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J u l y 1 5 , 1 9 6 9 R .1 ' .H U K K I 3 , 4 5 5 , 4 5 0METHOD ANDAPPARATUS FOR SIZING 0F DISCRETE

PARTICLES IN A FLUID MEDIUMF i l g d F e b . 1 5 , 1 9 6 7 4 S h e e t s - S h e e t 1

F / G .

INVENTORIRISTO TA PA N I H U K K I .

ATTORNEYS

8/12/2019 Us 3455450

2/9

3 , 4 5 5 , 4 5 0

INVENTORZ

ATTORNEYC

4 Shee ts -Shee t 2

4

,

i

I I I?g-s

v. v

\ \ \ \ \ \ \ \ \5 / 0, ..5

.2 mx4 3

V\ \ \ \ IN

1 r\ \ \\lI

l l lA

July 1 5 , 1969 _ R . T . HUKKI, METHOD AND APPARATUS FOR SIZING OF DISCRETE

PARTICLES IN A FLUID MEDIUM

Fi led F e b . 1 5 . 1 9 6 7

F/G 5

RISTO TAPANI H U K K I .

B Y. MALL/NCKRODT 8 MAL/.INC/(RODT

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J u l y 1 5 , 1 9 6 9 R .T .HUKKI 3 , 4 5 5 , 4 5 0METHODAND APPARATUS FOR SIZING OF DISCRETE

_ . PARTICLES IN A FLUID MEDIUM

Fi led F e b . 1 5 , 1 9 6 7 4 Sheets-Sheet 5

F / G . 6

INVENTORIRISTO TAPANI H U K K I .

ATTORNEYS

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J u l y 1 5 , 1 9 6 9 R ,T . HUKKl 3 , 4 5 5 , 4 5 07 METHOD AND APPARATUS FOR SIZING OF DISCRETE

PARTICLES IN A FLUID MEDIUM

Fi led F e b . 1 5 , 1 9 6 7 4 Sheets-Sheet 4

Wu u u ut

\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \

14

INVENTORIRISTO TAPANI HUKKI

BY:MALL/NC/(RODT 8 MALL/NCKRODT

ATTORNEY S

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U n i t e dS t a t e sP a t e n t 01

3 455 450METHOD AND APPAIIATUS FOR SIZING 0F DIS

CRETE PARTICLES IN A FLUID MEDIUMR i s t o T a p a n iH u k k i ,O t a n i e m i ,F i n l a n d , a s s i g n o r t o W. S .T y l e r I n c o r p o r a t e d , M e n t o r , O h i o , a c o r p o r a t i o n o fOhio .

F i l e d F e b . 1 5 , 1 9 6 7 , S e r . No. 6 1 6 , 2 6 4I n t .C l . B 04c 7 / 0 0 ; B 0 3 1 13/00

US. C l . 2 0 9 - 4 4 4 1 6 C l a i m s

ABSTRACT OF THE DISCLOSURE

A ethod o f e ? e c t i v e l y s e p a r a t i n g t h e s a n d s f r a c t i o n ,i . e . l a r g e r p a r t i c l e s o f a m a t e r i a l , f ro m t h e ? n e s f r a c t i o n ,i . e . s m a l l e r p a r t i c l e s , i n a wet o r d r y s i z i n g p r o c e s s , an da p p a r a t u s t h e r e f o r . .

I n a q u a l i t y c o n t r o l s e c t i o n a t l e a s t a p o r t i o n o f t h e

m a t e r i a l b e i n g s i z e d i s s p r e a d i n t o a t l e a s t one a n n u l a rl a y e r a n d a wa s h m e d i u m i s f o r c e d o v e r e a c h s u c h l a y e rt o p i c k up a ? n e s - be a r i n gp o r t i o n o f t h e m a t e r i a l . Them a t e r i a l s o p i c k e d up i s c a r r i e d upwardly a l o n g a n upr i g h t a x i s a nd t h e ? n e s a nd s a n d s which a r e n o t p i c k e dupb y t h e wash me d i u m a r e s e pa r a t e l y d i s c h a r g e d d o w nw a r d l y .

W h e n t h e q u a l i t y c o n t r o l s e c t i o n i s u s e d w i t h a s i z i n gu n i t , such a s a c l a s s i ? e r or h y d r o c y c l o n e ,?nes w i l l b e r em o v e d a s t h e m a t e r i a l b e i n g s i z e d p a s s e s through t h e s i zi n g u n i t ,a n d t h e ? n e s - c o n t a i n i n gm a t e r i a l s u b s e q u e n t l yr e m o v e db y t h e q u a l i t y c o n t r o l s e c t i o n o f t h e i n v e n t i o n ,t o g e t h e r w i t h t h e Wa s h i n gmedium u s e d , w i l lb e d i r e c t e di n t o t h e s i z i n g u n i t f o r f u r t h e r s e p a r a t i o no f t h e ? n e s f r a ct i o n c o n t a i n e dt h e r e i n f ro m t h e s a n d s f r a c t i o n .B y r e p e a t

e d l y r e m o v i n g ? n e s - b e a r i n g p o r t i o n o f t h e m a t e r i a la n d r e c i r c u l a t i n g i t a s m a n y t i m e s a s i s d e s i r e d , t h e des i r e d a moun t o f s e p a r a t i o nc a n b e o b t a i n e d .

B r i e f s u m m a r y o f t h e i n v e n t i o n

T h i s i n v e n t i o n r e l a t e st o w e t a n d d r y s i z i n g o f d i s c r e t ep a r t i c l e s u s i n g a ? u i d me dium. More p a r t i c u l a r l y i t i s d ir e c t e d t o a n improved me thod an d a p p a r a t u s f o r q u a l i tyc o n t r o l o f t h e s a n d s f r a c t i o n p r o d u c e di n a c o n t i n u o u swet o r d r y s i z i n g p r o c e s s .

I n c o n v e n t i o n a li n d u s t r i a l s i z i n gp r o c e s s e s , t w o p r o du c t s a r e s e p a r a t e d , i . e . t h e ?ne p r o d u c t o r ? n e s a nd t h ec o a r s ep r o d u c t so r s a n d s . I t i s w e l l k n o w n t h a t a l l i n d u s t r i a l

s i z i n g p r o c e s s e s , b o t h wet and d r y , s t i l l remain u n s a t i sf a c t o r y , e s p e c i a l l yw i t h r e g a r d t o t h e s h a r p n e s so f s e p a r at i o n o b t a i n e d .

Attempts t o r emo v e t h e r e t a i n e d ? n e s f r o m t h e s a n d sh a v e a l r e a d y b e e n mad e . T h e s e h a v e i n c l u d e d , f o r e xa m p l e , p r o c e s s e s i n v o l v i n gt h e s p r a y i n g o f wash w a t e ro n t h e sand b e d i n a n o p e n mechan ica l c l a s s i ? e r , ort h r o u g h t h e b e d s p r e a d o v e rt h e w i d e b o t t o m s u r f a c e o fs u c h an a p p a r a t u s ; t h e u s e o f m u l t i p l e s t a g e hydrocyc l o n e s ; t h e i n t r o d u c t i o n o f w a s h w a t e r i n t o t h e sand coneo f a h y d r o c y c l o n ev i a one o r s e v e r a l t a n g e n t i a l l y p l a c e dt u b e s ; a n d t h e c i r c u l a t i o n o f g a s m e d i u m s , in v a r i o u sw a y s , a c r o s s t h e s a n d b e d s o f d r y s e p a r a t i o nu n i t s . Howe v e r , in s p i t eo f t h e s e and o t h e r p r o c e s s e sno s a t i s f a c t o r ymeth o d and a p p a r a t u sh a v e h e r e t o f o r e b e e n d e v e l o p e dt op r o d u c e s a n d s o f h i g h q u a l i t y ,i . e . n o t c o n t a i n i n g und e s i r e d amounts o f ? n e s .

Th e p r e s e n t i n v e n t i o n d e s c r i b e s an improved me thoda n d a c o r r e s p o n d i n ga p p a r a t u sc a p a b l eo f c o n t r o l l i n g t h eq u a l i t y o f t h e s a n d s f r a c t i o n i n a s i m p l e way, t o an y d es i r e d e x t e n t . That i s , i t p r o v i d e s a me thod and a p p a r a t u sf o r r e m o v i n gv i r t u a l l ya n y d e s i r e d p e r c e n t a g eo f t h e ? n e sf r a c t i o n f rom t h e s a n d s f r a c t i o n .

1 0

1 5

20

25

3 5

4 0

4 5

50

55

6 5

7 0

3 , 4 5 5 , 4 5 0P a t e n t e d J u l y 1 5 , 1 9 6 9I c e

2P r i n c i p a l f e a t u r e s o f t h e method o f t h e p r e s e n t i n v e n

t io n a r e found i n t h e s t e p s o f

f o r c i n g a t l e a s tp a r t o f t h e m a t e r i a l to b e s e p a r a t e d i n t oa n a n n u l a r l a y e r o r l a y e r s r o t a t e d i n a h e l i c a l m a n n e rabout a n o n - r o t a t i n g c o r e p l a c e d o n t h e a x i s o f app a r a t u s i n w h i c h s e p a r a t i o n i s t o t a k e p l a c e ;

d i r e c t in g a w a s h m e d i u m f r o m a n o u t s i d e s o u r c e a c r o s st h e s a i d a n n u l a r l a y e r o r l a y e r s , w i t h t h e ? o w r a t e o ft h e wash m e d i u m s u p p l i e d t o e a c h l a y e r b e i n g r e g ul a t e d , a s d e s i r e d ;

d i v e r t i n g a p o r t i o n o f t h e ? o w o f t h e Wash medium, w i t hr emo v ed s o l i d s ,f ro m t h e t o p p a r t o f e a c h l a y e r i n t o ac o m m o n u p w a r d l yd i r e c t e d s t r e a m w h i l e p a s s i n g t h enon-removed s o l i d s w i t h t h e h e l i c a l m a i n s t r e a m d o w nw a r d l y ;

p a s s i n g t h e upward ly d i r e c t e d s t r e a m t o a n upper l e v e li n s u c h a w a y t h a t t h e s a i d s t r e a m i s m a i n t a i n e d s e p ar a t e d f ro m t h e s t r e a m o f u n c l e a n e ds a n d s , i . e . m a t e r i a lb e i n gs e p a r a t e d ,s u r r o u n d i n gi t ;

r e t u r n i n g t he s o l i d sc a r r i e d b y t h e common, u p w a r d l yd i r e c t e d s t r e a m t o t h e o r i g i n a l s t r e a m o f m a t e r i a l b e i n gf e d i n t o a s i z i n g u n i t f o r f u r t h e r s e p a r a t i o n ;

d i s c h a r g i n g t h e s e p a r a t e d ? n e s f r a c t i o n o f t h e r e t u r n e dm a t e r i a l w i t h t h e ? n a l ? n e s p r o d u c t ;

r e t u r n i n g t h e s e p a r a t e d c o a r s eo r s a n d s f r a c t i o n o f t h es a i d r e t u r n e d m a t e r i a l f o r f u r t he r c l e a n i n g w i t h t h eu n c l e a n e ds a n d s f r a c t i o n ; a nd

c o l l e c t i n g and d i s c h a r g i n g t h e s e pa r a t e d c o a r s ef r a c t i o n ,i . e . ,c l e a n e d s a n d s , b e l o w t h e l e v e lo f s e p a r a t i o n .As a f u r t h e r s t e p i n t h e p r o c e s s , c l e a n i n g o f t h e un

c l e a n e d s a n d s c a n b e r e p e a t e d a ny d e s i r e d n u m b e r o ft i m e s w i t h i n a s i n g l e a p p a r a t u s c o n s t r u c t e d f o r t h e p u rp o s e .

To g r e a t l y m i n i m i z e t h e p o s s i b i l i t y t h a t ? n e s w i l l e sc a p e d o w n w ard ly w i t h t h e s a n d s , t h e d o w n w a r d ? o w o ft h e Wa s h m e d i u m must b e r e d u c e d t o a p r a c t i c a l minimum. To a c c o m p l i s ht h i s t h e c l e a n e d s a n d sa r e c o l l e c t edbe l o w t h e lowermost l e v e l o f s e p a r a t i o n i n t o a n o n - r ot a t i n g s a n d bed s u c h t h a t s a n d s a r e d i s c h a r g e d f r o m t h eb o t t o m of the b e d a t the s a m e r a t e as new sands are a cc u m u l a t i n gon t h e t o p o f t h e b e d . D o w n w a r d ? o w w i t h i nt h e s a i d b e d f r o m i t s t o p s e c t i o n t o i t s bot tom s e c t i o n i sp r e v e n t e d b u t p e r i p h e r a l ?ow i s m a i n t a i n e d . P r o v i s i o ni sm a d e f o r c e n t r a l l y w i t h d r a w i n gwash medium, w i t h r et a i n e d ? n e s b e a r i n g m a t e r i a l , f r o m t h e t o p o f t h e c l e a n e ds a n d b e d .

The r a t e o f d i sc h a r g e o f ? n a l c l e a n e d sa n d si s r e g u l a t e di n a c c o r d a n c e w it ht h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s a n d b e d ,which i s l o c a t e d below t h e l o w e r m o s tl e v e l o f s e p a r a t i o n .

The a p p a r a t u sf o r q u a l i t y c o n t r o l o f t h e s a n d s f r a c t i o na c c o r d i n g t o t h e me thod d e s c r i b e d a b o v e c o n s i s t s e s s e nt i a l l yo f two s e c t i o n s ; a n u p p e rq u a l i t y c o n t r o l s e c t i o n anda l o w e r s a n d s c o l l e c t i n g c o m p a r t m e n t .The two s e c t i o n s ,t o g e t h e r , p r e f e r a b l y fo rm t h e b o t t o m p a r t o f a c o n t i n uo u s l y o p e r a t i n g hy d r a u l i c o rp n e u m a t i cs i z i n gu n i t t ow h i c h t h e y a r e a t t a c h e d . The s i z i n gu n i t i t s e l fp r o v i d e sc o n v e n t i o n a lm e a n s f o r f e e d i n t r o d u c t io n , f o r i n i t i a ls e p ar a t i o n o f ?ne and c o a r s e f r a c t i o n s , and f o r d i s c h a r g e o ft h e ? n e s a n d s a n d s p r o d u c t s . The p o r t i o no f t h e s i z i n g u n i tt h r o u g h w h i c h t he c l e a n s a n d s p r o d u c t i s d i s c h a r g e d i sa t t a c h e d t o t h e u p p e r m o s tp a r t o f t h e q u a l i t yc o n t r o ls e c t i o n .

P r i n c i p a l f e a t u r e so f t h e q u a l i t yc o n t r o l a p p a r a t u s o fthe invention include: I

a s h e l lc o n s i s t i n g o f a s u b s t a n t i a l l y c y l i n d r i c a lt u b e , p r e fe a r b l y m a d e up o f a p a c k o f c o a x i a l ,s u p e r i m p o s e dr i n g sj o i n t l yf o r m i n gt h es a i dt u b e ;

a c o r e ?xed w i t h i n t h e s h e l l and p r e f e r a b l yc o n s i s t i n g o fa p a c k o f c o a x i a l ,s u p e r i m p o s e d ,c o n i c a l ,c o r e p i e c e s

held s e p a r a t e db y s p a c e r s ;

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3 , 4 5 5 , 4 5 03

an a n n u l a r s p a c e between t h e s h e l l an d t h e c o r e ;m e a n s t o admit a w a s h m e d i u m , whi c h m a y b e a l i q u i d

o r a g a s , i n t o t h e s a i d annular s p a c e ;i n w a r d l y a n d u p w a r d l yd i r e c t e d c h a n n e l s f o r m e d b yt h e c o r e p i e c e s a nd t h e s p a c e r s ;

c e n t r a l o p e n i n g si n t h e c o r e p i e c e s , j o i n t l yf o r m i n ga p a s ~sageway a b o u t t h e v e r t i c a l a x i s o f t h e v e s s e l ;a top p i e c e hav ing a b o r e t h a t extends t h e passage-Way

upwardly t o a d e s i r e d e l e v a t i o n , andm e a n s t o a s s e m b l et h e p a r t s t o g e t h e r an d to s u p p o r t t h e

c o r e c o a x i a l l yw i t h i n t h e s h e l l .

P r i n c i p a l f e a t u r e s o f t h e l o w e r s a n d s c o l l e c t i n g c o mp a r t m e n t s i n c l u d e a c y l i n d r i c a l c o l l e c t i n g v e s s e l ; a d i s cw i t h i n t h e s a i d v e s s e l p r e v e n t i n gc e n t r a l d i s c h a r g e o f mat e r i a lt h e r e a b o v e ; an d a p l u r a l i t y o f , e . g . r a d i a l , v a n e ss u p p o r t i n gt h e s a i dd i s c .

O b j e c t s of t h i s i n v e n t i o n a r e t o provide a n e w an du s e f u l method and a n a p p a r a t u s f o r c o n t i n u o u sq u a l i t yc o n t r o l o f t h e s a n d s f r a c t i o n i n c o n n e c t i o n w i t h a n ys u i t a b l e s i z es e p a r a t i o n p r o c e s s . With minor c h a n g e s t h e

a p p a r a t u s c a n b e a p p l i e d eq u a l l y w e l l f o r wet and d r ys i z i n g .F u r t h e r m o r e ,t h e a p p a r a t u si s c o m p a c tin s i z ea n dr u g g e d a n d s i m p l e i n c o n s t r u c t i o n . B e c a u s et h e w a s h i n go f t h e s a n d s f r a c t i o n c a n b e r e p e a t e d a ny d e s i r e d n u m b e ro f t i m e s , t h e ? n a l s s a n d s o f e x t r e m e l yh i g h q u a l i t y c a n b eo b t a i n e d .

T h e r e i s shown i n t h e a c c o m p a n y i n gd r a w i n g ss p e c i ? cemb o d i men t s o f t h e i n v e n t i o n r e p r e s e n t i n g what a r e p r e se n t l y r e g a r d e d a s t h e b e s t m o d e s o f c a r r y i n g o u t t h e g en e r i c c o n c e p t s i n a c t u a l p r a c t i c e . F r o m t h e d e t a i l e d d es c r i p t i o no f t h e s e p r e s e n t l y p r e f e r r e df o r m s o f t h e i n v e nt i o n ,o t h e r m o r e s p e c i ? c o b j e c t s a n d f e a t u r e s w i l l becomea p p a r e n t .

T h e d r a w i n g s

FIG. 1 i s a n i s o m e t r i c v i e wp a r t l y i n v e r t i c a l s e c t i o n o ft h e t o p p i e c e i n c l u d e d i n t h e a p p a r a t u so f t h i si n v e n t i o n ;

FIG. 2 , a s i m i l a r view o f a t y p i c a l s p a c e r ;FIG. 3 , a s i m i l a r v i e w o f t h e c o r r e s p o n d i n g c o r ep i e c e ;FIG. 4 , a s i m i l a r v i e w o f t h e c o r r e s p o n d i n go u t e r r i n g ;FIG. 4 a , a v i e w c o r r e s p o n d i n gt o t h a t o f FIG. 4 , b u t

s h o w i n ga n o t h e r emb o d imen t o f o u t e r r i n g ;FIG. 5 , a v e r t i c a l a x i a l s e c t i o n showing t h e d e t a i l s o f

a m u l t i p l e s t e p ,q u a l i t y c o n t r o l s e c t i o n c o n s t r u c t e df r o mt h e b a s i c e l e m e n t sshown i n FIGS. 1 , 2 , 3 a n d 4 , t o g e t h e rwith a s a n d s c o l l e c t i o ncompar tment ;

FIG. 6 , a s i m i l a r v i e w s h o w i n gt h e s a n d s q u a l i t y c o n t r o ls e c t i o n a n d t h e s a n d s c o l l e c t i n g compartment a t t a c h e dt o a h y d r a u l i c s i z i n g a p p a r a t u s ; and

FIG. 7 , a s i m i l a r view showing t h e s a n d s q u a l i t y co nt r o ls e c t i o n a n d t h e s a n d s c o l l e c t i n g c o m p a r t m e n ta t t a c h e dt o a h y d r o c y c l o n e .

D e t a i l e d d e s c r i p t i o n

As i s b e s t s e e n in FIG. 1 , t o p p i e c e 1 c o n s i s t s e s s e nt i a l l yo f a c o n i c a l b a s e 2 a t t a c h e d t o open c y l i n d r i c a lt u b e 3 . For c o n v e n i e n c eo f a s s e m b l yt o p p i e c e 1 i s p r ov i d e d w i t h , e . g .two o r m o r e , c o n v e n i e n t l ys h a p e d openi n g s 4 t h r o u g hw h i c h c o n n e c t i n gb o l t s c a n b e i n s e r t e d .

Core p i e c e 5 , s h o w n i n FIG. 3 , i n c l u d e s a c o n i c a l s h e l l6 , a c e n t r a l o p e n i n g7 o f s u b s t a n t i a l l y t h e s a me d i a m e t e ra s t u b e 3 , and o p e n i n g s 8 f o r c o n n e c t i n gb o l t s . Whenn u m b e r o f t h e s e c o r e p i e c e s a r e grouped t o g e t h e r , p a i r so f s p a c e r s 9 , FIG. 2 , a r e p l a c e d between a d j o i n i n g c o r ep i e c e s 5 a n d a r o u n dt h e b o l t s t h a t h o l d t h e a s s e m b l a g et o g e t h e r .

As i s i l l u s t r a t e di n FIG. 4 , e a c h o u t e r r i n g 1 0 c o n s i s t so f a c y l i n d r i c a l w a l l 1 0 a provided with o n e or m o r e ,p r e f e r a b l y t a n g e n t i a l , m e d i u m - i n l e tmean s 1 1 t h a t m a yi n c l u d e n o z z l e s , n o t s h o w n , o f a n y d e s i r e d t y p e . I f d es i r e d ,r i n g s 1 0 m a y a l s o b e p r o v i d e d w i t h i n n e r s k i r tl i k ee x t e n s i o n s 1 2 ,F I G . 4 a ,t h a t s l o p e i n w a r d l y . I n s u c hc a s e , t h e i n l e t m e a n s 1 1 a r e p r e f e r a b l y arranged t o o pe ni n t ot h ei n v e r s e ,r i n g - s h a p e ds l o t1 2 a d e ? n e db y t h e in n e r

1 0

25

3 5

4 0

50

55

6 5

7 0

4c y l i n d r i c a l w a l l o f r i n g 1 0 a n d t h e b o t t o m s u r f a c e o f e xt e n s i o n 1 2 . To e n a b l e r i n g s 1 0 - to b e c o n v e n i e n t l y a ss e m b l e din a p a c k , t he t o p and bo t tom s u r f a c e s o f e a c ha r e p r o v i d e d w i t h m a t i n g g r o o v e s 1 0 1 )a n d r i d g e s 1 0 0 ,r e s p e c t i v e l y .

I n FIG. 5 , t h e r e i s sh o w n t h e d e t a i l e d c o n s t r u c t io n o fa m u l t i p l e s t e p ,q u a l i t y c o n t r o l s e c t i o n 1 3 and a j o i n i n gs a n d s c o l l e c t i n g compar tment 1 4 . E s s e n t i a l l y , t h e q u a l i t yc o n t r o l s e c t i o n c o n s i s t s o f a p a c k o f c o a x i a l , s u p e r i mp o s e d r i n g s1 0 j o i n t l yf o r m i n ga c y l i n d r i c a ls h e l lo f t h es e c t i o n ,a n d o f a n o t h e r p a c k o f c o a x i a l ,s u p e r i m p o s e d ,c o n i c a l , c o r e p i e c e s 5 t h a t j o i n t l y f o r m t h e c o r e o f t h es e c t i o n . Top p i e c e 1 i s p l a c e d o v e r t h e uppermost c o r ep i e c e and b e t w e e n t h e o u t e r s h e l l and t h e i n n e r c o r e ,a n a n n u l a rs p a c e 1 5 i s f o r m e d . The pack o f r i n g s 1 0 i sh e l d t i g h t l yt o g e t h e r b e t w e e n t h e b o t t o m ? a n g e1 6 o f as i z i n g u n i t a n d t h e t o p ?ange 1 7 o f t h e s a n d s c o l l e c t i n gc o m p a r t m e n t1 4 ,b y b o l t s 1 8 .

The c o r e i s s u p p o r t e do n a b a s e p l a t e 1 9 t h a t i s prov i d e d wi th a n u m b e r o f p e r i p h e r a l o p e n i n g s20 and cent r a l o p e n i n g2 1 . A o n i c a l m e m b e r 2 2 on t h e b a s e p l a t ee x t e n d s i n t o t h e lowermost c o r e p i e c e 5 t o hold t h e c o r ec e n t e r e d a n d t h e c o r e i s h e l d t o g e t h e r b y b o l t s 2 3 , t h a te x t e n d t h r o u g hh o l e s 4 and 8 i n t h e t o p p i e c e 1 an d c o r ep i e c e s 5 , r e s p e c t i v e l y . S p a c e r s9 d e ? n e c o n i c a l ? o w c h a nn e l s 2 4 . O p e n i n g s7 in c o r e p i e c e s 5 j o i n t l y f o r m a p a ssage-way 25 about a v e r t i c a l a x i s o f t h e a p p a r a t u s , an dt u b e 3 e x t e n d s t h e p a s s a g e - W a yupwardly t o a d e s i r e de l e v a t i o n .

The s a n d s c o l l e c t i n g compartment 1 4 shown i n F I G . 5i n c l u d e s a p r e f e r a b l yc y l i n d r i c a l v e s se l 2 6 , h a v i n g t h e r e i na h o r i z o n t a l l y p l a c e d c i r c u l a r p l a t e 2 7 o f s m a l l e r d i a me t e r t h a n t h e i n s i d e d i a m e t e r o f v e s s e l 2 6 . An n n u l a r? o w c h a n n e l 2 8 i s fo rme d b e t w e e n t h e i n t e r i o r w a l l o fv e s s e l 26 and t h e p e r i p h e r y o f p l a t e 27 a nd a d e s i r e dnumber o f r a d i a l l y p l a c e d v a n e s 2 9 s u p p o r t t h e p l a t e .Ad i s c h a r g e v a l v e 3 0 c o n t r o l s ? o w f r o m a bot tom p o r to f t h e v e s s e l 2 6 .

A e p a r a t e s y s t e m i s u s e d to i n t r o d u c e a d d i t i o n a l Washm e d i u m b e n e a t h p l a t e 2 7 . T h i s s y s t e m i n c l u d e s a n i n l e tp i p e 3 1 a n d a d o w n w ard ly p o i n t i n g n o z z l e 3 2 .

V i b r a t o r 3 3 o f a ny w e l l k n o w n t y p e c a n be a t t a c h e dt o a ny s e l e c t e d p l a c e on t h e o u t s i d e o f t h e s a n d c l e a n i n ga p p a r a t u s . W h e n s o e q u i p p e d , t h e s a n d c l e a n i n g a p p ar a t u s i s p r e f e r a b l y s e p a r a t e df rom t h e main body o f t h es i z i n gv e s s e lb y a ? e x i b l e j o i n t( n o t s h o w n ) .

I t s h o u l d b e c l e a r t h a t t h e b a s i c p a r t s sh o w n i n FIGS.1 , 2 , 3 , and 4 can b e a s s e m b l e df o r an y d e s i r e d m u l t i p l es t e p c l e a n i n g s y st e m .The s a i d p a r t s a r e p r e f e r a b l ym a d eo f r u b b e r , b u t o t h e r we a r r e s i s t i n g m a t e r i a l s m a y a l s ob e u s e d . Ve s s e l 26 m a y b e m a d e o f t r a n s pa r e n tm a t e r i a l ,

or can be provided with a w i n d o w t o a l l o w v i s u a l observat i o n o f t h e p r o c e s s c a r r i e d o u t t h e r e i n .I n FIG. 6 t h e r e i s s h o w n a h y d r a u l i c c l a s s i ? e r 3 4 p r o

v i d e d w i t h t h e s a n d s q u a l i t y c o n t r o l a p p a r a t u s o f t h et y p e h e r e t o f o r ed e s c r i b e d . The u p p e r s t r u c t u r e , a s s u c h ,r e p r e s e n t s t h e e s s e n t i a l f e a t u r e s o f a c l a s s i ? e r o f k n o w nt y p e . The c l a s s i ? e r i n c l u d e s a f e e d p i p e 3 5 , a f e e d i n l e tt u b e 3 6 , a r o t a t i n g s h a f t 3 7 t h a t c a r r i e s a d i s t r i b u t i o np l a t e 3 8 , a h o l l o we x t e n s i o n3 9 , a n i m p e l l e r 4 0 , a n e j e c t o r4 1 , a l a m i n a r ?ow v a n e zone 4 2 , an o v e r ? o w weir 4 3 ,and a c o l l e c t i n g l a u n d e r 4 4 f o r r e c e i v i n g t h e ?nes f r a ct i o n .A r a i n a g e p i p e 4 5 ,h a v i n g a v a l v e 4 5 a t h e r e i n ,i san a d d i t i o n a t t h e lower en d o f t h e c l a s s i ? e r . Cleanings e c t i o n 1 3 and t h e s a n d c o l l e c t o r c o m pa r t m e n t ' 1 4 a tt a c h e d t o t h e bot tom o f t h e m a i n v e s s e l i n c l u d e t he e s s e nt i a l f e a t u r e s p r e v i o u s l yd e s c r i b e d . I n t h e h y d r a u l i c a p p ar a t u s shown, a w a s h m e d i u m such a s water i s s u p p l i e dt h r o u g h p i p e 4 6 under c o n s t a n t p r e s s u r e . Flo w t o i n d iv i d u a l r i n g s 1 0 i s t h r o u g h l i n e s1 1 a n d i s c o n t r o l l e d b yv a l v e s 4 7 .

FIG. 7 shows t h e c o n s t r u c t i o n o f a h y d r o c y c l o n ee q u i p p e d w i t ha s a n d s q u a l i t y c o n t r o l a p p a r a t u s o f t h et y p e h e r e t o f o r ed e s c r i b e d . E s s e n t i a l l y ,t h e h y d r o c y c l o n ec o n s i s t s o f a c y l i n d r i c a l h o u s i n g 4 8 , s u b s t a n t i a l l y c o n

8/12/2019 Us 3455450

7/9

3 , 4 5 5 , 4 5 05

v e n t i o n a l f e e d a n d o v e r ? o wp i p e s ,4 9 a n d 5 0 ,r e s p e ct i v e l y ,a n d t h e q u a l i t y c o n t r o l s e c t i o n 1 3 a n d s a n d s c o ll e c t i n gc o m p a r t m e n t1 4 . The h o u s i n g o f t h e h y d r oc y c l o n ei s c o n s t r u c t e do f a number o f s i m i l a r , c y l i n d r i c a l ,r u b b e r - l i n e d e l e m e n t s 5 1 , a f e a t u r e t h a t s i m p l i ? e s t h em a n u f a c t u r i n go f t h e u n i t a n d m a k e sr a p i d c h a n g i n ga n d

r e a s s e m b l i n go f p a r t sp o s s i b l e .T h e h y d r o c y c l o n ei s a l s op r o v i d e d w i t ha c o n i c a l c o n t r o lm e m b e r 5 2 s i t u a t e d belowt h e o v er?o w e n t r a n c e opening a nd m e a n s 5 3 t o a d j u s tt h e v e r t i c a lp o s i t i o n o f m e m b e r 5 2 f r o m t h e o u t s i d e o fh o u s i n g 4 8 . Mean s f o r wa s h w a t e r d i s t r i b u t i o n c a n b ea r r a n g e ds u b st a n t i a l l y a s sh o w n in FIG. 5 .

The p r e s e n t i n v e n t i o n i s d i r e c t e d t o an improvedmethod a n d a p p a r a t u s f o r q u a l i t y c o n t r o l o f t h e s a n d sf r a c t i o n produced in a c o n t i n u o u s wet o r d r y s i z i n gp r o c e s s . A c c o r d i n g l y ,i t i s u n d e r s t o o dt h a t s u i t a b l e method a n d mean s a l r e a d y e x i s tf o r t h e p r i m a r y s e p a r a t i o np r o d u c i n g s u c hs a n d s f r a c t i o n ,w h i c h i s t h e n p r o c e s s e da c c o r d i n g t o t h e p r i n c i p l e s o f t h i s i n v e n t i o n . The o p e r at i o n o f t h e q u a l i t y c o n t r o l a p p a r a t u s w i l l b e h e r e i n a f t e ri l l u s t r a t e dw i t h r e f e r e n c e t o t h e h y d r a u l i c u n i t s sh o w nin F I G S . 5 , 6 , a n d 7 . I n p n e u m a t i cu n i t s ,c l e a n i n g o f t h ed r y s a n d s f r a c t i o n f o l l o w s t h e same e s s e n t i a l s t e p s ,b u ta g a s e o u s Wa s h m e d i u m i s u s e d .

I n t h e a p p a r a t u so f FIG. 6 ' , t h e o r i g i n a l f e e d m a t e r i a lt o b e c l a s s i ? e d i s i n t r o d u c e d v i a p i p e 3 5 and t u b e 3 6i n t o t h e m i d d l e s e c t i o n o f c l a s s i ? e r 3 4 . I n t h e c o n i c a lp a r t o f t h e c l a s s i ? e rh o u s i n g t h e p u l p i s b r o u g h t i n t of o r c e d r o t a t i o n a l motion a b o u t t h e v e r t i c a l c e n t e r l i n e o ft h e v e s s e l ,p r i m a r i l y b y t h e r o t a t i n g i m p e l l e r 4 0 . The? n e s f r a c t i o n ?ows upwardly v i a z o n e 4 2 , i s r e c l a s s i ? e dunder l a m i n a r ? o w c o n d i t i o n s w i t h i n t h e s a i d z o n e , andi s d i s c h a r g e d o v e r w e i r 4 3 i n t o l a u n d e r 4 4 . Th e c o a r s e ,impure s a n d f r a c t i o n i s c o n t i n u o u s l y in t r o d u c e di n ah e l i c a l m a n n e r i n t o t h e d o w n w ard ly l e a d i n g , a n n u l a rs p a c e 1 5 d e ? n e db y t h e i n t e r i o ro f t h e p a c k o f s h e l lr i n g s1 0 a n d t h e p a c k o f c o r e p i e c e s 5 .

Within c l e a n e r s e c t i o n 1 3 , t h e s a n d s a r e n o w r o u g h l yc l a s s i ? e d i n such a : w a y t h a t t h e c o a r s e s t a n d h e a v i e s tg r a i n s a c c u m u l a t e t o w a r d st h e i n n e r w a l l o f t h e s h e l l ,w h i l e t h e ? n e s a n d / o r l i g h t e r g r a i n s w i t h t h e b u l k o fa v a i l a b l e w a s h m e d i u m accumulate toward t h e c e n t e r port i o n o f t h e r o t a t i n g m a t e r i a l s and m o v e i n l a y e r s i n t ot h e s p a c e sbetween t h e s t a c k e d c o r ep i e c e s 5 . Wa s h m e d i u madmitted v i a i n l e t m e a n s 1 1 s i t u a t e d o n t h e v a r i o u s s u p e rimposed l e v e l s i s f o r c e d t o f l o w a c r o s s t h e s a i d l a y e r o rl a y e r s f ro m o u t s i d e i n w a r d l yt o w a r d t h e r e g i o n o f m i n imum r e s s u r e . Th e ?ow a t e or r a t e s of w a s h mediumf r o m o u t s i d e p i p e 4 6 a r e c o n t r o l l e d, e . g .b y v a l v e s 4 7 o rb y a n y o t h e r m a n u a l l yo r a u t o m a t i c a l l ya d j u s t e d mean sk n o w n t o a person s k i l l e d i n t h e a r t . T h e i n w a r d a n d upw ard ?o w s o f wash me d i u m w i t h s u s p e n d e ds o l i d st h e r e

i n a r e d i r e c t e d through c h a n n e l s 24 i n t o one c o m m o n ,u p w a r d l y - d i r e c t e ds t r e a m i n p a s s a g e - w a y2 5 , w h i l e t h en o n - s u s p e n d e dp a r t i c l e sa r e p a s s e d d o w n w a r d l yi n a nn u l a r p a s s a g e 1 5 a s a h e l i c a l , m a i n s t r eam o f s a n d s . T h eupward s t r e a m i s d i r e c t e d , w i t h i n p a s s a g e w a y 2 5 a n di t se x t e n s i o n 3 , t o a d e s i r e d e l e v a t i o n w i t h i n t h e c l a s s i ? e rh o u s i n g . The c o r e a s s e m b l a g e s e p a r a t e s t h e u p w a r d l y? o w i n gs t r e a m f r o m t h e l a y e r so f d o w n w a r d l y? o w i n gu n c l e a n e ds a n d s s u r r o u n d i n g t he m .The f u r t h e r ? o w o ft h e s u s p e n s i o nv i a e x t e n s i o n 3 9 i s a s s i s t e db y e j e c t o r4 1 ,w h ich a c t s a s a p u m p and whi c h a l s o s p r a y s t h e s u s p e n s i o nover a 360 area b e l o w a c u r t a i n i n ? o w i n g f e e d pulpe j e c t e d s im i l a r l y o v e r a 3 6 0 a r e a b y d i s t r i b u t i o n p l a t e 3 8 .

Wa s h m e d i u m a d m i t t e d v i a i n l e t s 1 1and t h e re move d? n e s a r e n o t o n l y m o v e d t h r o u g h t h e u n c l e a n e d s a n dbe d

e x i s t i n g i n t h e c o n i c a l p a r t o f t h e h o u s i n go f t h e c l a s s i ? e ri n a n a t u r a l w a y, but a r e a l s o brought up t o a l e v e l w h eret h e y r e a c h t h e p r i m a r y s e p a r a t i o n z o n e a n d w h e r e t h es a i dp r i m a r ys e p a r a t i o n i s g r e a t l ya s s i s t e db y t h e a d d e da v a i l a b l e wash medium. The r e t u r n e d m a t e r i a l i s t h u sf u r t h e r s u b j e c t e d t o s e p a r a t i o n a l o n g w i t h t h e o r i g i n a lm a t e r i a l b e i n g f e d i n t o t h e c l a s s i ? e r .The ? n e s f r a c t i o no f t h e r e t u r n e d s o l i d si s d i s c h a r g e d w i t h t h e ? n a l ? n e s

1 0

1 5

20

25

3 0

3 5

4 0

50

55

6 5

7 0

7 5

6p r o d u c t a s a l r e a d y e x p l a i n e d , w h i l e t h e s e p a r a t e d c o a r s ef r a c t i o n i s r e c i r c u l a t e d f o r f u r t h e r c l e a n i n g a l o n g w i t ht h e n e w l yadded u n c l e a n e ds a n d s f r a c t i o n . F r o m t h e l o w e rmost c l e a n i n g s t e p ,c l e a n e d s a n d sp a s s v i a a n n u l a r openi n g s 20 i n t o t h e s a n d s c o l l e c t o r compar tment 1 4 .

For e ? i c i e n t removal o f t h e ? n e s f r o m t h e u n c l e a n e d

s a n d s , t h eu p w a r d l yr e t u r n e d ,s u s p e n d e d f r a c t i o nm u s tc a r r y a s u b s t a n t i a l p o r t i o n o f o v e r s i z e p a r t i c l e s a s w e l l .I n o t h e rw o r d s , a s u b s t a n t i a l c i r c u l a t i n g l o a d must r e s u l t .H e n c e ,t h e r e t u r n i n g f r a c t i o n i s p r e f e r a b l y s u b m i t t e d f o rrenewed s i z i n g o p e r a t i o n an d i s n o t withdrawn a s as e p a r a t e ? n e s p r o d u c t . As a r e s u l t ,o n e ? n a l ? n e p r o d u c ta nd one ? n a l c o a r s ep r o d u c to n l y a r e u l t i m a te l yp r o d u c e d .

I f a maximum a m o u n t of ?nes a r e t o be removed, t h ep o s s i b i l i t i e so f t h e wash m e d i u m a n d ? n e s c a r r i e d t h e r e b ye s c a p i n g w i t h t h e c l e a n e d s a n d s must b e r e d u c e d t o ap r a c t i c a l minimum. T h u s , i n F I G . 6 , t h e c l e a n e d s a n d sa r e c o l l e c t e d i n v e s s e l 26 s u c h t h a t a d i s t i n c t ,n o n - r o t a t i n g ,s a n d be d o f s u b s t a n t i a l volume i s f o r m e d . F r o m t h e b o tt o m o f t h e be d t h e s a n d s a r e d i s c h a r g e d v i a v a l v e 3 0 a tthe s a m e r a t e a s new sands are accu mu la t in g o n t h e topo f t h e b e d . F o r e ? i c i e n t c o n t r o l o f t h e ? o w c o n d i t i o n sw i t h i n t h e s a n d be d i t h a s been o b s e r v e dt h a t a c e n t r a l l yfo rming c o n i c a l ? o w c h a n n e l w i t h i n t h e c o r e o f t h e bedmust b e p r e v e n t e d . I n s t e a d , i n t e r n a l ? o w f r o m t h e t o pp a r t o f t h e s a n d b e d t o t h e b o t t o mp a r t i s m a i n t a i n e dp r e fe r a b l y a d j a c e n t t o t h e i n t e r i o r w a l l o f v e s s e l 2 6 . T h i s i sa c c o m p l i s h e db y u s e o f a c i r c u l a r d i s c 27 which d e ? n e sa n a n n u l a r ? o wc h a n n e l28 f o r t h e s e t t l i n g s a n d s . R a d i a lv a n e s2 9 n o t o n l y s u p p o r td i s c 2 7 , b u t a l s o h e l p in p r e v e n ti n g r o t a t i o n o f t h e s a n d b e d . M a t e r i a l f l o w w it h int h ec l e a n i n g s e c t i o n a n d w i t h i n t h e s a n d s c o l l e c t i n g c o m p a r tm e n t can be a s s i s t e d , i n d e s i r e d c a s e s , b y v i b r a t i o n obt a i n e d b y m e a n s o f v i b r a t o r 3 3 .

S o m e \ w a s h m e d i u m c o n t a i n i n g a c e r t a i n amo u n t o fs u s p e n d e dm a t e r i a l i s s e p a r a t e d f ro m t h e t o p o f t h e n o nr o t a t i n g s a n d b e d . T h i s s u s p e n s i o ni s w i t h d r a w n ,a s s h o w n ,

v i a c e n t r a l o p e n i n g2 1 t o j o i n t h e main upward s t r e a m inpassage-way 2 5 .

The o p e r a t io n o ft h e h y d r o c y c l o n eshown i n F I G . 7 i se s s e n t i a l l yt h a t o f a n y c o n v e n t i o n a lh y d r o c y c l o n e .Witht h e q u a l i t y c o n t r o l a p p a r a t u s , h o w e v e r , m u l t i p l e s t e pc l e a n i n g o f t h e i m p u r es a n d f r a c t i o n i s a c c o m p l i s h e da n dt h e u p w a r d? o w i n g s u s p e n s i o n i s d i v e r t e d b y c o n i c a lm e m b e r 5 2 i n t o t h e main p u l p l a y e r t h a t i s r o t a t i n g a b o u tt h e c e n t e r l i n e o f t h e v e s s e l . T h i s .i s e s s e n t i a l b e c a u s e t h eu p w a r d l y? o w i n g s t r e a m a l s o c a r r i e so v e r s i z e p a r t i c l e st h a t s h o u l d n o t b e d i s c h a r g e dw i t h t h e over?ow p r o d u c t .M e m b e r 5 2 f o r c e st h e r e t u r n i n g m a t e r i a l t o b e r e c l a s s i? e d w i t h i n t h e p r i m a r y s e p a r a t i o n z o n e o f t h e h y d r o ~c y c l o n e and t h e v e r t i c a l p o s i t i o n o f m e m b e r 5 2 c a n b ee a s i l ya d j u s t e d b y c o n v e n t i o n a la d j u s t m e n t m e a n s5 3 .

I n FIG. 5 , t h e r e i s s h o w n a p r e f e r r e d a u t o m a t i cs a n d sd i s c h a r g e c o n t r o l s y s t e m . Wi t h t h i s a p p a r a t u s , a cont r o l l i n gi m p u l s e i s o b t a i n e d f rom w i t h i n v e s s e l 2 6 . T h i si m p u l s e i s g e n e r a t e di n r e s p o n s eto a d e t e c t e d c h a r a c t e r i st i c o f t h e n o n - r o t a t i n g s a n d b e d w i t h i n t h e v e s s e l .Although v a r i o u s b e d c h a r a c t e r i s t i c s c a n b e u s e d , t h e p r ef e r r e d one i s t h e l e v e l o f t h e t o p s u r f a c e o f t h e sandb e d . A h a n g ei n i t s p o s i t i o n c a n b e d e t e c t e d b y a p p a r a t u s5 4 , w h i c h may b e a bubb le t u b e , a v i b r a t o r , a n u c l e a rgauge, a n u l t r a s o n i c d e t e c t o r , or o t h e r m e a n s w e l l k n o w nt o a p e r s o n s k i l l e d i n t h e a r t .The i m p u l s e i s t r a n s f o r m e d ,a s r e q u i r e d , t o o p e r a t e a r e g u l a t i n g v a l v e 5 , o r a systemo f v a l v e s ( n o t s h o w n ) , i n t r o d u c i n g wash m e d i u m a t d es i r e d r a t e s v i a i n l e tp i p e 3 1 and n o z z l e 3 2 i n t o t he t h r o a to f t h e v a l v e 3 0 , which h a s a p r e - s e t o p e n i n g . I f t h e s a n dl e v e l i s c o r r e c t , a b a l a n c i n gamo u n t o f wash m e d i u m i si n t r o d u c e d v i a n o z z l e 3 2 . I f t h e s a n d l e v e l i s below n o rm a l , t h e f l o w r a t e o f t h e w a s h m e d i u m i s r e t a r d e d a n di f t h e l e v e l i s above n o r m a l , t h e ? o w r a t e i s i n c r e a s e d .The e s s e n t i a l f e a t u r e h e r e i s t h a t t h e a u t o m a t i c r e g u l at i o n o f t h e r a t e o f sand d i s c h a r g e i s based o n a r e l at i v e l ys i m p l e r e g u l a t i o n o f a m e d i u m s t r e a m r a t h e r t h a n

8/12/2019 Us 3455450

8/9

3 , 4 5 5 , 4 5 07

on a m u c h m o r e c o m p l i c a t e d a d j u s tm e n t o ft h e v a l v eo p e n i n g .

The improved m e a n s v f o rq u a l i t y c o n t r o l o f t h e c o a r s ef r a c t i o n d e s c r i b e d i n t h i s s p e c i ? c a t i o n c a n be a p p l i e de q u a l l y a s w e l l f o r s i m i l a r p u r p o s e s i n a g r e a t v a r i e t y o f

s i z i n ga n d s e p a r a t i o na p p a r a t u s o fb o t h w e t a n d d r y t y p e s .These i n c l u d e a v a r i e t y o f h y d r a u l i c a n d pneumat i c cyc l o n e s , wet and d r y c l a s s i ? e r s e q u i p p e dw i t h m e c h a n i c a lr o t a t i n g mean s a nd h a v i n g s u b s t a n t i a l l y c o n i c a l o r e q u iv a l e n t m e a n s f o r t h e d i s c h a r g e o f t h e c o a r s e p r o d u c t ,and m a n y pneumatic c l a s s i ? e r s such a s t h o s e d e s c r i b e db y T a g g a r t i n Handbook o f M i n e r a l D r e s s i n g , J ohnW i l e y & S o n s , N e w York ( 1 9 4 5 ) , p a g e s 9 - 2 0 t o 9 - 3 7 ,whe r e t h e a p p a r a t u s i n c l u d e s a c o n i c a l lower p a r t f o rt h e c o l l e c t i o n o f t h e s a n d p r o d u c t . Heavy l i q u i d sa n dheavy s u s p e n s i o n s may l s o b e u s e d a s a w a s h m e d i u mi n wet s e p a r a t o r s .

T h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s n o t l i m i t e d t o u s e i n an yp a r t i c u l a r ? e l d o f t h e i n d u s t r y . The me thod an d app a r a t u s d e s c r i b e din t h i ss p e c i ? c a t i o nc a n b e u s e d i n weta n d d r y s i z i n ga n d s e p a r a t i o n o f o r e s a n d m i n e r a l s , i nd r y s i z i n go f g r o u n d c e m e n t , a n d i n d r y a n d w e t s i z i n go f m a n y o t h e r n a t u r a l o r a r t i ? c i a l i n o r ga n i c , o r g a n i c ,orm e t a l l i c d i s c r e t e s o l i d s . I t s h o u l d a l s o b e u n d e r s t o o dt h a tin a l l c a s e s where t h e s a n d s c o n s i s t o f g r a i n s o f l o wa n d h i g h s p e c i ? cg r a v i t y ,t h eh i g h s p e c i ? c g r a v i t y g r a i n sw i l l c o n c e n t r a t e i n t o t h e w ash ed s a n d s f r a c t i o n , a s i sw e l l k n o w n t o t h e person s k i l l e d i n t h e a r t .

The u t i l i t yo f t h i s i n v e n t i o n can b e s e e n f r o m t h e f o ll o w i n ge x p e r i m e n t a ld a t a :

I n wet s i z i n g , o n p i l o t p l a n t s c a l e , i n a n a p p a r a t u sco ns t r u c t e d e s s e n t i a l l y a s sh o wn i n FIG. 6 a nd o p e r a t e d a ta f e e d r a t e o f about 5 t o n s p e r hour o f ground mine ra lp u l p c o n t a i n i n g 3035 s o l i d sb y w e i g h t , t he s i z e d i st r i b u t i o n o f t h e s a n d s f r a c t i o n i n f o u r p a r a l l e l Te s t s 1 - 4i s a s i n d i c a t e d b e lo w. T e s t s 1 a n d 2 w e r e c a r r i e d out

w i t h o u t t h e s a n d s q u a l i t y c o n t r o l s e c t i o n u s i n g a c l a s s i? e r h a v i n g a s a n d cone equipped w i t h c o n v e n t i o n a l c o n ic a l sand d i s c h a r g e m e a n s a nd i n c l u d i n g m e a n s f o r t a ng e n t i a l l y a d d i n g w a s h w a t e r i n t o t h e s a n d o o n e . I n Te s t s3 a n d 4 t h e s a m e apparatus w a s u s e d , but i t w a s equippedw i t h a 5 ~ r i n g s a n d s q u a l i t y - c o n t r o l s e c t i o no f t h e t y p ed e s c r i b e d h e r e i n . I n Te s t 5 t h e s a m e a p p a r a t u sw a s u s e d ,b u t w i t h t h e s p e c i ? c o b j e c t i v e o f o b t a i n i n g s a n d s o f ext r e m e l y h i ghq u a l i t y .The r e s u l t sw e r e :

P e r c e n t

S c r e e n ,m e s h Test Test 2 Test 3 Te s t ; 4 Test 5

9 5 . 2 7 0 . 3 6 8 . 6 7 7 . 07 6 . 5 4 3 . 3 3 5 . 9 5 0 . 55 0 . 8 2 3 . 9 1 6 . 2 32.52 9 . 9 1 0 . 0 4 .8 14 .71 5

. 33

. 61

. 30 . 3 6

9 . 6 1 . 6 0 . 5 0 . 0 8_ 7 8 ______________________ _

0 5 4 ______________________ .

Wa s h w a t e r a d d e d , l i t e r s /minute ____________________ _ _ 8 . 5 1 0 3 . 5 10 1 0

When l o t t e d on a l o g a r i t h m i c p a p e r showing t h e p e rc e n t p a s s i n g on t h e o r d i n a t e an d t h e s i z e o n t h e a b s c i s s a ,each s a n d s p r o d u c t i s r e p r e s e n t e d b y . a c u r v e h a v i n g as u b s t a n t i a l l y s t r a i g h t - l i n es e c t i o n f o r t h e r a n g e o f ? n e rs i z e c l a s s e s .The s l o p e s o f t h e s a i d s t r a i g h t - l i n e s e c t i o n so f s a n d s p r o d u c t s o b t a i n e d , e . g . w i t h i n d u s t r i a l h y d r oc y c l o n e s , s e e m t o v a r y f r o m values a s l o w a s 0 . 6 u t oa b o u t 1 . 6 .I n t e s t sperformed w i t h t h e a p p a r a t u s i n c l u di n g t h e s a n d s q u a l i t y - c o n t r o l me a ns d e s c r i b e d i n t h i s i nv e n t i o n c l e a n e d s a n d sc h a r a c t e r i z e d b y s l o p e s f rom 2 . 5up t o 6 a r e o b t a i n e d . I t i s seen t h a t while t h e sands r ep o r t e d f o r Te s t s 1 a nd 2 a r e q u i t e c o n v e n t i o n a l , t hes a n d s r e p o r t e d in Te s t s 3 , 4 and 5 h a v e c h a r a c t e r i s t i c sn o t p r e v i o u s l yo b t a i n e d .

W h ereas t h i s i n v e n t i o n i s h e r e d e s c r i b e d an d i l l u st r a t e d w i t h r e s p e c t to c e r t a i n forms t h e r e o f , i t i s t o b eu n d e r s t o o dt h a t m a n y v a r i a t i o n s a r e p o s s i b l e .

I c l a i m :1 . A ethod o f c o n t r o l l i n g q u a l i ty o f t h e s a n d s f r a c

20

4 0

6 0

8t i o n p r o d u c e din a c o n t i n u o u swet o r d r y s e p a r a t i o n p r o ce s s o p e r a t i n g o n a m a t e r i a l m a d e up o f bo th ? n e a n dc o a r s e d i s c r e t ep a r t i c l e s ,c o m p r i s i n gt h e s t e p so f ? o w i n ga t l e a s t a p o r t i o n o f s a i d sands f r a c t i o n f r o m such ap r o c e s s d o w n w ard ly i n t o a v e r t i c a l l y - s t a c k e d p l u r a l i t y o f

a n n u l a rs t r e a m s o f w a s h ?uid t o produce a h e l i c a l d o w nw a r d ?ow h a t t ends t o c a r ry a sands c o m p o n e n t of s a i ds a n d s f r a c t i o n along i t s o u t e r p e r i p h e r y a n d a ?nes comp o n e n t t h e r e o f a l o n g a p l u r a l i t yo f i n n e r p e r i p h e r a l?owsc o r r e s p o n d i n g t o s a i d a n n u l a r s t r e a m s , r e s p e c t i v e l y ;?owing t h e s a i d ? n e s component f rom s a i d i n n e r p e r i p he r a l ?ows u p w a r d l y a l o n g m u t u a l l y i n d e p e n d e n t a n ds e g r e g a t e d p a t h s t h a t c o n v e r g et o w a r d t h e v e r t i c a la x i so f s a i d a n n u l a r s t r e a m san d o f s a i d d o w n w a r d ? o w o fs a i d s a n d s f r a c t i o n ;m e r g i n g a l o n g s a i d a x i st h e s a i di n n e r p e r i p h e r a l ?ows o f s a i d ? n e s component t o f o r ma s i n g l e upwardly ?owing s t r e a m o f s a i d ? n e s componentw h o l l y s e g r e g a t e d f r o m t h e down?owing s a n d s compon e n t ; r e c i r c u l a t i n g t o sa i d s e p a r a t i o n p r o c e s s t h e mergedi n n e r p e r i p h e r a l ?ows o f t h e s a i d ? n e s c o m p o n e n t ;a n ds e p a r a t e l y d i s c h a r g i n g t h e s a i d s a n d s component d o w nw a r d l y f r o m t h e s a i d ?o w s o f t h e ? n e s c o m p o n e n t .

2 . A ethod a c c o r d i n g t o c l a i m 1 , f u r t h e r c o m p r i s i n gc o l l e c t i n g t h e c l e a n e d s a n d s c om p o ne n t i n t o a non-rot a t i n gs a n d b e d ; d i s c h a r g i n g t h e s a n d s f rom t h e b o t t o mof t h e b e d a t the s a m e r a t e a s addit ional sands are a cc u m u l a t i n g on t h e t o p o f t h e b e d ;p r e v e n t i n g c e n t r a l? o w o f s a i d s a n d b e d w h i l e m a i n t a i n i n gd o w n w a r d ? o wa t t h e p e r i p h e r yo f t h e s a n d b e d .

3 . A me thod a c c o r d i n g to c l a i m 2 , f u r t h e r withdrawi n g s e p a r a t e d s u r p l u s wash f l u i da nd a n y ? n e s t h e r e i nf r o m t h e t o p o f t h e s a n d b e d a nd d i r e c t i n g t h em i n t o t h es i n g l eu p w a r d l y ? o w i n gs t r e a m o f ? n e s c o m p o n e n t .

4 . A e t ho d o f s e p a r a t i n g ?nes f r o m s a n d s i n a mat e r i a lm a d e up o f both ?ne and c o a r s e d i s c r e t e p a r t i c l e s ,c o m p r i s i n g t h e s t e p s o f ?owing s u c h a m a t e r i a l d o w n

* w a r d l y i n t o a v e r t i c a l l y - s t a c k e dp l u r a l i t yo f a n n u l a rs t r e a m s o f w a s h ?uid t o produce a h e l i c a l d o w n w a r d?ow h a t t e n d s t o c a r r y a s a n d s co m p o n en t o f s a i d m ater i a l a l o n g i t s o u t e r p e r i p h e r y and a ? n e s componentt h e r e o f a l o n g a p l u r a l i t y o f i n n e r p e r i p h e r a l? ows c o r r es p o n d i n g t o s a i da n n u l a r s t r e a m s , r e s p e c t i v e l y ;? o w i n gt h e s a i d ? n e s component f r o m s a i d i n n e r p e r i p h e r a l?o w su p w a r d l ya l o n g m u t u a l l y i n d e p e n d e n t . a n ds e g r e g a t e dp a t h s t h a t converge toward t h e v e r t i c a l a x i s o f s a i d ann u l a r s t r e a m s an d o f s a i d d o w n w a r d ?ow f s a i d m a t er i a l ; m e r g i n g a l o n g s a i da x i st h e s a i di n n e r p e r i p h e r a l? o w s o f s a i d ? n e s component t o f o r m a s i n g l e upward ly?owing s t r e a m o f s a i d ? n e s component w h o l l y s e g r e g a t e df r o m t h e down?owing s a n d s c o m p o n e n t ;a n d s e p a r a t e l yd i s c h a r g i n g t h e s a i d s a n d s c o m p o n e n ta n d s a i d u p w a r d l y?owing s t r e a mo f t h e ? n e s c o m p o n e n t .

5 . A ethod a c c o r d i n gt o c l a i m 4 , f u r t h e r c o m p r i s i n gc o l l e c t i n g t h e c l e a n e d s a n d s c om p o ne n t i n t o a non-rot a t i n gs a n d b e d ; d i s c h a r g i n g t h e s a n d s f r o m t h e b o t t o mof t h e b e d a t t h e s a m e r a t e a s a d d i t i o n a l sands are acc u m u l a t i n gon t h e t o p o f t h e b e d ; p r e v e n t i n g c e n t r a l? o w o f s a i d s a n d b e d w h i l e m a i n t a i n i n gd o w n w a r d ? o wa t t h e periphery of t h e sand b e d . .

6 . A method a c c o r d i n g to c l a i m 5 , f u r t h e r c o m p r i si n g w i t h d r a w i n gs e p a r a t e d s u r p l u s wash ? u i d a n d a n y? n e s t h e r e i n f r o m t h e t o p o f t h e s a n d bed and d i r e c t i n gthem i n t o t h e s i n g l eu p w a r d l y?owing s t r e a m o f ? n e sc o m p o n e n t .

7 . Apparatus f o r s e p a r a t i n g ? n e s f r o m s a n d s i n a mat e r i a l m a d e up o f both ?ne and c o a r s e d i s c r e t e p a r t i c l e s ,c o m p r i s i n ga s h e l l i n t h e f o r m o f a s u b s t a n t i a l l y c y l i n d r i

c a l t u b e ; a c o r e i n t h e f o r m o f a pack o f c o a x i a l , s u p e ri m p o s e d ,c o n i c a l c o r e p i e c e s s p a c e d to p r o v i d e i n w a r d l ya n d u p w a r d l yd i r e c t e d c o n i c a l c h a n n e l s b e t w e e n t h ec o r e p i e c e s , t h e r e b e i n g a n a n n u l a r s p a c e between t h es h e l l and t h e c o r e ; m e a n s f o r d i r e c t i n g s t r e a m s o f Wa s h? u i d t a n g e n t i a l l y i n t o s a i d a n n u l a r s p a c e a t t h e r e s p e c t i v ec h a n n e l s ; c e n t r a l o p e n i n g si n t h e c o r e p i e c e s j o i n t l yf o r mi n g a p a s s a g e w a ya l o n g t h e v e r t i c a l a x i s o f s a i d s h e l l ;m e a n s s u p p o r t i n g t h e c o r e w i t h i n t h e s h e l l ;m e a n s f o r

8/12/2019 Us 3455450

9/9

3 , 4 5 5 , 4 5 0t h e d i sc h a r g e o f ? n e s a t t h e t o p o f s a i d s h e l l ;a n d mean sf o r d i sc h a r g i n g s a n d s a t t h e b o t t o m o f s a i d s h e l l .

8 . A p p a r a t u sa c c o r d i n g t o c l a i m 7 , i n t h e f o r m o f aq u a l i t y c o n t r o l s e c ti o n f o r a t t a c h m e n tt o t h e s a n d s f r a ct i o n d i s c h a r g e o f h y d r a u l i c o r p n e u m a t i cs i z i n ge q u i pm e n t a d a p t e d f o r c o n t i n u o u s o p e r a t i o n .

9 . A p p a r a t u sa c c o r d i n g t o c l a i m 7 , w h e r e i nt h e s h e l li s f o r m e db y a p a c k o f s u p e r i m p o s e d ,c o a x i a l r i n g s .

1 0 .A p p a r a t u sa c c o r d i n gt o c l a i m 7 , a d d i t i o n a l l y i nc l u d i n g a s a n d s c o l l e c t i n gc o m p a r t m e n t .

1 1 . A p p a r a t u s a c c o r d i n g t o c l a i m 1 0 , w h e r e i n t h es a n d s c o l l e c t i n gc o m p a r t m e n tc o m p r i s e s . a c y l i n d r i c a lv e s s e l ; a d i s c w i t h i n t h e v e s s e l and d e ? n i n g , w i t h t h e i nt e r i o r w a l l o f t h e v e s s e l , a p e r i p h e r a l f l o w c h a n n e l ;ad i s c h a r g e p o r t l e a d i n g f rom t h e b o t t o m o f t h e v e s s e l ;and a p l u r a l i t y o f u p s t a n d i n gr a d i a l v a n e s s u p p o r t i n gt h ed i s c W i t h i n t h e v e s s e l .

1 2 .A p p a r a t u sa c c o r d i n gt o c l a i m 1 0 ,f u r t h e r i n c l u d i n ga c e n t r a l ? o w c h a n n e l i n t e r c o n n e c t i n g t he passagewaya nd t h e i n t e r i o r o f t h e s a n d s c o l l e c t i n g c o m p a r t m e n t .

1 3 .A p p a r a t u sa c c o r d i n gt o c l a i m 1 0 , f u r t h e r i n c l u di n g mean s t o v i b r a t e t h e c o l l e c t i n g c o m p a r t m e n t .1 4 . A p p a r a t u sa c c o r d i n gt o c l a i m 1 0 , f u r t h e r i n c l u di n g m e a n s t o r e g u l a t e t h e s a n d s d i s c h a r g e m e a n s a u t om a t i c a l l y ; and c o n t r o l m e a n s o p e r a t e d b y a s i g n a l r es p o n s i v e t o . a c h a r a c t e r i s t i c o f t h e m a t e r i a l w i t h i n t h es a n d s c o l l e c t i n gc o m p a r t m e n tt o r e g u l a t e s a i d s a n d d i s c h a r g emeans .

1 0

1 5

20

25

1 01 5 .A p p a r a t u sa c c o r d i n g to c l a i m 1 4 , f u r t h e r i n c l u d

i n g a v a l v e c o n t r o l l i n g ? o w t h r o u g h t h e s a n d s d i s c h a r g em e a n s ; a n d m e a n s t o i n j e c t a f l u i d w a s h medium a t a na u t o m a t i c a l l yc o n t r o l l e d r a t e i n t o t h e t h r o u g h p a s s a g eo f s a i d v a l v e .

1 6 .A p p a r a t u sa c c o r d i n g t o c l a i m 7 , f u r t h e r i n c l u di n g means to v i b r a t e th e a p p a r a t u s .

R e f e r e n c e sC i t e d

UNITED STATES PATENTS1 , 0 7 1 , 7 1 5 9/1913 Deiste r __________ _ 2091582 , 1 0 2 , 5 2 5 12/1937 Freeman ________ _ 2092112 ,2 52 ,5 81 8 / 1 9 4 1 Saint-Jacques _____ __ 2091442 , 4 9 4 , 4 6 5 1 / 1950 Watson __________ _ 209-1442 , 7 9 6 , 9 4 7 6 / 1 9 5 7 B e r g _ _ _ __ _ _ __ _ _ __ 209139 X2 , 8 2 9 , 7 7 1 4/1958 Dahlstrom ________ _ 209211

3 , 3 5 1 , 1 9 5 1 1 / 1 9 6 7 Kukki ________ _ 209158X

FOREIGN PATENTS

5 1 8 , 0 6 3 6 / 1 9 2 8 G e r m a n y .5 5 4 , 0 3 8 3 / 1 9 5 8 C a n a d a .

HARRY . THORNTON,P r i m a r yE x a m i n e rROBERT AL PE R, A s s i s t a n t E x a m i n e r

US. C l . X . R .

2 0 9 2 l 1 ; 2 1 0 - 7 3 ,5 1 2