側面によると、複数のガスノズルは、約６０ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成される。本実施形態の側面によると、複数の空気ノズルは、空気ノズルを連続ベルトによって生成される研磨高剪断区域に暴露することなく、本システム内で分離されるべき粉末の流動化を最大限にするように位置付けられる。本実施形態の側面によると、複数��ガスノズルは、連続ベルトの進行の方向に約９０度〜ベルトの進行の方向に対して法線から４５度の範囲内の角度に位置付けられる。本実施形態の側面によると、本システムはさらに、分離区域の内部で、本システムの壁上に位置付けられる、耐摩耗電気絶縁セラミック材料を備える。本実施形態の側面によると、複数の空気ノズルは、本システムの壁と、壁および分離区域に隣接して位置付けられる耐摩耗ライナとを通して設置される。本実施形態の側面によると、ガスの源は、除湿システム、蒸気の源、および液体水の源のうちの少なくとも１つに流体接続される。本実施形態の側面によると、連続ベルトは、ベルトの縦方向縁の周期的場所において、縦方向縁内に形成される周期的切り欠きを備え、周期的切り欠きは、流動化困難な材料の成分をベルトセパレータシステムの縦方向に沿った方向に運搬するために構成される。本実施形態の側面によると、ベルトの縦方向縁内に形成される切り欠きは、斜角縁を有する。本実施形態の側面によると、各切り欠きの斜角縁は、４〜５ｍｍの範囲内の半径を有する。本実施形態の側面によると、ベルトの縦方向縁内に形成される切り欠きは、三角形形状を有する。本実施形態の側面によると、切り欠きの前縁は、縦方向縁に対して約１２°〜約４５°の範囲内の角度を有する。本実施形態の側面によると、ベルトは、縦方向に沿って対向する方向に進行する向流ベルト区画を含む。本実施形態の側面によると、縦方向縁内の切り欠きは、流動化困難な材料のためのベルトセパレータシステムの処理量を最大限にするように選択される寸法を有する。本実施形態の側面によると、縦方向縁内の切り欠きは、流動化困難な材料のためのベルトの動作寿命を最大限にするように選択される寸法を有する。本実施形態の側面によると、ベルトは、ベルトセパレータシステムの内側の幅に約１〜５ミリメートル満たない幅を有し、ベルトの縦方向縁内の縁は、分離システムの内縁から離れるように流動化困難な材料の成分を掃出するように構成される。
【００１０】
ある他の実施形態では、ベルトセパレータシステム内で粒子混合物を流動化させる方法が、提供される。本方法は、粒子混合物をベルトセパレータシステムの供給ポートに導入することを含み、本システムは、縦方向中心線の対向する側上に配列される第１の電極および第２の電極を備え、第１の電極および第２の電極は、第１および第２の電極間に電場を提供するように構成される。本システムはさらに、本システムの第１の端部に配置される、第１のローラと、本システムの第２の端部に配置される、第２のローラと、第１および第２の電極間に配置され、第１のローラおよび第２のローラによって支持される、連続ベルトと、連続ベルトによって、その間に画定される、分離区域とを備える。ベルトセパレータシステム内で粒子混合物を流動化させる方法は、ガスを分離区域に送達するために、本システムの壁に沿って位置付けられるガスノズルを通してガスを送達することを含む。
【００１１】
本実施形態の側面によると、ガスノズルを通してガスを送達することは、加圧ガスを送達することを含む。本実施形態の側面によると、ガスノズルを通してガスを送達することは、事前判定された間隔にわたって断続的にガスを送達することを含む。本実施形態の側面によると、事前判定された間隔は、約ゼロ秒〜約３０秒である。本実施形態の側面によると、事前判定された間隔は、約１０秒である。本実施形態の側面によると、ガスノズルを通してガスを送達することは、約１０ポンド毎平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）〜約１００ｐｓｉｇの圧力においてガスノズルを通してガスを送達することを含む。本実施形態の側面によると、複数のガスノズルは、約１５ｐｓｉｇ〜約２５ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成される。本実施形態の側面によると、圧力は、約２５ｐｓｉｇである。本実施形態の側面によると、圧力は、約６０ｐｓｉｇである。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、連続ベルトを約１０フィート毎秒（３．０メートル毎秒）〜約１００フィート毎秒（３０．５メートル毎秒）の速度で動作させることを含む。本実施形態の側面によると、ガスノズルを通してガスを送達することは、ベルトモータトルクにおいて少なくとも１０％の減少を提供する。本実施形態の側面によると、ガスノズルを通してガスを送達することは、連続ベルトのベルト寿命において少なくとも１００％の増加を提供する。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、粒子混合物による電極被覆における少なくとも約７５％の減少を提供する、処理空気の相対湿度に等しい事前判定された相対湿度においてガスを提供するようにガスを送達することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、処理空気の相対湿度にほぼ等しい相対湿度を有するようにガスを調整することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、ガスを送達することに先立って、分離区域内で乾燥空気の相対湿度を有するようにガスを調整することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、ガスを送達することに先立って、ガスを加湿することまたは除湿することのうちの少なくとも１つを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、空気ノズルを伴わないシステムと比較して、増加した電圧において動作させ、それによって、電気絶縁粉末の分離を改良することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、空気ノズルを伴わないシステムと比較して、減少した電極間隙において動作させ、それによって、粒子混合物の分離を改良することを含む。
【００１２】
ある他の実施形態では、ベルト分離システムの動作寿命を促進するための方法が、提供される。本方法は、ベルト分離システムの壁に沿って位置付けられる複数のガスノズルを設置することを含み、本システムは、縦方向中心線の対向する側上に配列される第１の電極および第２の電極であって、第１の電極および第２の電極は、第１および第２の電極間に電場を提供するように構成される、第１の電極および第２の電極と、本システムの第１の端部に配置される、第１のローラと、本システムの第２の端部に配置される、第２のローラと、第１および第２の電極間に配置され、第１のローラおよび第２のローラによって支持される、連続ベルトとを備える。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、複数のガスノズルをガスの源に接続することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、複数のガスノズルを加圧ガスの源に接続することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、複数のガスノズルを、事前判定された相対湿度および事前判定された温度のうちの少なくとも１つに調整された加圧ガスの源に接続することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、加圧ガスの源を除湿器、蒸気の源、および液体水の源のうちの少なくとも１つに接続することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、処理空気の相対湿度にほぼ等しい相対湿度を有するようにガスを調整することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、ガスを送達することに先立って、分離区域内で乾燥空気の相対湿度を有するようにガスを調整することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、空気ノズルを伴わないシステムと比較して、増加した電圧において動作させ、それによって、電気絶縁粉末の分離を改良することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、空気ノズルを伴わないシステムと比較して、減少した電極間隙において動作させ、それによって、粒子混合物の分離を改良することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、粒子混合物をベルトセパレータシステムの供給ポートに導入することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、連続ベルトを約１０フィート毎秒（３．０メートル毎秒）〜約１００フィート毎秒（３０．５メートル毎秒）の速度で動作させることを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、ガスを分離区域に送達するために、本システムの壁に沿って位置付けられるガスノズルを通してガスを送達することを含む。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、加圧ガスを送達することを含む、ガスノズルを通してガスを送達することを含む。本実施形態の側面によると、ガスノズルを通してガスを送達することは、事前判定された間隔にわたって断続的にガスを送達することを含む。本実施形態の側面によると、事前判定された間隔は、約０〜約３０秒である。本実施形態の側面によると、事前判定された間隔は、約１０秒である。本実施形態の側面によると、ガスノズルを通してガスを送達することは、約１０ポンド毎平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）〜約１００ｐｓｉｇの圧力においてガスノズルを通してガスを送達することを含む。本実施形態の側面によると、複数のガスノズルは、約１５ｐｓｉｇ〜約２５ｐｓｉｇの圧力において加圧ガスを送達するように構成される。本実施形態の側面によると、圧力は、約２５ｐｓｉｇである。本実施形態の側面によると、圧力は、約６０ｐｓｉｇである。本実施形態の側面によると、ガスノズルを通してガスを送達することは、ベルトモータトルクにおいて少なくとも１０％の減少を提供する。本実施形態の側面によると、ガスノズルを通してガスを送達することは、連続ベルトのベルト寿命において少なくとも１００％の増加を提供する。本実施形態の側面によると、本方法はさらに、粒子混合物による電極被覆における少なくとも約７５％の減少を提供する、処理空気の相対湿度に等しい事前判定された相対湿度においてガスを提供するようにガスを送達することを含む。本実施形態の側面によると、複数のガスノズルは、連続ベルトの進行の方向に約９０度〜ベルトの進行の方向に対して法線から４５度の範囲内の角度に位置付けられる。
【００１３】
少なくとも１つの実施形態の種々の側面が、縮尺通りに描かれることが意図されない、付随の図を参照して以下に議論される。図は、種々の側面および実施形態の例証およびさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書の一部に組み込まれ、それを構成するが、本発明の限定の定義として意図されない。参照記号が、図、発明を実施するための形態、または任意の請求項における技術的特徴に続く場合、参照記号は、図および説明の明瞭性を増加させることを唯一の目的として含まれている。図では、種々の図に例証される各同じまたはほぼ同じ構成要素は、同様の番号によって表される。明確化を目的として、全ての構成要素が、全ての図において標識化されるわけではない場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、ベルトセパレータシステム（ＢＳＳ）の一実施例の図を例証する。
【図２】図２は、本開示のある実施形態による、押出ベルトの平面図を例証する。
【図３】図３は、本開示のある実施形態による、ガスノズルシステムの立面図を例証する。
【図４】図４は、本開示のある実施形態による、ガスノズルシステムの平面図を例証する。
【図５】図５Ａは、ＢＳＳのための改良されたベルトの平面図を例証する。図５Ｂは、図５Ａのベルトの側面図を例証する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（詳細な説明）
システムおよび方法が、ベルトセパレータシステムおよびそのようなシステムの動作の改良物として提供される。本明細書で提供されるシステムおよび方法は、本システムの連続ベルトの寿命の延長を通して、ベルトセパレータシステムの動作寿命を改良または増加し得る。これは、ベルト上およびその周囲の粒子の蓄積を減少させ、それによって、本システムにおいてより効率的な材料の処理および機器の使用を提供することによって遂行され得る。これは、本システムの最適化された動作を可能にし得、必要な機器交換に起因する動作および損失時間と関連付けられるコストを削減する。
【００１６】
本明細書に議論される本方法および装置の実施形態は、用途が、以下の説明に記載される、または付随の図面に例証される、構成要素の構造の詳細および配列に限定されないことを理解されたい。本方法、システム、および装置は、他の実施形態において実装され、種々の方法で実践または実行されることが可能である。具体的実装の実施例は、例証目的のみのために本明細書に提供され、限定することを意図されない。また、本明細書に使用される語句および用語は、説明を目的としており、限定として見なされるべきではない。「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、「ｈａｖｉｎｇ（有する）」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含有する）」、「ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ（伴う）」、およびその変形例の本明細書における使用は、その後に列挙される項目およびその均等物ならびに付加的項目を包含することが意味される。「ｏｒ（または）」の言及は、「ｏｒ（または）」を使用して説明される任意の用語が説明される用語の単一、１つを上回る、および全てのいずれかを示し得るように、包括的であると解釈され得る。本明細書に単数として言及される、システムおよび方法の実施形態または要素または作用の任意の言及はまた、複数のこれらの要素を含む実施形態を包含し得、本明細書の任意の実施形態または要素または作用の複数としての任意の言及はまた、単一要素のみを含む実施形態を包含し得る。前および後、左および右、上部および底部、上側および下側、ならびに垂直および水平の任意の言及は、説明の便宜上のものであり、本システムおよび方法またはその構成要素を任意の１つの位置または空間的配向に限定することは意図されない。
【００１７】
本開示は、ベルトタイプセパレータシステム、例えば、ベルトセパレータシステム、例えば、摩擦電気向流ベルトタイプセパレータシステム内に設置され得る、１つ以上のガスノズルを備えるシステムを対象とする。
【００１８】
側面および実施形態は、粒子の摩擦帯電に基づいて粒子混合物を分離するためのベルト分離装置内で使用され得る改良されたベルトを対象とし、より具体的には、各不浸透性縦方向縁内に切り欠きを有する改良されたベルトを対象とする。改良されたベルトは、特に、ベルト分離装置の縁上に蓄積する傾向にある、および／またはベルト材料と化合もしくは混合する傾向にある粒子の摩擦電気分離のために好適である。改良されたベルトはまた、改良された分離プロセス、改良されたベルト寿命、低減されたベルトの故障、および分離装置に関するより少ない休止時間をもたらす。
【００１９】
図２は、連続向流ベルトが２つの縦方向平行平面電極（電極は図示せず）間を移動する、ＢＳＳの実施形態を示す。分離チャンバの内縁（図３の５５）は、ベルト４５によって直接掃出されない。分離チャンバの縁の非掃出区域の面積（図３参照、ベルト５４と耐摩耗ライナ５５との間に位置する）は、粒子分離のために効果的ではない電極面積を表すため、これを最小限にすることが望ましい。しかしながら、また、早期のベルト故障をもたらし得る、分離チャンバの内縁（図３の５５参照）に対するベルトの摩擦および摩損を防止するために、ベルト４５の縁４７と分離チャンバの内縁との間に間隙を残すことが典型的である。したがって、ベルト４５の幅Ｗ（図２参照）は、分離チャンバの内壁（図３の５５）とベルト４５の縁４７との間に約１０ｍｍのクリアランスを残すために、分離チャンバの幅よりも約２０ｍｍ狭い。この非掃出面積は、セパレータベルトの運動によって経時的に圧密化され得る、流動化困難な供給物が蓄積する場所を提供し、ベルトが摩擦する研磨面を提供し、それによって、縁摩耗による故障および他の関連する故障モードに起因して、その動作寿命を低減させる。
【００２０】
ベルトは、種々の材料から作製され得る。例えば、織成ベルトまたは押出ベルトが、使用され得る。
【００２１】
図２を参照すると、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）ベルト４５の１つの現在の設計は、ベルトの内側の機械方向ストランド４２または交差方向ストランド４６よりも厚い、直線かつ平滑な機械方向縁ストランド４７を有する。これらのより広い（２０〜３０ｍｍ）縁ストランド４７は、より多くの張力負荷を伝搬し、寸法安定性を提供し、縁４９の摩耗によるベルト故障の発生を低減させる役割を果たす。
【００２２】
これらのＵＨＭＷＰＥシートベルト４５は、押出ベルトよりもはるかに長い寿命を有することが証明されている。石炭燃焼飛灰からの未燃焼炭素の分離等のある用途では、これらのＵＭＨＷＰＥベルトは、試験され、故障前に最大１９５０時間の最大寿命を有することが示されている。
【００２３】
粉末の流動化特性は、粒子の粉末がＢＳＳ内でどのように運搬および分離されるかを判定する際の１つパラメータである。Ｋｌｉｎｚｉｇ  Ｇ．Ｅ．  ｅｔ  ａｌ．による「Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  Ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄｓ」（第２版、１９９７年）の第３．５節は、「流動化可能」または「流動化困難」であるような材料を大まかに説明している。この特性は、流動床における材料の挙動によって定性的に評価される。粉末の流動化特性は、概して、粉末粒径、比重、粒子形状、表面水分、および他のあまり理解されていない特性によって影響を受けることが認められている。石炭燃焼飛灰は、容易に流動化可能な粉末の実施例である。多くの他の産業用鉱物粉末が、飛灰よりも流動化困難である。
【００２４】
流動化困難な粉末は、ベルト縁４９が高速、例えば、４０マイル／時で摩擦する圧密化表面を提供することによって、ＢＳＳベルトの動作寿命を大幅に低減させ得る。多くの産業用鉱物等のそのような流動化困難またはより凝集性の粉末に関して、移動するベルト４５によって生成される剪断力は、典型的には、粉末における粒子間力を克服するために十分ではなく、これは、ベルト４５が掃出しない、分離チャンバの内壁（例えば、図３および図４の５５参照）とベルト４５の縁４７との間の区域内の分離チャンバの内縁上に、圧密化された断熱性研磨粉末の集積をもたらす。数時間の動作後、これは、ベルト縁４７が完全に除去され、ベルト４６の開放セルが暴露されるまで、ベルト縁４７の幅を低減させる。
【００２５】
さらに、一部の流動化困難な粉末はまた、セパレータベルトの材料と化学的に化合し、多くの場合、ＢＳＳベルトを恒久的に損傷させる、固化した鉱物およびベルト堆積物の形成をもたらし、交換を要求し得る。そのような非流動化研磨粉末はまた、１０〜１００フィート／秒の相対速度で対向する方向に移動する、ベルト３０の上部区分およびベルト２８の底部区分（図１参照）の機械方向縁ストランド４２間に閉じ込められる、または挟入された状態となり得る。非流動化研磨粉末によって増強される、移動するベルト区画間の摩耗は、ベルトからベルト材料の小片を除去させ、その幅にわたって、かつその長さに沿って縁ストランド４７の摩擦加熱をもたらす。
【００２６】
これらの高温において、プラスチックベルト材料の小片および粉末は、ともに溶融し、粉末およびプラスチックの複合物を形成する傾向にあり、これは、長さ１０〜２００ｍｍおよび幅５〜２５ｍｍに成長し得る。ベルト４７の縁が、ここで、これらのプラスチック−粉末化合物堆積物に接触すると、それらは、さらなる摩擦加熱を引き起こし、最終的に、ベルトの縁を破壊し、時として、ベルトストランドをともに溶融しさえする。この複合残留物の集積によって引き起こされるベルト故障から回収された典型的な熱可塑性物質−粉末複合物の組成は、約５０％の熱可塑性物質および５０％の産業用鉱物粉末として測定された。このＢＳＳ分離チャンバの非掃出縁４７上のプラスチック粉末複合物集積および蓄積の現象は、ある産業用鉱物（特に、非流動化鉱物）を処理するとき、ＢＳＳに対して数十時間の範囲内の極めて短いベルト寿命をもたらした。頻繁なベルト交換は、増加した保守コストおよび生産損失と関連付けられるコストをもたらす。
【００２７】
停滞した流動化困難な粉末および後続熱可塑性物質−粉末堆積物に対するセパレータベルトプラスチックベルトの摩耗はまた、増加したベルトモータトルクをもたらす。ベルトモータトルクは、ベルトが電極間隙を通して進行する際にそれに対して作用する力の合計である。ベルトモータトルクは、セパレータ内に存在する粉末の量、対向する電極間の距離、粉末の流動性の粗度および程度、ならびにベルトの速度とともに増加する。流動化困難な粉末は、分離チャンバの非掃出縁上に蓄積することによって、所与の処理条件において要求されるベルトモータトルクを増加させ、ベルトが摩損する表面を提供する。高ベルトモータトルクは、増加したベルト摩損およびベルト停止またはベルト破損に起因するより頻繁なプロセスシャットダウンをもたらし得る。過剰に高いベルトモータトルクを防止するために、多くの場合、対向する電極間の距離を増加させる等、処理変更を行うことが必要である。電極間隙を増加させることは、ベルトモータトルクを低減させるが、多くの場合、分離の有効性を低減させ、より高い鉱物損失およびより低い純度の生産物をもたらす。
【００２８】
対照的に、石炭燃焼飛灰等の容易に流動化可能な粉末は、ベルト４５の運動によって、分離チャンバの内縁から効果的に掃出される。これは、ベルト４５の運動が、石炭燃焼飛灰の粒子間および燃焼飛灰の粒子と分離チャンバの縁壁との間の粒子間力を超える剪断力を生成するため起こる。特許出願番号第ＵＳ  １４／２６１０５６号に記載され、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる１つの解決策は、ベルトの縦方向縁に沿った開口部が、停滞した流動化困難な粉末を分離チャンバの縁から離れるように運搬することを可能にする、連続開放メッシュベルトへの修正である。従来技術のベルトに対する改良であるが、ベルトの縦方向縁内の開口部は、その運搬能力において制限される。ベルトの縁に対する研磨摩損が、切り欠きを含有するベルトにおいて継続して起こるが、しかしながら、切り欠きを伴わないベルトよりも緩慢な割合で起こる。
【００２９】
摩擦帯電プロセスが、少量の表面水分に感受性があることが、文献において明確に確立されている。相対湿度（ＲＨ）として測定および報告される、この表面水分は、着目材料の摩擦帯電特性に影響を及ぼすことによって、ＢＳＳの分離性能に影響を及ぼし得る。ＢＳＳに進入する材料、具体的には、石炭飛灰の相対湿度を制御する方法が、共同所有である米国特許第６，０７４，４５８号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に確立および開示されている。したがって、ＢＳＳの分離区域に進入する任意の空気のＲＨを制御し、着目材料に対する最適なＲＨのものと一致させることが望ましい。この最適なＲＨからの任意の逸脱は、着目材料の摩擦帯電静電分離において望ましくない影響をもたらすであろう。そのようなベルトセパレータ装置ノズルに進入する空気のＲＨ制御は、除湿、蒸気、または液体水の追加を含む、多くの方法によって達成されることができる。
【００３０】
摩擦帯電静電ＢＳＳにおいて相対湿度を適正に制御することの失敗の１つの結果は、電極の表面上の微細に粉砕された電気絶縁鉱物粉末の蓄積であり、これは、セパレータベルトの作用によって除去されることが不可能である。これらの電極の表面上の絶縁層の蓄積は、静電分離の効率を低減させる影響を及ぼす。
【００３１】
本システムの非掃出面積内またはベルト上に存在し得る、流動化困難な材料または粒子を分散および流動化させるためのガスノズルを含む、ベルトセパレータシステムが、提供され得る。ガスノズルは、空気ノズル、加圧ガスノズル、または加圧空気ノズルと称され得る。ある側面では、ガスは、ベルトタイプセパレータシステムへの追加に応じて気相を維持する、任意の不活性ガスであり得る。ある実施形態では、ガスは、空気または加圧空気であり得る。
【００３２】
本システムは、ベルトセパレータ装置またはシステムの分離区域の縦方向縁を貫通し、そうでなければ分離区域の非掃出縁上に停滞したままであろう、流動化困難な粉末を曝気し得る、例えば、圧縮ガスを噴射するように設置され得る、１つ以上のガスノズルを備え得る。１つ以上のガスノズルのシステムは、セパレータベルトの寿命に有益な影響を及ぼし、ベルト縁摩耗に起因する早期のベルト故障を低減させることが示されている。さらに、本開示の実施形態は、ベルト材料および粉末化合に起因する固体堆積物形成の頻度を低減させることが実証されている。本開示の実施形態はまた、ベルトセパレータ装置の動作ベルトモータトルクの低減を可能にし、分離がより狭い電極間隙およびより高い電圧勾配において起こることを可能にし、分離性能における改良をもたらすことが示されている。
【００３３】
そのような圧縮ガス、例えば、空気噴射器のシステムは、本システム内に位置する１つ以上のノズルを備え、ガス、例えば、加圧ガスを本システムに提供し、本システム内の粒子を分散させる。例えば、ある実施形態では、ノズルは、そのような粒子の分散を提供するような角度に圧縮ガスを供給するように指向される、ベルトセパレータ装置壁の縦方向縁内に位置し得る。角度は、セパレータベルトの進行の方向に垂直からベルトの進行の方向に対して法線から４５度に及び得る。ガスノズル、例えば、空気ノズルは、動作中に連続的に、またはタイミングデバイスによって断続的に空気等のガスを供給するように動作され得る。
【００３４】
断続的なガスの送達は、一定の（反復性の、一貫した）間隔を通して起こり得る、または不規則ベースで提供され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ガスは、約ゼロまたは１〜約３０秒の間隔にわたって送達され得る。いくつかの実施例では、ガスは、約１０秒の間隔にわたって送達され得る。他の実施例では、ガスは、最初に、約１０秒の間隔において、次いで、約３０秒の間隔において、次いで、約２０秒の別の間隔において送達され得る。
【００３５】
ノズルは、材料を分散および／または流動化させる際に１つ以上のノズルの効率を最大限にするために、１つ以上の空気出口を備え得る。ノズルは、本システム全体を通して所望の位置に離間され、材料の最適な分散および／または流動化を提供し得る。例えば、ノズルは、約１インチ〜約１２インチ間隔において離間され得る。位置付けられるノズル間の各間隔は、材料の最適なまたは所望の分散および／もしくは流動化を達成するために、本システムへの所望の加圧空気解放に応じて、同一である、または異なり得る。ノズルは、約１０〜約１００ｐｓｉｇに及ぶ圧力において動作され得るが、いくつかの用途では、約２５ｐｓｉｇの設定点が、選択され得る。
【００３６】
ガスノズルのそのようなシステムの一実施形態が、図３および図４に示される。ガスノズル５１は、ベルトセパレータシステム５６の壁および耐摩耗ライナ５５を通して設置される。約１０〜約１００ｐｓｉｇの圧力における圧縮ガスが、ノズル入口５２に供給される。圧縮ガスは、制御された相対湿度、制御された温度、制御された相対湿度および温度、または相対湿度もしくは温度を調節することなく、周囲入口条件からの圧縮空気において供給され得る。周囲条件は、湿度が除湿器／加湿器、蒸気発生器、液体水追加によって制御されない、および／または温度が任意のタイプの熱交換デバイスによって制御されない条件であり得る。代わりに、ガスのこれらの特性は、局地気象条件に基づく。例えば、周囲条件の範囲は、大気圧において、約−１０oＦ〜約１００oＦ、約０％〜約１００％の相対湿度であり得る。圧縮ガスは、ノズル出口５３から分離チャンバに導入される。研磨性の流動化困難な鉱物堆積物が、したがって、圧縮ガス流によって、セパレータ開放メッシュベルト５４およびセパレータ電極５７の進行の経路から除去される。
【００３７】
本明細書に言及されるように、相対湿度（ＲＨ）は、圧力とともに変化する湿度である。したがって空気がノズル内で加圧されるときに測定されるＲＨおよびノズルの直後に測定されるＲＨは、周囲圧力において異なるであろう。
【００３８】
本明細書に言及されるように、処理空気は、除湿器／加湿器、蒸気発生器、液体水追加、ファン、送風機、空気コンプレッサ、または熱交換デバイスのうちの１つ以上によって、相対湿度および温度が選択された相対湿度および温度に調整された空気である。
【００３９】
ベルトセパレータ装置の分離区域は、粒子がセパレータ電極に対して高速、例えば、４０マイル毎時で移動しているため、非常に摩耗的な環境である。この理由から、耐摩耗材料の粒子流に暴露される全ての構成要素を、その運用寿命を改良または最大限にするように構築することが望ましくあり得る。これには、空気ノズルが貫通する、耐摩耗電気絶縁セラミック材料から構築される、ベルトセパレータ装置分離区域の縦方向内縁が含まれる。したがって、ノズルをベルトによって生成される研磨高剪断区域に暴露することなく、ガスノズルを、粉末への流動化効果を最大限にするように位置付ける、または構成することが重要である。
【００４０】
流動化困難な粉末に対するガスノズルの主要利益は、低減された縁摩損に起因するセパレータベルトの寿命における有意な改良である。ガスノズルはまた、流動化困難な材料を処理すると、ベルトセパレータシステムの縁に沿って形成される固体ベルトおよび鉱物堆積物の頻度を低減させる際に効果的であることが示されている。ガスノズルを使用する利益は、「ベルトトルク」または「ベルトモータトルク」と称される、ベルトセパレータ装置ベルトを駆動するために要求されるトルクの量の低減として直接測定されている。ベルトを駆動するためのトルク要件は、対向する電極間の距離、ベルトの速度、ベルトの構造の厚さおよび材料、処理されている粉末の粒径分布および流動化特性、ならびに処理される粉末の割合を含む、１つ以上の要因によって判定され得る。ガスノズルは、ベルトがそうでなければ停滞した流動化困難な粉末に対して高速で移動している、ベルトの縁における摩擦に対する損失を低減させることによって、ベルトモータトルク要件を低減させる。ベルトモータトルクにおける付加的低減は、能動供給ポートを通してベルトセパレータシステムに進入する、供給物、例えば、鉱物供給物の流動化を通して起こる。より低いベルトモータトルクは、より少ないベルト摩損を可能にし、より積極的な処理条件を可能にするため、これを使用して動作させることが望ましくあり得る。さらに、セパレータベルトを駆動するためにより少ないトルクを要求することによって、より少ない静的引張圧力が、滑動することなく駆動ローラからセパレータベルトに運動を伝達するために要求される。これは、ベルト材料延伸に起因するベルト故障までのより長い時間に起因して、増加したベルト寿命をもたらす。
【００４１】
摩擦帯電プロセスが、少量の表面水分に感受性があることが、文献において明確に確立されている。相対湿度（ＲＨ）として測定および報告される、この表面水分は、着目材料の摩擦帯電特性に影響を及ぼすことによって、ＢＳＳの分離性能に影響を及ぼし得る。したがって、いくつかの実施形態では、ＢＳＳの分離区域に進入する任意のガスまたは空気のＲＨを制御し、着目材料に関する最適なＲＨのものと一致させることが望ましくあり得る。この最適なＲＨからの任意の逸脱は、着目材料の摩擦帯電静電分離において望ましくない影響をもたらし得る。そのようなベルトセパレータ装置ノズルに進入する空気のＲＨ制御は、除湿、蒸気、または液体水の追加を含む、多くの方法によって達成されることができる。
【００４２】
摩擦帯電静電ＢＳＳにおいて相対湿度を適正に制御することの失敗の１つの結果は、電極の表面上の微細に粉砕された電気絶縁鉱物粉末の蓄積であり得、これは、セパレータベルトの作用によって除去されることが不可能である。これらの電極の表面上の絶縁層の蓄積は、電場を低減させ、したがって、静電分離の効率を低減させる影響を及ぼし得る。したがって、空気ノズルに供給される空気の相対湿度を最適化し、これらの電気絶縁粉末の蓄積を防止することが望ましくあり得る。さらに、これは、最適な相対湿度制御を通して、空気ノズルの場所において電気絶縁粉末堆積物を除去すると、電極は、処理中にともにより近接させられ、より高い電場強度、連続ループベルトのより良好なクリーニング作用、および増加した粒子間接触をもたらし得るため、分離プロセス自体が最適化されることを可能にし得る。
【００４３】
ある実施形態では、空気の源等のガスの源は、１つ以上のガスノズルを通して送達されるように提供され、ガスを本システム、例えば、分離チャンバまたは分離区域に提供し得る。本システムに提供されるガスは、ノズルを通した送達後に本システムに提供されるガス、すなわち、膨張したガスであり得る。ガスの源からのガスは、ガスがノズルを通して膨張した後、これが膨張したガスの事前判定された温度および事前判定された圧力のうちの少なくとも１つにおいて提供されるように選択された条件にあり得る。本システムに提供されるガスは、事前判定された相対湿度および／または事前判定された温度を有し得る。事前判定された相対湿度および／または事前判定された温度を有する、本システムに提供されるガスは、ガスの源の調整を通して、本システム、例えば、分離区域またはチャンバに提供され得る。本システムに提供されるガスの事前判定された相対湿度は、約０％の相対湿度〜約７５％の相対湿度であり得る。本システムに提供されるガスの事前判定された温度は、約６０oＦ〜約２５０oＦであり得る。調整され得る空気は、供給空気源からの条件であり得る。事前判定された相対湿度および／または温度を提供するための空気の調整は、除湿器／加湿器、蒸気発生器、液体水追加、ファン、送風機、空気コンプレッサ、または熱交換デバイスを通して達成され得る。
【００４４】
図５Ａを参照すると、特に、ある産業用材料（特に、非流動化材料）を処理および分離するためのＢＳＳのための改良されたベルトの平面図が、例証される。ＢＳＳを使用して「流動化困難」な粒子を処理するときのベルト寿命を改良するために、改良されたベルト設計５０が、規定された形状および場所の開放切り欠き５２を生成することによって修正された、ベルトの各側（ベルトの一方の側のみが例証される）上の連続（幅約２０〜約３０ｍｍの幅Ｗ１を有する）縁ストランド４７を提供されている。これらの切り欠き５２は、成形、打ち抜き、機械加工、水噴射切断、レーザ切断、および同等物等の種々の形成手段を通して取得されることができる。
【００４５】
図５Ａの縁切り欠き５２は、対向して移動するベルト区画２８、３０（図１参照）の縁ストランド４７間に挟入される粉末のための機構、経路、および運搬機構を提供し、ベルト運動のいずれかの方向に粉末の粒子を運搬する。対向して移動するベルト区画２８、３０（図１参照）の縁ストランド４７間の停滞した粉末の除去は、摩耗および摩擦加熱を有意に低減させることを理解されたい。そのような縁切り欠き５２を有するこのベルト５０は、図１の既存のＢＳＳにおいて試験され、切り欠き縁５２を伴うベルトの使用は、短いベルト寿命を従来もたらしていたプラスチック−粉末複合集積物質の形成を排除することが示された。そのような縁切り欠き５２を有するこのベルト５０は、図１の既存のＢＳＳにおいて試験され、ベルト寿命が、「流体化困難」な産業用鉱物粉末を処理するとき、１００時間に増加することが示された。これは、図２に示されるもの等、いずれの切り欠きも伴わない直線縁ストランド４７を有する他のベルトに関する１０時間のベルト寿命に匹敵する。ベルト４９の縁およびベルトが移動する方向４１に垂直な切り欠き５２の後縁５４は、粉末をベルト運動の方向に移動させるための輸送力を提供する。切り欠きの深さＤ、切り欠きの長さＬ、角度θ、およびベルトの厚さｔによって判定される、切り欠き５２の体積（図５Ｂ参照）は、各切り欠き５２の輸送能力を提供する。切り欠き間の間隔（Ｓ）は、ベルトの単位ベルト長さあたりのベルトの輸送能力を判定する。図５Ｂは、ベルト５０および切り欠き５２の側面図を例証し、特に、後縁４６等の切り欠きの縁が、ｂの斜角半径を有する斜角を提供され得ることを例証する。
【００４６】
本明細書に説明される改良されたベルト設計は、ベルトセパレータシステムの性能および寿命を改良するために、本明細書に開示されるガスノズルと併用され得る。
【００４７】
（実施例）
実施例１：
一実施例では、空気ノズルのシステムが、ベルトセパレータ装置の試験区分上に設置され、周期的ベースでオンおよびオフを繰り返された。合計２６個の空気ノズルが、ベルトセパレータシステムの単一側上に設置され、各ノズルは、４インチ離間された。ノズルサイズは、直径において０．０２０〜０．０４０インチ変動した。いくつかの空気ノズルは、複数の（例えば、２つまたは３つの）空気噴射器場所を有していた。他の空気ノズルは、１つの空気噴射器場所を有していた。ノズルより前のパイプヘッダにおける空気圧は、約６０ｐｓｉｇに維持された。圧縮空気が、低い相対湿度、例えば、周囲圧力（０ｐｓｉｇ）において測定されるとき、５％を下回る相対湿度において導入され、セパレータ供給材料のＲＨを制御するために使用される処理空気の相対湿度に一致するように調節されなかった。ノズルは、繰り返しサイクルにおいて動作され、すなわち、ノズルは、約３０秒にわたってオフにされ、次いで、ノズルは、約１０秒にわたってオンにされた。空気ノズルがオンであるときの時間周期にわたるベルトモータトルクは、全モータ負荷の３０％の平均をとった。空気ノズルがオフを繰り返されるときの時間にわたるベルトモータトルクは、３３％であった。一定かつ周期的発振が、空気ノズルがオンおよびオフを繰り返される時間中に観察された。空気ノズルがオンである時間周期にわたって、ベルトモータトルクは、平均して、相対的に見れば１０％低かった。空気ノズルをオフに繰り返すと、ベルトモータトルクは、増加した。
【００４８】
実施例２：
別の実施例では、空気ノズルのシステムが、ベルトセパレータ装置の試験区分上に設置され、効果を定量化するために、長時間にわたってオンおよびオフを繰り返された。合計２６個の空気ノズルが、ベルトセパレータシステムの単一側上に設置され、各ノズルは、４インチ離間された。ノズル開口部サイズは、直径において０．０２０〜０．０４０インチ変動した。いくつかの空気ノズルは、複数の空気噴射器場所を有していた。空気ノズルは、処理空気の相対湿度よりも少ない相対湿度における乾燥した圧縮空気を供給された。空気ノズルがオンであるベルトモータトルクは、２７％であった。空気ノズルがオフにされたベルトモータトルクは、セパレータベルトを駆動するために要求されるモータトルクの３３％の相対的増加である、３６％に増加した。
【００４９】
実施例３：
別の実施例では、空気ノズルのシステムが、ベルトセパレータ装置の全長上に設置された。４インチの間隔が、各空気噴射点間に使用された。空気ノズルサイズは、直径が０．０４０インチであった。空気ノズルは、セパレータベルトが動作している間、連続的に動作された。圧縮空気が、約１５〜約２５ｐｓｉｇにおいて供給された。空気ノズルの動作は、セパレータベルトの動作寿命に有意な影響を及ぼすことが見出された。いずれの空気ノズルも伴わない最大ベルト寿命は、１２４時間であった。空気ノズルが低相対湿度における圧縮乾燥空気を供給する最大ベルト寿命は、２７２時間であった。空気ノズルが処理空気の相対湿度に一致するようにＲＨが調整された圧縮空気を供給する最大ベルト寿命は、６２８時間であった。
【００５０】
実施例４：
別の実施例では、空気ノズルのシステムが、ベルトセパレータ装置の全長上に設置され、そこで動作された。４インチの間隔が、各空気噴射点間に使用された。空気ノズルサイズは、直径が０．０４０インチであった。空気ノズルは、セパレータベルトが動作している間、連続的に動作された。圧縮空気が、約１５〜２５ｐｓｉｇにおいて供給された。空気ノズルに供給される空気の相対湿度は、微細に粉砕された電気絶縁鉱物粉末による電極被覆の深さに有意な影響を及ぼすことが見出された。乾燥した、例えば、周囲圧力（０ｐｓｉｇ）において測定されるとき、５％を下回る相対湿度の圧縮空気が空気ノズルに供給されると、電極被覆は、電極被覆が明白であり、セパレータ壁にほぼ近接し、空気ジェットに隣接する面積に対して、１．２〜２．１ｋｇ／ｍ２の電極面積であった。微細な粒子による電極被覆は、空気ノズルが処理空気の相対湿度に等しい相対湿度におけるＲＨ制御空気を用いて動作されるときに電極被覆が観察された面積に対して、０．３ｋｇ／ｍ２を下回る電極面積であった。
【００５１】
実施例５：
別の実施例では、６０ミクロンの平均粒径を伴う粉砕された農業等級炭酸カルシウム（Ｐｏｕｌｔｒｙｃａｌ  １２０）および珪砂（Ｆｌｉｎｔ）の合成（９５％／５％）混合物が、空気ノズルを伴わないベルトセパレータ装置によって分離された。一連の分離実験は、２つの対向する電極間の距離を除いて、一定の動作条件において実施され、電極間隙は、０．０２インチの均一に離間された間隔において、０．４８〜０．３８インチに変動された。電極間隙が減少されるにつれて、硅砂の含有量が低ＡＩ炭酸カルシウム富化生産物において減少されるため、酸不溶性（ＡＩ）硅砂の排除率は、増加された。同時に、ベルトモータトルクは、電極間隙が減少するにつれて増加した。この分離性能とモータトルクとの間の対比は、以下の表１に詳述される。
【表１】
2018506425.tif 000003
【００５２】
上記の表に提示される処理結果から、かなりの値が、電極間隙を低減させることによってＢＳＳの分離性能を改良することから取得され得ることが明白である。ベルトセパレータ装置上の空気ノズルの設置および動作は、低減されたトルクにおけるより厳密な電極間隙動作を可能にするため、空気ノズルは、事実上、より最適なセパレータ動作条件が達成され得るため、分離結果における改良を可能にする。
【００５３】
実施例６：
別の実施例では、６０ミクロンの平均粒径を伴う粉砕された農業等級炭酸カルシウム（Ｐｏｕｌｔｒｙｃａｌ  １２０）および珪砂（Ｆｌｉｎｔ）の合成（９５％／５％）混合物が、空気ノズルを伴わないベルトセパレータ装置によって分離された。一連の分離実験は、２つの対向する電極間の電場の強度を除いて、一定の動作条件において実施され、これは、１０ｋＶ／インチの増分において、約２０ｋＶ／インチ〜約５０ｋＶ／インチに変動された。電場強度が増加するにつれて、炭酸塩富化生産物内に残留する硅砂が、減少した。
【表２】
2018506425.tif 000004
【００５４】
上記に提示される処理結果から、一部の電気絶縁性の微細に粉砕された鉱物粉末に関して、ベルトセパレータ装置において増加された電場強度が、改良された処理をもたらし、分離された生産物の値を増加させ得ることが明白である。電気絶縁性の流動化困難な鉱物粉末を処理するＢＳＳにおいて電場強度を増加させることの１つの制限は、電極の表面に接着し、分離の効率を低減させる、微細な鉱物粒子の集合および集積である。この微細な電気絶縁鉱物細粒の蓄積は、空気ノズルに供給される空気の相対湿度が、本プロセスのための最適な範囲外であるとき、ベルトセパレータ装置の外縁において最も容易に起こる。ベルトセパレータ装置の電場強度を増加させることは、この微細な電気絶縁鉱物層の有害な影響を増加させることが示されている。分離区域の外縁に沿って空気ノズルを設置し、ノズルに処理空気の相対湿度におけるＲＨ制御空気を供給することによって、この微細な粉末の電極集積は、大幅に低減され、増加された電圧を用いた動作および続けて改良された電気絶縁粉末の処理を可能にする。
【００５５】
少なくとも１つのガスノズルを備えるベルトセパレータシステム、同一物を動作させ、粒子混合物を流動化させる方法、およびベルト分離システムの動作寿命を促進する方法のある実施形態をこのように説明したが、種々の改変、修正、および改良が、当業者に明白となるであろう。そのような改変、変形例、および改良は、本願の精神および範囲内であることが意図される。故に、前述の説明は、実施例であり、限定することを意図されない。本願は、以下の請求項およびその均等物において定義されるものによってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際調査報告】
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