KR20120121875A - 크기감소 장치 및 방법 - Google Patents
크기감소 장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120121875A KR20120121875A KR1020127013093A KR20127013093A KR20120121875A KR 20120121875 A KR20120121875 A KR 20120121875A KR 1020127013093 A KR1020127013093 A KR 1020127013093A KR 20127013093 A KR20127013093 A KR 20127013093A KR 20120121875 A KR20120121875 A KR 20120121875A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cyclone chamber
- fluid stream
- cyclonic fluid
- size
- hub
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 104
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 263
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 173
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 claims abstract description 103
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 115
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 93
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims description 90
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 25
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 9
- -1 Mezotrace Substances 0.000 claims description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 229910011255 B2O3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000001175 calcium sulphate Substances 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 5
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims description 3
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 claims description 3
- 239000004058 oil shale Substances 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 53
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 47
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 17
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 16
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 16
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 16
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 15
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 15
- 229940099112 cornstarch Drugs 0.000 description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 8
- 238000000550 scanning electron microscopy energy dispersive X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 8
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 8
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 7
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 5
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 5
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 5
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 4
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 3
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 3
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 3
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 235000010269 sulphur dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000003305 oil spill Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- CDOUZKKFHVEKRI-UHFFFAOYSA-N 3-bromo-n-[(prop-2-enoylamino)methyl]propanamide Chemical compound BrCCC(=O)NCNC(=O)C=C CDOUZKKFHVEKRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 1
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 1
- 206010028813 Nausea Diseases 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 description 1
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004177 carbon cycle Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019329 dioctyl sodium sulphosuccinate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000005367 electrostatic precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 208000030533 eye disease Diseases 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000009291 froth flotation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 208000032839 leukemia Diseases 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000007734 materials engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000036651 mood Effects 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 230000008693 nausea Effects 0.000 description 1
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
- F26B17/10—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by fluid currents, e.g. issuing from a nozzle, e.g. pneumatic, flash, vortex or entrainment dryers
- F26B17/107—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by fluid currents, e.g. issuing from a nozzle, e.g. pneumatic, flash, vortex or entrainment dryers pneumatically inducing within the drying enclosure a curved flow path, e.g. circular, spiral, helical; Cyclone or Vortex dryers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
- B02C19/06—Jet mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C9/00—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10F—DRYING OR WORKING-UP OF PEAT
- C10F7/00—Working-up peat
- C10F7/02—Disintegrating peat
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
- C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Cyclones (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Crushing And Pulverization Processes (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
본 발명은 물질크기 감소 방법을 제공하는 것으로서, 상기 물질크기 감소방법은 피드 어셈블리를 통해 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형의 도관을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계; 적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계; 및 상기 사이클론 챔버 내로 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 물질크기 감소장치를 제공한다. 상기 물질크기 감소장치는 원뿔대 영역(4a)를 갖는 긴 원통형 도관을 갖는 사이클론 챔버(4); 상기 사이클론 챔버(4) 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버(4)의 원뿔대 영역(4a)이 상기 장치에 주입구(inlet)를 형성하는 개구부 내에 종결되는 장치; 상기 원뿔대 영역(4a)의 반대편 끝단에서 상기 사이클론 챔버(4)와 연통하는 공기 주입관(3); 및 상기 사이클론 챔버(4) 내로 물질을 공급하는 피드 어셈블리를 포함한다.
Description
본 발명은 물질의 크기를 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 또한, 상기 장치 및 방법은 물질의 습기량을 감소시킬 수도 있다.
물질의 입자크기를 감소시키기 위하여 기계적인 행위 없이 물질을 처리하기 위한 몇몇 장치들이 있다. 이러한 대부분의 장치들은, 주입튜브(Inlet Tube), 흡기를 위한 임펠러 팬(Impeller Fan)을 갖는 사이클론 챔버(Cyclone Chamber), 및 해당 시스템을 통해 처리될 물질을 포함한다. 상기 사이클론 챔버는 상기 물질을 포획하여 상기 물질이 파쇄되는 사이클로닉 현탁액(Cyclonic Suspension) 내에 상기 물질을 수용하고, 상기 사이클론 챔버 내에서 와류(Vortex)를 일으키기 위해 고압의 기류가 사용된다.
이와 같은 장치의 일 예가 국제특허공보 WO 98/35756호에 기술되어 있다. 국제특허공보 WO 98/35756호는 해당 장치를 조정하여 팬에 의해 생성된 특정 고조파 주파수에서 정상파를 획득할 수 있도록 하기 위해 그 길이가 조절가능한 사이클론 챔버를 갖는 장비를 기술하고 있다. 국제특허공보 WO 00/24518호에는, 국제특허공보 재 98/35756호의 프로세스들이 여러 가지 어려움을 갖는데, 사이클론 챔버 내에서 일어나는 물리적인 처리과정이 상기 물질을 요구되는 크기로 모두 분해하지는 않으므로 그 결과 상기 챔버 내에 분해되지 않은 물질들이 존재하여 임펠러에 부딪히게 된다는 것이 가장 주요한 문제라고 언급되어 있다. 이러한 것이 비록 상기 팬을 사람들에게 알려져 있는 가장 강한 물질로 제조한다 하더라도 고작 몇 시간도 견디지 못하게 되는 원인이 된다.
본 발명은 위의 문제들을 해결하고자 하며, 특히 물질의 크기를 감소시키기 위한 개선된 방법들과 장치들을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 물질로부터 습기를 제거하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
일 측면에 따르면, 본 발명은 물질크기 감소방법을 제공한다. 상기 물질크기 감소방법은 피드 어셈블리(Feed Assembly)를 통해 원뿔대 영역(Frusto-Conical Section)을 갖는 긴 원통형 도관(Elongate Cylindrical Conduit)을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계; 적어도 하나의 점도 조절제(Modifying Agent)를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계; 및 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림(Cyclonic Fluid Steram)를 공급하는 단계를 포함한다.
특정 측면에 따르면, 사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s일 수 있다.
특정 측면에 따르면, 점도 조절제는 동적 점도 조절제일 수 있다.
적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계는 상기 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계 이전 또는 이후에 수행될 수 있다. 적절한 종류의 점도 조절제가 추가될 수 있다. 예컨대, 점도 조절제는 습윤공기(Moist Air); 물(Water); 따듯한 공기(Warm Air); 찬공기(Cold Air); 산소(Oxygen); 질소(Nitrogen); 아르곤(Argon); 이산화탄소(Carbon Dioxide); 수성 계면활성제(Water-Based Surfactants); 황산칼슘(Calcium Sulphate); 유리(Glass); 산화붕소(Boric Oxide); 플루오르화 칼슘(Calcium Fluoride); 산화 알루미늄(Aluminium Oxide); 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
적절한 양의 점도 조절제가 사이클론 챔버 내에 추가될 수 있다. 특히, 사이클론 챔버 내에 점도 조절제가 추가되어서 사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s가 된다.
특정 측면에 따르면, 사이클로닉 유체 스트림은 상기 사이클론 챔버의 상기 원뿔대 영역의 종단에 형성된 개구부 내에 위치되는 장치에 의해 공급된다.
상기 물질크기 감소방법은 크기가 감소되어진 물질을 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다. 특히, 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 5nm - 150㎛일 수 있다.
두 번째 측면에 따르면, 본 발명은 본 발명의 첫 번째 측면의 방법에 따라 물질의 크기를 감소시키는 물질크기 감소장치를 제공한다. 상기 물질크기 감소장치는, 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버; 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역이 상기 장치에 주입구(inlet)를 형성하는 개구부 내에 종결되는 장치; 상기 원뿔대 영역의 반대편 끝단에서 상기 사이클론 챔버와 연통하는 공기 주입관(Air Inlet Tube) 및 상기 사이클론 챔버 내에 물질을 공급하기 위한 피드 어셈블리를 포함한다.
또한, 상기 피드 어셈블리는 적어도 하나의 점도 조절제의 공급을 위한 것일 수 있다.
상기 물질크기 감소장치는 상기 사이클론 챔버 내에서 물질, 공기, 및 점도 조절제의 양을 제어하기 위한 컴퓨터 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 점도 조절제는 동적 점도 조절제일 수 있다. 특히, 컴퓨터 제어 시스템은 상기 사이클론 챔버 내의 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)를 모니터링 할 수 있고, 따라서 컴퓨터 제어 시스템은 상기 피드 어셈블리를 통해 상기 사이클론 챔버 내에 공급되는 물질, 공기, 및/또는 점도 조절제의 양을 조정한다.
본 발명의 세 번째 측면은, 피드 어셈블리를 통해 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형의 도관을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계; 및 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 사이클로닉 유체 스트림은 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s의 동적 점도(v)를 갖는 물질크기 감소방법이다.
상기 물질크기 감소방법은, 상기 사이클론 챔버 내로 적어도 하나의 점도 조절제를 추가하는 단계를 더 포함한다. 적어도 하나의 점도 조절제는 동적 점도 조절제일 수 있다. 특히, 상기 사이클론 챔버 내로 적어도 하나의 점도 조절제를 추가하는 단계는 상기 사이클론 챔버 내에 물질을 공급하는 단계 이전 또는 이후에 수행될 수 있다. 적절한 종류의 점도 조절제가 추가될 수 있다. 예컨대, 점도 조절제는 습윤공기(Moist Air); 물(Water); 따듯한 공기(Warm Air); 찬공기(Cold Air); 산소(Oxygen); 질소(Nitrogen); 아르곤(Argon); 이산화탄소(Carbon Dioxide); 수성 계면활성제(Water-Based Surfactants); 황산칼슘(Calcium Sulphate); 유리(Glass); 산화붕소(Boric Oxide); 플루오르화 칼슘(Calcium Fluoride); 산화 알루미늄(Aluminium Oxide); 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 점도 조절제의 다른 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 헬륨(helium), 이산화황(sulphur dioxide), 피마자유(castor oil), 콘스타치 용액(corn starch solutioin), 글리세린(glycerine) 및 타르(tar)를 포함한다. 상기 콘스타치 용액은 22 보메(Baume) 콘스타치 용액, 24 보메(Baume) 콘스타치 용액 또는 26 보메(Baume) 콘스타치 용액일 수 있다
적절한 양의 점도 조절제가 사이클론 챔버 내에 추가될 수 있다. 특정 측면에 따르면, 사이클론 챔버 내에 점도 조절제가 추가되어서 사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s가 된다. 특히, 적어도 하나의 점도 조절제를 추가하는 단계는 상기 사이클론 챔버 내의 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s의 범위를 벗어날 때 수행된다.
특정 측면에 따르면, 사이클로닉 유체 스트림은 상기 사이클론 챔버의 상기 원뿔대 영역의 종단에 형성된 개구부 내에 위치되는 장치에 의해 공급된다.
상기 물질크기 감소방법은, 크기가 감소된 물질을 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다. 특히, 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 5nm - 150㎛일 수 있다. 더 구체적으로, 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 8nm - 100㎛, 15nm - 50㎛, 25nm - 25㎛, 50nm - 10㎛, 75nm - 5㎛, 100nm - 800nm, 150nm - 700nm, 200nm - 600nm, 300nm - 500nm, 400nm - 450nm일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 본 발명의 세 번째 측면의 방법에 따라 물질크기를 감소시키는 장치이다. 상기 물질크기 감소장치치는, 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형의 도관을 구비한 사이클론 챔버; 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역이 상기 장치에 주입구(inlet)를 형성하는 개구부 내에 종결되는 장치; 상기 원뿔대 영역의 반대편 끝단에서 상기 사이클론 챔버와 연통하는 공기 주입관; 상기 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 피드 어셈블리; 및 상기 사이클론 챔버 내의 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)를 모니터링하는 컴퓨터 제어 시스템을 포함한다.
특정 측면에 따르면, 피드 어셈블리는 상기 사이클론 챔버 내로 적어도 하나의 점도 조절제를 공급하기 위한 것일 수 있다. 적어도 하나의 점도 조절제는 동적 점도 조절제일 수 있다. 특히, 컴퓨터 제어 시스템은 상기 사이클론 챔버 내의 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)를 모니터링 할 수 있고, 따라서 컴퓨터 제어 시스템은 상기 피드 어셈블리를 통해 상기 사이클론 챔버 내에 공급되는 물질, 공기, 및/또는 점도 조절제의 양을 조정한다.
본 발명의 다른 측면은 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버; 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역이 상기 장치에 주입구(inlet)를 형성하는 개구부 내에 종결되는 장치; 상기 원뿔대 영역의 반대편 끝단에서 상기 사이클론 챔버와 연통하는 공기 주입관; 및 상기 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 피드 어셈블리를 포함하고, 상기 공기 주입구의 직경에 대한 상기 피드 어셈블리의 직경의 비율은 0.3 - 0.5 인 물질크기 감소장치이다.
상기 물질크기 감소장치는 상기 사이클론 챔버 내에서의 물질 및 사이클로닉 유체 스트림의 공급을 제어하는 컴퓨터 제어 시스템을 더 포함할 수 있다.
다른 측면에 따른 본 발명은, 피드 어셈블리를 통해 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계; 상기 사이클론 챔버 내로 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계; 및 상기 사이클론 챔버 내의 공기 양에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 물질의 양의 비율을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 비율은 40%이하인 물질크기 감소방법이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 사시도를 보여준다.
도 2는 87m의 헤드 손실에 대한 레이놀즈 수 대비 동적 점도의 선도를 보여준다.
도 3은 서로 다른 값의 파이프 거칠기(ks/d)에 대한 동적 점도 대비 헤드 손실의 선도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 장치에 따라 크기가 감소된 갈탄 샘플의 말번입자 크기분포를 보여준다(샘플 A).
도 5는 밀링(Milling)에 따라 크기가 감소된 갈탄 샘플의 말번입자 크기분포를 보여준다(샘플 B).
도 6은 샘플 A 및 샘플 B 각각에 대해 온도에 따른 무게 손실 비율률 보여준다.
도 2는 87m의 헤드 손실에 대한 레이놀즈 수 대비 동적 점도의 선도를 보여준다.
도 3은 서로 다른 값의 파이프 거칠기(ks/d)에 대한 동적 점도 대비 헤드 손실의 선도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 장치에 따라 크기가 감소된 갈탄 샘플의 말번입자 크기분포를 보여준다(샘플 A).
도 5는 밀링(Milling)에 따라 크기가 감소된 갈탄 샘플의 말번입자 크기분포를 보여준다(샘플 B).
도 6은 샘플 A 및 샘플 B 각각에 대해 온도에 따른 무게 손실 비율률 보여준다.
본 명세서에서 언급된 참고문헌들은 편의를 위해 인용 리스트 형식으로 작성되었고, 실시예의 끝에 추가된다. 이러한 참고문헌들의 전체 내용은 참고적으로 본 명세서에 포함된다.
복수의 장비 디자인들과 작동 메카니즘들은 앞서 제공된 예시들인 종래기술에 기록되어 있다. 일반적으로, 이러한 장비들은 공기를 끌어당기기 위한 임펠러 팬을 갖는 원뿔 모양의 사이클론 챔버, 및 해당 시스템을 통해 처리될 물질을 구비한다. 상기 공기 스트림(air stream)은 상기 물질을 포획하여 상기 물질이 어느 정도 처리되는 현탁액(Cyclonic suspension) 내에 수용하는 사이클론 챔버 내부에 와류를 일으키기 위해 사용된다. 처리 동안, 상기 물질의 입자 크기는 감소될 수 있다.
와류 기반의 물질 처리 시스템에서의 유체 역학(Fluid dynamics)은 매우 복잡하며 처리과정 중에 끊임없이 변화한다. 복잡한 것은 난류(turbulent flow) 환경 하에서 상기 처리 시스템에 공급된 물질의 입자들이 관성을 가지고 상기 처리 시스템 내부에 있는 유체, 대부분의 공기 및 수증기에 따라 다르게 반응하는 사실 때문에 발생할 수 있다.
유체 내에 부유되어 있고 크기가 감소되는 물질의 입자들의 크기와 농도에 대한 연속적인 변화는, 상기 처리 시스템 내에서 물 함량에 대해 수반되는 변화와 함께, 입자들이 효과적인 처리 영역(processing zone)을 들락거리게 강제되는 역학 환경(dynamic situation)을 야기한다. 특히, 상기 처리 시스템 내에서 처리될 물질이 상기 처리 시스템 내에서 상기 공기 스트림에 추가될 때, 상기 시스템의 유체역학이 극적으로 변화하고 레이놀즈수(Reynolds number)가 변화한다. 상기 처리 시스템 내에서 물질을 효과적으로 처리하기 위해서, 입자들에 대해서 가능한 오랫동안 와류의 응력을 가하도록 유동 조건(flow condition)을 최적화할 필요가 있다.
파이프나 튜브 내에서 유체 흐름(Fluid flow)에 대한 레이놀즈수는 점성력에 대한 관성력의 비율을 나타내는 무차원수(dimensionless number)이다. 일반적으로, 큰 레이놀즈수를 갖는 플로우는 난류(turbulent flow)를 나타낸다. 반면에, 작은 레이놀즈수는 점성력에 비하여 작은 관성력을 갖고, 특성상 층류(larminar flows)인 플로우를 나타낸다. 본 발명의 목적들을 위해, 상기 레이놀즈수는 일반적으로 다음과 같이 정의될 수 있다.
여기서,
D 는 파이프의 직경(m);
μ 는 유체의 역학 점도(dynamic viscosity)(Pa.s 또는 N.s/㎡);
ν 는 유체의 동적 점도(kinematic viscosity)(즉, 3번)(㎡/s);
ρ 는 유체의 밀도(kg/㎥);
Q 는 파이프 내에 있는 유체의 체적유량(volumetric flow rate)(㎥/s); 및
A 는 파이프의 단면적이다(㎡)
2300 보다 작은 레이놀즈수가 층류를 나타내고, 2300과 4000 사이의 레이놀즈수가 비정상 흐름(transient flow)을 나타내고, 4000 보다 큰 레이놀즈수가 난류를 나타낸다는 것은 본 기술 분야에 속하는 당업자에게 자명한 것이다.
그러므로, 상기 처리 시스템에서 물질을 처리하는 동안에 플로우(flow)의 레이놀즈수에 대한 좋은 컨트롤이 요구된다. 본 발명의 첫 번째 측면에 따르면, 본 발명은 물질의 크기를 감소하는 방법을 제공한다. 상기 물질크기 감소방법은 피드 어셈블리(Feed Assembly)를 통해 원뿔대 영역(Frusto-Conical Section)을 갖는 긴 원통형 도관(Elongate Cylindrical Conduit)을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계; 적어도 하나의 점도 조절제(Modifying Agent)를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계; 및 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림(Cyclonic Fluid Steram)를 공급하는 단계를 포함한다.
점성은 플로우에 대한 유체의 내부 저항(internal resistance)이다. 유체의 점도가 높을수록, 유체는 플로우에 대해 더 강하게 저항한다. 반대로, 유체의 점도가 낮을수록, 유체는 플로우에 대해 더 약하게 저항한다. 본 발명의 목적들을 위해, 점도 조절제는 시스템에 첨가된 경우 상기 시스템 내에서 유체 플로우의 점도를 변화시킬 수 있는 시약(agent)으로 정의된다. 특히, 상기 점도 조절제는 상기 시스템 내에서 유체 플로우의 동적 점도를 변화시킬 수 있다. 유체 플로우의 동적 점도는 유체 플로우의 역학 점도와 유체의 밀도의 비율이다.
상기 점도 조절제는 고체, 액체 또는 기체 상태일 수 있다. 상기 점도 조절제는 동적 점도 조절제일 수 있다. "점도 조절제" 용어는 플로우 프로모터들(flow promoters)을 포함한다. 점도 조절제와 플로우 프로모터의 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 습윤공기(Moist Air); 물(Water); 따듯한 공기(Warm Air); 찬공기(Cold Air); 산소(Oxygen); 질소(Nitrogen); 아르곤(Argon); 이산화탄소(Carbon Dioxide); 수성 계면활성제(Water-Based Surfactants); 황산칼슘(Calcium Sulphate); 유리(Glass); 산화붕소(Boric Oxide); 플루오르화 칼슘(Calcium Fluoride); 산화 알루미늄(Aluminium Oxide); 또는 이들의 조합을 포함한다. 점도 조절제의 다른 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 헬륨(helium), 이산화황(sulphur dioxide), 피마자유(castor oil), 콘스타치 용액(corn starch solutioin), 글리세린(glycerine) 및 타르(tar)를 포함한다. 상기 콘스타치 용액은 22 보메(Baume) 콘스타치 용액, 24 보메(Baume) 콘스타치 용액 또는 26 보메(Baume) 콘스타치 용액일 수 있다. 본 발명의 목적들을 위해, 습윤공기는 주변 공기에 비해 높은 수분 함유량(moisture content)을 갖는 공기로 정의된다. 본 발명의 목적들을 위해, 따뜻한 공기는 주변 공기의 온도보다 높은 온도를 갖는 공기로 정의된다. 본 발명의 목적들을 위해, 찬공기는 주변 공기의 온도보다 낮은 온도를 갖는 공기로 정의된다.
적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계는 상기 사이클론 챔버 내로 피드 어셈블리(Feed Assembly)를 통해 물질을 공급하는 단계 이전 또는 이후에 수행될 수 있다. 적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계는 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림(Cyclonic Fluid Steram)를 공급하는 단계 이후에 수행될 수 있다. 적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계는 한번 이상 반복될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계는 상기 피드 어셈블리를 통해 상기 사이클론 챔버 내로 공급된 물질의 크기를 감소하는 방법 동안 반복될 수 있다.
특정 측면에 따르면, 상기 사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림은 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s의 동적 점도(v)를 가질 수 있다. 상기 사이클로닉 유체 스트림은 상기 피드 어셈블리를 통해 상기 사이클론 챔버 내로 공급된 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 특정 동적 점도를 갖는 사이클로닉 유체 스트림에 대한 레퍼런스(reference)는 사이클론 챔버 내에 물질을 포함하는 공기 스트림의 동적 점도의 측정치로 될 수 있다. 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림이 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s의 동적 점도를 가질 때, 유동 조건(flow condition)은 최적화되고 물질의 크기는 유효하게 감소될 수 있다. 그러나, 크기가 감소될 물질이 사이클론 챔버 내로 추가될 때, 유체 역학(Fluid dynamics)이 변화할 수 있고, 결과적으로 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 변화할 수 있다.
이에 따라, 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)는 적어도 하나의 점도 조절제를 첨가하는 것에 의해 조절될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 점도 조절제가 첨가될 때, 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)는 동적 점도(v)가 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s가 되도록 변화할 수 있다.
특정 측면에 따르면, 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림은 4×103 - 1×108의 레이놀즈수를 가질 수 있다.
적어도 하나의 점도 조절제의 첨가는 적어도 하나의 점도 조절제의 제어된 추가일 수 있다. 적어도 하나의 점도 조절제를 추가하면 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)에 대해서 더 나은 제어를 할 수 있고, 따라서 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 플로우 성질(properties), 안정성(stability) 및 지속성(sustainability)을 개선할 수 있다. 적절한 양의 점도 조절제가 첨가될 수 있다. 특히, 첨가된 점도 조절제의 양은 상기 동적 점도(v)에 의존될 수 있다. 더 구체적으로, 첨가된 점도 조절제의 양은 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s로 되기 위해 요구되는 양에 의존될 수 있다. 첨가된 점도 조절제의 양은 상기 사이클로닉 유체 스트림의 레이놀즈수가 4×103 - 1×108로 되기 위해 요구되는 양에 의존될 수 있다.
특정 측면에 따르면, 첨가된 점도 조절제의 양은 크기가 감소될 물질에 의존할 수 있다. 예를 들면, 만약 물질이 매우 크거나 및/또는 매우 습기가 많은 경우, 상기 사이클론 챔버 내로 첨가되는 점도 조절제의 양은 증가된다. 점도 조절제를 첨가하면 상기 물질의 처리(processing)를 향상시킬 수 있다.
적절한 점도 조절제는 본 발명의 목적들을 위해 이용될 수 있다. 예컨대, 상기 점도 조절제는 습윤공기(Moist Air); 물(Water); 따듯한 공기(Warm Air); 찬공기(Cold Air); 산소(Oxygen); 질소(Nitrogen); 아르곤(Argon); 이산화탄소(Carbon Dioxide); 수성 계면활성제(Water-Based Surfactants); 황산칼슘(Calcium Sulphate); 유리(Glass); 산화붕소(Boric Oxide); 플루오르화 칼슘(Calcium Fluoride); 산화 알루미늄(Aluminium Oxide); 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 특히, 상기 점도 조절제는 물 및/또는 습윤공기이다. 점도 조절제의 다른 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 헬륨(helium), 이산화황(sulphur dioxide), 피마자유(castor oil), 콘스타치 용액(corn starch solutioin), 글리세린(glycerine) 및 타르(tar)를 포함한다. 상기 콘스타치 용액은 22 보메(Baume) 콘스타치 용액, 24 보메(Baume) 콘스타치 용액 또는 26 보메(Baume) 콘스타치 용액일 수 있다.
특정 측면에 따르면, 크기가 감소되는 물질은 또한 적어도 하나의 점도 조절제와 함께 공동 첨가제(co-additive)로서 처리한 후에 사용될 수 있다. 특히, 이미 크기가 감소된 물질은 적어도 하나의 점도 조절제와 함께 추가될 수 있다. 예컨대, 갈탄이 처리되어 그 크기가 5 ㎚ - 100 ㎛로 감소되었다면, 원탄(raw coal)이 처리되는 때 그 점도를 변경하기 위해서 첨가될 수 있다.
상기 사이클론 챔버 내에 상기 사이클론 유체 스트림이 장치에 의해 제공된다. 본 발명에 따른 사이클로닉 유체 스트림은 도관, 바람직하게는 원통 단면의 도관을 통과하는 유체의 스트림에서 생성된 사이클론에 관한 것이다. 사이클로닉 유체 스트림에서, 유체 스트림의 움직임에 의해 생성된 구심력(centripetal forces)은 유체 스트림에 동반된 특정 물질을 도관의 벽으로부터 멀어지고 도관의 중앙 영역(central region)으로 향하도록 끌어당긴다. 극히 작은 폭발을 초래하는 사이클론 내에서 생성된 스트레스에 기인하여 위치 에너지(potential energy)에서 운동 에너지(kinetic energy)로의 전환에 의해서 에너지가 방출된다. 사이클론의 와류들은 상기 물질을 더 작은 입자들로 분쇄할 수 있는 내파(implosions)의 모습으로 나타난다.
사이클로닉 유체 스트림에서 생성된 와류들은 특별히 디자인된 장치에 의해 발생된 고조파 주파수들(harmonic frequencies)을 추가로 수반한다. 이것은 상기 시스템 내에서 정상파(standing wave configuration)의 펄스를 셋업(set up)하여, 이로부터 정상파 내에서 유체의 집단들(pockets of fluid)이 음속 범위를 넘는 속도가 되도록 한다. 이것은 특정 타입의 물질에 대해서 조정될 수 있으며, 특정 타입의 물질은 돌과 같은 매우 단단하고 부드러운 물질들을 부수고 물질의 수분 함유량(moisture content)을 줄이기 위해 생성된 와류들의 능력을 향상시키게 된다.
상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계에서 사용되는 장치는 사이클론 유체 스트림을 공급할 수 있는 적절한 장치일 수 있다. 특정 측면에 따르면, 상기 장치는 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역의 종단에 형성된 개구부 내에 위치될 수 있다. 사이클로닉 유체 스트림을 공급할 수 있는 장치의 예는 팬을 포함할 수 있다. 사이클로닉 유체 스트림을 공급할 수 있는 다른 장치 또한 본 발명의 범위 내임은 본 기술 분야에 속하는 당업자에게 자명한 것이다.
특정 측면에 따르면, 상기 장치는 임펠러 팬일 수 있다. 특히, 상기 임펠러 펜은 복수개의 방사상으로 확장된 날개들(radially extending vanes)과 허브를 포함할 수 있고, 상기 날개들 각각은 상기 허브에 대해 동일한 간격으로 이격된다. 상기 임펠러 팬은 상기 허브의 앞에서 상기 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해 상기 허브 내에 위치된 인터럽터(interrupter)를 추가로 포함할 수 있다.
특정 측면에 따르면, 상기 사이클론 챔버 내에서 공기의 체적(volume)에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 상기 물질의 체적의 비율은 40% 이하일 수 있다. 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 상기 물질의 체적이 상기 사이클론 챔버 내에 있는 공기 체적의 40%를 초과하면, 상기 사이클로닉 유체 스트림 내에 생성된 와류가 붕괴하고 그것의 처리 능력을 잃을 수 있다.
상기 물질크기 감소방법은, 크기가 감소된 물질을 수집하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 5nm - 150㎛일 수 있다. 특히, 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 8nm - 100㎛, 15nm - 50㎛, 25nm - 25㎛, 30nm - 20㎛, 50nm - 10㎛, 75nm - 5㎛, 100nm - 800nm, 150nm - 700nm, 200nm - 600nm, 300nm - 500nm, 400nm - 450nm일 수 있다. 더 구체적으로, 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 20 - 100㎛이다. 상기 평균 입자 크기는 크기가 감소된 물질이 사용될 응용제품 및 크기가 감소된 물질이 최종 용도에 의존된다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 석탄의 경우, 본 발명의 크기 감소방법 후에 석탄의 평균 입자 크기는 50 - 100㎛일 수 있다. 화장품을 위한 조제용 물질에 사용되는 산화 아연(zinc oxide)의 경우, 본 발명의 크기 감소방법 후에 산화 아연의 평균 입자 크기는 20 - 40nm일 수 있다.
본 발명의 목적들을 위해, 물질의 평균 입자 크기는 질량 기준에 따른 물질의 평균 입자 크기에 관련한다. 물질의 입자 크기는 그것의 최장 치수에 의해 정의될 수 있다. 입자 크기를 결정하기 위해 적합한 표준적 방법이 사용될 수 있다. 예컨대, 마스터사이저 2000 입자 크기 분석기(Mastersizer 2000 particle size analyzer)(Malvern Instruments Limited)가 입자 크기를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 입자 크기 분포는 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, ASTM C136 또는 ASTM C117에 기재된 방법은 체(sieving)를 이용하여 곱고 거친 골재들(aggregates)의 입자 크기 분포를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 크기가 감소된 입자를 포함하는 대부분의 벌크 샘플은 각각의 크기별 복수 개의 체로 이루어진 체 세트를 통해 걸러진다. 상기 체는 표준 체일 수 있다. 대부분의 벌크 샘플은 체의 스택(stack)을 통해 걸러져서 각 체에 남아있는 물질의 무게를 측정하는 것에 의해 입자 크기 분포를 결정한다.
본 발명의 두 번째 측면은 앞서 설명한 방법에 따른 물질크기 감소장치이다. 상기 물질크기 감소장치는, 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버; 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역이 상기 장치에 주입구(Inlet)를 형성하는 개구부 내에서 종결되는 장치; 상기 원뿔대 영역의 반대편 일단에서 상기 사이클론 챔버에 연통되는 공기 주입관(Air Inlet Tube); 및 상기 사이클론 챔버 내에 물질을 공급하기 위한 피드 어셈블리를 포함한다.
상기 사이클론 챔버 내에서 사이클로닉 유체 스트림을 생성하기 위한 장치는 어떤 적합한 장치일 수 있다. 상기 사이클로닉 유체 스트림을 생성하기 위한 장치의 예는 팬을 포함한다.
특정 측면에 따르면, 상기 장치는 임펠러 팬일 수 있다. 특히, 상기 임펠러 펜은 복수개의 방사상으로 확장된 날개들(radially extending vanes)과 허브를 포함할 수 있고, 상기 날개들 각각은 상기 허브에 대해 동일한 간격으로 이격된다. 상기 임펠러 팬은 상기 허브의 앞에서 상기 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해 상기 허브 내에 위치된 인터럽터(interrupter)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 물질크기 감소장치는 상기 사이클론 챔버 내로 상기 피드 어셈블리를 통해 공급된 물질의 공급량을 제어하기 위한 컴퓨터 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 제어 시스템은 또한 상기 사이클론 챔버 내에서 유체의 양을 제어할 수 있다. 상기 컴퓨터 제어 시스템은 또한 상기 사이클론 챔버로 첨가된 적어도 하나의 점도 조절제의 양을 제어할 수 있다. 특히, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 특정 시스템 지오메트리(geometry)에 대해서 상기 피드 어셈블리를 통해 상기 사이클론 챔버로 공급된 물질의 동적 점도를 직접적인 측정한 것인 수두손실(head loss)과 사이클로닉 공기(유체) 속도를 모니터링할 수 있다.
상술한 바와 같이, 적어도 하나의 점도 조절제의 첨가는 적어도 하나의 점도 조절제의 제어된 첨가일 수 있다. 적어도 하나의 점도 조절제의 첨가는 컴퓨터 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)의 변화, 가령 상기 동적 점도(v)가 미리 정해진 범위 밖에 있게 되는지를 감지할 수 있다. 상기 컴퓨터 제어 시스템은 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 레이놀즈수의 변화, 가령 상기 레이놀즈수가 미리 정해진 범위 밖에 있게 되는 지를 감지할 수 있다. 그러므로, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 상기 동적 점도(v)가 그것의 미리 정해진 범위 내로 복귀하도록 상기 적어도 하나의 점도 조절제의 제어된 첨가를 유도할 수 있다. 그러므로, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 플로우 성질(properties), 안정성(stability) 및 지속성(sustainability)을 개선하도록 도울 수 있다.
상기 장치의 다른 부분들은 아래에서 더 상세하게 설명된다.
세 번째 측면에 따르면, 본 발명은 물질크기 감소방법을 제공한다. 상기 방법은 피드 어셈블리를 통해 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계; 및 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 사이클로닉 유체 스트림은 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s의 동적 점도(v)를 갖는 물질크기 감소방법이다.
특정 측면에 따르면, 사이클로닉 유체 스트림의 레이놀즈수(the Reynolds number)는 4x103 부터 1x108 까지 일 수 있다.
상기 물질크기 감소방법은, 상기 사이클론 챔버 내로 적어도 하나의 점도 조절제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상술한 바와 같은 본원발명의 목적에 부합하는 어떤 적절한 점도 조절제라도 사용될 수 있다. 상기 적어도 하나의 점도 조절제를 첨가하는 단계는 피드 어셈블리를 통해 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계의 전 또는 후에 수행될 수 있다. 상기 사이클론 챔버 내로 적어도 하나의 점도 조절제를 첨가하는 단계는 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계 후에 수행될 수 있다. 상기 사이클론 챔버 내로 적어도 하나의 점도 조절제를 첨가하는 단계는 적어도 한번 이상 반복될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 점도 조절제를 첨가하는 단계는 피드 어셈블리를 통해 사이클론 챔버 내로 공급된 물질의 크기감소 방법 중에 반복될 수 있다.
특정 측면에 따르면, 사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림이 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s의 동적 점도(v)를 가질 때, 유동 조건(flow conditions)이 최적화 되며, 물질의 크기가 효율적으로 감소될 수 있다. 그러나, 크기가 감소되는 물질이 사이클론 챔버 내에 첨가되면, 유체 역학이 변할 수 있고, 결과적으로 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)는 변할 수 있다.
따라서, 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)는 적어도 하나의 점도 조절제의 첨가에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나의 점도 조절제가 첨가되면, 사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)는 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s 과 같이 변화될 수 있다.
적어도 하나의 점도 조절제의 첨가는 적어도 하나의 점도 조절제를 조절된 상태로 첨가하는 것일 수 있다. 사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)는 적어도 하나의 점도 조절제의 첨가로 인하여 더욱 우수하게 제어될 수 있고, 따라서, 사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림의 플로우 성질(properties), 안정성(stability) 및 지속가능성(sustainability)이 향상된다. 적절한 양의 점도 조절제가 첨가될 수 있다. 특히, 점도 조절제의 첨가량은 동적 점도(v)에 의존적일 수 있다. 또한 특히, 적어도 하나의 점도 조절제의 첨가량은 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s 과 같이 되는데 필요한 양에 의존적일 수 있다. 특정 측면에 따르면, 점도 조절제의 첨가량은 크기가 감소되는 물질에 의존적일 수 있다. 예를 들면, 만약 물질이 매우 크거나(크고) 매우 습기가 많은 경우, 사이클론 챔버 내로 추가되는 점도 조절제의 양은 증가한다. 점도 조절제의 첨가는 물질 처리를 향상시킬 수 있다.
특정 측면에 따르면, 적어도 하나의 점도 조절제의 첨가량은 사이클로닉 유체 스트림의 레이놀즈수(the Reynolds number)가 4x103 부터 1x108 까지에 해당되도록 하는데 필요한 양에 의존적일 수 있다.
특정 측면에 따르면, 크기가 감소되는 물질은 또한 적어도 하나의 점도 조절제와 함께 공동 첨가제(co-additive)로서 처리한 후에 사용될 수 있다. 특히, 이미 크기가 감소된 물질은 적어도 하나의 점도 조절제와 함께 첨가될 수 있다. 예를 들어, 만약 갈탄이 처리되어 5nm 에서 100um의 크기로 감소되면, 그 후 점도를 바꾸기 위해 원탄(raw coal)이 처리되는 때 상기 갈탄의 일부를 첨가할 수 있다.
사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계에서 사용되는 장치는 사이클로닉 유체 스트림의 공급이 가능한 적절한 장치일 수 있다. 특정 측면에 따르면, 상기 장치는 사이클론 챔버의 원뿔대 영역의 종단에 형성된 개구부 내에 위치할 수 있다. 사이클로닉 유체 스트림의 공급을 가능하게 하는 장치들의 예는 상술한 바와 같다.
특정 측면에 따르면, 상기 장치는 임펠러 팬(impellor fan)일 수 있다. 특히, 상기 임펠러 팬은 방사상으로 확장된 날개들 및 허브를 포함할 수 있고, 상기 복수의 날개들 각각은 상기 허브에 대해 동등한 거리로 이격되어 형성된다. 상기 임펠러 팬은 상기 허브 앞에서 사이클로닉 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해 상기 허브 내에 위치된 인터럽터를 더 포함할 수 있다.
특정 측면에 따르면, 상기 사이클론 챔버 내에서 공기의 체적에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 상기 물질의 체적의 비율은 40% 이하일 수 있다. 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 상기 물질의 체적이 상기 사이클론 챔버 내에 있는 공기 체적의 40%를 초과하면, 상기 사이클로닉 유체 스트림 내에 생성된 와류가 붕괴하고 그것의 처리 능력을 잃을 수 있다.
상기 방법은 크기가 감소된 물질을 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다. 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 5nm - 150um 일 수 있다. 특히, 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 8 nm - 100 um, 15 nm - 50 um, 25 nm - 25 um, 30 nm - 20 um, 50 nm - 10 um, 75 nm - 5 um, 100 nm - 800 nm, 150 nm - 700 nm, 200 nm - 600 nm, 300 nm - 500 nm, 400 nm - 450 nm 일 수 있다. 특히 또한, 물질에 대한 크기 감소를 진행시킨 이후, 상기 물질의 평균 입자 크기는 20 - 100um 일 수 있다. 상기 평균 입자 크기는 크기가 감소된 물질이 사용될 응용제품 및 크기가 감소된 물질이 최종 용도에 의존된다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 석탄의 경우, 본 발명의 크기 감소방법 후에 석탄의 평균 입자 크기는 50 - 100㎛일 수 있다. 화장품을 위한 조제용 물질에 사용되는 산화 아연(zinc oxide)의 경우, 본 발명의 크기 감소방법 후에 산화 아연의 평균 입자 크기는 20 - 40nm일 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 세 가지 측면에서의 물질크기 감소 방법을 위한 장치를 제공한다.
상기 장치는 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버; 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역이 상기 장치에 주입구(inlet)를 형성하는 개구부 내에 종결되는 장치; 상기 원뿔대 영역의 반대편 일단에서 상기 사이클론 챔버에 연통되는 공기 주입관; 상기 사이클론 챔버 내에 물질을 공급하기 위한 피드 어셈블리; 및 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)를 모니터링하기 위한 컴퓨터 제어 시스템을 포함한다.
상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성하기 위한 장치는 어떤 적절한 장치라도 될 수 있다. 사이클로닉 유체 스트림을 생성하는 장치의 예는 팬을 포함할 수 있다.
특정 측면에 따르면, 상기 장치는 임펠러 팬일 수 있다. 특히, 상기 임펠러 팬은 방사상으로 확장된 복수개의 날개들 및 허브를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 날개들 각각은 상기 허브에 대해 동등한 거리로 이격된다. 상기 임펠러 팬은 상기 허브 앞에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해 상기 허브 내에 위치한 인터럽터를 더 포함할 수 있다.
특정 측면에 따르면, 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)를 모니터링하기 위한 컴퓨터 제어 시스템은 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 미리 정한 범위를 초과하는 것을 감지하는 시스템일 수 있다. 상기 동적 점도(v)의 미리 정한 범위는 1x10-8 m2/s ≤v≤ 1x10-1 m2/s 일 수 있다. 상기 컴퓨터 제어 시스템은 상기 사이클로닉 유체 스트림의 레이놀즈수가 미리 정한 범위를 초과하는 것을 감지할 수 있다.
상기 컴퓨터 제어 시스템은 수두손실(head loss) 및 사이클로닉 공기(유체) 속도를 모니터링할 수 있다. 상기 사이클로닉 공기(유체) 속도는 특정한 시스템 지형에서 피드 어셈블리를 통해 사이클론 챔버 내로 공급되는 물질의 동적 점도에 의해 직접 측정된 속도이다. 특히, 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 미리 정해진 범위를 초과하면, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 사이클론 챔버 내의 유동 조건(flow conditions)의 변경을 실행할 수 있다. 특히, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v) 및/또는 레이놀즈수가 미리 정해진 범위 내로 조절되도록 적어도 하나의 점도 조절제의 추가를 실행할 수 있다. 따라서 상기 사이클론 챔버 내에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 플로우 성질(properties), 안정성(stability) 및 지속성(sustainability)을 개선한다. 적어도 하나의 점도 조절제를 추가하는 것은 상술한 바와 같다.
본 발명의 다른 측면은 다음과 같다.
본 발명의 다른 측면은 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버; 상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역이 상기 장치에 주입구(inlet)를 형성하는 개구부 내에 종결되는 장치; 상기 원뿔대 영역의 반대편 일단에서 상기 사이클론 챔버에 연통된 공기 주입관; 및 상기 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 피드 어셈블리를 포함하고, 상기 공기 주입구의 직경에 대한 상기 피드 어셈블리의 직경의 비율은 0.3 - 0.5 인 것을 특징으로 하는 물질 크기 감소장치이다.
특히, 상기 공기 주입구의 직경에 대한 상기 피드 어셈블리의 직경의 비율은 0.5 일 수 있다. 이러한 비율은 최대 공기의 체적 대 물질의 체적의 비율이 60:40이 되도록 한다. 크기가 감소된 물질이 슬러리(slurry)일 때, 상기 공기 주입구의 직경에 대한 상기 피드 어셈블리의 직경의 비율은 0.35이다.
상기 장치는 상기 피드 어셈블리를 통해 상기 사이클론 챔버 내로 공급된 물질의 양 및 상기 사이클론 챔버 내의 유체의 양을 조절하기 위한 컴퓨터 제어 시스템을 더 포함할 수 있다.
상기 장치의 다른 측면을 이하에서 더욱 구체적으로 설명한다.
상술한 상기 장치에서 물질의 크기 감소를 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 사이클론 챔버 내의 공기 체적에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 물질의 체적의 비율을 40% 이하로 제어하는 단계를 포함한다. 특히, 상기 사이클론 챔버 내의 공기 체적에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 물질의 체적의 비율은 35% 이하, 30%이하, 25%이하, 20%이하 일 수 있다.
특정 측면에 따르면, 상기 사이클론 챔버 내의 공기 체적에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 물질의 체적의 비율을 제어하는 단계는 컴퓨터 제어 시스템에 의해 수행될 수 있다. 어떤 적당한 컴퓨터 제어 시스템도 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 상기 피드 어셈블리를 통해 상기 사이클론 챔버 내로 공급되는 물질의 체적 및 상기 사이클론 챔버 내의 공기의 체적을 제어하여 상기 비율을 제어할 수 있다.
상기 방법은 크기가 감소된 물질을 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다. 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 5nm - 150um 일 수 있다. 특히, 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 8 nm - 100 um, 15 nm - 50 um, 25 nm - 25 um, 30 nm - 20 um, 50 nm - 10 um, 75 nm - 5 um, 100 nm - 800 nm, 150 nm - 700 nm, 200 nm - 600 nm, 300 nm - 500 nm, 400 nm - 450 nm 일 수 있다. 특히 게다가, 물질에 크기 감소를 진행시킨 이후, 상기 물질의 평균 입자 크기는 20 - 100um 일 수 있다. 상기 평균 입자 크기는 크기가 감소된 물질이 사용될 응용제품 및 크기가 감소된 물질이 최종 용도에 의존된다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 석탄의 경우, 본 발명의 크기 감소방법 후에 석탄의 평균 입자 크기는 50 - 100㎛일 수 있다. 화장품을 위한 조제용 물질에 사용되는 산화 아연(zinc oxide)의 경우, 본 발명의 크기 감소방법 후에 산화 아연의 평균 입자 크기는 20 - 40nm일 수 있다.
본 발명에 따른 물질크기 감소방법의 다른 측면은 피트 어셈블리를 통해 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계; 상기 사이클론 챔버 내로 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계; 및 상기 사이클론 챔버 내의 공기 체적에 대한 상기 피드 어셈블리로 공급되는 물질의 체적의 비율을 40% 이하로 조절하는 단계를 포함한다.
특히, 상기 사이클론 챔버 내의 공기 체적에 대한 상기 피드 어셈블리로 공급되는 물질의 체적의 비율은 35% 이하, 30%이하, 25%이하, 20%이하 일 수 있다.
사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계에서 사용되는 장치는 사이클로닉 유체 스트림을 공급할 수 있는 어떤 적당한 장치라도 사용될 수 있다. 특정 측면에 따르면, 상기 장치는 상기 사이클론 챔버의 상기 원뿔대 영역의 종단에 형성된 개구부 내에 위치할 수 있다. 사이클로닉 유체 스트림을 공급할 수 있는 장치의 예를 상술한 바와 같다.
특정 측면에 따르면, 상기 장치는 임펠러 팬일 수 있다. 특히, 상기 임펠러 팬은 방사상으로 확장된 복수개의 날개들 및 허브를 포함할 수 있고, 상기 복수개의 날개들은 상기 허브에 대해 각각 동등한 거리로 이격된다. 상기 임펠러 팬은 상기 허브 앞에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해 상기 허브 내에 위치된 인터럽터를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 크기가 감소된 물질을 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다. 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 5nm - 150um 일 수 있다. 특히, 크기가 감소된 물질의 평균 입자 크기는 8 nm - 100 um, 15 nm - 50 um, 25 nm - 25 um, 30 nm - 20 um, 50 nm - 10 um, 75 nm - 5 um, 100 nm - 800 nm, 150 nm - 700 nm, 200 nm - 600 nm, 300 nm - 500 nm, 400 nm - 450 nm 일 수 있다. 특히 게다가, 물질에 크기 감소를 진행시킨 이후, 상기 물질의 평균 입자 크기는 20 - 100um 일 수 있다. 상기 평균 입자 크기는 크기가 감소된 물질이 사용될 응용제품 및 크기가 감소된 물질이 최종 용도에 의존된다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 석탄의 경우, 본 발명의 크기 감소방법 후에 석탄의 평균 입자 크기는 50 - 100㎛일 수 있다. 화장품을 위한 조제용 물질에 사용되는 산화 아연(zinc oxide)의 경우, 본 발명의 크기 감소방법 후에 산화 아연의 평균 입자 크기는 20 - 40nm일 수 있다.
상기 사이클론 챔버 내의 사이클로닉 유체 스트림의 유체 역학적 조건들이 본 발명의 어떤 측면의 관점에서도 최적화되면, 사이클로닉 유체 스트림 내의 외부 와류의 내부에 반대 방향의 와류가 생성될 수 있고, 이에 따라 지속가능한 사이클로닉 유체 스트림이 생성된다. 외부 및 내부 와류의 교차지점에는 난류 경계층(turbulent boundary layer)이 생성된다. 상기 경계층에서 상기 사이클론 챔버 내 물질의 입자들의 상호 관계에 의해 생성된 강렬한 분열은 상기 물질을 다양한 크기의 입자로 분쇄한다. 한 방향에서의 주된 와류 소용돌이는 굵은 입자의 대부분을 수송하고, 다른 방향에서의 내부 와류 소용돌이는 고운 입자를 수송한다.
더욱이, 물질의 입자들이 포함하고 있는 어떤 물이라도 상기 입자들이 낮은 압력 지대로 이동함에 따라서 급격히 증발될 수 있다. 상기 증발은 상기 입자를 더욱 분쇄되는 것을 충분히 촉진시킬 수 있다. 상기 입자가 분쇄되는 동안, 입자의 표면이 더욱 노출되고, 이에 따라 증발이 더욱 용이해진다.
물질의 현탁 입자(suspended particles)는 사이클로닉 유체 스트림의 주변에서 부드러운 소용돌이 내부로 진입하지 않는다. 특히, 크고 작은 입자는 서로 부딪치고 마찰전기에 의해 반대 전하를 띄게 된다. 더 큰 입자들은 플러스 전하를 띄고, 작은 입자들은 마이너스 전하를 띈다.
특정 측면에 있어서, 특히 사이클론 챔버 내의 낮은 압력 지역에 있어서, 서로 반대 전하를 띄는 입자들은 충분히 근접하여 그들 사이의 공기를 이온화시키기에 충분한 영향을 주는 정전기장을 형성한다. 압력에 의존하여, 이러한 현상은 코로나 또는 글로우 방전 플라즈마를 형성한다.
대기압에서, 건조 공기의 브레이크 다운(breakdown) 전압은 30KV/cm 이다. 이러한 현상은 낮은 압력 및 높은 습도에서 크게 감소한다. 게다가, 전기장의 세기는 입자의 반경에 반비례하므로, 브레이크 다운 전압은 작은 입자일수록 낮아진다. 그러므로, 입자의 크기가 작아질수록, 이온화는 더욱 빈번하게 발생된다.
정전기적 방전은 그러므로 고주파를 발생시키고, 이는 크기 감소 방법을 모니터링하고 피드벡 컨트롤을 하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치(100)의 일 실시예를 나타낸다. 장치(100)는 임펠러 흡입 팬(5) 및 사이클론 챔버(4)를 포함한다. 사이클론 챔버(4)는 일반적으로 원통형이며, 세로축이 임펠러 흡입 팬(5)의 회전축을 따라서 놓이도록 배치된다. 임펠러 흡입 팬(5)은 하우징(6) 내에서 회전하도록 지지된다. 임펠러 흡입 팬(5)은 여 공기의 회전 및 흡입을 만들어 낸다.
임펠러 흡입 팬(5)은 구동축(미도시)의 한쪽 끝에 맞도록 되어 있다. 구동축은 하우징(6) 뒤에 장착된 터널 베어링(9)에 의해 지지된다. 구동 트레인(10)은 상기 구동축의 다른쪽 끝에 고정되고, 장치(100)에 전원을 공급한다. 가동중에, 이러한 구동 트레인(10)은 변속 모터, 내부 연소 엔진 또는 기계식 드라이버(12)에 의해 구동된다. 임펠러 흡입 팬(5)은 90~250m/s과 같은 일반적인 속도로 구동된다. 그러나, 당업자는 본 발명의 목적을 위하여 임펠러 흡입 팬(5)이 적당한 속도로 구동될 수 있음을 이해할 수 있다. 특히, 임펠러 흡입 팬(5)의 속도는 처리되는 물질의 동적 점도에 의해 결정될 수 있다. 임펠러 흡입 팬(5)의 속도는 물질의 분쇄 정도에 대응하여 변할 수 있다. 구동 트레인(10)은 벤치(11)에 고정된다. 이때, 벤치(11)는 충격이 완화될 수 있다.
사이클론 챔버(4)의 한쪽 끝에는 공기 주입관(3)이 결합하여 설치된다. 사이클론 챔버(4)의 다른쪽 끝은 개구부(미도시)를 가지는 원뿔대 영역(4a)에서 종결된다.
사이클론 챔버(4)는 하우징(6)의 개구부 및 원뿔대 영역(4a)의 개구부가 일치되도록, 예를 들어, 용접기술을 이용하여 고정된다. 따라서, 임펠러 흡입 팬(5)의 유입구가 사이클론 챔버(4)의 원뿔대 영역(4a) 안으로 부분적으로 연장된다. 특히, 하우징(6)의 내부 폭은 임펠러 흡입 팬(5)의 폭보다 대략 5cm가 넓다.
크기가 감소되는 물질을 수용하기 위한 피드 어셈블리(2)는 공기 주입관(3)에 장착된다. 피드 어셈블리(2)는 공기 주입관(3)의 오픈앤드(3a)에 인접하고, 공기 주입관(3) 안으로 일부 연장된다. 모든 적절한 피드 어셈블리(2)가 본 발명의 목적을 위하여 사용될 수 있다. 크기가 감소되는 물질은 피드 어셈블리(2)를 통해 공급되고, 그 후에 공기 주입관(3)에 들어간다. 공기 및 물질은 사이클론 챔버(4)에 들어가기 전에 공기 주입관(3)을 지난다. 또한, 공기 주입관(3)은 공기 주입관(3)의 오픈앤드(3a)에 고정자(1)를 연결한다. 고정자(1)는 사이클론 챔버(4) 내 사이클론 유체 스트림 안에서 생성된 와류의 꼬리에 초점을 맞춘 달걀 모양의 구심점이다.
피드 어셈블리(2)는 장치(100)가 동작하는 동안 사이클론 챔버(4) 내에 유체의 체적에 대한 피드 어셈블리(2)를 통해 공급된 물질의 체적의 비율을 조절한다. 이것은 공기 주입관(3)의 직경에 대한 피드 어셈블리(2)의 직경으로 조절될 수 있다.
또한, 장치(4)는 배기덕트(8)를 포함한다. 공기 및 물질은 사이클론 챔버(4)를 지나서 배기덕트(8)를 통과한다. 배기덕트(8)를 통과한 공기 및 물질은 수집 및 배출 영역으로 연결될 수 있다.
임펠러 흡입 팬(5)은 방사상으로 연장된 복수의 날개들(5a)을 포함한다. 바람직하게는, 날개들(5a)의 수는 8개에서 12개 이내이며, 물질의 종류에 의해 결정된다. 날개(5a)의 수가 많아질수록 배기덕트(8)를 떠나는 물질의 평균 입자 크기는 감소될 수 있다. 이에 반하여, 날개(5a)의 수가 적어질수록 보다 건조된 물질이 배기덕트(8)로부터 배출된다. 날개들(5a)은 광석(예컨대, 킴벌라이트)으로부터 빼낸 다이아몬드와 같은 취성 입자를 보호하기 위한 쿠션을 제공할 뿐만 아니라 금속 오염으로부터 그들을 보호하기 위해서 높은 내마모 물질로 이루어지거나 또는 그런 물질층으로 코팅될 수 있다. 이때, 킴벌라이트는 짓눌려진 큰 다이아몬드가 손상되지 않은 상태로 나타나도록 한다.
날개들(5a) 각각은 3도에서 10도 이내 각도로 임펠러의 반경으로부터 갈라져 나온다. 날개들(5a)의 각도가 클수록, 장치(100)는 피드 어셈블리(2)를 통해 공급된 물질의 습기를 보다 감소시키기에 적합하다. 날개들(5a)의 각도가 작을수록, 장치(100)는 피드 어셈블리(2)를 통해 공급된 물질의 크기를 더욱더 감소시키는 것을 요구하는 응용제품에 보다 적합하다. 날개들(5a)은 허브(미도시)에 대해서 일정 간격으로 이격된다. 허브(미도시)는 날개들(5a)을 수용하고, 구동축에 고정된다. 날개들(5a) 각각은 일반적으로 오목하고, 각 날개(5a)의 오목한 형태는 임펠러 흡입 팬(5)의 회전 방향을 향하고 있다.
인터럽터(interrupter)(13)는 임펠러 흡입 팬(5)의 주입구를 향하고 있는 허브의 앞면에 있는 중앙 구멍 안에 들어맞을 수 있다. 인터럽터(13)는 임펠러 흡입 팬(5)을 구동축에 고정하는 부정합 모양의 물체 잠금 너트이다. 인터럽터(13)는 중앙 돌기에 장착된 원반을 포함할 수 있다. 돌기는 인터럽터(13)가 허브의 중앙 구멍 안에서 나사로 고정될 수 있도록 나삿니를 가질 수 있다. 인터럽터(13)는 허브 앞에서 직접적으로 비유동적인 유체를 휘저어 놓는다. 인터럽터(13)는 허브의 직경과 대략 동일한 직경을 가진다. 특히, 인터럽터(13)의 중심 직경은 허브의 직경과 대략 동일할 수 있다.
임펠러 날개들(5a)의 방향 및 구조는 컴퓨터를 이용하여 설계함으로써 더욱 최적화될 수 있고, 날개들(5a)이 마모되는 것을 보상하기 위하여 동적으로 조절될 수 있다. 특히, 날개의 곡률도는 컴퓨터를 사용한 유체 역학에 의해 조절될 수 있다. 컴퓨터를 사용한 유체 역학은 주어진 제품에 의해 만들어진 마모 패턴을 분석하고, 마모되지 않도록 날개를 재디자인할 수 있다.
또한, 장치(100)는 스크롤(7)을 포함한다. 스크롤(7)은 공기 주입관(3)과 결합한 장치(100)에 의해 함유되고 배출되는 공기의 체적을 결정하는 하우징 안에 여러 각도의 나선 모양을 가진 볼류트(volute)이다. 일 실시예에 따라서, 하우징(6)은 임펠러 흡입 팬(5)의 직경에 비례하는 총 용적을 가지는 스크롤(7)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 임펠러 흡입 팬(5)의 직경이 모두 300mm이면, 스크롤(7)의 용적은 0.120~0.177m3 이어야한다. 특히, 스크롤(7)의 용적은 0.150m3 일 수 있다.
스크롤(7)은 장치(100)의 총 공기수용량을 생성하기 위해서 배기덕트(8)의 내부벽에서 나선 모양으로 배기덕트(8)의 외부벽까지 연장될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 배기덕트(8)의 배출 영역은 스크롤(7) 용적의 대략 35%일 수 있다. 배기덕트(8)는 스크롤(7)이 종료되는 하우징(6)에 결합된다.
물질의 입자화(granulation) 및 건조는 외부에서 발생된 주파수를 예컨대, 스피커 수단 또는 전기 공급 수단을 이용하여 사이클론 유체 스트림으로 전달함으로써 개선될 수 있다. 이때, 팬을 5760 rpm에서 동작하기 위한 전형적인 주파수는 25~28Hz, 57.6Hz, 576Hz이다. 물의 분해는 약 42.7 Hz 주파수를 사용함으로써 향상될 수 있을 것이다.
또한, 장치(100)는 컴퓨터 제어 시스템(미도시)을 포함한다. 컴퓨터 제어 시스템은 장치(100)의 작동을 유지하거나 모니터할 수 있다. 특히, 크기가 감소되는 물질이 장치(100)로 공급되어질 때, 컴퓨터 제어 시스템은 운영의 항상성을 유지 및/또는 모니터할 수 있다. 더욱이, 컴퓨터 제어 시스템은 동적 점도(v), 및/또는 사이클론 챔버(4) 내에 사이클론 유체 스트림의 레이놀즈수(Reynolds number), 및/또는 사이클론 챔버(4) 내 유체의 체적에 대한 피드 어셈블리(2)를 통해 공급된 물질의 체적의 비율을 모니터할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 공기 주입관(3)의 길이는 임펠러 흡입팬(5)의 직경의 200~240% 이내이다. 특히, 공기 주입관(3)의 길이는 임펠러 흡입팬(5)의 직경의 대략 220%이다.
다른 실시예에 따라서, 공기 주입관(3)의 폭은 임펠러 흡입팬(5)의 직경의 약 33%이다.
또 다른 실시예에 따라서, 고정자(1)의 크기는 피드 어셈블리(2)를 통해 공급된 동일한 물질로 다른 처리 결과를 가져오기 위하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 작은 고정자(1)를 사용하는 경우, 배기덕트(8)를 통해 통과하는 물질의 최종 평균 입자 크기는 큰 고정자(1)를 사용하는 경우에 비해 클 것이다. 특히, 고정자(1)의 직경은 공기 주입관(3)의 직경의 50%를 초과하지 않아야 한다.
일 실시예에 따라서, 사이클론 챔버(4)의 길이는 공기 주입관(3) 길이의 65-85%, 70-80%, 75-78% 이내이다. 특히, 사이클론 챔버(4)의 길이는 공기 주입관(3) 길이의 70% 이다.
다른 실시예에 따라서, 사이클론 챔버(4)의 폭은 임펠러 흡입 팬(5)의 폭에서 공기 주입관(3)의 폭까지의 길이 이상을 줄인다.
일 실시예에 따라, 임펠러 흡입 팬(5)의 직경은 공기 주입관(3)의 폭의 세 배 일 수 있다. 임펠러 흡입 팬(5)의 날개들(5a)은 임펠러 흡입 팬(5)의 허브로부터 고정링까지 임펠러 흡입 팬(5)의 회전축에 45도 각도로 배치될 수 있다. 더 나아가, 임페럴 흡입 팬(5)의 폭은 임페럴 흡입 팬(5)의 직경의 3분의 1 일 수 있다.
모든 구성요소의 비율이 유지되고 충분한 전력이 장치(100)가 작동되는 동안 제공되어지면, 장치(100)은 어떤 크기로도 조정될 수 있다.
가동중에, 장치(100)가 특정 물질의 고유주파수(the natural resonance frequency)에 맞춰 조정됨으로써 특정 물질을 입자화 하기 위한 최적의 상태가 될 때까지 모터(12)는 속도가 올라간다. 구동 트레인(10) 및 구동 트레인(10)의 조절이 매우 중요하다. 구동 트레인(10)은 사이클론 챔버(4) 안에 형성되어 있는 사이클론 유체 스트림을 위해 충분한 전력을 공급해야만 한다. 사이클론 챔버(4) 안으로 피드 어셈블리(2)를 통하여 크기가 감소되는 물질이 공급되면 모터(12)는 파워를 증가시킬 수도 있다. 이것은 사이클론 챔버(4)에서 사이클론 유체 스트림 안에 생긴 와류가 없어지지 않게 한다.
본 발명에 따르면, 장치(100)에 의해 알갱이로 가공되는 물질의 종류는 금속광석(Metal Ores), 유리(Glass), 플라스틱(Plastic), 석탁(Coal), 갈탄(Lignite), 석유 코크스(Petroleum Coke), 메조트레이스(Mezotrace), 오일 셰일(Oil Shale), 석고판(Drywall), 재(Ash), 거름(Manure), 오니(Sewage Sludge), 염정(Salt Crystal), 미네랄 및 광석 함유 모래(Mineral and Ore Bearing Sand), 비료(Fertilizers), 시멘트 원료 물질(Cement Raw Materials), 검은 모래(Black Sand), 곡물(Grains, 대두, 옥수수, 오트밀, 보리,수수, 그리고 쌀)을 포함한다.
본 발명에 따르면, 장치(100)는 여러가지 물질 안에 함유된 수분 내용물(진흙, 종이 펄프, 갈탄, 인산염, 황산염, 건식 분말을 만들어 내는 생선과 뼈따위 들 )을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 또한, 장치(100)는 50%가 넘지 않는 물을 함유한 색소 덩어리를 건조시키기 유용하다. 채굴한 슬러리들(slurry)은 금속을 추출하는 화학적인 처리를 위하여 가루형태나 혹은 탈수된 형태로 충분히 건조시켜질 수 있다.
크기가 감소되는 물질은 피드 어셈블리(2)로 공급되어 공기 주입관(3)에 들어간다. 물질은 공기 주입관(3)을 통과하고, 사이클론 챔버(4) 안에서 임펠러 흡입 팬(5)에 의해서 생긴 사이클론 유체 스트림을 따라 들어간다. 물질은 사이클론 유체 스트림 안의 와류에 의해 운반되어진 고주파 때문에 임펠러 흡입 팬(5)으로 들어가기 전에 사이클론 챔버(4)에서 조각 조각 부숴진다. 그리고 나서 물질들은 사이클론 유체 스트림에 의해 임펠러 흡입 팬(5)의 주입구로 이끌려 간다.
그 다음 물질은 배기덕트(8)로 들어가고, 장치(100)에서 수집 및 배출 영역으로 배출된다. 배기턱트(8)의 크기는 장치(100)에 들어가는 유체 흐름을 조절하기 위해서 변경될 수 있다.
배기덕트(8)을 통해 장치(100)에서 배출된 물질들은 해당 기술분야에서 알려진 적당한 방법에 의해 평균적인 입자 크기로 분류된다. 원하는 것보다 크게 만들어진 물질들은 재가공을 위하여 피드 어셈블리(2)를 통하여 사이클론 챔버(4) 안으로 되돌려질 수 있다.
위에 설명된 바와 같이, 컴퓨터 제어 시스템이 설치될 수 있다. 정상 가동하는 동안, 특히, 직류 회전 모터가 임펠러 흡입 팬(5)을 가동하기 위해 사용중이라면 부하가 거의 없어야 한다. 따라서, 센서들은 어떤 추가적인 부하가 발생하는지를 체크할 수 있다. 예를 들어, 임펠러 흡입 팬(5)에 걸리는 큰 입자들을 센서가 감지하면, 절단(cut-off) 스위치를 작동시켜서 장치(100)를 멈춘다.
또한, 센서는 특정하게 큰 입자를 (예컨대, 다이아몬드) 이동 중에 감지하고 위와 같은 기능을 수행할 수 있다. 센서는 배기덕트(8)에서 큰 입자를 감지하기 위해 사용될 수도 있고, 물질이 미세하게 입자화되는 것을 확실히 하기 위해 임펠러 흡입 팬(5)의 속도를 증가시킬 수도 있다.
컴퓨터 제어 시스템은 사이클론 챔버(4) 내에 사이클론 유체 스트림의 동적 점도의 변화를 감지할 수 있다. 일 실시예에 따라서, 사이클론 챔버(4) 내에 사이클론 유체 스트림의 동적 점도가 적정 범위 밖으로 떨어지면, 컴퓨터 제어 시스템은 사이클론 챔버(4) 내에 유동 조건(flow conditions)를 신속히 변경할 수 있다. 특히, 컴퓨터 제어 시스템은 미리 설정된 범위 내에서 사이클론 챔버(4) 내에 사이클론 유체 스트림의 동적 점도를 되돌리기 위하여 사이클론 챔버(4) 안에 적어도 하나의 점도 조절제를 첨가시킬 수 있다. 적절한 점도 조절제는 앞서 설명된 바와 같이 본 발명의 목적을 위해서 사용될 수 있다.
컴퓨터 제어 시스템은 피드 어셈블리(2)를 통해서 공급된 물질의 체적과 사이클론 챔버(4) 내의 유체의 체적의 비율 변화를 감지할 수도 있다. 그 비율이 설정 값을 초과하면, 컴퓨터 제어 시스템은 임펠러 흡입 팬(5)의 속도 및/또는 사이클론 챔버(4) 안으로 피드 어셈블리(2)를 통하여 들어오는 물질의 양을 변경함으로써 사이클론 챔버(4) 내의 유체의 양을 조절한다. 특히, 사이클론 챔버(4)로 피드 어셈블리(2)를 통해서 공급되는 물질의 양이 사이클론 챔버(4) 내에 공기의 양의 40%를 초과하면, 사이클론 챔버(4) 안에 있는 사이클론 유체 스트림 내의 와류가 없어져 문제가 발생할 수도 있다. 일 실시예에 따라서, 사이클론 챔버(4) 내의 공기의 양에 대한 사이클론 챔버(4)내에 피드 어셈블리(2)를 통해서 공급되는 물질의 양의 비율은 40% 이하일 수 있다.
본 발명에 비추어, 추가된 청구항들의 범위 내에서 상기 설명된 실시예의 변경뿐만 아니라 다른 실시예들 모두는 해당 기술분야에서 숙련된 자에 의해 발명될 수 있다.
상술한 바와 같이 일반적으로 설명된 발명은 아래의 예들을 참조하면, 보다 쉽게 이해될 것이다. 그러나 아래의 예들에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
실시예
제 1 실시예
다음 예는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 수행하기 위하여 동적 점도(v)의 적절한 범위를 결정하는 전형적인 예이다.
무디 다이어그램(Moody Diagram)은 콜브룩 화이트 방정식(the Colebrook White equation)으로 표현될 수 있다.
수학식 1
상기 
는 마찰계수(무디 다이어그램에서 
일 때, 종종 
로 표현됨), 
은 파이프의 상대 거칠기, 
는 레이놀즈수(Reynolds number)를 나타낸다.
수학식 1은 
과 
의 공지된 값에 대한 
에 대해서 반복하여 해결될 수 있다.
수학식 2
수학식 3
파이프의 압력 강하는 아래와 같은 수학식 4로 표현된다.
수학식 4
원형 단면을 가지는 파이프의 와류를 위한 다르시 바이스바하 방정식(the Darcy-Weisbach equation)은 아래와 같이 
을 나타낸다.
수학식 5
파라미터들에 대한 대표적인 실험값들이 이 분석에 이용되고 있다. 특히, d=0.305m, L=1.610m 이며, u=166m/s이다.
파이프를 통한 유체 흐름에 대한 유체 역학 분석에 있어서, 
는 파이프 내부의 거칠기 단위로 주어진다. 그러나, 본 분석의 목적을 위해, 이것은 입자크기, 형상 등을 처리하는 동안, 난류의 레벨을 변경시키는 파라미터 단위로서 주어진다.
무디 다이아그램(Moody diagram)은 물질 처리에 이용되는 두 개의 서로 다른 난류 영역 - 과도(transitional) 난류 영역과 완전(complete) 난류 영역 - 을 보여주고 있다. 이러한 두 개의 영역은 완전히 다른 처리 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.
공기흐름(유체) 속도를 변경(예를 들어, 임펠러의 속도를 변경)함으로써 본 발명의 처리과정에 대한 제어가 수행되어, 최적 압력 강하가 유지되고 따라서 처리될 물질 특성에 대한 수두손실(損失水頭)이 유지된다. 이러한 물질 특성들은, 물질의 유동특성을 결정하는, 동적점도(v)에 의해 특징지어진다.
과도 난류 영역, 즉, 부드러운 면을 가진 파이프를 나타내는 
= 1 x 10-6 으로 표현되는 과도 난류 영역 내에서, 높은 동적점도(v)를 갖는 물질은 낮은 레이놀즈수에서 처리되며, 낮은 동적점도(v)를 갖는 물질은 높은 레이놀즈수에서 처리됨을 도 2를 통해 알 수 있다. 도 2는 수학식 1 내지 수학식 5를 수학적으로 조작하는 것에 의해 얻어졌다. 도 2는 상기 시스템이 과도 난류 영역에서 서로 다른(또는 변하는) 동적점도를 갖는 물질을 어떻게 다루는지를 보여주고 있다. 공기흐름(유체) 속도를 변화시켜, 상기 수두손실를 특정한 값, 예를 들어, 87m로 제어함으로써, 3차 이상 규모의 동적점도를 갖는 물질을 처리할 수 있다. 다른 동적점도들을 가진 물질들은, 상기 수두손실를 유지하는데 요구되는 속도에 의존하여, 다른 값의 레이놀즈수에서 처리된다.
특히, 본 예에서, 상기 물질들은 약 87m의 수두손실에서 처리되며, 상기 공기흐름(유체) 속도(u)는 100m/s와 200m/s 사이에 변경되어, 상기 물질들의 동적점도 범위(3차 이상 규모) 이상으로 hf값을 유지한다.
어떤 주어진 물질에 대해서, 유체 흐름 속도 또는 압력 강하의 측면에서 제한될 수 있는 시스템 작동 조건 하에서 보다 잘 처리할 수 있도록 그것의 동적점도를 변경할 수 있다. 동적점도(v)의 변경은, 점도 조절제가 상기 물질의 역학 점도(μ)을 변경시키는 것처럼, 점도 조절제를 첨가하는 것과 같은 다양한 방법을 통해 달성될 수 있다. 상기 밀도(ρ)는 처리되는 물질의 밀도, 기체/액체의 밀도 및 처리되는 물질의 크기와 형상에 의존한다. 특히, 처리되는 물질의 밀도는, 입자/그래뉼(granule)의 크기 및 계면활성제를 첨가하여 덩어리지는 그것들의 경향성을 변경하는 것에 의해 변경될 수 있다. 처리되는 물질의 역학 점도(μ)와 밀도(ρ)의 변화에 의해서, 난류 영역에서 그것의 동적점도(υ)와 흐름 특성이 변화된다.
도 3은 약 163m/s의 유체 흐름 속도에서 동작하고 있는 처리 시스템을 나타낸다. 도 3은, 파이프 거칠기의 서로 다른 값들에 대하여, 동적점도에 대한 수두손실의 그래프를 나타내고 있다. 상기 파이프 거칠기는, 상기 유체 스트림에서의 고체 함량 및 그것들의 동작에 의해 발생되는 마찰과 난류 효과를 고려한 것이다. 도 3은 수학식 1 내지 수학식 5를 수학적으로 조작하는 것에 의해 얻어졌다. 과도 난류와 완전 난류 사이의 경계를 결정하는 라인은, 수두손실이 더 이상 동적점도에 따라 변하지 않는 점들의 궤적이다.
상기한 바와 같이, 처리되는 물질의 동적점도를 변경시키는 것이, 과도 난류 영역에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 완전 난류 영역에 있어서, 동적점도의 변화들은, 시스템 수두손실의 레벨 이상에서는 어떠한 제어도 제공하지 않는다. 최적의 가공처리를 위해, 커뮤니션(communition)(예로서, 마찰 계수)의 정도에 관계없이, 상기 동적점도는 특정한 범위 내에 있게 되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 처리 과정이 과도 난류 상황 내에서 발생되도록 한다. 이러한 상황에서, 상기 사이클로닉 유체 스트림의 속도를 변경하여 상기 수두손실을 제어함으로써, 상기 처리되는 물질에 대한 크기 감소 방법을 제어할 수 있다. 예를 들어, 이것은, 임펠러 팬의 속도를 변경하는 것에 의해 달성될 수 있다. 상기 완전 난류 영역에서, 이러한 제어는 불가능하다. 따라서, 점도조절제의 사용은 상기 방법이 확실하게 제어 가능할 수 있도록 도움을 준다.
제2 실시예
오스트리아의 빅토리아산 갈탄의 샘플을 두 개로 나눈다. 첫 번째 배치(batch)는 상기한 바와 같은 장치를 이용하여 준비하였다(이하, 배치는 "샘플A"라 함). 두 번째 배치(이하, "샘플B"라 함)는 건조하고, ASTM D2013-07(분석용 석탄 샘플 제조를 위한 표준 실행)에서 설명되는 바와 같은, 산업 표준 석탄 제조 밀링 방법을 이용하여 밀링하였다.
상기 두 개의 석탄 샘플들에 대해서 다음과 같은 분석을 하였다.
a) 근사치 분석 및 원소 분석(Proximate and Ultimate analyses) - 습기(moisture), 재(ash), 휘발성 물질(volatile matter), 황(sulphur), 염소(chlorine), 총칼로리량(Gross Calorific value), 진발열량(Net Calorific Value)을 측정함;
b) 크기 분석(Size analysis);
c) 고유의 반응성(Intrinsic reactivity); 및
d) 전자현미경 스캐닝(Scanning Electron microscopy) - 에너지 분산 분광법(SEM-EDX).
상기한 분석들 및 그것의 결과들 각각은 이하에서 상세히 설명된다.
a) 근사치 분석 및 원소 분석(Proximate and Ultimate analyses)
근사치 분석은, 표준 ASTM(미국재료시험협회) D3172 방법론을 이용하여 수행되었고, 원소 분석은 ASTM D3176을 이용하여 수행되었다. 샘플A 및 샘플B에 대한 근사치 및 원소 분석 결과들은, 아래의 표1에 도시되어 있다. 상기 결과들은, 높은 함수율 및 낮은 열량값을 함유하고 있는 로우 샘플(raw sample)을 갖는 저등급(갈색)석탄의 전형이다. 샘플A는 샘플B보다 훨씬 건조하다. 재 함량은 샘플A에서 훨씬 낮았으며, 유익한 휘발성 물질에 대한 높은 비율을 나타냈다. 샘플A는 상당히 높은 총칼로리량과 진발열량을 나타내었는데, 이는 효율적인 연소, 더 나은 효율성 및 갈탄 연소시 적은 온실가스 배출로 이어진다.
상기 근사치 분석 및 원소 분석의 결과들은 표1을 통해 제공된다.
| 샘플 A | 샘플 B | |
| 총 습기 (%) | 16.9 | 44.9 |
| 재 함량 (%) | 7 | 9.3 |
| 휘발성 물질 (%) | 40.4 | 26.0 |
| 황 함량 (%) | 0.46 | 0.31 |
| 염소 함량 (%) | 0.05 | 0.030 |
| 총칼로리량 ( kJ / kg ) | 21220 | 13560 |
| 진발열량 ( kJ / kg ) | 20802 | 12007 |
b) 입자 크기 분석(Particle Size analysis)
입자 크기 분석은, 마스터사이저(Mastersizer) 2000 입자 크기 분석기(멜버른 인스트루먼트사(lverm Instruments Limited))를 이용하여 수행되었다. 상기 분석에 이용된 방법은, 멜버른 인스트루먼트 조작자 가이드에 기재되어 있는 바와 같은, 범용 분석 모델(General Purpose analysis model) 이었다.
두 개의 샘플에 대한, 입자 크기 분포는 현저하게 다르다. 샘플A는 50㎛보다 큰 입자들이 적어, 상당히 세밀했다. 두 샘플 모두, 약간 길쭉한 입자들을 보유한, 유사한 입자 형태를 가지고 있었으나, 대부분의 입자들은 2보다 작은 가로/세로 비율(aspect ration)을 가지고 있었다. 샘플A와 샘플B에 대한 입자 크기 부여는, 멜버른 레이저 회절 입자 크기 분석기(Malvern Instruments GmbH)를 이용하여 얻어졌으며, 그것으로부터 나온 결과들이 도 4 및 도 5에 각각 도시되어 있다.
입자 크기 부여에 있어서의 차이점은 서로 다른 프로파일로부터 명확하며, 샘플 A가 도 4에서 라인 "A"로 보여지는 바와 같이 약 10㎛의 평균 입자 직경 부근에서 단일 및 균등한 분포를 보인다. 샘플B는 도 5에서 라인 "A"로 도시된 바와 같이, 약 10㎛ 및 70㎛에서 최고치를 가지고 있는, 바이모달(bi-modal) 크기 분포를 보여준다. 도 4 및 도 5 각각에서 라인 "B"는, 얼마나 만은 물질들이 특정 크기에 있는지가 보여질 수 있도록, 물질의 누적 비율을 나타낸다.
d50, d10 및 d90의 값들이 아래의 표2에 도시되어 있다. d50은 중앙평균입자크기로 정의되는 반면, d10의 입자 크기는, 입자들의 10%가 더 작은 직경을 가지고 있는 경우(그러므로, 나머지 90%는 더 굵다)의 직경이다. 따라서, d90의 정의는, 입자들의 90%는 더 작은 직경을 가지고 입자들의 10%는 굵은 직경을 가지는 경우의 입자 크기이다.
| 샘플 A | 샘플 B | |
| d 50 | 9 | 29 |
| d 10 | 5 | 8 |
| d 90 | 16 | 110 |
표2의 결과로부터, 샘플A는 샘플B와 비교할 때, 훨씬 더 작은 입자 크기 분포를 가지고 있음을 알 수 있다. 또한, 샘플A의 평균입자크기는 샘플B의 평균입자크기보다 작으며, 이것은 상기 샘플의 보다 우수한 처리를 보여준다
c) 고유의 반응성(Intrinsic reactivity)
고유의 반응성은 산소와의 반응에 의해 얼마나 쉽게 석탄이 연소하여 이산화탄소(C02)를 형성하는 지를 나타내는 척도이다. 본 실시예의 목적을 위해서, 이것은 열중량분석(TGA)에 의해 측정되었다. 이 테스트에서, 무게가 측정된 석탄 샘플은, 고정된 속도(분당 10℃)로 공기 중에서 가열되었고, 무게감속속도가 결정되어 곡선을 형성하였다. 샘플A 및 샘플B에 대한 TGA 프로파일은 도 6에 도시되어 있다.
샘플A는 샘플B보다 빨리 타는 것 같았으며, 프로파일의 약 400℃ 근처에서 비정상적인 스파이크(spike)를 나타냈다. 샘플B의 최고치 온도 및 소진 온도는 샘플A보다 특히 더 높았다. 상기 최고치 온도는 무게감속속도의 최대치가 발생되는 온도이다. 상기 소진온도는, 연료 소진(burnout)이 사실상 완료되어 0.1%/min 보다 작은 무게감소속도로 정의될 때의 온도이다. 최고치 온도 및 소진 온도 모두, 반응성이 감소할수록 증가한다.
도 6을 근거로 하여, 샘플A가 샘플B보다 좋은 결과를 발생시킴을 알 수 있다. 더 낮은 최고치 온도와 소진 온도를 갖는 것이 바람직한데, 왜냐하면, 그것은 석탄이 보다 반응성이 좋다는 것을 나타내기 때문이다. 부가적으로, 더 낮은 최고치 온도들은, 석탄 연소시 더 낮은 질소산화물(NOx) 방출을 야기하며, 또한, 잼 함량에서 탄소의 감소를 야기한다.
d) 에너지 분산 분광법(SEM-EDX) 분석
산소에 대한 탄소의 비율은 SEM-EDX 분석을 이용하여 결정되었다. SEM/EDX는, 선택된 영역의 성분 조성을 갖는 표면의 생생한 묘사를 제공한다. 상기 기술은 거의 0.1wt %까지의 성분들에 대하여 감지할 수 있고, 사용되는 전자빔의 에너지와 샘플의 평균 원소 번호에 의존하여 0.2 내지 8mm의 깊이를 조사할 수 있다. 본 실시예의 목적을 위해, 이하에서 설명될 SEM-EDX 분석에 대한 프로토콜은, 'MJ Walzak et al, The Use of XPS, FTIR, SEM/EDX, Contact Angle, and AFM in the Characterization of Coatings, Journal of Materials Engineering and Performance, 7(3):317-323, 1998.'에 기재된 바와 같았다.
얻어진 결과들은 아래의 표3에 도시되어 있다.
| 중량 % | 원자 중량 % | |
| 샘플 A 평균 | 2.29 | 3.05 |
| 샘플 B 평균 | 2.36 | 3.15 |
중량 %는 질량을 기준으로 하며, 원자 중량 %는 원자 중량을 기준으로 한다.
SEM-EDX 분석으로부터, 두 샘플들 사이에 탄소 대 탄소의 비율이 상이하고, 산소의 비율이 증가한 경우 더 완벽한 연소를 유발시키는 것으로 보인다.
제3 실시예
16%의 수분함량을 가진, 오스트레일리아, 퀸즈랜드산 보크사이드 물질의 샘플을 얻었다. 상기 샘플에 대한 점도 조절제의 첨가 효과가 테스트되었다. 선택된 점도 조절제는, 약 50℃의 온도의 공기 중에서, 엷은 물 안개 상태에서, 가열되었다. 주위 온도 및 습도는 각각 26℃와 30%였다.
그 후, 열을 추가하고, 그 후 반복적으로 습기를 추가시키는 테스트를 수행하였다.
1. 기준 테스트, 물과 열이 추가 않됨 : 샘플의 습기는 7%까지 줄어들었다.
2. 공기 흡입구로 가열된 공기가 추가됨 : 샘플의 습기가 9%로 줄어들었다.
3. 공기 흡입구로 엷은 안개가 추가됨 : 샘플의 습기가 4%로 줄어들었다.
제4 실시예
갈탄은 주로, 큰 분자들을 가두는 빈 공간들로 구성된 합성의, 고정된, 격자구조의 미세구조를 형성하도록 정렬된, 방향족 고리들로 구성되어 있다. 갈탄은 쉽게 유기 물질들을 흡수하는 높은 표면적 및 높은 다공성을 가지고 있다. 또한, 갈탄은 일부 지방족 물질을 가지고 있는데, 예를 들어, 그 표면은 파라핀 왁스 및 화학적 반응성 유기 종으로 구성되어 있다.
부식산을 포함한 휴민산염들은, 갈탄, 기타 석탄, 이끼, 토양 등에서 자연적으로 발생된다. 그들은, 직접적인 화학 작용과 촉매 미생물 활성의 조합에 의해, 탄화수소-오일들을 포함하고 있는 탄화수소 물질들을 지방산, 아미노산 및 설탕과 같은 작은 유기 분자로 분해하는, 농축된 합성 유기산들이다. 또한, 그들은, 일단 먹이 사슬로 들어가면, 생물학적 및 약리학적 특성을 나타낸다. 이러한 작은 분자들은, 갈탄과 오일에 존재하는 토착 오일-소화 박테리아를 위한 먹이감으로 대표된다. 상기 박테리아는 일반적인 방법으로 증식하지만, 번식은 휴민산염과 질소의 존재에 의해 상당히 강화된다.
박테리아는 결국, 존재하는 모든 탄화수소 물질을 소모시킨다. 그러나, 이 과정은 증가된 휴민산염 활동에 의해 크게 강화된다. 상기 과정도, 상기 흡수 매체에, (Enterobactor Sakazakii와 같은) 특정 오일-분해 박테리아를 대량으로 추가하는 것에 의해 가속화될 수 있다.
오일 정화를 위해 일부 박테리아가 유익하다는 것은 알려져 있다. 그러나, 그들은, 소금물과 상극인 특성에 따라, 해양 기름 유출에 대한 것보다, 오일이 오염을 발생시킨 땅을 정화시키는 것에 보다 효율적이다. 갈탄과 이끼와 같은 오일-흡수 매체가, 자연적으로 풍부한 휴민산염을 포함하고 있기 때문에, 추가적인 박테리아에 대한 필요성은 요구되지 않는다.
휴민산염이, 상기 탄화수소의 흡수 과정 및 향상된 생물학적 분해와 분해를 통해, 오일 오염의 정화를 향상시킬 수 있다는 것은, 널리 알려져 있다. 휴민산염은 천연 유기 탄소 사이클의 구성요소이며, 환경적으로 유익한 것으로 간주된다. 그들은, 탄화수소를 소비하여, 탄화수소를 유익한 수생 및 토양기반의 영양소로 변환시키는 토착 미생물의 성장을 자극하고 촉진시켜, 생물학적 환경정화를 시작하고 향상시킨다. 휴민산염이 환경 전체에 걸쳐 자연적으로 발생하기 때문에, 휴민산염 기반의 정화는 상당한 장점을 가지고 있다.
일반적으로, 오일-소비 미생물들은 물로부터 산소를 사용하여 사는데, 이것은 "죽은 지역들"(죽은 지역들은 질소의 높은 농도와 산소 부족으로 발생된다)의 창출로 연결된다. 그러나, 휴민산염은 질소가 존재하는 상태에서 번성하여, 탄화수소의 분해시 생성되어 물로 배설되는 산소를 유발시킨다. 산소는 상기 분해 단계 동안 지속적으로 배출되어, 궁극적으로는, 오일이 설탕, 지방산 및 아미노산으로 변환되도록 한다. 이러한 물질들은 식물 영양소이며, 분해 과정의 최종 산물이다. 그들은 동식물에 의해 에코 시스템에 재흡수된다.
휴민산염은, 유기산들이 딱딱한 세포벽 및 접착 물질을 분해하는 기능을 수행하는 것과 같이, 탄화수소와 화학적으로 매우 잘 반응한다. 이러한 천연 화합물은, 살아있는 세포의 내부 유체로부터 자연상태에서 형성된다. 세포가 산소 부족으로 죽으면, 내부 유체는 유기산으로 변한다. 휴민산염은, 이러한 산들이 농축된 형태인데, 이러한 형태는, 식물 내에서 오일 탄화수소 또는 세포 구조 사이를 구분지을 수는 없다. 이러한 물질들이 서로 접촉하면, 산은 분해 과정을 시작한다.
따라서, 물로부터 탄화수소-오일을 제거하여 그것을 영양소로 변환시키기 위한 흡수제로서의 갈탄의 효능을 조사하기 위해, 실험이 실시되었다. 물질의 특성 및 그 물질이 가지고 있는 독성의 특징을 평가하기 위해, 추가 실험이 실시되었다.
오스트리아의 빅토리아산 갈탄 샘플을 두 개로 나눈다. 첫 번째 배치(batch)는 상기에서 설명된 바와 같은 본 발명의 방법으로부터 준비된다(이하, 이 배치는 "배치A"라 함). 갈탄의 두 번째 배치(이하, "배치B"라 함)는 건조되며, ASTM D2013-07(분석용 석탄 샘플 제조를 위한 표준 실행)에서 설명되는 바와 같은, 산업 표준 석탄 제조 분쇄 방법을 이용하여 분쇄되었다.
실험 (a) 내지 (f) 각각을 실온 및 상압하에서 수행하였다.
(a) 갈탄의 수용성 비교
배치 A 및 배치 B의 갈탄 20 그램을 각각 300ml의 해수를 함유하고 있는 개별 용기들에 첨가하였다. 그 후, 그 혼합물을 교반하였다.
배치 A의 갈탄은 교반 전후 모두 젖지(wetted) 않았음을 확인하였다. 또한, 상기 물 표면에 떠 있는 갈탄 입자들을 발견하였다. 반면에, 배치 B의 갈탄은 물을 흡수하여 젖었고, 상기 용기의 바닥으로 응집되어 가라앉는 것을 확인하였다.
따라서, 결론적으로, 표준 석탄 제조 밀링(standard coal preparation milling) 방법을 사용하여 건조되고 밀링된 갈탄이 친수성으로 남아있는 것과 달리, 본 발명에 따른 기구를 이용하여 처리된 갈탄은 소수성이 되었다.
배치 A의 갈탄의 특성이 조절되는 것은 다른 응용 분야에 유용하게 사용될 수 있다. 예로서, 배치 A의 갈탄 입자 표면의 소수성 및 조절된 특성(훨씬 더 높은 표면 전하를 나타냄)은 갈탄으로부터 재(ash)를 효과적으로 제거할 수 있다. 미세한 재 입자는 상기 미세한 갈탄 입자와 상이한 표면 전하를 나타내고, 당업계에 공지된 정전 침전 방식 또는 자성 분리를 사용하여 효과적으로 제거될 수 있다.
갈탄 입자의 균일한 입자 크기 분포 및 소수성 특성에 의해서 표면 활성 계면활성제를 사용하는 표준 거품 부유(standard froth flotation) 방식을 사용하여 상기 재를 효과적으로 제거할 수 있다. 갈탄 입자의 고유의 소수성 특성에 의해서, 거품 부유 방식을 사용하여 상기 갈탄으로부터 상기 재 입자를 분리하는데 매우 작은 농도의 계면활성제가 필요하다. 이들 방법은 당업계에 공지되어 있다. 또한, 물과 계면활성제를 함유하고 있는 혼합물로부터 상기 재와 갈탄을 분리하기 위해서 원심력을 이용할 수 있다. 작은 입자 크기 뿐만 아니라 갈탄의 높은 소수성 특성 및 균일한 크기 분포로 인해서 당업계 공지된 방법을 이용하여 상기 재의 제거율 및 갈탄의 회수량을 높일 수 있다.
재 분리의 다른 실시예는 높은 속도의 교반기에서 물 혼합물에 소수성 갈탄을 혼합하는 것이다. 작은 양의 오일을 첨가하여 오일상으로 갈탄을 분리하고, 수상으로 상기 재가 남게 된다. 그 후, 상기 갈탄은 필터링될 수 있다.
(b) 해수 및 탄화수소-오일과 혼합된 경우 흡수제로서 갈탄의 비교
오스트레일리아산 중간 미가공(medium crude) 탄화수소-오일 10g을 300ml의 해수를 함유하고 있는 두 개의 용기 각각에 첨가하였다. 배치 A의 갈탄 5g을 하나의 용기에 첨가하였고, 배치 B의 갈탄 5g을 다른 용기에 첨가하였다. 각각의 용기의 혼합물을 교반하였다.
몇 분 이내에, 배치 A의 갈탄이 오일 형상 및 페이스트 형상의 물질로 집약된 것이 관찰되었다. 배치 A의 갈탄은 상기 오일을 흡수하기 시작하였다. 대략 40분 후에, 배치 A의 갈탄은 새롭게 형성된 물질에서 더 이상 인식할 수 없었다. 또한, 상기 갈탄은 상기 오일과 균질하게(homogeneous) 보였다. 몇 시간 후에, 그 물질은 구 형상을 이루었고 상기 오일 매트릭스에서 깨지기 시작하여 상기 용기의 바닥으로 가라앉았다. 72시간 이내에, 용기 내의 물은 명확하게 되었고 오일은 눈으로 확인할 수 없게 되었다. 상기 오일은 용기 바닥에서 구 형상 내에 밀봉된 것처럼 보였다. 상기 용기의 혼합물이 필터링되었을 때, 상기 구 형상물들은 만졌을 때 딱딱하였다. 상기 구 형상물들은 압력하에서 오일을 침출시키지 않았다.
반면에, 배치 B의 갈탄은 몇 시간 교반 후에도 오일을 거의 또는 전혀 흡수하지 않은 것으로 보였다. 몇몇 입자들은 플로큐레이션(flocculated)되어 바닥으로 가라앉았다. 오일은 여전히 해수 표면에서 보였다. 용기의 혼합물이 제거되어 필터링되었을 때, 배치 B의 갈탄 입자는 오일을 포함하지 않았다. 또한, 갈탄 입자가 건조되었을 때, 대부분의 입자들은 그들이 처음 용기에 첨가되었을 때와 동일한 파우더 형태로 있었고, 반면에 몇몇 입자들은 뭉쳐졌다.
따라서, 배치 A의 갈탄이 효과적인 흡수제임을 알 수 있다. 흡수 및 화학 흡착에 의해서 해수에서 오일을 제거하였다. 오일은 배치 A의 입자들 내에 함유되었고 상기 입자들 표면에 화학적으로 결합되었다.
(c) 해수 및 독성 분산제와 혼합된 경우 흡수제로서 갈탄의 비교
250 ml의 해수를 2개의 개별 용기에 첨가하고 80000 ppm 농도가 되도록 라이트 스위트 원유(light sweet crude oil)(웨스터 텍사스 중간 오일) 20ml와 혼합하였다. 1ml의 코렉시(Corexit) EC9527A (Nalco)를 상기 해수 및 오일 혼합물에 첨가하였다. 그 후 용기를 교반하였다. 연속하여, 배치 A의 갈탄 15g을 하나의 용기에 첨가하였고, 배치 B의 갈탄 15g을 다른 용기에 첨가하였다. 그 후 용기들을 다시 교반하였다. 96시간 후에, 2개의 용기의 혼합물을 유체 용제 추출법을 이용하여 필터링하여 상기 물로부터 남아있는 오일을 추출하였다. 그 후 오일 농도를 포리어 트랜스폼 적외선 분광기(FTIR)를 이용하여 측정하였다.
코렉시(Corexit) EC9527A를 상기 물에 첨가하여 해수 유출 조건을 복제하였다. 이 분산제는 프로필렌 글리콜, 2-부톡시에탄올 및 디옥틸 소듐 설포숙시네이트를 포함한다. 2-부톡시에탄올이 1989 Exxon Valdez 오일 유출 클린업에 연관된 작업자들이 경험한 건강 문제의 캐쥬얼 시약(casual agent)으로 확인되었다.
배치 A의 갈탄이 수분 이내에 상기 혼합물을 윅크(wick)하고 흡수하기 시작하는 것이 관찰되었다. 배치 A의 갈탄을 함유하고 있는 혼합물의 색상은 더 어두운 색상으로 변했고, 이어서 오일상으로 변했다. 이어서 페이스트 상의 물질이 생기기 시작했다. 대략 40분 이후에, 배치 A의 갈탄은 새롭게 형성된 물질에서 더 이상 인식할 수 없었고, 상기 혼합물과 균질하게(homogeneous) 보였다. 몇 시간 이내에, 새롭게 형성된 물질은 구 형상을 이루었고 상기 오일 매트릭스에서 깨지기 시작하였다. 이들 형상들은 상기 용기 바닥으로 가라앉았다. 96시간 이내에, 용기 내의 물은 명확하게 되었고 오일은 눈으로 확인할 수 없게 되었다. 상기 오일은 용기 바닥으로 가라앉은 형상들 내에 밀봉된 것처럼 보였다. FTIR 분석에 의하면 혼합물에서 오일의 농도는 500 ppm보다 작았다.
반면에, 배치 B의 갈탄은 몇시간 교반 후에도 오일을 흡수하지 않은 것으로 보였다. 갈탄은 플로큐레이션(flocculated)되어 용기의 바닥으로 가라앉았고, 오일은 여전히 물 표면에서 분명히 있었다. FTIR 분석에 의하면 샘플에서 오일의 농도는 75000 ppm이 되었다.
따라서, 코렉시(Corexit) 분산제는 배치 A의 갈탄을 사용하여 오일로 오염된 해수에서 오일을 제거하는 것을 억제함을 알 수 있다.
(d) 해수 및 독성 분산제와 혼합된 경우 흡수제로서 갈탄
250 ml의 해수를 하나의 용기에 첨가하고 10000 ppm 농도가 되도록 라이트 스위트 원유(light sweet crude oil) (웨스터 텍사스 중간 오일) 20ml와 혼합하였다. 1ml의 코렉시(Corexit) EC9527A (Nalco)를 상기 해수 및 오일 혼합물에 첨가하였다. 그 후 용기를 교반하였다. 연속하여, 상기 혼합물을 배치 A의 갈탄을 함유하는 중력 공급 여과 컬럼(gravity fed filtration column)을 통과시켰다. 그 후 혼합물을 모아서 포리어 트랜스폼 적외선 분광기(FTIR)를 이용하여 분석하였다.
배치 A의 갈탄이 수분 이내에 상기 혼합물을 윅크(wick)하고 흡수하기 시작하는 것이 관찰되었다. 그 후 페이스트 상의 물질이 생기기 시작했다. 대략 40분 이후에, 배치 A의 갈탄은 새롭게 형성된 물질에서 더 이상 인식할 수 없었고, 상기 혼합물과 균질하게(homogeneous) 보였다. 몇 시간 이내에, 새롭게 형성된 물질은 구 형상을 이루었고 상기 오일 매트릭스에서 깨지기 시작하였다. 이들 형상들은 상기 용기 바닥으로 가라앉았다. 96시간 이내에, 용기 내의 물은 명확하게 되었고 오일은 눈으로 확인할 수 없게 되었다. 상기 오일은 용기 바닥으로 가라앉은 형상들 내에 밀봉된 것처럼 보였다. FTIR 분석에 의하면 혼합물에서 오일의 농도는 2 ppm보다 작았다.
이 실험은 본 발명의 기구 및/또는 방법으로 처리된 갈탄을 이용하여 오일로 오염된 해수로부터 오일과 함께 코렉시(Corexit) 분산제가 제거될 수 있다는 이전의 발견을 확인해준다.
(e) 원유(crude oil)에서 발견된 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 흡수하기 위한 갈탄의 표면 및 기공 특성 평가
오일 유출 영역 근방에 있을 때 작업자의 주된 관심사는 VOCs에 노출되는 것이다. 원유는 벤젠, 크실렌 및 톨루엔과 같은 VOCs를 포함하고 있다. 이들 VOCs는 쉽게 증발한다. 그러나, 그들에 노출되면 적혈구 및 백혈구 수가 줄어들고, 두통, 메스꺼움, 안과 장애 및 신경계의 부작용이 초래될 수 있다. 벤젠 노출과 백혈병 사이에는 깊은 연관이 있다. 원유는 0.3%와 1% 사이의 벤젠을 포함할 수 있다.
배치 A 및 배치 B의 갈탄을 해수, 코렉시(Corexit) EC9527A (Nalco) 및 라이트 스위트 원유(light sweet crude oil)를 함유하는 별개의 플라스크들에 첨가하였다. 그 후, 각각의 플라스크의 혼합물을 자성 교반기를 이용하여 교반하였다. 그 후 상기 혼합물에 기포를 발생시켜 상기 오일로부터 VOCs를 제거하였다. 그 후, 활성탄을 함유하는 카본 샘플 튜브에 상기 VOCs를 흡수시켰고 가스 크로마토그라피로 분석하였다. 그 후 헥산을 사용하여 두 개의 카본 샘플 튜브로부터 흡수된 것을 방출(desorb)시킨 후 가스 크로마토그라피로 분석하였다. VOCs의 농도를 실험실 표준의 피크 영역을 이용하여 계산하였다.
90분 이내에, 배치 A의 갈탄을 함유하는 혼합물에서 벤젠의 레벨은 배치 B의 갈탄을 함유하는 혼합물의 93 - 95% 범위에서 VOCs에 대한 반복적인 감소를 보임을 관찰하였다.
(f) 탄화수소-오일이 흡착된 갈탄 내에 함유하는 휴민산염의 효과
배치 A 및 배치 B의 갈탄을 해수, 및 스위트 라이트 원유(sweet light crude oil) (웨스터 텍사스 중간 오일)를 함유하는 별개의 플라스크들에 첨가하였다. 그 후, 각각의 플라스크의 혼합물을 3분 동안 교반하였다. 그 후, 그 결과의 페이스트를 바다의 바닥(floor) 침전물에 첨가하였다. 그 후, 블랭크 및 싱글 캘리브레이션 표준(a blank and single calibration standard)으로 조정된(calibrated) 혼탁 방법(turbidimetric method)을 사용하여 회수할 수 있는 석유 탄화수소 오염물의 총량을 결정하기 위해서, 각각의 페이스트에 대해서 탄화수소 함유량을 테스트하였다. 두 개의 페이스트에서 탄화수소 함유량은 2000 ppm으로 결정되었다. 그 후 페이스트는 다시 분석되기 전에 35일 동안 남겨졌다.
배치 A의 갈탄을 함유하는 페이스트에서 회수할 수 있는 석유 탄화수소 오염물의 총량은 183 ppm이었고, 그 반면에 배치 B의 갈탄을 함유하는 페이스트에서 회수할 수 있는 석유 탄화수소 오염물의 총량은 1150 ppm이었다.
따라서, 배치 A의 갈탄은 직접 화학 반응, 미생물 자극 및 촉매 반응에 의해서 탄화수소의 분량을 줄이는데 예상치 못한 능력을 나타냄을 알 수 있다. 이것은 탄화수소 및 탄화수소-오일을 분해하는 자연적 과정을 매우 촉진할 수 있는 것으로 보인다.
상기 실험 (a) 내지 (f)로부터, 유기 갈탄이 본 발명에 따른 방법으로 처리될 때, 갈탄의 분자 구조가 변경되고 입자 표면 특성이 변형된다. 구체적으로, 갈탄이 구비한 통상의 높은 반응성, 탄화수소- 풍부한 표면이, 탄화수소 및 탄화수소-오일을 놀라운 속도로 끌어들이고, 흡수하고 소비하는 향상된 특성을 구비하는 보다 탄소질의 특성으로 변화된다. 또한, 갈탄은 크기 감소 방법 동안 제거된 높은 비율의 습기로 인해서 활성화된다. 또한, 통상의 친수성 갈탄이 소수성이면서 높은 표면적의 입자를 형성한다. 상기 소수성 갈탄은 또한 오일에 대해서 훨씬 큰 친화성을 가지고 탄화수소를 흡수하고 물을 접근하지 못하게 하는 특성을 가지는 것을 감안할 때 친유성이다.
본 발명의 방법을 수행한 갈탄 입자들은 그 방법 동안 입자들로부터 물을 제거함으로써 보다 낮은 수분 함유량을 갖게 된다. 물이 제거되는 결과로서, 갈탄의 움푹 들어간 기공 구조가 확대된다. 이것은 표면 화학 반응이 증대되는 것을 초래하고, 더 큰 표면적으로 인해서 갈탄이 윅킹(wicking) 반응에 의한 접촉에서 빨리 탄화수소를 흡수하게 한다. 이와 같이 처리된 갈탄 입자들은 더 많이 오일을 밀봉하고, 그에 따라 압력이 있다 하더라도 오일이 침출되지 않게 된다.
갈탄 입자들이 본 발명에 따른 방법으로 처리되는 결과로서, 산화 반응이 일어나 갈탄에 존재하는 휴민산염의 양을 급격하게 증가시킨다. 휴민산염의 주요한 기능은 유기물질의 저하, 메탈의 킬레이팅 및 촉매화 미생물 반응을 일으키는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 방법으로 처리된 갈탄은 세륨, 세슘, 우라늄, 및 스트론튬과 같은 방사성 핵종 뿐만아니라, 다른 물질 중에서 납, 카드뮴, 크롬, 코발트, 망간, 니켈, 구리, 아연과 같은 중금속을 제거하는 유용하다.
결론
점도 조절제를 첨가하면 감소되는 물질이 휠씬 좁은 입자 크기 분포를 가지고 휠씬 좋게 된다는 것이 증명되었다. 또한, 크기 감소 과정 동안 크기가 줄어드는 물질에 점도 조절제로서 물을 첨가하면 예상치않고 직관적이지 않은 건조 제품을 얻을 수 있다는 것이 증명되었다.
이들 효과는 사이클로 챔버 내에 유체의 동적 점도를 조절할 수 있는 점도 조절제를 첨가함으로써 사이클론 챔버 내에서 흐름 조건이 향상된다는 점에서 설명될 수 있다. 결과적으로 레이놀드 수의 최적화를 통해서 사이클론 와류에서 크기가 줄어드는 물질이 머무르는 시간이 증가하게 되고, 연속적으로 물질을 파쇄하는 응력에 보다 많이 노출되어, 결과적으로 그 크기가 줄어들고 더 많이 트랩된(trapped) 습기를 제거할 수 있다.
또한, 습한 공기의 주요 성분에 대한 이온화가 소정 범위의 자유 라디칼 및 오존과 과산화수소를 함유하는 반응성 가스종을 생산하는 것으로 알려져 있다. 윈드 블로운 샌드 및 더스트 스톰(wind-blown sand and dust storms)에서 생산된 큰 전기장은 습한 공기에서 강한 산화제인 과산화수소와 오존을 생산하는 것을 촉매화하는 맹렬한 전자를 생산한다.
와류-기초 처리 시스템과 관련된 종래에 있어서 마찰전하 충전에 대해서는 언급된 바 없다. 더욱이, 사이클론 챔버에서 처리되는 물질의 특성을 향상시키기 위해서 이 효과를 이용하고 조절하는 것은 언급된 바 없다.
플라즈마는 높은 반응성 화학 분위기이고, 마찰전하 충전 및 이어진 공기와 수증기의 이온화의 결과로서 형성된 과산화수소와 오존 모두는 사이클론 챔버에서 처리되는 입자들의 표면을 화학적으로 변형하는데 이용될 수 있다. 또한, 레이놀드 수의 최적화는 공기와 수증기의 이온화를 조절하는데 사용될 수 있다. 반응성 또는 비반응성 가스는 사이클론 챔버로 도입될 수 있다.
예로서, 갈탄의 특성은 상기 실시예에서 설명된 기구 및/또는 방법을 사용하여 처리되면 유익하게 변형된다. 갈탄은 통상 매우 친수성이지만, 본 발명에 따른 방법 및/또는 기구에 따라 크기 줄임 처리되면, 갈탄의 최종 제품은 매우 소수성이 되고, 에너지 산업에서 유용하게 사용할 수 있는 바람직한 상태가 된다. 또한, 통상적으로 자발적으로 연소하기 쉬운 동일한 물질은 비활성이 되고, 본 발명에 따라 처리된 기구에 의해 처리된 이후 점화 소스가 점화할 것을 요구한다.
Claims (54)
- 피드 어셈블리(Feed Assembly)를 통해 원뿔대 영역(Frusto-Conical Section)을 갖는 긴 원통형 도관(Elongate Cylindrical Conduit)을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계;
적어도 하나의 점도 조절제(Modifying Agent)를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계; 및
상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림(Cyclonic Fluid Steram)을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법. - 제1항에 있어서, 상기 사이클로닉 유체 스트림은 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s의 동적 점도(v)를 갖는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 점도 조절제는 동적 점도 조절제인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 전술한 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 점도 조절제는 습윤공기(Moist Air); 물(Water); 따듯한 공기(Warm Air); 찬공기(Cold Air); 산소(Oxygen); 질소(Nitrogen); 아르곤(Argon); 이산화탄소(Carbon Dioxide); 수성 계면활성제(Water-Based Surfactants); 황산칼슘(Calcium Sulphate); 유리(Glass); 산화붕소(Boric Oxide); 플루오르화 칼슘(Calcium Fluoride); 산화 알루미늄(Aluminium Oxide); 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 전술한 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 챔버 내의 공기 체적에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 상기 물질의 체적의 비율은 40% 이하인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 전술한 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계는 피드 어셈블리를 통해 상기 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계 이전 또는 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 전술한 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클로닉 유체 스트림은 상기 사이클론 챔버의 상기 원뿔대 영역의 종단에 형성된 개구부 내에 위치되는 장치에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제7항에 있어서, 상기 장치는 임펠러 팬(Impellor Fan)이고, 상기 임펠러 팬은 방사상으로(Radially) 확장된 복수개의 날개들(Vanes) 및 허브(Hub)를 포함하고, 상기 복수개의 날개들 각각이 상기 허브에 대해 동등한 거리로 이격되며, 상기 임펠러 팬은 상기 허브 앞에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해서 상기 허브 내에 위치된 인터럽터(Interrupter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 전술한 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 피드 어셈블리를 통해 공급되는 상기 물질은 금속광석(Metal Ores), 유리(Glass), 플라스틱(Plastic), 석탁(Coal), 갈탄(Lignite), 석유 코크스(Petroleum Coke), 메조트레이스(Mezotrace), 오일 셰일(Oil Shale), 석고판(Drywall), 재(Ash), 거름(Manure), 오니(Sewage Sludge), 염정(Salt Crystal), 미네랄 및 광석 함유 모래(Mineral and Ore Bearing Sand), 비료(Fertilizers), 시멘트 원료 물질(Cement Raw Materials), 검은 모래(Black Sand), 곡물(Grains), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 전술한 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 크기가 감소된 물질을 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제10항에 있어서, 상기 크기가 감소된 물질은 5nm - 150㎛의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버;
상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역이 상기 장치에 주입구(inlet)를 형성하는 개구부 내에 종결되는 장치;
상기 원뿔대 영역의 반대편 끝단에서 상기 사이클론 챔버와 연통하는 공기 주입관(Air Inlet Tube); 및
상기 사이클론 챔버 내에 물질을 공급하기 위한 피드 어셈블리를 포함하고,
전술한 청구항들 중 어느 하나에 기재된 방법에 따라 물질의 크기를 감소시키는 물질크기 감소장치. - 제12항에 있어서, 상기 사이클로닉 유체 스트림을 생성하는 장치는 임펠러 팬이고, 상기 임펠러 팬은 방사상으로 확장된 복수개의 날개들 및 허브를 포함하고, 상기 복수개의 날개들 각각이 상기 허브에 대해 동등한 거리로 이격되며, 상기 임펠러 팬은 상기 허브 앞에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해서 상기 허브 내에 위치된 인터럽터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제13항에 있어서, 상기 인터럽터의 직경(Diameter)은 대략적으로 상기 허브의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 하나에 있어서, 상기 공기 주입관의 길이는 상기 장치의 직경의 200 - 240%인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제12항 내지 제15항 중 어느 하나에 있어서, 상기 공기 주입관의 폭은 대략적으로 상기 장치의 직경의 33%인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제12항 내지 제16항 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 챔버의 길이는 상기 공기 주입관의 길이의 65 - 85%인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제12항 내지 제17항 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치의 폭은 상기 장치의 직경의 1/3인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제13항 내지 제18항 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수개의 날개들 각각은 상기 임펠러 팬의 반경(Radius)에 대해 3˚ - 10˚의 각에서 방사상으로 확장되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제13항 내지 제18항 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수개의 날개들 각각은 윤곽적으로 오목(Concave)해서 오목한 부분이 상기 임펠러 팬의 회전 디펙션(defection)과 마주보게 되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제12항 내지 제20항 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 챔버 내에서 물질, 공기, 및 점도 조절제의 양을 제어하기 위한 컴퓨터 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 피드 어셈블리를 통해 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형의 도관을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계; 및
상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계를 포함하고,
상기 사이클로닉 유체 스트림은 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s의 동적 점도(v)를 갖는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법. - 제22항에 있어서, 적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제23항에 있어서, 상기 적어도 하나의 점도 조절제는 동적 점도 조절제인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계는 상기 사이클론 챔버 내의 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)가 1×10-8m2/s≤v≤1×10-1m2/s의 범위를 벗어날 때 수행되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제23항 내지 제25항 중 어느 하나에 있어서, 상기 점도 조절제는 습윤공기(Moist Air); 물(Water); 따듯한 공기(Warm Air); 찬공기(Cold Air); 산소(Oxygen); 질소(Nitrogen); 아르곤(Argon); 이산화탄소(Carbon Dioxide); 수성 계면활성제(Water-Based Surfactants); 황산칼슘(Calcium Sulphate); 유리(Glass); 산화붕소(Boric Oxide); 플루오르화 칼슘(Calcium Fluoride); 산화 알루미늄(Aluminium Oxide); 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제22항 내지 제26항 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 챔버 내의 공기의 체적에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 상기 물질의 체적의 비율은 40% 이하인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제23항 내지 제27항 중 어느 하나에 있어서, 상기 적어도 하나의 점도 조절제를 상기 사이클론 챔버 내에 첨가하는 단계는 상기 피드 어셈블리를 통해 상기 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계 이전 또는 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제22항 내지 제29항 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클로닉 유체 스트림은 상기 사이클론 챔버의 상기 원뿔대 영역의 종단에 형성된 개구부 내에 위치되는 장치에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제29항에 있어서, 상기 장치는 임펠러 팬이고, 상기 임펠러 팬은 방사상으로 확장된 복수개의 날개들 및 허브를 포함하고, 상기 복수개의 날개들 각각이 상기 허브에 대해 동등한 거리로 이격되며, 상기 임펠러 팬은 상기 허브 앞에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해 상기 허브 내에 위치된 인터럽터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제22항 내지 제30항 중 어느 하나에 있어서, 상기 피드 어셈블리를 통해 공급되는 상기 물질은 금속광석(Metal Ores), 유리(Glass), 플라스틱(Plastic), 석탁(Coal), 갈탄(Lignite), 석유 코크스(Petroleum Coke), 메조트레이스(Mezotrace), 오일 셰일(Oil Shale), 석고판(Drywall), 재(Ash), 거름(Manure), 오니(Sewage Sludge), 염정(Salt Crystal), 미네랄 및 광석 함유 모래(Mineral and Ore Bearing Sand), 비료(Fertilizers), 시멘트 원료 물질(Cement Raw Materials), 검은 모래(Black Sand), 곡물(Grains), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제22항 내지 제31항 중 어느 하나에 있어서, 크기가 감소된 물질을 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 제32항에 있어서, 상기 크기가 감소된 물질은 5nm - 150㎛의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형의 도관을 구비한 사이클론 챔버;
상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역이 상기 장치에 주입구(inlet)를 형성하는 개구부 내에 종결되는 장치;
상기 원뿔대 영역의 반대편 끝단에서 상기 사이클론 챔버와 연통하는 공기 주입관(Air Inlet Tube);
상기 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 피드 어셈블리; 및
상기 사이클론 챔버 내의 상기 사이클로닉 유체 스트림의 동적 점도(v)를 모니터링하는 컴퓨터 제어 시스템을 포함하고, 제22항 내지 제23항 중 어느 하나에 기재된 방법에 따라 물질의 크기를 감소시키는 물질크기 감소장치. - 제34항에 있어서, 상기 사이클로닉 유체 스트림를 생성하는 장치는 임펠러 팬이고, 상기 임펠러 팬은 방사상으로 확장된 복수개의 날개들 및 허브를 포함하고, 상기 복수개의 날개들 각각이 상기 허브에 대해 동등한 거리로 이격되며, 상기 임펠러 팬은 상기 허브 앞에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해 상기 허브 내에 위치된 인터럽터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제35항에 있어서, 상기 인터럽터의 직경은 대략적으로 상기 허브의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제34항 내지 제36항 중 어느 하나에 있어서, 상기 공기 주입관의 길이는 상기 장치의 직경의 200 - 240%인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제34항 내지 제37항 중 어느 하나에 있어서, 상기 공기 주입관의 폭은 대략적으로 상기 장치의 직경의 33%인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제34항 내지 제38항 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 챔버의 길이는 상기 공기 주입관의 길이의 65 - 85%인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제34항 내지 제39항 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치의 폭은 상기 장치의 직경의 1/3인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제35항 내지 제40항 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수개의 날개들 각각은 상기 임펠러 팬의 반경에 대해 3˚ - 10˚의 각에서 방사상으로 확장되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제35항 내지 제41항 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수개의 날개들 각각은 윤곽적으로 오목해서 오목한 부분이 상기 임펠러 팬의 회전 디펙션(defection)과 마주보게 되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버;
상기 사이클론 챔버 내에 사이클로닉 유체 스트림을 생성시키는 장치로서, 상기 사이클론 챔버의 원뿔대 영역이 상기 장치에 주입구(inlet)를 형성하는 개구부 내에 종결되는 장치;
상기 원뿔대 영역의 반대편 끝단에서 상기 사이클론 챔버와 연통하는 공기 주입관(Air Inlet Tube); 및
상기 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 피드 어셈블리를 포함하고,
상기 공기 주입구의 직경에 대한 상기 피드 어셈블리의 직경의 비율은 0.3 - 0.5 인 것을 특징으로 하는 물질 크기 감소장치. - 제43항에 있어서, 상기 사이클로닉 유체 스트림을 생성하는 장치는 임펠러 팬이고, 상기 임펠러 팬은 방사상으로 확장된 복수개의 날개들 및 허브를 포함하고, 상기 복수개의 날개들 각각이 상기 허브에 대해 동등한 거리로 이격되며, 상기 임펠러 팬은 상기 허브 앞에서 상기 사이클로닉 유체 스트림의 방향을 바꾸기 위해 상기 허브 내에 위치된 인터럽터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제44항에 있어서, 상기 인터럽터의 직경은 대략적으로 상기 허브의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제43항 내지 제45항 중 어느 하나에 있어서, 상기 공기 주입관의 길이는 상기 장치의 직경의 200 - 240%인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제43항 내지 제46항 중 어느 하나에 있어서, 상기 공기 주입관의 폭은 대략적으로 상기 장치의 직경의 33%인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제43항 내지 제47항 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 챔버의 길이는 상기 공기 주입관의 길이의 65 - 85%인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제43항 내지 제48항 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치의 폭은 상기 장치의 직경의 1/3인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제44항 내지 제49항 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수개의 날개들 각각은 상기 임펠러 팬의 반경에 대해 3˚ - 10˚의 각에서 방사상으로 확장되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제44항 내지 제50항 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수개의 날개들 각각은 윤곽적으로 오목해서 오목한 부분이 상기 임펠러 팬의 회전 디펙션(defection)과 마주보게 되는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제43항 내지 제51항 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 챔버 내에서의 물질 및 사이클로닉 유체 스트림의 공급을 제어하는 컴퓨터 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질크기 감소장치.
- 제43항 내지 제52항 중 어느 하나의 장치에서의 물질크기 감소 방법으로서, 상기 사이클론 챔버 내의 공기의 체적에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 물질의 체적의 비율을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 비율은 40%이하인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
- 피드 어셈블리를 통해 원뿔대 영역을 갖는 긴 원통형 도관을 구비한 사이클론 챔버 내로 물질을 공급하는 단계;
상기 사이클론 챔버 내로 사이클로닉 유체 스트림을 공급하는 단계; 및
상기 사이클론 챔버 내의 공기 체적에 대한 상기 피드 어셈블리 내로 공급되는 물질의 체적의 비율을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 비율은 40%이하인 것을 특징으로 하는 물질크기 감소방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SG2009070741-8 | 2009-10-20 | ||
| SG200907041-8A SG170634A1 (en) | 2009-10-20 | 2009-10-20 | An apparatus and method for size reduction |
| PCT/SG2010/000403 WO2011049532A1 (en) | 2009-10-20 | 2010-10-20 | An apparatus and method for size reduction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120121875A true KR20120121875A (ko) | 2012-11-06 |
Family
ID=43900557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020127013093A Withdrawn KR20120121875A (ko) | 2009-10-20 | 2010-10-20 | 크기감소 장치 및 방법 |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8602331B2 (ko) |
| EP (1) | EP2490815A4 (ko) |
| JP (1) | JP2013508141A (ko) |
| KR (1) | KR20120121875A (ko) |
| CN (1) | CN102844120B (ko) |
| AP (1) | AP2012006273A0 (ko) |
| AU (1) | AU2010308614A1 (ko) |
| BR (1) | BR112012009404A8 (ko) |
| CL (1) | CL2012001014A1 (ko) |
| CO (1) | CO6541576A2 (ko) |
| EA (1) | EA201270580A1 (ko) |
| MX (1) | MX2012004690A (ko) |
| MY (1) | MY164552A (ko) |
| NZ (1) | NZ600101A (ko) |
| PE (1) | PE20130697A1 (ko) |
| PH (1) | PH12012500990A1 (ko) |
| SG (1) | SG170634A1 (ko) |
| WO (1) | WO2011049532A1 (ko) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130214054A1 (en) * | 2012-02-09 | 2013-08-22 | Battelle Memorial Institute | Generator apparatus for producing vortex rings entrained with charged particles |
| WO2014066589A1 (en) * | 2012-10-24 | 2014-05-01 | Cold Jet, Llc | Apparatus including at least an impeller or diverter and for dispensing carbon dioxide particles and method of use |
| CN103056008A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-04-24 | 侯如升 | 一种煤炭破碎机的风道破碎装置 |
| CN106311446B (zh) * | 2016-11-04 | 2019-11-08 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种制粉系统防堵煤综合治理方法及装置 |
| CN107755054A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-06 | 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 | 一种利用气穴原理的材料加工方法 |
| USD872141S1 (en) * | 2018-08-10 | 2020-01-07 | Superior Industries, Inc. | Jaw crusher forward wall |
| IT201900004321A1 (it) * | 2019-03-25 | 2020-09-25 | Gianmaria Barbotto | Sistema cinetico, elettronico, cimatico, pneumatico, atto alla separazione di differenti sostanze contenute nelle polveri provenienti da impianti di frantumazione |
| US20230338965A1 (en) * | 2020-05-07 | 2023-10-26 | Janusz Franciszek LUTEREK | Aero-acoustic materials processing apparatus and method |
| EP4237154A4 (en) * | 2020-10-29 | 2024-07-10 | Vortex Industrial Solutions Ltd. | An aero acoustic processing apparatus and process for processing waste |
| CN112588461A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-02 | 东北石油大学 | 一种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置 |
| CN117563745B (zh) * | 2024-01-15 | 2024-05-03 | 泉州市协兴机械制造有限公司 | 一种涡流干燥粉碎机及其干燥粉碎方法 |
| CN119140773B (zh) * | 2024-11-14 | 2025-04-15 | 洛阳科丰冶金新材料有限公司 | 一种消除结晶器富碳层的保护渣 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3255793A (en) * | 1963-03-01 | 1966-06-14 | Francis H Clute & Son Inc | Vacuum comminutor |
| US4390131A (en) | 1981-02-09 | 1983-06-28 | Pickrel Jack D | Method of and apparatus for comminuting material |
| GB8716213D0 (en) * | 1987-07-09 | 1987-08-12 | Alcan Int Ltd | Producing fine particles |
| US5236132A (en) * | 1992-01-03 | 1993-08-17 | Vortec, Inc. | Gradient-force comminuter/dehydrator apparatus and method |
| AU3935793A (en) * | 1992-04-06 | 1993-11-08 | Dan E. Reeter | Method and apparatus for mixing, comminuting and/or separating recyclable materials |
| JPH0848569A (ja) * | 1994-08-05 | 1996-02-20 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Ｂａ系セラミックスの粉砕方法 |
| GB9702796D0 (en) * | 1997-02-12 | 1997-04-02 | Next Century Technologies Ltd | Media communication apparatus |
| GB9819398D0 (en) * | 1998-09-04 | 1998-10-28 | Garfield Int Invest Ltd | Pulveriser and method of pulverising |
| AR021012A1 (es) | 1998-10-28 | 2002-06-12 | Forbes Douglas | Aparato y metodo para la granulacion de materiales |
| WO2001019521A2 (en) | 1999-09-13 | 2001-03-22 | Mcgrath, Lee | Pneumatic comminution and drying system |
| US7059550B2 (en) * | 2001-02-26 | 2006-06-13 | Power Technologies Investment Ltd. | System and method for pulverizing and extracting moisture |
| US7040557B2 (en) * | 2001-02-26 | 2006-05-09 | Power Technologies Investment Ltd. | System and method for pulverizing and extracting moisture |
| AUPR635001A0 (en) | 2001-07-13 | 2001-08-02 | Rmg Services Pty. Ltd. | Final additions to vortex comminution and drying system |
| CN1465439A (zh) * | 2002-07-01 | 2004-01-07 | 株洲金科实业有限公司 | 一种立式气流冲击微粉加工装置 |
| US20070014684A1 (en) * | 2003-11-12 | 2007-01-18 | Case Wayne A | Air purification system |
-
2009
- 2009-10-20 SG SG200907041-8A patent/SG170634A1/en unknown
-
2010
- 2010-10-20 MY MYPI2012001769A patent/MY164552A/en unknown
- 2010-10-20 KR KR1020127013093A patent/KR20120121875A/ko not_active Withdrawn
- 2010-10-20 PE PE2012000531A patent/PE20130697A1/es not_active Application Discontinuation
- 2010-10-20 WO PCT/SG2010/000403 patent/WO2011049532A1/en not_active Ceased
- 2010-10-20 CN CN201080058479.4A patent/CN102844120B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-20 MX MX2012004690A patent/MX2012004690A/es not_active Application Discontinuation
- 2010-10-20 EA EA201270580A patent/EA201270580A1/ru unknown
- 2010-10-20 JP JP2012535171A patent/JP2013508141A/ja active Pending
- 2010-10-20 NZ NZ600101A patent/NZ600101A/en not_active IP Right Cessation
- 2010-10-20 PH PH1/2012/500990A patent/PH12012500990A1/en unknown
- 2010-10-20 BR BR112012009404A patent/BR112012009404A8/pt not_active IP Right Cessation
- 2010-10-20 AU AU2010308614A patent/AU2010308614A1/en not_active Abandoned
- 2010-10-20 US US12/908,631 patent/US8602331B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-20 EP EP10825302.2A patent/EP2490815A4/en not_active Withdrawn
- 2010-10-20 AP AP2012006273A patent/AP2012006273A0/xx unknown
-
2012
- 2012-04-20 CL CL2012001014A patent/CL2012001014A1/es unknown
- 2012-05-18 CO CO12082855A patent/CO6541576A2/es active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8602331B2 (en) | 2013-12-10 |
| CN102844120A (zh) | 2012-12-26 |
| NZ600101A (en) | 2014-05-30 |
| WO2011049532A8 (en) | 2012-08-16 |
| WO2011049532A1 (en) | 2011-04-28 |
| EP2490815A4 (en) | 2014-12-31 |
| BR112012009404A8 (pt) | 2018-06-26 |
| CL2012001014A1 (es) | 2013-01-25 |
| PE20130697A1 (es) | 2013-07-20 |
| SG170634A1 (en) | 2011-05-30 |
| US20110114766A1 (en) | 2011-05-19 |
| PH12012500990A1 (en) | 2014-08-06 |
| MY164552A (en) | 2018-01-15 |
| JP2013508141A (ja) | 2013-03-07 |
| CO6541576A2 (es) | 2012-10-16 |
| MX2012004690A (es) | 2012-11-12 |
| CN102844120B (zh) | 2015-01-28 |
| BR112012009404A2 (ko) | 2017-09-05 |
| AU2010308614A1 (en) | 2012-06-07 |
| AP2012006273A0 (en) | 2012-06-30 |
| EP2490815A1 (en) | 2012-08-29 |
| EA201270580A1 (ru) | 2012-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20120121875A (ko) | 크기감소 장치 및 방법 | |
| Zhang et al. | Studies on carbon flotation from fly ash | |
| Yang et al. | Effect of the intensification of preconditioning on the separation of unburned carbon from coal fly ash | |
| CA2789218C (en) | Cleaning and dewatering fine coal | |
| CA1138822A (en) | Air-sparged hydrocyclone and method | |
| CN101198411B (zh) | 提供受控的批量微米级或纳米级煤材料的方法和工艺 | |
| Xia et al. | Improving floatability of Taixi anthracite coal of mild oxidation by grinding | |
| JPH1157520A (ja) | 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 | |
| CA2937239A1 (en) | Fine particle size activated carbon | |
| CN1265341A (zh) | 从慢速沉淀颗粒分离快速沉淀颗粒的方法和设备 | |
| Cao et al. | Removal of unburned carbon from fly ash using a cyclonic-static microbubble flotation column | |
| RU2644181C2 (ru) | Способы разделения и обезвоживания тонкодисперсных частиц | |
| Toraman et al. | A study on the effect of process parameters in stirred ball mill | |
| Rubio et al. | Amine-coated nanobubbles-assisted flotation of fine and coarse quartz | |
| Sahinoglu et al. | Role of recovery sieve size in upgrading of fine coal via oil agglomeration technique | |
| Alturki et al. | Design the mechanical–chemical reactor for oily wastewater treatment | |
| Tay et al. | Removal of methyl red using adsorbent produced from empty fruit bunches by Taguchi approach | |
| CN104310664A (zh) | 一种tnt炸药废水的处理方法及其应用 | |
| CN109569902A (zh) | 涡机 | |
| EP3315202A1 (en) | Method for processing fly ash | |
| CN101155642A (zh) | 燃烧之前从含碳材料减少污染物的方法 | |
| Kim et al. | Effect of grinding conditions on the performance of a selective agglomeration process for physical coal cleaning | |
| Huang et al. | Dynamic characterization of the flow field of air classifier disturbed structures and application to efficient separation of fly ash | |
| Polat et al. | Investigation on the production of oleic acid coated calcium carbonate from marble dust by flotation | |
| Sembiring et al. | Lauryl Amine as heavy metal collector of boiler ash from pulp and paper mill waste |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0105 | International application |
Patent event date: 20120521 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |