TW409074B - Belt separator system for separating constituents of a mixture of particles, method of separating a mixture of particles and method of separating different components of a mixture - Google Patents

Description

409074 Λ7 五、發明説明（/ ) ~~ " 〔發明之領域〕 本發明總體上係關於一種基於顆粒之生電現象，利用 活動皮帶來分離顆粒混合物之皮帶式分離系統，尤 改良型皮帶幾何形狀，以供對顆粒施予一橫垂向之動&分 量，來增加分離之回收率、產出率與/或純度β 〔發明背景〕 皮帶分離系統（B S S )乃基於不同成份因表面接觸 而生電之現象（即，摩擦生電效應），而用來分離顆粒混 合物之各成份。第一圖顯示一種皮帶式分離系統，是如美 國專利第4, 839, 032與4, 874, 507號案 所揭示者（該兩案本文予以悉數收錄，以資參考）。皮帶 式分離系統1 0包括：沿縱向中心線2 5所界定之縱向而 排列的平行且相間隔之電極1 2與1 4/1 6 ;以及於該 等相間隔之電極間沿該縱向行進之皮帶1 8。該皮帶形成 一連續之環，其受驅動於一對端部滾輪1 1、1 3。顆粒 混合物於送料區2 6處，即電極1 4與1 6之間處，撒於 皮帶1 8上。皮帶1 8包括反向行進之皮帶段1 7與1 9 ，二者沿相反之方向移動，用以循電極1 2與1 4/1 6 之縱長方向輸送顆粒混合物之各成份。 有一電場沿橫垂之方向建立於電極12與14/16 之間，其建立方法爲：對電極1 2加諸一種電位，使之極 性與加諸於電極1 4/1 6之電極者相反，諸如使電極1 2具有一正電位，而使電極1 4/1 6具有一負電位。當 諸成份組成之顆粒混合物循該等電極，爲皮帶1 8所輪送 ___3___ 本紙張尺度適用中ΐ國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐) (諳先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 409074 Α7 五、發明説明（上） 之際，顆粒會因電場之故而帶電，並受一種方向橫垂於系 統1 0的縱向中心線2 5之力。當電極1 2帶正電荷而電 極1 4/1 6帶負電荷時，電場便使帶正電荷之顆粒朝電 極1 4/1 6移動，而使帶負電荷之顆粒朝電極1 2移動 。最終，各顆粒依該特定顆粒電性之正負，以及電極電性 正負之不同，朝產出品遷移段2 4與剔除品遷移段2 2二 者之一輸送。 粒子生成之電性，決定著其將被吸往何一極性之電極 ，進而決定著皮帶1 6載送該顆粒之方向。此電性乃取決 於材質之相對電子親和度一-即一種從顆粒表面掠去一電 子所需能量之函數（此即，該顆粒之功函數）。當兩粒顆 粒相接觸時，具有較高功函數之顆粒獲取電子而帶負電荷 ，而具有較低功函數之顆粒則失去電子而帶正電荷。例如 ，礦物質氧化物顆粒具有相對爲高之功函數，而煤炭類具 有相對爲低之功函數；因此，於系統1 0內分離此兩種顆 粒期間，煤炭便帶正電，而礦物質則帶負電。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ’(請先背面之注意事項再填寫本頁) 典型的是，將礦物質氧化物顆粒與煤炭相分離時，系 統10乃設置成使皮帶如第一圖所示地沿逆時針方向移動 »電極1 4/1 6 (貼近皮带段1 9)爲負電位，而電極 1 2 (貼近皮帶段1 7)爲正電位。採用此種設置，帶正 電荷之煤炭即爲皮帶段1 9移往產出品遷移段2 4，而帶 負電荷之礦物質氧化物顆粒則爲皮帶段17移往剔除品遷 移段2 2。 藉由變更皮帶之行進方向以及/或者電極之極性，皮 4 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公簸〉 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 409074 A7 _ B7 _ 五、發明説明（}) 帶系統1 0可以其他三種模式進行運作。於第二種運作模 式中，皮帶1 8順時針移動*同時電極1 2爲正電位而電 極1 4/1 6爲負電位。於第三種運作模式中，電極1 2 爲負電位而電極1 4/1 6爲正電位，同時皮帶1 8逆時 針移動。於第四種運作模式中，電極1 2爲負電位而電極 1 4/1 6爲正電位，同時皮帶1 8逆時針移動。一般而 言，對於帶正電荷之產出品顆粒，以第一種運作模式爲宜 ，而對於帶負電荷之產出品顆粒，則第三種運作模式爲隹 ό 皮帶式靜電分離器之另一重要特徵是皮帶可掃淸電極 ，從而防止質層吸附於電極上。於此方面，皮帶因與顆粒 '電極以及反向行進之皮帶段之接觸，而於使用期間經受 甚大之摩擦力，並沿縱向（介於端部滾輪之間）大致拉緊 ο此舉導致皮帶之磨損，爲此日久會不良地影響分離之品 質。 由皮帶、輸送材質以及掃淸電極所造成之該兩效應， 已知對分離之品質均至關重要。當電極未帶電時，系統1 0之幾何形狀通常對於中心線2 6係對稱，因爲皮帶1 8 產生一種平行於且位於電極內之一對稱流場。然而，當電 極如上所述地帶相反極性之電荷時，非對稱性便被引入此 系統1 0。再者，顆粒混合物中諸元素之帶電現象會產生 一種非對稱性。正係此兩非對稱性導致帶不相似電荷的諸 元素之靜電分離》 典型的是，一般均認爲對稱效應，即在不考慮顆粒靜 _5__ 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---------^------ix------參 ,(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印聚 409074 Λ7 ___B7 五、發明説明（屮） 電電荷之情況下影響顆粒者，不會產生非對稱之結果，如 對分離之增進作用。然而依據本發明，令人驚訝的是業已 發現，本視爲對稱變化者已對分離之品質產生一種甚爲正 面之效應。 〔發明槪要〕 依據本發明，玆提供一種皮帶式分離系統來分離頼粒 混合物之諸成份。於一實施例中，該系統包括有平行且相 間隔之第一與第二電極，且二者排列於一縱向中心線之相 反兩側，由此於該等電極間之空間內建立一電場。一皮帶 ，其爲具有反向行進之皮帶段者，可於該第一與第二電極 間沿縱向移動，並且具有一導向偏轉面《該偏轉面接觸顆 粒混合物之諸成份，且沿一朝向該縱向之方向，對該等成 份施予一橫垂向之動量分量。 於一特定之實施例中，該導向偏轉面形成一於電極間 沿縱向行進的大致開空狀輸送帶之一部份，並接觸分離系 統內之顆粒》該導向面與皮帶行進之方向形成一銳角，如 處於1 0至6 0°之範圍內，且尤好的是處於1 5至4 5 °之範圍內。令人驚訝的是，今已發現該系統長時間之穩 定性可大爲改善，致使經延長操作後，分離之回收率與純 度無顯著惡化。 本發明亦提供一種方法，以供用一皮帶式分離系系統 來分離顆粒混合物之諸成份，該方法包括之步驟有：以— 導向偏轉面來接觸該等成份，以朝該系統之縱向中心線來 對該成份施與一橫垂之淨動量分量。 ___6___ 本紙張尺度逋用中國國家梯準{ CNS ) Α4規格（210Χ297公麓^ ' "— ^^^1 ^^^1 ^^^1 i H^I ^^1 ^ «^^^1 ^^^1 HI ^ 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7 409074 五、發明説明（jr ) 於廣義上，本發明爲一種於分離室內分離混合物中不 同成份之方法，其步驟有： I - I II - - - - - 乂衣 I m ^^1 ^^1 ί # . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) a *使該混合物進入分離室，該分離室具有一機構， 而且該機構界定出兩相對之面，且該兩面之間隔較該等相 對之面的各自長度爲接近； b·朝該分離室的相對之面中之一者施加一種分離效 應； c·依照該等不同成份對分離效應之相對受影響能力 ，沿該分離效應之方向，對該等不同之成份進行分離； d ·以機械方式移動具相同淨影響能力之成份，使之 橫垂於該分離效應地彼此接近，該等係流平行於分離效應 地相連通，俾以於該等流橫垂於分離效應漸進時，藉由該 分離效應之連繼作用，將該等成份中至少一者之一部份， 分別轉移至該等流之另一者； e *自該分離室中除去已分離之流； 其中，該等流以機械方式爲一環狀輸送帶所移動’該 皮帶具有橫垂之導向偏轉面。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明之此些與其他特點’經下文之詳細說明將得以 更爲理解。 〔圖式簡單說明〕 第一圖係一側剖面圖，顯示習知之皮帶式分離系統之 總體結構形態； 第二圖係一相似於第一圖之皮帶式分離系統之局部放 大剖面圖，惟利用的一皮帶具有一依據本發明之改良型皮 7___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公楚） A7 B7 409074 五、發明説明（έ ) 帶幾何形狀； 第三A圖係依據本發明的該新穎皮帶其一部份之俯視 圖； 第三B圖係沿第三A圖中剖面線3 B — 3 B所剖取之 剖面圖； 第四圖係一相似於第二圖之局部放大剖面圖，惟顯示 反向行進皮帶段之弓曲狀況； 第五圖係一示意性例示圖，對前技之皮帶幾何形狀與 本發明之皮帶幾何形狀進行比較； 第六圖係分離後產出品之雜質含量作爲已處理累積重 量之函數的曲線圖，對採用與不採用依據本發明之偏轉面 的皮帶之結果進行比較； -第七圖係分離後產出品之雜質含量作爲皮帶速度之函 數的曲線圖，其中電極間之間隙間隔爲0，3 8 0英吋， 所針對之皮帶分採用與不採用本發明之偏轉面兩種； 第八圖係分離後產出品之雜質含量作爲皮帶速度之函 數的曲線圖，其中電極間之間隙間隔爲0 · 4 2 0英吋， 所針對之皮帶分採用與不採用本發明之偏轉面兩種。 〔發明詳細說明〕 本發明旨在一種用於靜電分離法之改良型皮帶，該皮 帶具有所需之幾何特徵，以此可提供下列一項或多項性能 « 可長期具有較高的穩定性； 可減少處理性能時對皮帶速度及電極間隙之敏感性； -- 8 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS ) A4規格（；210X297公釐） (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) -β 經濟部中央榡準局負工消費合作社印製 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 4〇9〇74 μ B7 五、發明説明（]) 於較高純度下具有較髙的回收率。 於以下討論中，該處理性能將界定成對應下列三屬性 之一或多種： 回收率：輸入流中之一種特定元素，其回收於產出流 中之部份： 純度：多成份產出流中所含所需成份之百分比；以及 產出率：每小時進入分離器的多成份進料之質童或重 量。 此些參數基於對物質守恆之考慮而彼此有關》 於先前所討論之摩擦生電分離法中，介於電極間之區 域爲進料成份之混合物分離之處》通常，進料中一種或多 種成份於產出品中予去除（減少），而於廢物流中富含（ 增多電極之間隙會影響分離之銳度'回收率以及產出 率。介於電極間之電場（每毫米間隙之電壓値），係導致 分離之主要驅動力。然而，對電極間可建立多高之電壓* 存在實際限制。結果是，儘管較大之皮帶間隙得以有讓較 之產出率，然當該間隙增寬（於不變之電極電壓下）時， 電場強度便下降，而對該間隙可設定成多寬有實際上之限 制》 該皮帶之作用是作爲牽引顆粒之輸送帶。潛在之產出 率極限取決於皮帶之速度、間隙之寬度、以及皮帶對流體 化顆粒之牽引力。於大間隙下，顆粒必須自電極之表面至 系統之縱向中心線地橫穿該區域，始可達及適切之產出品 流（進料或廢棄物）。顆粒得以橫穿此距離之速率受制於 ____9____ 本紙張尺度速用中困國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） ---------A------IT (請先閣t背面之注意事項再填寫本K) 4〇9〇^4 Λ7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印«. 五 '發明说明) 彼等之電活動性（及其質量）。於愈發大之間隙下，愈多 之顆粒不能橫穿此距離，然後即被送進錯誤之漏斗。結果 是，分離後之品質惡化。 然而依據本發明，提供之皮帶其可利於將顆粒輸送至 縱向中心線。此舉使欲使用之電極間隙得以增大，從而導 致較高之產出率。 對於可商業化實施之皮帶式分離系統而言，一項至關 重要之考慮事項乃係皮帶之使用壽命。理想的是，處理過 程中使用一種長壽命之皮帶，使之於整個使用期間可對進 料流之材質進行處理，於此期間提供始終如一之品質與分 離速率，容忍進料流方面之廣泛變化，並而可處理大量之 進料一一從而對每噸處理材質提供一種非常低之皮帶成本 。此目的以前技之皮帶實難以達成。 今皮帶業已使用多種處理法由多種材質予以製成 般而言，前技之皮帶已含有織物，且經由黏性結合劑、熱 焊或其他方法而結合成一環形皮帶。此些皮帶沿向前或相 反之皮帶行進方向運走時，通常性能相等。 先前習知之皮帶已表現出大量局限性，如： 因磨損而使皮帶之壽命短； 時久，皮帶之分離能力會下降（即#處理過程穩定性 );以及 不能處理不同類型之進料β 例如’具有相當之商業重要性者，爲一種用以自煤灰 (發電業之副產品）中除去未燃盡煤炭之方法。於此，〃 _____10__ &張尺度iA用t咖家辟（CNS )織# ( 2丨GX297公楚Ί ^ {請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) \n 4〇9〇74 ί; 五、發明説明（？） 棘手'之進料可能於煤灰中含有非常高百分比之未燃盡煤 炭；此進料需要使用一種非常小之電極間隙、非常低之進 料速度、較高之電極工作電壓，或者彼等之組合。於諸多 情形中，當此類進料處理時，其結果爲低的產出品回收率 ，以及難具魅力之處理經濟性。若於處理此種"棘手"進 料期間增大皮帶之速度，則皮帶之磨損及服務壽命便會受 不良之影響。 所有此些問題業已對習知的皮帶分離系統之使用形成 限制β採用既有之皮帶，時時常需操作者頻繁地進行處理 性干預（即，調整電極間隙、皮帶速度、進料速率、+作 電壓等），始可保持始終如一之分離性能。然而於皮 帶武分離系統而言，可不予插手使操作者得^以解脫之操作 性能，此乃爲人所極希望者*因爲其可得以減輕勞動力， 或者可使用低熟練程度之勞動力，以此可降低操作處理之 成本。 ' 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 良 本發明提供一種具所需幾何特性之皮帶，藉以克服以 上之問題。一般而言，其可得一種較有效之分離，導致於 較高之回收率下有較純之產出品β其亦可提供較佳之處理 穩定性，在使用該皮帶時使分離性能可持久地一致。其亦 可提供減少之皮帶磨損以及較少之皮帶壽命。其可爲處理 過程提供對電極間隙設置以及對皮帶速度之較少的依賴性 。此外，其可使得以較高之電極間隙來處理材質，以使得 對於給定之機器尺寸可有較高之材料處理速率，並且對每 噸所處理材料有減少之操作成本。 11 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公t ) 409074 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明0。） 該等皮帶其所需之幾何特性，本文予以界定爲"導向 偏轉面"，其位於皮帶段上且不與皮帶之運動方向相一致 β此種表面相對於皮帶行進之方向，總體上具有橫垂之淨 分量，且爲方便起見，下文稱"橫垂"元件β此類元件與 皮帶平面成一銳角。零數之角度將該導向面處於皮帶平面 內* 9 CT之角度則將該導尚面處置成正交於皮帶平靣。 介於其間之角度將該導向面轉向皮帶之行進方向，惟使之 處於此兩極限間之中間位置。 形形色色之皮帶形狀可提供導向偏轉面。然而，彼等 共同具有一種效應，即可導引顆粒，使之偏離電極_面朝‘: 反向行進皮帶段之間的區域而行。彼等均可傳遞一種橫向 速度分量，即與電極平面相正交之方向者經比較，前文 前技說明中之皮帶可誘使顆粒平行於皮帶行進方向地移動 〇 若皮帶#迫沿向前及向後兩方向行進時，具導向偏轉 面之皮帶不能提供相同程度之性能。特別是，當導向面偏 向皮帶之行進方向時，帶導向面之皮帶可戲劇性地提供增 強之性能，而該皮帶沿相反方向行進之性能特性則不增強 ，即與前技之皮帶相同。有一種比喻可將此繪成掃雪機， 其功能僅當導向面之結構形態，及其相對於被掃表面之行 進方向均予考慮時始爲最佳。 帶導向偏轉面之皮帶因諸多原因可提升皮帶之分離性 能；潛在之原因包括： 可刮擦電極表面而淸潔之，從而提升電極間作用於顆 ___12_____ 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210X 297公麓） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 4〇9〇γ^ ^ 五、發明説明（1丨） 粒上的強加電場之效果： 當皮帶以高速行進時可產生流體動態力’由此對穿行 分離器之顆粒施予諸力，致使分離器可將顆粒自電極表面 移往反向行進兩皮帶段之間的區域’蓋因於此靜電分離爲 最有效；以及 於高的皮帶速率下可產生流體動態力’其可使該兩反 向行進之皮帶段分離（即成#弓#形）而偏離系統之中心 線，從而減小彼等相互接觸之頻率。 第一圖係一皮帶式分離系統之局部放大剖視圖’該分 離系統相似於第一圖者，惟使用本發明之一種新式皮帶3 < * 0。該皮帶其一部份之俯視圖乃示於第三Α圖，而顯示其 導向偏轉面之剖視圖則示於第三B圖。 尤爲特別的是，一上皮帶段1 9貼近上電極1 6地往 右行進（沿箭頭2 8所標之方向）。該皮帶具有一上表面 3 1，該上表'面儘管顯示成與上電極表面5 0相間隔，實 常於表面5 0接觸。同樣，一下皮帶段1 7貼近下電極1 2地沿箭頭2 9之方向行進。另一方面，皮帶段1 7之下 表面常與電極1 2之表面5 1接觸。 第三Α圖係一俯視圖，顯示該皮帶中可貼合電極表面 5 0與5 1的某一部份之頂面3 1。該皮帶形成一種大致 爲矩形的敞開式柵格或正方形網格，其中有平行間隔之片 段3 1以及與此大致橫垂，且平行間隔之相交片段3 3。 該正方形之開口爲介於相交片段3 1與3 3間之空間，以 使顆粒得以穿過皮帶，朝系統之縱向中心線2 5移動。依 ______13_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公徒） I- n _ i I In--士t I I (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 ^09074 a, _____ B7 五、發明説明（P ) 據本發明，片段3 1界定出一導向偏轉緣4 6，如第二圖 中所示，其沿皮帶之行進方向（以箭頭2 8或2 9加以標 示）與縱向中心線2 5形成一銳角Θ (標以9 9 )。正係 此些表面4 6起著淸掃電極表面5 0與5 1之作用，並給 予諸顆粒一橫垂之動量分量使之朝中心線2 5而行。 第三Β圖尤專用以顯示皮帶段3 1之特定剖面，圖中 偏轉導向面4 6自一最低點4 7延伸至一最高點4 8，而 且循導向偏轉面4 6分佈之諸短線間接表明由導向（接觸 )面4 6傳遞予顆粒之動量分量。相對於該導向面4 6者 爲一背面4 4。儘管導向面4 6相對於皮帶行進方肉（第 三Β圖中之2 8 )之角度循表面4 6之長度而變，然總之 而言有一橫垂之淨分量如箭頭4 2所示地橫垂於皮帶行進 之方向2 8。此點將會結合第五圖加以更詳細地說明。 •第四圖例示上文提及之流體動態力，該等力可使反向 進行之皮帶段夯離或弓曲而偏離縱向中心線2 5，以期減 小該等皮帶段之間之接觸頻率，從而減少磨損。第四圖乃 相似於第二圖，然顯示：於諸對端部滾輪5 2與5 3間， 上、下皮帶段1 9、1 7弓曲成偏離中心線2 5，且偏向 電極表面5 0與5 1 ^ 尤爲特別的是，一般認爲並據報導：誠如對於所有一 般材質成立的一般，塑膠對塑膠之磨損（即塑膠皮帶段1 9對塑膠皮帶段17之磨損）會出現得遠快於塑膠對非相 似材質之磨損，如塑膠皮帶段1 9對電極1 6之非相同材 質之磨損。對於皮帶式分離系統而言，該皮帶之環狀形態 _：__14___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁〕

，1T ----" ~一—409074 A7 經濟部中央標隼局員工消费合作社印裝 五、發明説明（Μ ) 勢必會產生一種現象，即塑膠對塑膠之磨損（倘此發生） 會產生一種大於皮帶對電極之磨損的磨損率β對於磨損* 一種爲人悉數承認之物理特性係，其取決於接觸壓力與滑 動速率之積。特別是，視磨損機理之不同，任一給定材質 之磨損率（磨取之重量）可能取決於後述之積：ρ V ，式中Ρ爲壓力，而V爲兩滑動材質之相對速率。指數a 與b爲一或幾，具體視磨損之模式而定。 因此，於皮帶式分離系統中，過度之皮帶塑膠對皮帶 塑膠之接觸，其結果會戲劇性地產生高的磨損率及短的皮 帶壽命。由於本發明之皮帶幾何形狀，使該等反向行進之 皮帶段得以於使用中移動成彼此相離，故皮帶可經受較少 的塑膠對塑膠之磨損，從而展現出一種較長之壽命。 以實驗方法驗證本發明優異的皮帶幾何形狀之益處， 方法有多種，包括： 一種途徑彳系，於恆定之進料率下，對該皮帶式分離系 統規定恆定之進料流，然後變更皮帶之類型，並於材質之 處理之過程中尋找較銳利之分離點以及較高之產出品回收 率； 第二種途徑係，於給定皮帶之整個壽命期間，測量分 離之品質，並測定回收率或分離狀況係否遭惡化，或者係 否持久地相一致； 第三種途徑係觀察電極係否較淸潔，因爲移動中之皮 帶可更有效地將顆粒自其表面掃除，據此可推斷出分離狀 況係否較好； 15 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --0. 丁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（21〇Χ297公浼） 409074 五、發明説明（叫） 第四種途徑係，以給定之皮帶進行處理，對出自分離 後之產出品界定出所欲之純度，而後安裝另一皮帶，以決 定材質之處理率係否有增大； 第五種途徑係，於一給定之進料中摻雜最大數量之雜 質（待除去之成份），使用一支既有之皮帶來處理此種進 料流，俾以獲取一種所界定之產出品純度，更換皮帶，而 後測定進料中係否係含有較高水平之雜質；以及 第六種途徑係，測定皮帶之服務壽命（假定分離之銳 度、回收率以及產出率約略相同）。 於第六至八圖所繪且下文實例中予討論之諸圖，^顯示 本發明經改良之幾何形狀如何提供此些優點(。 實例1 s 本發明之皮帶於實驗室運作中，可爲皮帶式靜電分離 器提供較之前技之各向同性皮帶爲穩定之運作β第六圖顯 示一圖，表示以四種不同皮帶進行一系列試驗期間所產出 之產出品中雜質之含量。各符號代表對單一試驗所產出之 產出品之分析。圖中兩軸線爲：已處理材質之累積質量與 已純化之產出品之雜質含量。試驗於一中等規模之分離器 上作出，且進行時盡可能地模仿大規模分離器之操作狀況 。圖中之四曲線代表產出品之純度其隨時間變化之累積性 趨勢。 於上、下電極9 5 / 9 6間，沿相反方向行進之兩象 徴性反向皮帶段9 7 / 9 8，其剖視示意圖乃示於第五Ε 圖中，圖中導向（接觸）面標以陰影。所試驗之四種皮帶

V (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I-1· 經濟部中央標準局員工消费合作社印51 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS ) A4規格（210X 297公釐） 409074 Λ7 B7 五、發明説明（LY ) A、B、C與D之截面圖分別示於第五B圖至第五D圖。 皮帶A與C爲兩支材質相同之皮帶，惟沿不同之向位工作 。同樣，皮帶B與D材質相同，惟沿兩種不同之向位工作 。A、B與C三者之幾何形狀，其相似性在於導向面大致 爲圓形，而且沿皮帶之運動方向設有一純形導向面。皮帶 D與此相對照，設有一偏向之導向面，以此偏轉顆粒，使 之偏離電極附近之間域並朝分離器之中心部份而行。 第六圖之四曲線淸楚地顯示該等不同皮帶間之顯著差 異β具純形導向面之皮帶（A — C )均顯示出分離狀況隨 時間有顯著之惡化。具銳形導向面之皮帶D則顯示串無此 種惡化現象，而是顯示出略有改善’儘管試驗資料之離散 性使任何此種改善現象難以解釋。於此圖所匕表之約5 0 次試驗中，其未惡化現象顯而易見且表現得相當強烈。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 I—. .—· n i I^4 訂 n . 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 試驗之進行方法爲，自同一時刻收集來且諸存於受控 條件下直止試驗進行之同一源中，精細地製備出各份煤灰 樣品。於試驗進行前，分別製備出諸樣品並對之稱重。試 驗於一中等規模之分離器上進行’其時予以特殊關照’以 於各種試驗之運行容差內，使進料率'皮帶速度、電極電 壓以及其他相關參數保持相同。該等試驗由經過上百次相 似試驗之訓練有數的操作者進行。所產出之樣品經分析而 檢測其可靠性。改良型皮帶D與他者間之差異相當顯著’ 且並非實驗性人造品。 實例2 分離效率與電極間隙之關係 第七至第八圖顯示使用本發明之皮帶（皮帶D)與前 __—____17 本紙浪尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4現格（210X297公沒） 409074 Λ7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（丨b) 技之皮帶（皮帶A )進行的大量試驗之結果，逆演示出處 理過程穗定性方面之大量改善。第七圖將〇 . 3 8 0英吋 之電極間隙下，使用本發明之皮帶與前技之皮帶所作之諸 多試驗進行比較。圖中所繪之諸曲線，爲加/減各種速度 下產出品純度平均値而得之標準偏差者。第八圖對〇.4 2 0英吋之電極間隙下，該兩種皮帶所作之共計1 2次試 驗進行比較。該等曲線由兩類皮帶各三個高點與三個低點 似合而來。有大量之結論可由此得出。 1 ·採用改良型皮帶D，產出品之純度可不甚依賴於 皮帶之速度。 2 ·採用改良型皮帶D，產出品之純度可不甚依賴於 電極間之間隙。 3 ·有大量圖中未示之變量，其的確變化，而且係所 示各次試驗間，有次性能方面變化之源泉。顯而易見，採 用皮帶D時變'化性遠小於採用皮帶Α者。其他有些變量其 顯示可減少影響者包括：進料率、溼度、進料點位置、皮 帶與電極間之間隔、皮帶上之污染物、以及送進材質內呈 現之雜質量。 4·緣於已知與未知之變量’本發明之皮帶於處理性 能方面可提供較小之變化性。 本發明之皮帶，對幾近所有已測量之變量’均顯示出 可改善處理過程之穩定性。依然有未知之諸因素會影響分 狀，情況似乎是，皮帶D性能方面之離散性較小’是由於 對未予控制之諸變量關係較小之故。 18__ 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS)A4現格（210X297公嫠） ------T--.---------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) w w 409074 Λ7 B7 五、發明説明（IΓ| ) ~ 應當指出：誠如所使用之任何皮帶一般，其將磨損並 且皮帶與電極間之間隔會變β當此間隔變更之時，誠希望 分離之性能不變β本發明之皮帶於存在磨損之情況下，較 之前技之皮帶顯示出較佳之處理穩定性。 本例所使用之資料，乃來自於對煤灰中未燃盡煤炭之 分離》其處理穩定性方面之提高如此之驚人，且牽涉如此 諸多之不同參數’以致此增進之穩定性，預期可良好地應 用於實際上所有其他分離類型，包括自礦物質中分離出雜 質’諸如自碳酸鹽中分離出非溶於酸之礦物質，自碳酸鹽 與滑石中分離出有色礦物質'自煤炭中分離出灰與會硫礦 物質、自製造玻璃之原料中分離出含鐵礦物1質、自燒製水 泥之原料中除去驗、自陶瓷紫料中分離出含鐵礦物質、將 小麥粉與麥糠相分離等β 實例3 以下列出之表1 顯示兩類皮帶於一茼用規模之分離 器上以大約每小時2 0噸分離煤灰時之性能&此些値代表 的是許多支屬於此兩類之皮帶，經長時間運作所得結果之 長時間平均値。如同先前一般，皮帶Α爲一前技之皮帶， 而皮帶D爲本發明之皮帶◊不難看出，皮帶D可提供增強 的分離結果。啓動時採用具較高L Ο I (燒失量，一種對 未燃碳之度量單位）之進料灰，本發明之皮帶產生出一種 較潔淨之產出品（含碳較少）、一種較濃縮之剔除器（含 碳較高），以及較高之回收率（較多產出品）。此性能方 面之增進表現於分離器多方面之性能中。此表演示的是該 19 (請先閱婧背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^^1 ry 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國®家標準（CNS > A4规格（210X 297公釐） 409074 λ7 ____ Β7 五、發明説明（β ) 新式皮帶於長時間運作下之增強性能。此一系統試驗係處 理成千上萬噸煤灰後之結果》 表1:典型的煤灰處理 歧帶纖LOI煤灰LOI碳LOI回麟 皮帶 A 25 5.88 1.46 16.61 70% 皮帶 D 26 7.13 1.22 31.88 80% 本發明所使用之皮帶可爲任何具有導向偏轉面之輸送 帶或傳送物，其中導向偏轉面接觸待分離之顆粒。該皮帶 必須具有可讓顆粒穿過之開口，而且應由完全不導電之材 質諸如塑膠、織物、橡膠等製成。該皮帶可形成爲-：種模 製或擠製出之織物。 f * 經濟部中央標隼局員工消费合作社印狀 (請先閱讀背面之注意事項苒填寫本頁) 該皮帶亦可由各種元件製成，其中該等元件可依彼等 各自之性能選取。例如，縱向元件可考慮抗拉強度與耐蠕 變性予以選取，而橫向元件則可考慮耐磨性以及外露時與 特定流發生腐fa性接觸時的穩定性予以選取。該等抗拉元 件可爲織物，如芳族聚酰胺或聚合物，且表面塗層，藉以 提供增強的耐磨性》橫向元件可爲對顆粒之腐蝕展現出良 好耐磨性之超高分子量聚乙烯。 導向偏轉靣可相對剛硬，且爲不可變形之元件。或者 是，導向偏轉面可於皮帶速度下變形，導向面於使用時有 所需之幾何形狀。舉例而言，皮帶於靜止時，即安裝於一 機器上之時，可或可不展現出所需之幾何形狀。 再者，並非各橫向股線均需展現出所需之導向偏轉面 幾何性。 -----2〇____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS } Α4規格（2!〇Χ297公焱） 409074 Λ7 η 7 五、發明説明（（，） 實驗結果顯示，在於用皮帶式分離系統期間，縱使具 所需幾何形狀之皮帶經受了相當之磨損，甚至有時甚嚴重 ，具所需銳角之導向偏轉面其幾何形狀依然可於皮帶之整 個使用期限間得以保持。 據預計’本發明之皮帶亦可改善利用其他分離效應的 皮帶式分離處理法之運作狀況’其中其他分離效應可如美 國專利第4 ’ 8 7 4，5 0 7 (其悉數予以收錄以資參考 )者’包括液體之電泳分離、顆粒之電磁分離、微粒之剪 切梯度分離等。 經本發明諸特定實施例之說明，各種衍生形態弯改良 形態當顯見於熟悉該項技藝之人士，並意欲^認爲係本發明 之一部份。 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 " 經濟部中夬榡率局貞工消费合作、社印製 紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4说格（210X297公浼}

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 409074 i L·------ 六、申請專利範圍 1·一種用於分離顆粒混合物諸成份之皮帶式分離系 統，該分離系統包含： 一第一電極與一第二電極，二者排列於一縱向中心線 之相反兩側，並且於該等電極間有一電場； 一皮帶，其於第一與第二電極間沿縱向行進； 一導向偏轉面，該面位於該皮帶上，以此接觸該等成 份，且沿一橫垂於該皮帶分離系統縱向之方向對該等成份 傳送一動量分量。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該導電 偏轉面由耐磨損之非導電材質所製成。 3 ‘如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該導電 偏轉面由含有聚合體之材質所製成，並且該聚合物由至少 一個烯族單體產生。 4·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該導電 偏轉面由含有一個或多個聚合體之材質所製成，並且該等 聚合體由含氟聚合物及聚珠胺等產生。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該導向 偏轉面與皮帶行進之方向形成一個範圍自1 〇 — 6 0 °之 角度。 6·如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該角度 處於1 5 — 4 5°之範圍內。 7·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該皮帶 包括有循該縱向沿相反方向行進之反向皮帶段。 8·如申請專利範圍第7項所述之系統，其中該導向 I:----r I i I —---^ii----訂----I--—線 · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 409074 i L·------ 六、申請專利範圍 1·一種用於分離顆粒混合物諸成份之皮帶式分離系 統，該分離系統包含： 一第一電極與一第二電極，二者排列於一縱向中心線 之相反兩側，並且於該等電極間有一電場； 一皮帶，其於第一與第二電極間沿縱向行進； 一導向偏轉面，該面位於該皮帶上，以此接觸該等成 份，且沿一橫垂於該皮帶分離系統縱向之方向對該等成份 傳送一動量分量。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該導電 偏轉面由耐磨損之非導電材質所製成。 3 ‘如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該導電 偏轉面由含有聚合體之材質所製成，並且該聚合物由至少 一個烯族單體產生。 4·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該導電 偏轉面由含有一個或多個聚合體之材質所製成，並且該等 聚合體由含氟聚合物及聚珠胺等產生。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該導向 偏轉面與皮帶行進之方向形成一個範圍自1 〇 — 6 0 °之 角度。 6·如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該角度 處於1 5 — 4 5°之範圍內。 7·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該皮帶 包括有循該縱向沿相反方向行進之反向皮帶段。 8·如申請專利範圍第7項所述之系統，其中該導向 I:----r I i I —---^ii----訂----I--—線 · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 409074 1 __ D8 六、申請專利範圍 偏轉面與皮帶行進之方向形成某一角度，且該角度選擇成 可減少該等反向皮帶段間之接觸。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該導向 偏轉面與皮帶行進之方向形成某一角度，且該角度選擇成 可達成以下之一項或多項： 最大之產出率； 最大之持久處理能力； 最大之分離特定顆粒混合物之能力。 1 0 ·如申請專利車B圍弟1項所述之系統，其中被分 離之顆粒混合物可選自：碳與煤灰、非溶於酸之礦物質與 碳酸鹽、有色礦物質與碳酸鹽及滑石、灰及含硫礦物質與 煤炭、含鐵礦物質與製造玻璃之原材料、驗與燒製水泥之 原料、含鐵礦物質與陶瓷漿料、以及小麥粉與麥糠。 11.如申請專利範圍第7項所述之系統，其中該等 反向行進之皮帶段可弓曲而偏離該縱向中心線。 1 2 · —種分離顆粒混合物之方法，該顆粒係進入長 型尺寸分離室內，該長型尺寸較〜對位於相對的電極表面 間之空間長，有一電場施加於該等相對之電極表面之間， 而混合物則於該等相對之電極間沿相反之方向予輸送成兩 種流，該混合物以機械方式循該長型尺寸爲一輸送件所輸 送，其中該傳送件具有一導向偏轉面，且該導向偏轉面適 於傳送平行於該等相對的電極表面且垂直於該等相對的電 極表面之速度分量。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項所述之方法，其中該 2 ί请先閲讀背面之注*事項再填寫本頁) 裝--------訂--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） A8B8C8D8 409074 六、申請專利範圍 長型輸送件爲一具敞空形柵格結構之環形皮帶。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項所述之方法，其中該 導引偏轉面設置成貼近該等電極表面之一者，並且該與相 近之電極表面形成一銳角3 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中該 垂直之速度分量其方向背離該相近之電極表面。 1 6 ·如申請專利範圍第1 2項所述之方法，其中該 長型輸送件於傳送垂直速度分量之過程中經受一反作用力 ，此力使該長型輸送件衝撞該相近之電極表面。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中該 反作用力爲足以防止該輸送件其於該等相反之電極間沿相 反方向移動之不同皮帶段之間發生接觸。 1 8 ·如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中該 角度處於1 0 — 6 0 °之範圍內。 1 9 _如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中該 角度處於1 5 — 4 5 °之範圍內。 2 0 ·如申請專利範圍第1 2項所述之方法，其中該 輸送件包括有沿相反方向行進之反向皮帶段。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項所述之方法，其中該 寺反向皮帶段弓曲成偏離該縱向中心線。 2 2 · —種分離混合物之不同元素之方法，該混合物 係於分離室內，其步驟有： a ·使混合物進入分離室，該分離室具有一機構，而 且該機構界定出兩相對之面，且該兩面之間隔較該等相對 _ 3 氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — 我.！ I I I — t 訂.I I I I I i . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 ^〇9〇γ^ 六、申請專利範圍 之面的各自長度爲接近； b +朝該分離室的該等相對之面中之一者施加一種分 離效應； c _依照該等不同成份對該分離效應之相對受影響能 力，沿該分離效應之方向，對該等不同之成份進行分離； d ·以機械方式移動具相同淨影響能力之成份，使之 橫垂於該分離效應地彼此接近，該等流平行於該分離效應 地相連通，俾以於該等流橫垂於分離效應漸進時，藉由該 分離效應之連繼作用，將該等成份中至少一者之一部份， 分別轉移至該等流之另一者； e·自該分離室中除去已分離之流； 其中，該等流以機械方式爲一環狀輸送帶所移動，該 皮帶具有橫垂之導向偏轉面。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 本紙張尺度適用_國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐）