喷射碾磨的方法和系统

文档序号:1835564 发布日期:2021-11-12 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 喷射碾磨的方法和系统 (Method and system for jet milling ) 是由 理查德·特洛伊安诺 克里夫·拉雷 杰夫瑞·巴德克 于 2020-01-07 设计创作,主要内容包括:本发明提供了研磨物料的方法。所述方法可以包括:将物料和循环流体引入喷射磨机并再循环所述循环流体。所述物料可以包括煤。本发明还提供了研磨物料的系统。(The invention provides a method of grinding material. The method may include: introducing the material and a circulating fluid into the jet mill and recycling the circulating fluid. The material may comprise coal. The invention also provides a system for grinding materials.)

喷射碾磨的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月9日提交的美国临时专利申请号62/790,297的优先权,其通过引用并入本文。

背景技术

喷射磨机是一种用于减小粒径的设备。喷射磨机通常是可靠的,因为它们通常不包括移动部分或筛网,喷射磨机通常也不需要使用任何研磨介质。由于注入喷射磨机的颗粒之间发生高速碰撞,所以喷射磨机可减小粒径。

尽管喷射磨机适用于研磨数量相对较多的物料,但由于对效率、成本、安全性或其组合的考虑,喷射磨机通常不用于研磨某些物料,诸如煤。

仍然需要用于喷射碾磨物料(包括煤)的方法和系统。仍需要更高效和/或成本更低的喷射碾磨方法和系统,包括对工艺中所使用的流体进行再循环的方法。

发明内容

本文提供了可以依靠喷射磨机来研磨物料(包括煤)的方法和系统。本文提供的方法和系统可以包括循环流体,该循环流体转送(例如,运输)物料、对喷射磨机加压以及被再循环。对循环流体进行再循环的能力可以降低与本文所述的方法和系统相关联的成本。循环流体可以包括无氧流体,这可以提高安全性。

在一个方面,提供了喷射碾磨物料的方法。在一些实施方式中,所述方法包括:将包含(i)循环流体和(ii)物料颗粒的第一料流置于喷射磨机的研磨室中,以产生包含(a)所述循环流体和(b)经研磨的物料的第二料流,其中所述喷射磨机由所述循环流体加压。然后可以将所述第二料流送至旋风分离器,其中所述旋风分离器被配置成将所述经研磨的物料的第一部分与所述经研磨的物料的第二部分分离,其中所述经研磨的物料的所述第一部分包含粒径等于或大于阈值粒径的颗粒,并且所述物料的所述第二部分包含粒径小于所述阈值粒径的颗粒。所述方法可以包括:在第一收集器中收集所述经研磨的物料的所述第一部分。所述方法可以包括:将包含(1)所述循环流体和(2)所述经研磨的物料的所述第二部分的第三料流送至第二收集器,其中所述第二收集器被配置成将所述经研磨的物料的所述第二部分与所述第三料流分离以产生包含所述循环流体的第四料流。所述方法可以包括:使所述第四料流与所述物料的附加循环介质和/或附加颗粒接触以形成第五料流。

在另一方面,提供了用于研磨物料的系统。在一些实施方式中,所述系统包括:喷射磨机,所述喷射磨机被配置成减小物料的平均粒径以产生经研磨的物料;旋风分离器,所述旋风分离器被配置成分离所述经研磨的物料的第一部分和所述经研磨的物料的第二部分,其中所述经研磨的物料的所述第一部分包含粒径等于或大于阈值粒径的颗粒,并且所述经研磨的物料的所述第二部分包含粒径小于所述阈值粒径的颗粒;第一收集器,所述第一收集器被配置成收集所述经研磨的物料的所述第一部分;以及第二收集器,所述第二收集器被配置成收集所述经研磨的物料的所述第二部分;以及压缩机。所述喷射磨机可以与所述旋风分离器流体连通,所述旋风分离器可以与所述第一收集器和所述第二收集器流体连通,并且所述第二收集器可以与所述压缩机流体连通。所述压缩机可以被配置成连续地向所述喷射磨机、所述旋风分离器和所述第二收集器提供循环流体。

本文描述了方法和系统的其他实施方式。另外的方面将部分地在随后的描述中阐述,并且将部分地从描述中显而易见,或者可以通过实践本文所述的方面而获悉。可以通过所附权利要求中特别指出的要素和组合来实现和获得本文描述的优点。应当理解,前述一般性描述和以下详细描述均仅是示例性和说明性的,而不是限制性的。

附图说明

图1描绘了用于研磨物料的系统的实施方式。

图2描绘了用于研磨物料的系统的实施方式。

具体实施方式

本文提供了用于利用喷射磨机研磨物料的方法和系统。本文提供的方法和系统可以解决当前的喷射碾磨方法和系统的一个或多个前述缺点。

系统

本文提供了用于研磨物料的系统。在一些实施方式中,系统包括喷射磨机、旋风分离器、第一收集器、第二收集器和压缩机。喷射磨机可以与旋风分离器、第一收集器、第二收集器和压缩机流体连通。例如,喷射磨机可以与旋风分离器流体连通,旋风分离器可以与第一收集器和第二收集器流体连通,第二收集器可以与压缩机或喷射磨机中的至少一个流体连通,并且压缩机与喷射磨机流体连通。作为进一步的实施例,喷射磨机可以与旋风分离器流体连通,旋风分离器可以与第一收集器和第二收集器流体连通,第二收集器可以与压缩机流体连通,并且压缩机与喷射磨机流体连通。这样的布置可以形成循环。即,循环流体可以再循环通过系统。如本文所用,当两个部件经由管道和/或其他已知装备以容许流体在这两个部件之间流动(例如,从一个部件流到另一个部件)的方式直接连接或间接连接时,则称这两个部件彼此“流体连通”。

压缩机可以被配置成使流体连续循环到喷射磨机、旋风分离器和第二收集器。循环流体可以在整个系统中运输物料,使得喷射磨机研磨物料以产生经研磨的物料,经由旋风分离器将其分成具有不同粒径的部分,所述具有不同粒径的部分分别由第一收集器和第二收集器收集,从而允许至少基本上无颗粒的循环流体被再循环。例如,循环流体可以用于将附加物料颗粒运输通过系统。循环流体通常可以在整个研磨过程中再循环通过系统,并且本文提供的系统可以被配置成引入附加量的循环流体以补偿由于任何原因从系统中逸出的任何循环流体。如本文所用,短语“基本上无颗粒”等是指这样的料流,在该料流中,已从循环流体中除去至少99%重量、至少99.5%重量、至少99.9%重量或至少99.99%重量的物料。

在一些实施方式中,所述系统还包括进料斗和输送机进料器,所述输送机进料器被配置成将物料从所述进料斗运输到所述喷射磨机。

在图1中描绘了本文所述的系统的实施方式。图1的系统100包括与旋风分离器120流体连通的喷射磨机110。旋风分离器120与第一收集器130和第二收集器140流体连通。如虚线所示,第二收集器140可以经由与压缩机150的直接连接(180e)和/或绕过压缩机150的连接(180f)与系统的其他部件流体连通。图1的系统100可以可选地包括补充流体源190,其可以经由图1所描绘的连接(180g)与系统的其他部件流体连通。图1的系统100还包括进料斗160和输送机170,该输送机将物料进料到喷射磨机110中。压缩机150分别对流向喷射磨机110和喷射磨机110的进料管组件111的循环流体(180a、180b)加压。进料180a中循环介质的流量可以超过进料180b中循环介质的流量。例如,进料180a可以具有足以向喷射磨机110的研磨室施加适当压力的流量,而进料180b可以具有足够的流量但该流量的总量小于进料180a的流量,以操作喷射磨机的进料管组件111来允许颗粒不受阻碍地运输到喷射磨机110的研磨室。喷射磨机110的进料管组件111接收由输送机170提供的物料,由进料斗160将该物料置于该输送机上。循环流体180c将由喷射磨机研磨的物料运输到旋风分离器120。第一收集器130收集经研磨的物料的第一部分,而循环流体180d将经研磨的物料的第二部分运输到收集经研磨的物料的第二部分的第二收集器140。不含经研磨的颗粒的循环流体180e然后可以返回到压缩机150,以在被送至喷射磨机110或喷射磨机进料管组件111之前重新加压。在一些实施方式中,循环流体180f的至少一部分可以绕过压缩机并返回到喷射磨机110或喷射磨机进料器111。可以从补充流体源190向系统提供补充量的流体180g,以便补偿循环流体180e和/或循环流体180f的压力降低、体积减少或其组合。可以连续或间歇地调节可提供给图1的系统100的补充量的流体180g。

喷射磨机

如本文所用,术语“喷射磨机”和“喷射碾磨”包括并且是指使用任何类型的流体能冲击磨机,包括但不限于具有或没有内部空气分级器的螺旋喷射磨机、环路喷射磨机和流化床喷射磨机。这些磨机是本领域已知的。喷射磨机用于研磨物料的颗粒。

如本文所用,术语“研磨(grind)”、“经研磨的(ground)”或“研磨(grinding)”是指通过破裂(例如,常规碾磨)来减小粒径。该过程的特征在于将气流中的颗粒加速到高速以用于(i)撞击被类似地加速的其他颗粒,(ii)撞击磨机壁,或(iii)它们的组合。

在一些实施方式中,由于使用了干燥的循环流体(例如,作为研磨气体、注入气体或两者兼有),喷射碾磨颗粒除了提供所需的研磨水平之外,还在处理过程中(即,在收集之前)降低了颗粒中的残留溶剂和水分水平。为了实现降低的残留水平,注入/研磨气体优选为低液体含量气体,诸如干燥的氮气、二氧化碳或它们的组合。在一些实施方式中,注入/研磨气体处于小于100℃(例如,小于75℃、小于50℃、小于25℃等)或约25℃至约100℃的温度。如本文所用,术语“低液体含量气体”等是指包含小于1%体积、小于0.5%体积、小于0.1%体积、或小于0.01%体积的液体(诸如水)的气体。

在本文所述的系统和装置中使用的喷射磨机通常可以包括任何被配置成减小物料的平均粒径以产生经研磨的物料的喷射磨机。

在一些实施方式中,本文所述的系统和方法的喷射磨机包括研磨室、歧管和进料器。

歧管可以包括至少一个第一流体入口,并且歧管可以环绕研磨室。歧管可以完全地或部分地环绕研磨室。研磨室和歧管通常彼此流体连通。在一些实施方式中,歧管具有一个第一流体入口。在一些实施方式中,歧管包括两个或更多个第一流体入口。当歧管包括两个或更多个第一流体入口时,所述两个或更多个第一流体入口的位置可以彼此等距。可以通过所述至少一个第一流体入口将循环流体提供给歧管。提供给所述至少一个流体入口的循环流体可被称为“研磨气体”。

在一些实施方式中,喷射磨机的进料器包括进料管组件。进料管组件可以包括中空体。中空体可以是管,并且可以由与喷射磨机的一个或多个其他部分相同的材料构成。中空体通常与喷射磨机的研磨室流体连通。因此,可以将置于中空体中的循环流体和物料引入喷射磨机的研磨室中。在一些实施方式中,中空体包括第二流体入口和物料入口。可以将物料置于物料入口中,并且可以将循环流体提供给第二流体入口。提供给第二流体入口的循环流体可被称为“注入气体”。在一些实施方式中,喷射磨机的进料器是文丘里型进料器。

本文所述的系统和方法中所使用的喷射磨机的研磨室通常可以具有任何直径。在一些实施方式中,研磨室的直径为约8英寸(20.32cm)至约42英寸(106.68cm)。在一些实施方式中,研磨室的直径为约8英寸(20.32cm)至约36英寸(91.44cm)。在一些实施方式中,研磨室的直径为约8英寸(20.32cm)至约30英寸(76.2cm)。在一些实施方式中,研磨室的直径为约8英寸(20.32cm)至约24英寸(60.96cm)。在一些实施方式中,研磨室的直径为约10英寸(25.4cm)至约24英寸(60.96cm)。在一些实施方式中,研磨室的直径为约10英寸(25.4cm)至约22英寸(55.88cm)。在一些实施方式中,研磨室的直径为约10英寸(25.4cm)至约20英寸(50.8英寸)。在一些实施方式中,研磨室的直径为约10英寸(25.4cm)至约18英寸(45.72cm)。在一些实施方式中,研磨室的直径为约10英寸(25.4cm)至约16英寸(40.64cm)。在一些实施方式中,研磨室的直径为约10英寸(25.4cm)至约15英寸(38.1cm)。研磨室可以由不锈钢形成,并且可以包括衬里。合适的衬里的实例包括聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、硫化橡胶、碳化钨等。

本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约1kg/小时至约5,000kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约4,600kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约4,000kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约3,600kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约2,800kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约2,000kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约1,400kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约1,000kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约700kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约475kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约3kg/小时至约150kg/小时的容量。本文所述的系统和方法的喷射磨机可以具有约10kg/小时至约120kg/小时的容量。

本文所述的系统和方法中所使用的喷射磨机可以包括市售的喷射磨机。例如,喷射磨机可以包括喷射磨机(Sturtevant,Inc.,美国)。

通常,喷射磨机中的压力可以有效地研磨物料。在一些实施方式中,喷射磨机中的压力为约75psig至约200psig。在一些实施方式中,喷射磨机中的压力为约75psig至约190psig。在一些实施方式中,喷射磨机中的压力为约75psig至约180psig。在一些实施方式中,喷射磨机中的压力为约75psig至约170psig。在一些实施方式中,喷射磨机中的压力为约75psig至约160psig。在一些实施方式中,喷射磨机中的压力为约75psig至约150psig。在一些实施方式中,喷射磨机中的压力为约100psig至约200psig。在一些实施方式中,喷射磨机中的压力为约125psig至约200psig。在一些实施方式中,喷射磨机中的压力为约150psig至约200psig。“喷射磨机中的压力”是喷射磨机的研磨室中的压力。研磨室中的压力可以由循环流体施加,并且在这样的情况下,本文中的喷射磨机被称为“由循环流体加压”。

输送机进料器

在一些实施方式中,本文所述的系统包括输送机进料器。输送机进料器可以被配置成将物料置于喷射磨机中。例如,输送机进料器可以将物料置于喷射磨机的进料器中。作为进一步的实施例,输送机进料器可以将物料置于喷射磨机的进料器的物料入口中。

在一些实施方式中,输送机进料器包括螺旋输送机。在一些实施方式中,输送机进料器包括皮带输送机。

在一些实施方式中,输送机进料器被封围在封围件中。因此,本文所述的系统可以包括封围件。封围件可以被配置成接收正压力,该正压力可以由循环流体提供。输送机进料器置于其中的封围件通常可以由任何一种或多种材料构成,并且所述材料中的一种或多种可以是透明的。封围件可以包括一个或多个阀以允许循环流体逸出封围件。

如本文所用,术语“正压力”通常是指这样的压力,该压力(i)大于环境压力,(ii)小于喷射磨机的研磨室中的压力,或(iii)它们的组合。例如,施加到本文中的一个或多个设备的“正压力”可以比喷射磨机的研磨室中的压力小约50%至约99%。因此,正压力可足以覆盖设备的内容物,诸如进料斗中的物料;或者正压力可足以利用循环流体(或其他流体)渗透设备的内容物,诸如进料斗中的物料。本文提供的系统可以包括部分地用于为循环介质提供正压力的特征件,诸如减压阀。然而,除循环流体之外的流体可以用于向一个或多个设备施加正压力。当两个或更多个设备处于正压下时,施加到所述两个或更多个设备的正压力可以相同或不同。

输送机进料器可以至少部分地用于控制向喷射磨机提供物料的进料速率。在一些实施方式中,输送机进料器以本文所述的速率将物料置于喷射磨机的进料器中。进料斗和输送机进料器可以用于控制将物料提供给喷射磨机的进料速率。例如,进料斗可以控制沉积到输送机进料器上的物料的量,并且输送机进料器可以控制将输送机进料器上或输送机进料器中的物料提供给喷射磨机的速率。当输送机进料器为皮带输送机时,进料斗可以用于控制沉积在皮带输送机上的物料的深度。

不希望受任何特定理论的束缚,认为经研磨的物料的第一部分的平均粒径可以至少部分地通过将物料提供给喷射磨机的进料速率来确定。在一些实施方式中,通过降低将物料提供给喷射磨机的进料速率来减小经研磨的物料的第一部分的平均粒径。相反,在一些实施方式中,通过提高将物料提供给喷射磨机的进料速率来增加经研磨的物料的第一部分的平均粒径。

在一些实施方式中,至少部分地由输送机进料器控制将物料提供给喷射磨机的进料速率,并且基于以下来选择进料速率:(i)经研磨的物料的第一部分的所需平均粒径,(ii)喷射磨机的容量,或(iii)它们的组合。

将物料提供给喷射磨机的进料速率可为约1kg/小时至约5,000kg/小时、约1kg/小时至约4,000kg/小时、约3kg/小时至约3,600kg/小时、约3kg/小时至约2,800kg/小时、约3kg/小时至约2,000kg/小时、约3kg/小时至约1,400kg/小时、约3kg/小时至约1,000kg/小时、约3kg/小时至约700kg/小时、约3kg/小时至约475kg/小时、约3kg/小时至约200kg/小时、约3kg/小时至约150kg/小时、约10kg/小时至约120kg/小时、约20kg/小时至约80kg/小时、或约35kg/小时至约50kg/小时。

进料斗

本文所述的系统可以包括进料斗。进料斗通常可以包括具有渐缩底部的容器,物料通过该渐缩底部排出。在一些实施方式中,进料斗向喷射磨机(例如喷射磨机的物料入口)提供物料。

在一些实施方式中,本文所述的系统包括输送机进料器和进料斗,并且进料斗将物料置于输送机进料器上或输送机进料器中。输送机进料器可以被配置成将物料从进料斗运输到喷射磨机。当本文所述的系统包括进料斗和输送机进料器时,可以至少部分地通过以下来确定物料被置于喷射磨机中的进料速率:(i)进料斗将物料置于输送机进料器上的速率,(ii)输送机进料器将物料置于喷射磨机中的速率,或(iii)它们的组合。

可以对进料斗施加正压力。在一些实施方式中,将正压力与循环流体一起施加。

在一些实施方式中,本文提供的系统还包括加料斗,该加料斗被配置成向进料斗提供物料。进料斗和加料斗可以直接或间接连接。在一些实施方式中,向加料斗施加正压力。可以通过循环流体施加正压力。当将循环流体的正压力施加到加料斗时,循环流体可以渗透通过加料斗中的物料、进料斗中的物料或它们的组合。不希望受任何特定理论的束缚,认为用干燥的循环流体或其他无氧流体向加料斗和/或进料斗施加正压力可以减少或最小化置于加料斗和/或进料斗中的物料(诸如煤)的水含量。

循环流体

通常,本文所述的方法和系统中所使用的循环流体可以包括这样的流体,该流体能够将物料运输通过系统,并对系统的一个或多个部件施加压力(例如,对喷射磨机加压、提供正压力、脉冲袋式集尘器的袋子等)。在一些实施方式中,循环流体包括无氧气体。如本文所用,术语“无氧气体”通常是指包含小于1%体积的氧气的气体。在一些实施方式中,无氧气体包含小于0.5%体积的氧气。在一些实施方式中,无氧气体包含小于0.1%体积的氧气。在一些实施方式中,无氧气体包含小于100ppmv、小于10ppmv或小于5ppmv的氧气。

在一些实施方式中,循环流体包括惰性气体。惰性气体可以选自氮气(N2)、氩气(Ar)或它们的组合。在一些实施方式中,循环流体是二氧化碳。在一些实施方式中,循环流体包括二氧化碳和惰性气体。

旋风分离器

通常,本文所述的系统和方法的旋风分离器是被配置成分离经研磨的物料的第一部分和经研磨的物料的第二部分的设备,所述经研磨的物料的第一部分包含粒径等于或大于阈值粒径的颗粒。旋风分离器可以通过形成螺旋形涡流来实现经研磨的物料的第一部分和第二部分的分离。经研磨的物料的第二部分包含粒径小于阈值粒径的颗粒,通常具有较小的惯性,因此更容易受到螺旋形涡流施加的力的影响。相比之下,经研磨的物料的第一部分包含粒径等于或大于阈值粒径的颗粒,不容易受到螺旋形涡流施加的力的影响。

旋风分离器可以具有任何空间定向。在一些实施方式中,旋风分离器基本上竖直布置。在布置旋风分离器时,将其“基本上竖直”布置,使得(i)穿过旋风分离器的旋风部分中心的纵轴基本上竖直,并且(ii)旋风分离器的锥形区段朝向地面,如图1所示。

可以调节区分经研磨的物料的第一部分和第二部分的阈值粒径。在一些实施方式中,通过修改旋风分离器的涡流探测器来调节阈值粒径。修改涡流探测器可以增加或减小由螺旋形涡流施加的力,从而增加或减小阈值粒径。

在一些实施方式中,阈值粒径为约0.1μm至约30μm、约0.1μm至约25μm、约0.1μm至约20μm、约0.1μm至约15μm、约0.1μm至约10μm、约0.1μm至约7μm、或约0.1μm至约5μm。在一些实施方式中,阈值粒径为约1μm至约30μm、约1μm至约25μm、约1μm至约20μm、约1μm至约15μm、约1μm至约10μm、约1μm至约7μm、或约1μm至约5μm。在一些实施方式中,阈值粒径为约20μm。在一些实施方式中,阈值粒径为约15μm。在一些实施方式中,阈值粒径为约10μm。在一些实施方式中,阈值粒径为约5μm。在一些实施方式中,阈值粒径为约4μm。在一些实施方式中,阈值粒径为约3μm。在一些实施方式中,阈值粒径为约2μm。在一些实施方式中,阈值粒径为约1μm。

本文所述的方法和系统的旋风分离器可以被配置成从料流中分离出约90%重量至100%重量、约92%重量至100%重量、约94%重量至100%重量、约96%重量至100%重量、约98%重量至100%重量、或约99%重量至100%重量的粒径等于或大于阈值粒径的颗粒。例如,如果料流包含100g粒径等于或大于阈值粒径的颗粒,并且旋风分离器从料流中分离出99g的这些颗粒,则旋风分离器被配置成从料流中分离出99%重量的粒径等于或大于阈值粒径的颗粒。因此,在一些实施方式中,经研磨的物料的第二部分可以包含一定量的粒径等于或大于阈值粒径的颗粒。相反,在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分可以包含粒径小于阈值粒径的颗粒。因此,本文所述的“第一部分”和“第二部分”是就由旋风分离器分离的料流而言定义的,该旋风分离器具有将所有粒径等于或大于阈值粒径的颗粒与所有粒径小于阈值粒径的颗粒分离的理论能力,但必须指出的是,没有任何旋风分离器会具备这种完美的能力。因此,术语“经研磨的物料的第一部分”包括这样的“第一部分”,其包含:[1]X%重量的粒径等于或大于阈值粒径的输入料流颗粒,其中用于隔离第一部分的旋风分离器被配置成从输入料流中分离出X%的粒径等于或大于阈值粒径的颗粒,[2]粒径小于阈值粒径的颗粒的部分(例如,约0.01%重量至约10%重量、0.01%重量至约5%重量、或约0.01%重量至约1%重量),或[3]它们的组合。相反,术语“物料的第二部分”包括这样的“第二部分”,其包含(100-X)%重量的粒径等于或大于阈值粒径的输入料流颗粒。

本文提供的系统和方法中所使用的旋风分离器可以包括市售的旋风分离器,诸如美国的销售的那些旋风分离器。

第一收集器

第一收集器通常可以包括任何能够收集经研磨的物料的第一部分的设备,所述经研磨的物料的第一部分包含粒径等于或大于阈值粒径的颗粒。

在一些实施方式中,第一收集器是第一料斗。第一料斗可以是能够在底部排出其内容物的容器。

在一些实施方式中,旋风分离器将经研磨的物料的第一部分与经研磨的物料的第二部分分离,并且当旋风分离器竖直布置时,包含粒径等于或大于阈值的颗粒的经研磨的物料的第一部分从旋风分离器的底部被排出。当旋风分离器竖直布置时,第一收集器可以布置在旋风分离器下方。第一收集器可以直接或间接(例如,经由管道)连接到旋风分离器的底部。

在一些实施方式中,向第一收集器施加正压力。可以通过循环流体施加正压力。例如,穿过旋风分离器的循环流体可以利用循环流体覆盖第一收集器中的经研磨的物料。

第二收集器

第二收集器通常可以包括任何能够收集经研磨的物料的第二部分的设备,所述经研磨的物料的第二部分包含粒径小于阈值粒径的颗粒。

在一些实施方式中,第二收集器包括第二料斗和袋式集尘器。袋式集尘器可以被配置成从循环流体中除去经研磨的物料的第二部分。可以将被袋式集尘器分离的经研磨的物料的第二部分置于第二料斗中。可以向袋式集尘器、第二料斗或袋式集尘器和第二料斗两者施加正压力,并且可以由循环流体提供该正压力。

在一些实施方式中,袋式集尘器是反向脉冲喷射袋式集尘器。在反向脉冲喷射袋式集尘器中,可以由循环流体清洁(即脉冲)袋子。例如,可以通过安装在反向脉冲喷射袋式集尘器中的喷嘴来加速循环流体。

当第二收集器包括袋式集尘器时,该袋式集尘器可以包括爆破膈膜。该爆破膈膜可以提供超压保护。

在一些实施方式中,本文提供的系统包括一个或多个阀,所述一个或多个阀被配置成防止或减少源自袋式集尘器或由袋式集尘器引起的爆炸的传播。所述一个或多个阀可以包括爆炸隔离阀(美国)。在一些实施方式中,本文提供的系统包括两个爆炸隔离阀,第一个布置在第二收集器“之前”的位置,并且第二个布置在第二收集器“之后”的位置。换言之,来自旋风分离器的料流在进入第二收集器之前将穿过第一爆炸隔离阀,并且离开第二收集器的料流将在遇到系统的另一个部件之前穿过第二爆炸隔离阀。

在一些实施方式中,本文描述的系统包括颗粒传感器,其通常被称为“破袋传感器(bag break sensor)”或“破袋传感器(broken bag sensor)”。颗粒传感器可以布置在第二收集器“之后”的位置,并且可以被配置成在料流已经穿过第二收集器之后检测料流中的颗粒浓度。如果颗粒浓度超过预定的颗粒浓度阈值,则系统可以被配置成停止运行。例如,如果料流“在”第二收集器“之后”并非基本上无颗粒,则可以通过颗粒传感器检测到这种状况。

在图2中描绘了本文所述的系统的实施方式。图2的系统200包括与旋风分离器220流体连通的喷射磨机210。旋风分离器220与第一收集器230和第二收集器240流体连通。如虚线所示,第二收集器240可以经由与压缩机250的直接连接280g和/或绕过压缩机250的连接280h与系统的其他部件流体连通。图2的系统200可以可选地包括补充流体源290,该补充流体源可以经由图2所描绘的连接(280j)与系统的其他部件流体连通。图2的系统200还包括加料斗265、进料斗260和输送机270,该输送机将物料进料到喷射磨机210中。压缩机250分别对流向喷射磨机210和喷射磨机210的进料管组件211的循环流体(280a、280b)加压。进料280a中循环介质的流量可以超过进料280b中循环介质的流量。例如,进料280a可以具有足以向喷射磨机210的研磨室施加适当压力的流量,而进料280b可以具有足够的流量但该流量的总量小于进料280a的流量,以操作喷射磨机的进料管组件211来允许颗粒不受阻碍地运输到喷射磨机210的研磨室。压缩机250还可以利用循环介质(280c、280i)分别向加料斗265和进料斗260提供正压力。循环介质(280c、280i)的正压力可以用于使物流分别穿过加料斗265和进料斗260,以在物料被进料到系统200中之前降低物料中的残留溶剂和/或水分含量。以这种方式使用干燥的循环流体(例如,作为研磨气体、注入气体或两者兼有)可以促进表面粘附的流体蒸发到穿过气体中,然后可以经由阀门(271、272)排出载有流体的蒸汽。为了实现降低的残留水平,注入/研磨气体优选地可以是低液体含量气体,诸如干燥的氮气、二氧化碳或它们的组合。

喷射磨机210的进料管组件211接收由封围式输送机270提供的物料,该物料由进料斗260置于该封围式输送机上。循环流体280d将由喷射磨机研磨的物料运输到旋风分离器220。第一收集器230收集经研磨的物料的第一部分,而循环流体280e将经研磨的物料的第二部分运输到收集经研磨的物料的第二部分的第二收集器240。第二收集器240包括袋式集尘器241和料斗242。循环介质的进料280f被提供给袋式集尘器241以脉冲袋式集尘器241的袋子。不含颗粒(例如,基本上无颗粒)的循环流体280g然后可以在被送至喷射磨机210、喷射磨机进料器211、加料斗265、进料斗260和/或袋式集尘器241之前返回到压缩机250。全部或部分循环流体280h可以绕过压缩机并返回到喷射磨机210、喷射磨机进料器211、加料斗265、进料斗260和/或袋式集尘器241。可以从补充流体源290向系统提供补充量的流体280j,以便补偿循环流体280g和/或循环流体280h的压力降低、体积减小或其组合。可以连续或间歇地调节可提供给图2的系统200的补充量的流体280j。

压缩机

本文所述的系统和方法的压缩机通常可以是任何有效地对喷射磨机加压、使循环流体循环或其组合的设备。压缩机可以是有效地向本文所述的系统的一个或多个部件施加正压力的设备,包括但不限于加料斗、进料斗、输送机置于其中的封围件、第二收集器等。本文提供的系统可以包括多于一个的压缩机。例如,第一压缩机可以被配置成对喷射磨机加压并使循环流体循环,并且第二压缩机可以被配置成向系统的一个或多个部件施加正压力。

在一些实施方式中,压缩机包括蒸发器、冷却单元或它们的组合。在一些实施方式中,蒸发器、冷却单元或它们的组合可以被包括在除压缩机之外的设备中。蒸发器可以被配置成将补充循环流体从液相转化为气相。冷却单元可以用于限制压缩机系统中的热量积聚、降低再循环的循环流体的温度、促进再循环的循环流体的干燥或其组合。

压缩机可以包括一个或多个传感器。例如,传感器可以用于检测循环流体中不可接受的杂质水平。作为进一步的实施例,传感器可以用于检测循环流体是否包含不合需要的水量,其可能包含超出最低水含量的任何量的水。在一些实施方式中,压缩机包括用于检测惰性气体浓度的传感器和/或用于检测循环介质的O2浓度的传感器。在一些实施方式中,本文所述的系统被配置成如果传感器检测到惰性气体浓度不足(例如,大于90%)或传感器检测到O2浓度超过预定阈值(例如,大于10%)则停止运行。例如,本文所述的系统可以被配置成当O2浓度超过预定阈值时使输送机停止、降低喷射磨机中的压力、停止循环介质的循环或其组合。

本文所述的系统可以包括阀,其可用于对系统排气。在一些实施方式中,阀门布置在系统中位于压缩机和第二收集器之间的一定位置处。

本文所述的系统可以包括泄压阀(例如,LESERTM安全阀)。泄压阀可以设置在任何需要的压力下。在一些实施方式中,安全阀布置在系统中位于压缩机和第二收集器之间的一定位置处。

可以以液相接收和/或储存循环流体。在一些实施方式中,压缩机包括蒸发器,循环流体在提供给压缩机时处于液相,并且蒸发器将循环流体从液相转化为气相。然后可以将气相作为循环流体提供给本文所述的系统或用于本文所述的方法中。在一些实施方式中,循环流体包含一种或多种液相组分以及一种或多种气相组分。

压缩机可以被配置成以任何所需的速率向本文所述的系统提供循环流体。该速率可以受施加到一个或多个部件的压力、喷射磨机的容量等的影响。

物料

如本文所用,术语“物料”可以包括任何可以在喷射磨机中经受研磨的物料,包括但不限于有机物料、无机物料或它们的组合。在一些实施方式中,物料包括有机物料。如本文所用,短语“有机物料”是指任何包括一种或多种含碳化合物的物料。在一些实施方式中,物料包括无机物料。无机物料的非限制性实例包括矿物、金属、氧化物等。

在本文所述的系统和方法中经受喷射研磨的物料通常可以包括任何颗粒形式的物料。物料的颗粒可以包括微粒、纤维、薄片、球体、粉末、小片、本领域技术人员已知的其他形状和形式或它们的组合。物料的颗粒可以是规则形状(例如,基本为球形)、不规则形状或它们的组合。

在喷射碾磨之前进料到喷射磨机中的物料的颗粒可以具有约0.5mm至约5mm的平均粒径。在一些实施方式中,物料的颗粒具有约0.75mm至约2mm的平均粒径。在一些实施方式中,物料的颗粒具有约0.75mm至约1.5mm的平均粒径。在一些实施方式中,物料的颗粒具有约1mm至约1.5mm的平均粒径。在一些实施方式中,物料的颗粒具有约1.25mm至约1.5mm的平均粒径。

如本文所用,术语“平均粒径”是指如通过光散射粒径分析仪(诸如BECKMANCOULTERTM LS 13 320XR粒径分析仪(BECKMAN COULTERTM,美国))测量的颗粒的等效球体直径。

在一些实施方式中,有机物料包括煤。在一些实施方式中,煤包括无烟煤、烟煤、次烟煤、低阶煤或它们的组合。在一些实施方式中,有机物料包括煤、褐煤、焦油砂和油页岩或它们的组合。

当有机物料包括煤时,所述煤通常可以具有任何灰分含量。在一些实施方式中,煤的灰分含量为该煤的约5%重量至约20%重量。在一些实施方式中,煤的灰分含量小于或等于煤的约2%重量。在一些实施方式中,煤是“原矿”煤,其可具有相对较高的灰分含量,例如,煤的约40%重量。

在一些实施方式中,当有机物料包括煤时,所述煤具有的水含量小于所述煤的8%重量。在一些实施方式中,煤具有的水含量为该煤的约2%重量至约7%重量、约2%重量至约6%重量、约2%重量至约5%重量、约3%重量至约5%重量、或约3%重量至约4%重量。

在一些实施方式中,有机物料包括纤维素。在一些实施方式中,有机物料包括可食用的有机物料。有机物料的非限制性实例包括一种或多种粉状物(例如,木粉、豌豆粉、黑麦粉)、玉米淀粉等。

经研磨的物料

通过本文所述的系统和方法产生的经研磨的物料所具有的平均粒径通常可以小于提供给喷射磨机的物料的平均粒径。

在一些实施方式中,物料在碾磨前的平均粒径为经研磨的物料的平均粒径的约5倍至约350倍大。在一些实施方式中,物料在碾磨前的平均粒径为经研磨的物料的平均粒径的约5倍至约300倍大。在一些实施方式中,物料在碾磨前的平均粒径为经研磨的物料的平均粒径的约100倍至约300倍大。在一些实施方式中,物料在碾磨前的平均粒径为经研磨的物料的平均粒径的约100倍至约250倍大。在一些实施方式中,物料在碾磨前的平均粒径为经研磨的物料的平均粒径的约150倍至约200倍大。

在一些实施方式中,物料在碾磨前的平均粒径为经研磨的物料的第一部分的平均粒径的约5倍至约350倍大。在一些实施方式中,物料的平均粒径为经研磨的物料的第一部分的平均粒径的约5倍至约300倍大。在一些实施方式中,物料的平均粒径为经研磨的物料的第一部分的平均粒径的约100倍至约300倍大。在一些实施方式中,物料的平均粒径为经研磨的物料的第一部分的平均粒径的约100倍至约250倍大。在一些实施方式中,物料的平均粒径为经研磨的物料的第一部分的平均粒径的约150倍至约200倍大。

在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分具有的平均粒径为约5μm至约100μm。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分具有的平均粒径为约5μm至约75μm。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分具有的平均粒径为约5μm至约50μm。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分具有的平均粒径为约5μm至约40μm。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分具有的平均粒径为约5μm至约30μm。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分具有的平均粒径为约5μm至约25μm。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分具有的平均粒径为约5μm至约20μm。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分具有的平均粒径为约5μm至约15μm。

在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分以经研磨的物料的约90%重量至约99%重量的量存在于经研磨的物料中。换言之,经研磨的物料的约90%重量至约99%重量具有的粒径等于或大于阈值粒径。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分以经研磨的物料的约92%重量至约99%重量的量存在于经研磨的物料中。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分以经研磨的物料的约94%重量至约99%重量的量存在于经研磨的物料中。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分以经研磨的物料的约96%重量至约99%重量的量存在于经研磨的物料中。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分以经研磨的物料的约98%重量至约99%重量的量存在于经研磨的物料中。在一些实施方式中,经研磨的物料的第一部分以经研磨的物料的约99%重量至100%重量的量存在于经研磨的物料中。

经研磨的物料具有的水含量可以小于在喷射碾磨之前的对应的物料的水含量。在一些实施方式中,物料的水含量减少约25%至约90%、约40%至约90%、约50%至约90%、或约60%至约90%。例如,如果物料的水含量为6%,并且当物料被喷射碾磨时水含量减少50%,则经研磨的物料具有的水含量为3%。

方法

本文提供的方法总体上包括将物料置于喷射磨机中以产生经研磨的物料。在一些实施方式中,本文提供的方法包括:提供如本文所述的系统;利用压缩机使循环流体循环通过该系统;以及将物料的颗粒置于喷射磨机中。

在一些实施方式中,所述方法包括:将第一料流置于喷射磨机的研磨室中以产生第二料流。第一料流可以包含:(i)循环流体和(ii)物料的颗粒。第二料流可以包含:(a)循环流体和(b)经研磨的物料。第一料流置于其中的喷射磨机可以由循环流体加压。

通常可以通过任何已知技术将第一料流置于喷射磨机的研磨室中。在一些实施方式中,将第一料流置于喷射磨机的研磨室中包括:将物料置于喷射磨机的进料器的物料入口中,以及分别经由所述至少一个第一流体入口和第二流体入口将循环流体置于研磨室和进料器(诸如进料管组件)中。在一些实施方式中,将第一料流置于喷射磨机的研磨室中包括:提供包含物料的进料斗;将物料置于输送机进料器上,该输送机进料器被配置成将物料置于喷射磨机的进料器的物料入口中;以及分别经由所述至少一个第一流体入口和第二流体入口将循环流体置于研磨室和进料器中。

在一些实施方式中,将物料颗粒置于喷射磨机的进料管组件的物料入口中,并且循环流体可以用于将物料颗粒从进料管组件运输到研磨室。在一些实施方式中,将循环流体的第一部分引入喷射磨机的进料管组件,并且将循环流体的第二部分引入喷射磨机的研磨室,例如,经由本文所述的第一流体入口引入。

如本文所用,术语“第一料流”旨在指:在喷射磨机的进料器中包括循环流体和颗粒的料流;当运输到研磨室中的颗粒接触经由一个或多个第一流体入口引入喷射磨机的循环流体部分时形成的料流;或它们的组合。

在一些实施方式中,将第一料流置于喷射磨机的研磨室中包括:提供包含物料的进料斗,以及将物料置于输送机进料器上,该输送机进料器被配置成将物料置于喷射磨机的进料器中。

在一些实施方式中,输送机进料器置于封围件中。因此,在一些实施方式中,本文提供的方法包括:利用循环流体向封围件施加正压力。在一些实施方式中,利用除循环流体之外的流体将正压力施加到输送机进料器。例如,可以使用单独的流体源向输送机进料器提供正压力。所述单独的源可以包括例如氮气源或其他无氧气体源。

在一些实施方式中,本文所述的方法包括:向进料斗施加正压力。可以利用由压缩机的冷却单元适当干燥的循环流体来施加正压力。在一些实施方式中,利用除循环流体之外的流体将正压力施加到进料斗。例如,可以使用单独的流体源向进料斗提供正压力。所述单独的源可以包括例如氮气源或其他无氧气体源。可以将进料斗和输送机置于其中的封围件相连接;因此,单一的流体进料可以为进料斗和输送机置于其中的封围件两者提供正压力。

在一些实施方式中,本文所述的方法包括:向加料斗施加正压力。可以利用循环流体施加正压力。在一些实施方式中,利用除循环流体之外的流体向加料斗施加正压力。例如,可以使用单独的流体源向加料斗提供正压力。所述单独的源可以包括例如氮气源或其他无氧气体源。可以将加料斗连接到进料斗和输送机置于其中的封围件中的至少一个;因此,单一的流体进料可以向加料斗、以及进料斗和输送机置于其中的封围件中的至少一个提供正压力。

如果物料(诸如煤)具有的水含量超过特定阈值,则可以使用干燥的流体向加料斗和/或进料斗施加正压力,可以允许其渗透其中的物料,直到水含量降低到所需水平。在水含量降低到所需水平后,然后可以将物料经由输送机进料器或以其他方式进料到喷射磨机中。在一些实施方式中,本文所述的方法包括:向加料斗和/或进料斗中的至少一个施加正压力,以及允许施加正压力所利用的干燥流体渗透物料一定时间,以有效地将物料的水含量降低到所需水平。

在一些实施方式中,将第二料流送至旋风分离器,包括本文所述的旋风分离器。旋风分离器可以被配置成将经研磨的物料的第一部分与经研磨的物料的第二部分分离。经研磨的物料的第一部分可以包含粒径等于或大于阈值粒径的颗粒。经研磨的物料的第二部分可以包含粒径小于阈值粒径的颗粒。

在一些实施方式中,所述方法包括:在第一收集器中收集经研磨的物料的第一部分。

在一些实施方式中,旋风分离器竖直布置,第一收集器布置在旋风分离器下方,并且经研磨的物料的第一部分沉积在第一收集器中,这至少部分地是由于以下事实引起的:经研磨的物料的第一部分的颗粒所具有的粒径和/或质量不受旋风分离器施加的力的影响或受其影响较小。

在一些实施方式中,本文所述的方法包括:向第一收集器施加正压力。可以通过循环介质施加正压力,或者可以使用其他无氧流体源向第一收集器施加正压力。在一些实施方式中,穿过旋风分离器的循环流体覆盖和/或渗透第一收集器的内容物。

在一些实施方式中,所述方法包括:将第三料流送至第二收集器,该第三料流包含(1)循环流体和(2)经研磨的物料的第二部分。第二收集器可以包括如本文所述的设备,诸如包括袋式集尘器和第二料斗的设备。

在一些实施方式中,本文所述的方法包括:向第二收集器、尤其是第二料斗施加正压力。可以通过循环介质或其他无氧流体源施加正压力。在一些实施方式中,第二收集器包括袋式集尘器,并且本文所述的方法包括:用循环流体清洁(即脉冲)袋式集尘器的袋子。在一些实施方式中,利用除循环流体之外的流体脉冲袋式集尘器的袋子。

在一些实施方式中,在第二收集器中收集经研磨的物料的第二部分产生包含循环流体的第四料流。

然后可以再循环第四料流。例如,第四料流可以与物料的附加颗粒接触以产生第五料流,该第五料流包含(i)循环流体和(ii)物料的附加颗粒。在一些实施方式中,第四料流与附加颗粒的接触发生在喷射磨机的研磨室中、喷射磨机的进料器中或其组合。在一些实施方式中,将第四料流与物料的附加颗粒合并以产生第五料流包括:在压缩机之前将第四料流与通过液体介质的蒸发提供的附加量的循环介质合并,该液体介质从大容量贮存器供应给压缩机以补充循环介质的任何损失;然后使第四料流与物料的附加颗粒接触。在一些实施方式中,将第四料流与物料的附加颗粒合并以产生第五料流包括:将第四料流送至喷射磨机的入口(例如,至少一个第一流体入口和/或第二流体入口),其中第四料流接触物料的附加颗粒。

第四料流与物料的附加颗粒的接触可以在本文所述的系统的任何位置处发生。在一些实施方式中,第四料流与物料的附加颗粒的接触可以在喷射磨机中发生。该接触可以发生于喷射磨机的进料管组件中、喷射磨机的研磨室中或其组合。例如,输送机进料器可以将物料的附加颗粒置于喷射磨机的进料管组件的物料入口中,可以将第四料流置于进料器的第二流体入口中,并且第四料流在喷射磨机的进料器的中空体中接触物料的附加颗粒。因为喷射磨机包括向歧管和研磨室提供流体的第一流体入口以及向喷射磨机的进料管组件提供流体的第二流体入口,所以可以将第四料流提供到第一流体入口、第二流体入口或它们的组合。因此,第四料流与物料的附加颗粒的接触可以发生于研磨室中(当第四料流的至少一部分被提供到第一流体入口时)、喷射磨机的进料器中(当第四料流的至少一部分被提供到第二流体入口时)或其组合。

通常,本文所述的方法可以包括:利用压缩机提供循环介质。在一些实施方式中,循环介质以液相接收和/或储存,并且本文所述的方法包括:蒸发循环介质,以及将循环介质引入本文所述的系统中。

本文所述的方法还可以包括:补充一定量的循环介质。由于一个或多个原因,一部分循环介质可以逸出本文所述的系统。例如,循环流体可以用于向进料斗、输送机进料器、第一收集器、第二收集器中的一个或多个或它们的组合施加正压力,并且如果这些设备中的任何一个或多个包括通风口,则一些循环介质可以逸出。因此,可以响应于可由一个或多个传感器检测的一个或多个事件在整个方法中以规则间隔补充循环介质、在整个方法中连续补充循环介质或其组合。

通过以下非限制性实施方式对本公开进行进一步的说明。鉴于这些非限制性实施方式,考虑到本文公开的主题的说明书和实践,其他方面对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

实施方式1.一种研磨一种或多种物质的方法,所述方法包括:将包含(i)循环流体和(ii)物料颗粒的第一料流置于喷射磨机的研磨室中,以产生包含(a)所述循环流体和(b)经研磨的物料的第二料流,其中所述喷射磨机由所述循环流体加压;以及将所述第二料流送至旋风分离器,其中所述旋风分离器被配置成将所述经研磨的物料的第一部分与所述经研磨的物料的第二部分分离,其中所述经研磨的物料的所述第一部分包含粒径等于或大于阈值粒径的颗粒,并且所述物料的所述第二部分包含粒径小于所述阈值粒径的颗粒;在第一收集器中收集所述经研磨的物料的所述第一部分。

实施方式2.如实施方式1所述的方法,还包括:将包含(1)所述循环流体和(2)所述经研磨的物料的所述第二部分的第三料流送至第二收集器,其中所述第二收集器被配置成将所述经研磨的物料的所述第二部分与所述第三料流分离以产生包含所述循环流体的第四料流;以及使所述第四料流与所述物料的附加颗粒接触以产生第五料流。

实施方式3.如实施方式1或2所述的方法,其中所述循环流体包含无氧气体。

实施方式4.如实施方式1至3中任一项所述的方法,其中所述循环流体包含氮气、二氧化碳或它们的组合。

实施方式5.如实施方式1至4中任一项所述的方法,其中所述循环流体包括惰性气体。

实施方式6.如实施方式5所述的方法,其中所述惰性气体选自氮气(N2)、氩气(Ar)或它们的组合。

实施方式7.如实施方式1至6中任一项所述的方法,其中所述循环流体包括二氧化碳和惰性气体。

实施方式8.如实施方式1至7中任一项所述的方法,其中所述物料包括有机物料。

实施方式9.如实施方式1至8中任一项所述的方法,其中所述物料包括无机物料。

实施方式10.如实施方式1至9中任一项所述的方法,其中所述物料包括矿物、金属、氧化物或它们的组合。

实施方式11.如实施方式1至10中任一项所述的方法,其中所述物料包括煤。

实施方式12.如实施方式1至11中任一项所述的方法,其中所述物料包括的煤所具有的灰分含量为所述煤的约5%重量至约20%重量。

实施方式13.如实施方式1至12中任一项所述的方法,其中所述物料包括的煤所具有的灰分含量小于或等于所述煤的约2%重量。

实施方式14.如实施方式1至13中任一项所述的方法,其中所述物料包括“原矿”煤,其可具有相对较高的灰分含量,例如,煤的约40%重量。

实施方式15.如实施方式1至14中任一项所述的方法,其中所述物料包括的煤所具有的水含量小于所述煤的8%重量。

实施方式16.如实施方式1至15中任一项所述的方法,其中所述物料包括的煤所具有的水含量为所述煤的约2%重量至约7%重量、约2%重量至约6%重量、约2%重量至约5%重量、约3%重量至约5%重量、或约3%重量至约4%重量。

实施方式17.如实施方式1至16中任一项所述的方法,其中所述物料包括煤,并且所述煤包括无烟煤、烟煤、次烟煤、低阶煤或它们的组合。

实施方式18.如实施方式1至17中任一项所述的方法,其中所述物料包括煤、褐煤、焦油砂和油页岩或它们的组合。

实施方式19.如实施方式1至18中任一项所述的方法,其中所述物料包括纤维素。

实施方式20.如实施方式1至19中任一项所述的方法,其中所述物料包括可食用的有机物料,诸如一种或多种粉状物(例如,木粉、豌豆粉、黑麦粉)、玉米淀粉等。

实施方式21.如实施方式1至20中任一项所述的方法,其中所述物料的颗粒包括微粒、纤维、薄片、球体、粉末、小片、本领域技术人员已知的其他形状和形式或它们的组合。

实施方式22.如实施方式1至21中任一项所述的方法,其中所述物料的颗粒为规则形状(例如,基本为球形)、不规则形状或它们的组合。

实施方式23.如实施方式1至22中任一项所述的方法,其中在喷射碾磨之前进料到喷射磨机中的物料的颗粒可以具有约0.5mm至约5mm、约0.75mm至约2mm、约0.75mm至约1.5mm、约1mm至约1.5mm、或约1.25mm至约1.5mm的平均粒径。

实施方式24.如实施方式1至23中任一项所述的方法,其中所述将所述第一料流置于所述喷射磨机的所述研磨室中包括:将所述物料置于所述进料管组件的所述物料入口中,以及分别经由所述至少一个第一流体入口和所述第二流体入口将所述循环流体置于所述研磨室和所述进料管组件中。

实施方式25.如实施方式1至24中任一项所述的方法,还包括:提供包含所述物料的进料斗;以及将所述物料置于输送机进料器上,所述输送机进料器被配置成将所述物料置于所述喷射磨机的所述进料管组件的所述物料入口中。

实施方式26.如实施方式1至25中任一项所述的方法,还包括:用所述循环流体向所述进料斗施加正压力。

实施方式27.如实施方式1至26中任一项所述的方法,其中所述输送机进料器以约1kg/小时至约5,000kg/小时、约1kg/小时至约4,000kg/小时、约3kg/小时至约3,600kg/小时、约3kg/小时至约2,800kg/小时、约3kg/小时至约2,000kg/小时、约3kg/小时至约1,400kg/小时、约3kg/小时至约1,000kg/小时、约3kg/小时至约700kg/小时、约3kg/小时至约475kg/小时、约3kg/小时至约200kg/小时、约3kg/小时至约150kg/小时、约10kg/小时至约120kg/小时、约20kg/小时至约80kg/小时、或约35kg/小时至约50kg/小时的速率将所述物料置于所述喷射磨机的所述进料管组件中。

实施方式28.如实施方式1至27中任一项所述的方法,其中所述喷射磨机中的压力为约75psig至约200psig、约75psig至约190psig、约75psig至约180psig、约75psig至约170psig、约75psig至约160psig、约75psig至约150psig、约100psig至约200psig、约125psig至约200psig、或约90psig至约140psig。

实施方式29.如实施方式1至28中任一项所述的方法,其中注入/研磨气体处于小于100℃、小于75℃、小于50℃、或小于25℃、或约25℃至约100℃的温度。

实施方式30.如实施方式1至29中任一项所述的方法,其中所述阈值粒径为约0.1μm至约10μm、约0.1μm至约30μm、约0.1μm至约25μm、约0.1μm至约20μm、约0.1μm至约15μm、约0.1μm至约10μm、约0.1μm至约7μm、约0.1μm至约5μm、约1μm至约30μm、约1μm至约25μm、约1μm至约20μm、约1μm至约15μm、约1μm至约10μm、约1μm至约7μm、约1μm至约5μm、约20μm、约15μm、约10μm、约5μm、约4μm、约3μm、约2μm、或约1μm。

实施方式31.如实施方式1至30中任一项所述的方法,其中所述经研磨的物料的所述第一部分具有的平均粒径为约5μm至约100μm、约5μm至约75μm、约5μm至约50μm、约5μm至约40μm、约5μm至约30μm、约5μm至约25μm、约5μm至约20μm、或约5μm至约15μm。

实施方式32.一种用于研磨物料的系统,所述系统包括:喷射磨机,所述喷射磨机被配置成减小物料的平均粒径以产生经研磨的物料;旋风分离器,所述旋风分离器被配置成分离所述经研磨的物料的第一部分和所述经研磨的物料的第二部分,其中所述经研磨的物料的所述第一部分包含粒径等于或大于阈值粒径的颗粒,并且所述经研磨的物料的所述第二部分包含粒径小于所述阈值粒径的颗粒;第一收集器,所述第一收集器被配置成收集所述经研磨的物料的所述第一部分;以及第二收集器,所述第二收集器被配置成收集所述经研磨的物料的所述第二部分;以及压缩机。

实施方式33.如实施方式32所述的系统,其中所述喷射磨机与所述旋风分离器流体连通,所述旋风分离器与所述第一收集器和所述第二收集器流体连通,所述第二收集器与所述压缩机流体连通,和/或所述压缩机与所述喷射磨机流体连通。

实施方式34.如实施方式32或33所述的系统,其中所述压缩机被配置成连续地向所述喷射磨机、所述旋风分离器和所述第二收集器提供循环流体。

实施方式35.如实施方式32至34中任一项所述的系统,还包括进料斗;以及输送机进料器,所述输送机进料器被配置成将物料从所述进料斗运输到所述喷射磨机。

实施方式36.如实施方式35所述的系统,还包括封围件,所述输送机进料器被封围在所述封围件中。

实施方式37.如实施方式36所述的系统,其中所述封围件被配置成接收正压力,诸如由所述循环流体提供的正压力。

实施方式38.如实施方式36或37所述的系统,其中所述封围件包括一个或多个通风口,以允许所述循环流体逸出所述封围件。

实施方式39.如实施方式35至38中任一项所述的系统,其中所述输送机进料器包括螺旋输送机。

实施方式40.如实施方式35至38中任一项所述的系统,其中所述输送机进料器包括皮带输送机。

实施方式41.如实施方式1至40中任一项所述的系统或方法,其中所述喷射磨机包括:研磨室;歧管,所述歧管包括至少一个第一流体入口,其中所述歧管环绕所述研磨室;以及进料管组件,所述进料管组件包括中空体,所述中空体具有(i)第二流体入口和(ii)物料入口;其中所述研磨室与所述歧管和所述进料管组件的所述中空体流体连通,并且所述至少一个第一流体入口和所述第二流体入口被配置成分别向所述研磨室和所述进料器提供所述循环流体。

实施方式42.如实施方式41所述的系统或方法,其中所述进料管组件是文丘里型进料器。

实施方式43.如实施方式1至42中任一项所述的系统或方法,其中所述第一收集器是第一料斗。

实施方式44.如实施方式1至43中任一项所述的系统或方法,其中所述旋风分离器被配置成从料流中分离出约90%重量至100%重量、约92%重量至100%重量、约94%重量至100%重量、约96%重量至100%重量、约98%重量至100%重量、或约99%重量至100%重量的粒径等于或大于阈值粒径的颗粒。

实施方式45.如实施方式1至44中任一项所述的系统或方法,其中所述压缩机被配置成使流体连续循环到所述喷射磨机、所述旋风分离器、所述第二收集器或它们的组合。

实施方式46.如实施方式1至45中任一项所述的系统或方法,其中所述压缩机包括蒸发器、冷却单元或它们的组合。

实施方式47.如实施方式1至45中任一项所述的系统或方法,还包括蒸发器、冷却单元或它们的组合。

实施方式48.如实施方式1至47中任一项所述的系统或方法,其中所述压缩机包括一个或多个传感器。

实施方式49.如实施方式1至48中任一项所述的系统或方法,其中所述喷射磨机具有约1kg/小时至约5,000kg/小时、约3kg/小时至约4,600kg/小时、约3kg/小时至约4,000kg/小时、约3kg/小时至约3,600kg/小时、约3kg/小时至约2,800kg/小时、约3kg/小时至约2,000kg/小时、约3kg/小时至约1,400kg/小时、约3kg/小时至约1,000kg/小时、约3kg/小时至约700kg/小时、约3kg/小时至约475kg/小时、约3kg/小时至约150kg/小时、或约10kg/小时至约120kg/小时的容量。

实施方式50.如实施方式1至49中任一项所述的系统或方法,其中所述第二收集器包括袋式集尘器。

实施方式51.如实施方式1至50中任一项所述的系统或方法,其中所述物料在碾磨前的平均粒径为所述经研磨的物料的所述第一部分的平均粒径的约5倍至约350倍大、约5倍至约300倍大、约100倍至约300倍大、约100倍至约250倍大、约150倍至约200倍大、约5倍至约350倍大、约5倍至约300倍大、约100倍至约300倍大、约100倍至约250倍大、或约150倍至约200倍大。

实施方式52.如实施方式1至51中任一项所述的系统或方法,其中所述经研磨的物料的所述第一部分具有约5μm至约100μm、约5μm至约75μm、约5μm至约50μm、约5μm至约40μm、约5μm至约30μm、约5μm至约25μm、约5μm至约20μm、或约5μm至约15μm的平均粒径。

实施方式53.如实施方式1至52中任一项所述的系统或方法,其中所述经研磨的物料的所述第一部分以所述经研磨的物料的约90%重量至约99%重量、约90%重量至约99%重量、约92%重量至约99%重量、约94%重量至约99%重量、约96%重量至约99%重量、约98%重量至约99%、或约99%重量至100%的量存在于所述经研磨的物料中。

实施方式54.如实施方式1至53中任一项所述的系统或方法,其中所述物料的水含量减少约25%重量至约90%重量、约40%重量至约90%重量、约50%重量至约90%重量、或约60%重量至约90%重量。

实施方式55.如实施方式1至31或41至54中任一项所述的方法,其中所述方法包括:提供如实施方式32至40中任一项所述的系统。

实施方式56.一种研磨一种或多种物质的方法,所述方法包括:提供根据实施方式32至55中任一项所述的系统;用所述压缩机使所述循环流体循环通过所述系统;以及将所述物料的颗粒置于所述喷射磨机中。

术语“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在包括复数个替代物,例如至少一个。例如,除非另有说明,否则“循环流体”、“有机物料”、“旋风分离器”等的公开意在包括一个或多于一个的组合的循环流体、有机物料、旋风分离器等。

在本文提供的描述中,术语“包括”、“是”、“含有”、“具有”和“包含”以开放方式使用,因此应解释为意指“包括但不限于”。当以“包含”各种部件或步骤的措辞要求保护或描述方法、系统或装置时,除非另有说明,否则方法或系统也可以“基本上由各种部件或步骤组成”或者“由各种部件或步骤组成”。

本文可以公开各种数值范围。当本申请人公开或要求保护任何类型的范围时,除非另有说明,否则本申请人的意图是单独公开或要求保护这种范围可以合理包含的每个可能的数字,包括该范围的端点以及其中包含的任何子范围和子范围的组合。此外,本文公开的范围的所有数值端点都是近似的。作为代表性实施例,本申请人在一个实施方式中公开了阈值粒径为约1μm至约10μm。该范围应解释为包含约1μm至约10μm的阈值粒径,并且还包含“约”2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm和9μm中的每个,包括任何这些值之间的任何范围和子范围。

如本文所用,术语“约”是指在指示值的5%以内的值。例如,“约10μm”将包含9.5μm至10.5μm。

受益于前文描述和相关附图中呈现的教导,本文阐述的本公开的许多修改和其他实施方案将是显而易见的。因此,应当理解,本公开不限于所公开的具体实施方案,并且各种修改和其他实施方案旨在被包括在所附权利要求的范围内。例如,本文所述的一个实施方式的一个或多个特征可以并入到本文所述的另一个实施方式中。

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