BR0210455B1 - processo e aparelho para tratar material em forma de partìcula. - Google Patents

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PROCESSO E APARELHO PARA TRATAR MATERIAL EM FORMA DEPARTÍCULA

A invenção se refere a um processo para tratamento,preferivelmente para redução, de material em forma departícula em pelo menos uma zona de fluidização emtemperatura elevada, especificamente para reduzir minériofino, o material em partículas sendo mantido na zona defluidização por um gás de tratamento que escoa a montante apartir de baixo e o material em forma de partícula fina queé descarregado da zona de fluidização com o gás detratamento sendo separado do gás de tratamento em uma zonade deposição, as etapas que se seguem sendo realizadas nazona de deposição: alimentação da corrente de gás detratamento e material descarregado em forma de partículasfinas a um dispositivo de separação, separação do materialem partículas finas do gás de tratamento, o gás detratamento sendo extraído do dispositivo de separação comogás impróprio, e remoção do material em partículasfinamente separado do dispositivo de separação e conduzidoa um aparelho para realização do processo.

Nos sistemas de leito fluidizado, a separação domaterial em forma de partículas finas, isto é, pó fino, queé descarregado ou entra na zona de fluidização com o gás detratamento é de importância considerável.

É desejável que o pó fino seja separado do gás detratamento tão completamente quanto possível, a fim de porum lado, evitar perda de material e por outro lado, evitara formação de bolo originando-se do pó fino transportado nogás de tratamento em um processo adicional, onde o gásimpróprio extraído do dispositivo de separação égeralmente, uma vez mais, usado como um gás de tratamento.

O pó fino possui propriedades fracas de escoamento,especificamente no estado quente e tende a causar bloqueios eformação de bolos nas saídas e entradas de ciclones. Em casosextremos, as tubulações de retorno de pó fino podem ficarbloqueadas.

Portanto, o objetivo da presente invenção é prover umprocesso que evite os problemas ressaltados acima.Especificamente, ela destina-se a reduzir ou impedir a formaçãode bolos e bloqueios no dispositivo de separação e tubulaçõesque alimentam o dispositivo de separação ou conduzem para forado mesmo e asseguram um uso do escoamento do pó no processo.

Conforme reivindicado na invenção, este objetivo é obtidoem virtude do fato de que um material de granulação grosseira éintroduzido na zona de deposição, além da corrente de gás detratamento e descarregado na forma de material em partículasfinas.

A adição de material de granulação grosseira à zona dedeposição aperfeiçoa as propriedades de escoamento do pó, istoé, reduz sua tendência à formação de bolos. É mesmo possívelreduzir a extensão da formação de bolos existente por conta deum efeito de limpeza que ocorre durante a adição do material degranulação grosseira.

Conforme reivindicado em uma concretização vantajosa doprocesso de acordo com a invenção, é usado material degranulação grosseira cuja temperatura é de pelo menos 200°Cabaixo da temperatura do gás de tratamento e daquela do materialem partículas finas.

Uma vez que parte da tendência a formação de bolosorigina-se da alta temperatura do gás de tratamento eportanto do material em partículas finas, será vantajoso sea temperatura do material de granulação grosseira estiverbem abaixo da temperatura do material em partículas finas.

Neste caso, é especificamente preferível que atemperatura do material de granulação grosseira sejasubstancialmente a temperatura ambiente.

Isto permite uma diferença de temperatura máximapossível entre o material em partículas finas e o materialde granulação grosseira a ser utilizado, a fim deaperfeiçoar as propriedades de escoamento do material empartículas finas.

Conforme reivindicado em uma concretização adicionaldo processo, de acordo com a invenção, o material degranulação grosseira é introduzido na corrente de gás detratamento que deve ser alimentada ao dispositivo deseparação.

Adicionalmente, será vantajoso se, além de ou como umaalternativa, o material de granulação grosseira forintroduzido propriamente no dispositivo de separação.

Adicionalmente, será vantajoso se, além de ou como umaalternativa às concretizações descritas acima, o materialde granulação grosseira for adicionado ao material empartículas finas que é removido do dispositivo deseparação.

Isto mostrou ser vantajoso, especificamente se omaterial em partícula fino separado for alimentado a umazona de fluidização adicional.

A localização onde o material em grãos finos éadicionado pode variar de acordo com os requisitos doprocesso, embora adição simultânea de material degranulação grosseira em todas as posições listadas acima,também é possível.

Especificamente, é também possível variar a adição domaterial grosso em termos de tempo, por exemplo, para que o mesmo seja adicionado contínua ou intermitentemente.

Conforme reivindicado em uma variação preferida, omaterial de granulação grosseira é adicionadopneumaticamente com a ajuda de um gás veículo.

Neste caso, é especificamente vantajoso se o gás veículo for quimicamente inerte com relação ao gás detratamento ou for substancial a completamente idêntico aogás de tratamento. Por exemplo, se o gás de tratamento forum gás de redução que contenha CO e H2, o gás veículo serápreferível e provavelmente um gás de redução que contém CO e H2, específica e preferivelmente um gás deste tipopossuindo a mesma composição. Contudo, pelo menos o gásveículo usado é um gás inerte, tal como por exemplonitrogênio.

A adição pneumática do material de granulação grosseira torna sua ação abrasiva especificamentepronunciada, significando que não é necessário que omaterial de granulação grosseira seja adicionadocontinuamente e adição periódica, por exemplo adiçãopulsada, é o suficiente.

Conforme reivindicado em uma característica adicionaldo processo, conforme reivindicado na invenção, o materialde granulação grosseira é adicionado usando a força dagravidade.

Neste caso, o material em grão grosso é, por exemplo,

introduzido em uma trava para sólidos e então introduzidono dispositivo de separação sob força da gravidade.

Naturalmente, será vantajoso se o material degranulação grosseira tiver uma composição substancialmentesemelhante a do material em partículas que foi tratado nazona de fluidização ou se o material de granulaçãogrosseira tiver uma composição que permita que o materialde granulação grosseira seja processado adicionalmente, emuma etapa de processo após a zona de fluidização, emconjunto com o material em partículas.

Portanto, no caso da redução do minério fino, omaterial de granulação grosseira é vantajosamente formadopor minério e/ou aditivos, tais como, cal, dolomita ou MgO.

A invenção também se refere a um aparelho possuindo,pelo menos um reator de leito fluidizado com uma parteinferior, que acomoda a zona de fluidização e com uma partesuperior, que é conectada a um dispositivo de deposição, odispositivo de deposição sendo formado por um dispositivode separação, preferivelmente um ciclone, onde o materialem forma de partículas finas pode ser separado do gás detratamento, um dispositivo para alimentação do gás detratamento e do material em forma de partículas finas aodispositivo de separação, uma tubulação de descarga de gásde tratamento, que conduz para fora do dispositivo deseparação e uma tubulação de descarga de sólidos, queconduz para fora do dispositivo de separação.

O objetivo deste aspecto da invenção é prover umaparelho onde a formação de bolo e bloqueios sobre ou nodispositivo de deposição são evitados ou reduzidos.

Conforme reivindicado na invenção, este objetivo éobtido em virtude do fato de que o dispositivo de deposiçãoé provido com um dispositivo para alimentação do materialde granulação grosseira ao dispositivo de deposição.

0 dispositivo para alimentação de gás de tratamento ede material em partículas fino ao dispositivo de separaçãoé projetado como uma função da disposição espacial doreator de leito fluidizado e do dispositivo de deposição eda distância espacial entre os mesmos e compreende, porexemplo, uma abertura de entrada (no caso de um ciclonelocalizado internamente) , um canal de suprimento (no casode um ciclone localizado externamente, a uma curtadistância) ou uma tubulação pneumática de transporte (seexistir uma distância relativamente grande entre o reatorde leito fluidizado e o ciclone).

0 dispositivo de separação preferivelmente é designadocomo um ciclone, uma vez que esta é de longe, a aplicaçãomais comum.

Conforme reivindicado em uma concretização expediente,o dispositivo para fornecimento de material de granulaçãogrosseira é projetado como uma lança que abre-se para o

interior do dispositivo de separação, de modo que omaterial de granulação grosseira pode ser introduzido nointerior do dispositivo de separação.

Conforme reivindicado em uma concretização adicionaldo aparelho, de acordo com a invenção, o dispositivo parafornecimento de material de granulação grosseira éconectado ao dispositivo para fornecimento de gás detratamento, de modo que o material de granulação grosseirapode ser introduzido na corrente de material em partículasfinas que entrou no gás de tratamento.

Outro modo de tornar possível a introdução de materialde granulação grosseira no dispositivo de separação é porpelo menos uma abertura de entrada adicional, através daqual o material de granulação grosseira pode serintroduzido no dispositivo de separação pelo dispositivopara fornecimento do material de granulação grosseira,sendo provido no dispositivo de separação.

Nos casos em que o dispositivo de separação é umciclone, uma abertura de entrada adicional é vantajosamentedisposta de modo que o material de granulação grosseirapossa ser introduzido no ciclone, substancial etangencialmente pelo dispositivo para alimentação dematerial de granulação grosseira.

Um fornecimento tangencial do material de granulaçãogrosseira resulta em interferência mínima com a eficiênciade deposição do ciclone.

Conforme reivindicada em uma modalidade adicional evantajosa, uma abertura de entrada adicional é disposta detal modo que o material de granulação grosseira pode serintroduzido no dispositivo de separação a partir de cima,pelo dispositivo para alimentação de granulação grosseira.

Uma configuração adicional do aparelho conformereivindicado na invenção consiste no dispositivo parafornecimento de material de granulação grosseira que éconectado à tubulação de descarga de sólidos, de modo que omaterial de granulação grosseira pode ser introduzido nacorrente de material em partículas finas que foi separadano dispositivo de separação.

Isto reduz ou impede a formação de bolos e depósitosna tubulação de descarga de sólidos que conecta odispositivo de separação às peças a jusante da instalação,por exemplo, um reator de leito fluidizado adicional.

O aparelho conforme reivindicado na invenção pode, emprincípio, ser equipado tanto com um dispositivo deseparação interno quanto um dispositivo de separaçãoexterno, com a tubulação de descarga de sólidos de umdispositivo de separação externo conduzindo para trás tantopara o mesmo reator de leito fluidizado (circulação doleito fluidizado) quanto para um reator de leito fluidizadoadicional.

No caso de um dispositivo de separação interno, atubulação de descarga de gás de tratamento conduz ao ladode fora do reator de leito fluidizado, e a tubulação dedescarga de sólidos abre-se para fora, para a zona defluidização do mesmo reator de leito fluidizado.

Conforme reivindicado em um aspecto do aparelho, deacordo com a invenção, o dispositivo para fornecimento dematerial de granulação grosseira é projetado como umdispositivo de alimentação pneumático.

A invenção também se refere a um aparelho e a umprocesso para limpeza de gás carregado de pó em uma câmarade separação, especificamente um ciclone, preferivelmentepor meio de deposição por força centrífuga, o gás carregadode pó escoando para a câmara de separação através de umaabertura e o gás pelo menos parcialmente limpo sendodescarregado novamente, preferivelmente escoando para forada câmara de separação, através de uma tubulação, porexemplo, através de uma tubulação submersa. Adicionalmente,a invenção se refere a um processo para reduzir aquantidade de gás que escoa para fora da câmara deseparação, especificamente um ciclone, onde os sólidos sãoseparados de um gás, preferivelmente por meio de deposiçãopor força centrífuga e o gás pelo menos parcialmente limpoé removido, através de pelo menos uma tubulação de remoçãoe a câmara de separação, como resultado de bloqueio pelomenos parcial pelos sólidos depositados, possui umacapacidade de deposição que é reduzida, especificamentequando comparada à operação padrão.

0 dispositivo de deposição por força centrífuga éusado como um termo geral para englobar equipamento onde aforça centrífuga é usada para depositar sólidos, porexemplo pó, fora dos gases. Na prática operacional,especificamente em temperaturas operacionais altas, isto é,durante a limpeza do gás impróprio contendo pó, aocorrência de formação de bolos é observada no ciclone. Aformação de bolos deste tipo, especificamente no fluxoinferior do dispositivo de deposição de força centrífuga,não pode sempre ser impedida em conjunto, econseqüentemente, medidas apropriadas devem ser tomadas nocaso de ocorrência de formação de bolos, com efeito adversosubseqüente na operação.

Se a formação de bolos faz com que o dispositivo dedeposição por força centrífuga fique bloqueado econseqüentemente a capacidade de deposição torne-seinsatisfatória, é comum bloquear a tubulação para remover ogás, que agora está sendo apenas insuficientemente limpo nodispositivo de deposição, usando um dispositivo apropriadode parada, que é preferivelmente de projeto mecânico. Istotorna possível impedir que o gás insuficientemente limpoescape para as instalações a jusante ou para o ambiente.Estas possibilidades possuem desvantagens correspondentes.Contudo, especificamente em temperaturas altas, osdispositivos mecânicos de parada deste tipo são suscetíveisa falhas e precisam de manutenção regular e intensa.Finalmente, os projetos funcionais correspondentes dosdispositivos de parada deste tipo são também muito carospara serem utilizados.

A presente invenção, portanto, tem como base oobjetivo de superar as desvantagens da técnica anterior edesenvolver um processo simples e econômico de acordo com opreâmbulo das reivindicações 20 e 24 e um aparelhoapropriado, preferivelmente para realização do processo, deacordo com a reivindicação 27.

Este objetivo é obtido de acordo com o processo dainvenção, conforme descrito nas cláusulas de caracterizaçãodas reivindicações 20 e 24, e de acordo com o aparelho dainvenção, conforme descrito na cláusula de caracterizaçãoda reivindicação 27.

As modalidades da invenção têm como base, comoexemplo, um dispositivo de deposição por força centrífuga,especificamente um ciclone, porém de modo algum restringemo uso dos processos de acordo com a invenção ou o aparelhoconforme reivindicado na invenção a estes projetosespecíficos.

A alimentação do material em volume bruto à câmara deseparação faz com que a formação de bolos e/ou incrustaçãoque se forma na câmara de separação e/ou na região dacâmara de separação, por exemplo, na transição de um conepara preferivelmente, a tubulação de saída de material,cilíndrica, de um ciclone, seja impedida ou reduzida e/oufaz com que a formação de bolo que já tenha sido formadaseja efetivamente pelo menos parcialmente removida.

Conforme reivindicados em uma modalidade específica dainvenção, os bolos formados são esmerilhados e/ou param detrabalhar, especificamente por ação mecânica.

Conforme reivindicado em uma modalidade específica doprocesso, de acordo com a invenção, o material em volumebruto é alimentado a câmara de separação em um tamanho degrão predeterminado, composição e/ou quantidade onde aocorrência de formação de bolo na câmara de separação éreduzida e/ou a formação de bolos que já tenha ocorridoseja pelo menos parcialmente removida.

O material em volume bruto é preferivelmenteintroduzido através da tubulação para descarga no gás pelomenos parcialmente limpo.

Conforme reivindicado em uma modalidade adicional, omaterial em volume bruto é introduzido diretamente nacâmara de separação.

Conforme reivindicado em outra modalidade do processo,de acordo com a invenção, o material em volume bruto éalimentado à câmara de separação em conjunto com o gáscarregado de pó que deve ser limpo.

Para a ação de limpeza do material em volume,especificamente na câmara de separação e/ou da tubulação desaída do material ser um sucesso, é essencial que aspartículas do material em volume tenham uma energiacinética suficiente. Conseqüentemente, por exemplo, quandoo material em volume é alimentado em conjunto com o gáscarregado de pó, um modo apropriado de permitir que osmesmos absorvam energia cinética, preferivelmente, umaqueda apropriada, deve ser fornecido no dispositivo dedeposição por força centrífuga.

Conforme reivindicado em uma modalidade do processo deacordo com a invenção, o material em volume bruto possui umtamanho de grão médio que pelo menos parcialmente impede adescarga indesejável do material em volume bruto da câmarade separação, especificamente através da tubulação pararemoção do gás pelo menos parcialmente limpo.

Conforme reivindicado em uma modalidade do processo deacordo com a invenção, o material em volume bruto, antes deser introduzido na câmara de separação é preparado, talque, o material em volume bruto possui um tamanho de grãomédio que reduz, especificamente impede, a descarga domaterial em volume através da tubulação para remoção pelomenos do gás parcialmente limpo. O tamanho do grãonecessário, neste caso, depende da construção da câmara deseparação e das condições de escoamento na câmara deseparação e/ou da tubulação para remoção do gás pelo menosparcialmente limpo.

Quando a saída do material está posicionada em umacâmara de separação, especificamente em um ciclone, ela épreenchida com os sólidos depositados até imediatamenteabaixo da tubulação para remoção do gás pelo menosparcialmente tratado, especificamente a tubulação submersa,de modo que o gás carregado de sólidos pode escoar daentrada para a tubulação submersa e transportar os sólidosa serem depositados fora através da tubulação,especificamente a tubulação submersa. Embora isto elimine afunção do ciclone, a corrente de gás onde o pó não foiremovido, não paralisa e pode mesmo, dependendo dasresistências de escoamento, elevar-se em comparação, porexemplo, com as câmaras de separação funcionando emparalelo.

Portanto, é recomendado o bloqueio do ciclo afetadoadversamente.

Conforme reivindicado no estado da técnica, corrediçasmecânicas seriam instaladas nas tubulações de remoção degás. Dadas as condições presentes, tais corrediças sãomuito caras, complexas e suscetíveis a falhas e dependendodo direcionamento dos tubos, também aumentam o tamanho doespaço de construção.

Conforme reivindicado em uma modalidade preferida dainvenção, este problema pode ser solucionadoconsideravelmente mais rapidamente por uma peça de conexãode introdução de material, por exemplo, com uma larguranominal de aproximadamente 200 mm, que é preferivelmentefechada por uma válvula de bola, preferivelmente sendodisposta na tubulação de gás que leva para a saída. Estaválvula de bola pode ser projetada para temperaturas baixaspor possuir um fluxo de purga brando e geralmente funcionasem falhas.

Conforme reivindicado em uma modalidade específica, seum ciclone ficar bloqueado, um recipiente com uma torneiraé ajustado na válvula de bola e flangeado no lugar. Esterecipiente é preenchido com material em volumerelativamente bruto, por exemplo, minério peneirado. Aválvula de bola é então aberta e o material em volume encheo espaço que permanece até o tubo submerso, bem como partedo tubo submerso propriamente. 0 gás carregado de pó teriaentão de escoar através deste material em volume, de modoque o fluxo não paralisa. Neste caso, conforme reivindicadoem um aspecto adicional da invenção, o escoamento inicialdo gás carregado de pó, por conta do efeito do escoamento,faz com que os espaços dentro do material em volume brutosejam preenchidos por um pó fino que é transportado, demodo que, de forma final, o leito do material em volume épelo menos parcialmente vedado. Isto bloqueia eficazmente ociclone.

Conforme reivindicado em uma modalidade do processo deacordo com a invenção, o gás na câmara de separação é pelomenos parcialmente impedido de deixar a câmara deseparação, através da tubulação para remoção do gás pelomenos parcialmente tratado, por um leito de material emvolume, o que é causado por introdução do material degranulação grosseira.

Conforme reivindicado em uma modalidade do processo,de acordo com a invenção, o material de granulaçãogrosseira possui um diâmetro de grão médio que impede, pelomenos parcialmente, a descarga através do escoamento do gásda câmara de separação, preferivelmente para fora da câmarade separação propriamente, especificamente através datubulação para remoção do gás pelo menos parcialmentelimpo.

Conforme reivindicado em uma modalidade do processo deacordo com a invenção, o material em volume bruto, antes deser introduzido na câmara de separação, é tratado de talmodo que o material em volume bruto possui um diâmetro degrão médio que reduz, especificamente impede, a descarga domaterial em volume através da tubulação para remoção do gáspelo menos parcialmente limpo. O tamanho do grãonecessário, neste caso, depende da construção da câmara deseparação e das condições de escoamento na câmara deseparação e/ou a tubulação para remoção do gás pelo menosparcialmente limpo.

A invenção é também caracterizada por um aparelho deacordo com a reivindicação 27, preferivelmente pararealizar o processo de acordo com uma ou mais dasreivindicações 20 a 23 e/ou 24 a 26.

Uma peça de conexão de enchimento, neste caso,representa preferivelmente, um dispositivo através do qualo material em volume bruto pode ser introduzido natubulação para remoção do gás, que foi parcialmente pelomenos limpo na câmara de separação na operação normal.

Conforme reivindicado em uma modalidade específica doaparelho de acordo com a invenção, um filtro e/ou umagrade, por meio do qual o material em volume bruto pode serseparado do pó depositado, é provido a jusante da câmara deseparação, especificamente abaixo da câmara de separação.

Conforme reivindicado em uma concretização adicionaldo aparelho, de acordo com a invenção, um dispositivo para

extração do material em volume bruto, caso apropriado dofiltro e/ou grade é disposto, a jusante da câmara deseparação, especificamente abaixo da câmara de separação.

Conforme reivindicado em uma modalidade adicional doaparelho, de acordo com a invenção, o material em volumebruto pode ser reciclado e, por exemplo, na maneiradescrita, introduzido de volta na câmara de separação e/ouna tubulação para remoção do gás pelo menos parcialmentelimpo.

Conforme reivindicada em uma modalidade adicional do

aparelho de acordo com a invenção, a peça de conexão deenchimento é provida como parte do dispositivo para ofornecimento medido do material em volume bruto, odispositivo podendo ter uma trava controlável ou umalimentador em estrela controlável ou outro componente parao fornecimento medido do material em volume.

Conforme reivindicado em uma modalidade específica doaparelho de acordo com a invenção, o dispositivo parafornecimento controlado possui um recipiente que pode seracoplado à peça de conexão de enchimento.

Conforme reivindicados em várias modalidades doaparelho de acordo com a invenção, os dispositivos que seseguem são providos para o fornecimento de material emvolume bruto, especificamente controlado:

- tubulação possuindo uma trava, especificamente umalimentador estrela, que permite que o material em brutoseja fornecido tanto continuamente quanto em bateladas;

- recipiente que é provido tanto em uma posição fixaquanto variável (tal que ele pode ser anexado e removido) ,mais uma vez com uma trava correspondente, especificamenteum alimentador estrela.

Os processos conforme reivindicados na invenção e oaparelho de acordo com a invenção são específica epreferivelmente apropriados para uso na metalurgia, uma vezque esta tecnologia freqüentemente envolve trabalho comgases aquecidos carregados de pó, que devem ser limpos. Osprocessos e o aparelho descritos e conforme reivindicadosna invenção são específica e preferivelmente usados paralimpar os gases de redução, especificamente de um processode leito fluidizado, preferivelmente usado na tecnologia deredução metalúrgica.Os processos conforme reivindicados na invenção e osaparelhos de acordo com a invenção são também apropriadospara uso especificamente nas instalações e processos usadosna indústria de metais não ferrosos ou na indústria de nãometais, por exemplo, na produção de cimento e/ouprocessamento de cimento.

Os processos de acordo com a invenção e os aparelhosreivindicados na invenção são explicados em maioresdetalhes abaixo, por meio de exemplo com referência aosvários desenhos não restritivos, onde:

A figura 1 mostra uma modalidade do processo conformereivindicado na invenção para tratamento, preferivelmentepara redução de material na forma em partículas, bem comoaparelhos apropriados para realização do processo.

A figura 2 mostra uma modalidade adicional do processoconforme reivindicado na invenção para tratamento,preferivelmente para redução de material em forma departículas, bem como um aparelho apropriado para realizaçãodo processo.

A figura 3 mostra uma seção transversal verticalatravés de um dispositivo de deposição.

As figuras 4A e 4B mostram um dispositivo de deposiçãona seção vertical e na seção horizontal.

A figura 5 mostra uma modalidade exemplar de umprocesso e aparelho para limpeza de um gás carregado de pó.

A figura 6 mostra uma modalidade exemplar de umprocesso e aparelho para limpeza de um gás carregado de pó,bem como um modo de introduzir o material em volume bruto.

A figura 7 mostra um processo para minimizar aquantidade de gás que escoa de uma câmara de separação paraseparação dos sólidos dos gases.

A figura 1 mostra um reator de leito fluidizado, aparte inferior do qual inclui uma zona de fluidização 2. 0gás de tratamento é alimentado ao reator de leitofluidizado 1 a partir de baixo através da linha dealimentação de gás de tratamento 3. 0 gás de tratamento édistribuído uniformemente através da base de distribuiçãode gás 4, que pode ser projetada, por exemplo, como umagrade de bocal, com o material em forma de partículastambém sendo fluidizado na zona de fluidização 2.

O reator 1 é provido com tubulações de alimentação edescarga 5, 6 para material em partículas e com umatubulação de descarga 7 que forma simultaneamente odispositivo 7 para alimentação de gás de tratamento ematerial em forma de partículas finas para o dispositivo deseparação.

O dispositivo de separação 8 é projetado como umciclone e possui uma tubulação de descarga de tratamento degás 9 e uma tubulação de descarga de sólidos 10. Atubulação de descarta de sólidos 10 abre-se para o reatorde leito fluidizado 1 ou para a zona de fluidização 2.

As setas 11, 12, 13, 14, 15 ilustram,diagramaticamente, vários dispositivos para alimentação dematerial de granulação grosseira no dispositivo dedeposição, ou os locais onde estes dispositivos podem serdispostos.

0 material de granulação grosseira é introduzido naalimentação de gás de tratamento 7 pelos dispositivos 11 eo material de granulação grosseira é introduzido no ciclonepelos dispositivos 12, 13, 14, o dispositivo 12 passandoparcialmente através da tubulação de descarga de gás detratamento 9 e abrindo para o interior do ciclone.

0 material de granulação grosseira é introduzidodiretamente no interior do ciclone, através dosdispositivos 13, 14, especificamente de cima através daabertura de introdução adicional (não mostrada) no caso de13 e substancial e tangencialmente com relação ao ciclone 8no caso de 14.

0 material de granulação grosseira é introduzido natubulação de descarga de sólidos 10, que conduz para forado ciclone 8, através do dispositivo 15.

Cada um dos dispositivos 11, 12, 13, 14, 15 épreferivelmente projetado como um dispositivo dealimentação pneumática, embora a adição sob a força dagravidade seja igualmente possível.

A figura 2 mostra um reator de leito fluidizado 1' , aparte inferior do mesmo incluindo uma zona de fluidização2. O gás de tratamento é alimentado ao reator de leitofluidizado 1' a partir de baixo, através da tubulação dealimentação de gás de tratamento 3. O gás de tratamento édistribuído uniformemente através de uma base dedistribuição de gás 4, que pode ser projetada, por exemplo,como uma grade de bocal, com o material em partículastambém sendo fluidizado na zona de fluidização 2.

0 reator 1 é equipado com tubulações de alimentação edescarga 5, 6 para material em partículas. Ao invés de umciclone externo 8, o reator de leito fluidizado I1 éequipado com um ciclone interno 16, no qual o dispositivo17 para alimentação de gás de tratamento é formado por umaabertura de entrada 17 e a partir do qual uma tubulação dedescarga de sólidos 18 conduz para fora, abrindo para azona de fluidização 2.

A tubulação de descarga de gás de tratamento 19,através da qual o gás de tratamento é transportado doreator de leito fluidizado l1, conduz para fora do ciclone16.

As setas 12, 13 indicam diagramaticamente osdispositivos 12, 13 para alimentação de material degranulação grosseira ao ciclone 16, o dispositivo 12passando parcialmente através da tubulação de descarga degás de tratamento 19, e o dispositivo 13 abrindo para ointerior do ciclone, a partir de cima, através da aberturade introdução adicional (não mostrada).

A figura 3 ilustra uma seção transversal horizontalatravés de um ciclone 8. Ambos a alimentação de gás detratamento 7 e o dispositivo 14 para fornecimento dematerial de granulação grosseira abrem-se para foraaproximadamente de forma tangencial, com relação ao ciclone8, e horizontalmente para dentro do ciclone.

A figura 4A mostra uma seção transversal verticalatravés de um ciclone 8 com tubulação de descarga de gás detratamento 9 e tubulação de descarga de sólidos 10. Umdispositivo 17 para alimentação de gás de tratamento éprojetado como uma abertura de entrada dispostalateralmente.

O dispositivo 13 para fornecimento de material degranulação grosseira direciona-se obliquamente a partir decima, através do revestimento de ciclone.

A figura 4B mostra o mesmo ciclone 8, de acordo com afigura 4A, em uma seção transversal horizontal. Pode servisto que ambos a alimentação de gás de tratamento 7 e odispositivo 13 para fornecimento de material de granulaçãogrosseira abrem-se substancial e tangencialmente paradentro do ciclone 8.

De acordo com a figura 5, o gás carregado de pó éintroduzido através de uma entrada 2 0 no ciclone 21, noqual o pó é pelo menos parcialmente removido. 0 gás limpo édescarregado da câmara de separação através de umatubulação submersa 22. Os resíduos que foram separados,especificamente o pó que foi separado, são descarregadosatravés da tubulação de saída 23 para utilização adicional.Especificamente no caso do gás contendo pó aquecido, o pódepositado tende a formar bolos 24, que conformereivindicado em uma concretização do processo de acordo coma invenção, é removido por material de volume bruto 25, queé introduzido, por exemplo, através da tubulação submersa.

A figura 6 mostra uma vista detalhada da introdução domaterial em volume bruto na tubulação submersa 22, deacordo com uma concretização específica, conformereivindicada na invenção. Conseqüentemente, o gás limpo édescarregado da câmara de separação 21, através de umatubulação de gás 26. Uma peça de conexão 27 abre-se para atubulação de gás 26, acima da câmara de separação e omaterial em volume bruto é introduzido através desta peça

de conexão, especificamente através de uma válvula de bola

28 .Finalmente, a figura 7 mostra a situação onde a câmarade separação 21 ficou bloqueada pelo pó aquecido 24' e nãoé mais possível para quaisquer quantidades significativasdo pó serem removidas. Naturalmente, nesta situação, o gás,que agora não foi limpo, continuaria a escoar da câmara deseparação para o tubo submerso 22, possuindo um efeitoadverso no processo adicional. Para impedir isto, conformereivindicado na invenção, é proposto que o material emvolume bruto 25 seja introduzido na tubulação submersa edesta forma feche a tubulação submersa ou o ciclone de ummodo substancialmente hermético a gás.

Claims (30)

1. Processo para tratamento, preferivelraente pararedução de material em forma de partículas, pelo menos emuma zona de fluidização em temperatura elevada,especificamente para redução de minério fino, o material empartículas sendo mantido na zona de fluidização por um gásde tratamento que escoa a montante a partir de baixo e omaterial em forma de partículas finas que é descarregado dazona de fluidização com o gás de tratamento sendo separadodo gás de tratamento na zona de deposição, as etapas que seseguem sendo realizadas na zona de deposição: alimentaçãoda corrente de gás de tratamento e de material descarregadoem forma de partículas finas para um dispositivo deseparação, separação do material em partículas finas do gásde tratamento, o gás de tratamento sendo extraído dodispositivo de separação como gás impróprio, e remoção domaterial em partículas finamente separado do dispositivo deseparação, caracterizado pelo fato de que um material degranulação grosseira, que é separado em conjunto domaterial em partículas finas, é introduzido na zona dedeposição, além da corrente de gás de tratamento e materialem partículas finas descarregado e pelo fato de que omaterial que foi separado ê retornado para a zona defluidização.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a temperatura do material degranulação grosseira é pelo menos 200°C abaixo datemperatura do gás de tratamento e daquela do material empartículas finas.

3. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 ou-2, caracterizado pelo fato de que a temperatura do materialde granulação grosseira é substancialmente a temperaturaambiente.

4. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1, 2ou 3, caracterizado pelo fato de que o material degranulação grosseira é introduzido na corrente do materialem partículas finas, o qual deve ser alimentado aodispositivo de separação e entrar no gás de tratamento.

5.Processo, de acordo com uma das reivindicações 1,-2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o material degranulação grosseira é introduzido no dispositivo deseparação.

6. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1,-2, 3, 4 oü 5, caracterizado pelo fato de que o material degranulação grosseira é adicionado ao material em partículasfinas que ê removido do dispositivo de separação.

7. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1,-2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o materialde granulação grosseira é adicionado pneumaticamente com aajuda de um gás veículo.

8. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1,-2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que omaterial de granulação grosseira é adicionado usando aforça da gravidade.

9. Processo para redução de minério fino, de acordocom uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8,caracterizado pelo fato de que o material de granulaçãogrosseira é formado por minério e/ou aditivos, tais como,cal, dolomita ou MgO.

10. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1,-2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que ogás de tratamento e o material em partículas finas sãoseparados um do outro no dispositivo de separação com umacâmara de separação, especificamente um ciclone,preferivelmente por meio de deposição por força centrífuga,o gás de tratamento e o material em partículas finasescoando na câmara de separação, através de uma abertura eo gás de tratamento pelo menos parcialmente limpo sendoremovido novamente da câmara de separação, preferivelmenteescoando da câmara de separação, através da tubulação, porexemplo uma tubulação submersa e um material de granulaçãogrosseira adicionalmente sendo alimentado à camada deseparação, se apropriado, através de uma abertura adicionalé pelo fato de que o material que foi separado édèscarregado através de uma tubulação para este fim.

11. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1,-2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizado pelo fato deque o material de granulação grosseira é alimentado àcâmara de separação em um tamanho de grão predeterminado,composição e/ou quantidade na qual a ocorrência de formaçãode bolos na câmara de separação é reduzida e/ou a formaçãode bolos que já tenha ocorrido é pelo menos parcialmenteremovida.

12. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1,-2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caracterizado pelo fatode que o material de granulação grosseira é fornecidoatravés da tubulação para descarga do gás de tratamentopelo menos parcialmente limpo.

13. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1,-2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, caracterizado pelofato de que o material de granulação grosseira possui umtamanho de grão médio que impede, pelo menos parcialmente,a descarga indesejada da câmara de separação,especificamente através da tubulação para remoção do gás detratamento pelo menos parcialmente limpo.

14. Processo, de acordo com uma das reivindicações 10,-11, 12 ou 13, caracterizado pelo fato ser para redução daquantidade de gás que escoa de uma câmara de separação,especificamente um ciclone, na qual os sólidos sãoseparados de um gás, preferivelmente por meio de umadeposição por força centrífuga e o gás pelo menosparcialmente limpo é removido através de pelo menos umatubulação de remoção e a câmara de separação, comoresultado do bloqueio pelo menos parcial dos sólidosdepositados, possui uma capacidade de deposição que éabaixada, especificamente êm comparação à operação padrão,para pelo menos vedar pelo menos parcialmente a tubulaçãopara remoção do gás, que na operação normal foi pelo menosparcialmente limpo na câmara de deposição, um material emvolume, especificamente um material em volume bruto, éintroduzido em quantidades suficientes na câmara deseparação e/ou na tubulação para remoção do gás.

15. Processo, de acordo com uma das reivindicações 10,-11, 12, 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que o gás épelo menos parcialmente impedido de deixar a câmara deseparação, através da tubulação, para remoção do gás limpopor um leito de material bruto, que é causado pelaintrodução do material em volume bruto.

16. Processo, de acordo com uma das reivindicações 10,-11, 12, 13, 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que omaterial em volume bruto possui um diâmetro de grão médioque impede, pelo menos parcialmente, a descarga indesejada,através do escoamento de gás da câmara de separação,especificamente através da tubulação para remoção de gáslimpo.

17. Aparelho para realizar o processo dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15 ou 16, possuindo pelo menos um reator de fluidofluidizado (1, 1') com uma parte inferior, que acomoda azona de fluidização (2) , e com uma parte superior, que éconectada a um dispositivo de deposição, o dispositivo dedeposição sendo formado por um dispositivo de separação (8,-16), preferivelmente um ciclone, onde material em partículafiría pode ser separado do gás de tratamento, meios (7,17)para alimentação do gás de tratamento e material empârtículas finas ao dispositivo de separação (8, 16), umatubulação de descarga de gás de tratamento que conduz parafora do dispositivo de separação (8, 16), e uma tubulaçãode descarga de sólidos (10, 18), que conduz para fora dodispositivo de separação (8, 16), caracterizado pelo fatode que o dispositivo de deposição é provido com meios (11,-12, 13, 14, 15) para alimentação de material de granulaçãogrosseira para o dispositivo de deposição, a tubulação dedescarga de sólidos (10, 18) abrindo-se para a zona defluidização (2).

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que os meios (11, 12, 13, 14)para fornecimento de material de granulação grosseira sãoprojetados como uma lança que abre para o interior dodispositivo de separação (8, 16), de tal modo que omaterial de granulação grosseira pode ser introduzido nointerior do dispositivo de separação (8, 16).

19. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 17ou 18, caracterizado pelo fato de que o meio (11) parafornecimento de material de granulação grosseira éconectado ao dispositivo (7, 17) para fornecimento de gásde tratamento, de tal modo que o material de granulaçãogrosseira pode ser introduzido na corrente de material empartículas finas sendo conduzido com o gás de tratamento.

20. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 17,-18 ou 19, caracterizado pelo fato de que pelo menos umaabertura de entrada adicional, através da qual o materialde granulação grosseira pode ser introduzido no dispositivode separação (8, 16) pelos meios (11, 12, 13, 14, 15) parafornecimento de material de granulação grosseira é providano dispositivo de separação (8, 16).

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato de que a abertura de entradaadicional é projetada como uma tubulação de conexão decarga (27).

22. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 17ou 18, caracterizado pelo fato de que uma abertura deentrada adicional é disposta, de modo que o material degranulação grosseira pode ser introduzido no ciclonesubstancial e tangencialmente pelos meios (13, 14) parafornecimento de material de granulação grosseira.

23. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 20,-21 ou 22, caracterizado pelo fato de que uma abertura deentrada adicional é disposta, de modo que o material degranulação grosseira pode ser introduzido no dispositivo deseparação (8, 16) a partir de cima, pelos meios (12, 13)para fornecimento de material de granulação grosseira.

24. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 17,-18, 19, 20, 21, 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que omeio (15) para fornecimento de material de granulaçãogrosseira é conectado à tubulação de descarga de sólido(10, 18), o que resulta na introdução do material degranulação grosseira na corrente de material em partículasfinas, que foi separada no dispositivo de separação (8,-16) .

25. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 17,-18, 19, 20, 21, 22, 23 ou 24, caracterizado pelo fato deque o dispositivo de deposição está disposto fora do reatorde leito fluidizado (1), a tubulação de descarga de sólidos(10) abrindo para ou no reatdr de leito fluidizadoadicional (1) .

26. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 17,-18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 ou 25, caracterizado pelo fatode que o dispositivo de deposição é disposto dentro doreator de leito fluidizado (l1), a tubulação de descarga degás de tratamento (19) sendo guiada para fora do reator deleito fluidizado (l1 ) e a tubulação de descarga de sólidos(18) abrindo para a zona de fluidização.

27. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 17,-18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 ou 26, caracterizado pelofato de que o dispositivo (11, 12, 13, 14, 15) parafornecimento de material de granulação grosseira éprojetado como um dispositivo de alimentação pneumático.

28. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 17,-18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 ou 27, caracterizadopelo fato de que:um filtro e/ou uma grade, por meio do qual omaterial bruto pode ser separado do material de granulaçãofina depositado, e- um dispositivo para extração do material em volumebruto, caso apropriado do filtro e/ou grade, são dispostosabaixo da câmara de separação.

29. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 17,-18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 ou 28, caracterizadopelo fato de que a peça de conexão de alimentação (27) éprovida como parte de um dispositivo para o fornecimentomedido do material bruto, dispositivo também possuindo umatrava controlável ou um alimentador estrela controlável ououtro componente (28) para o fornecimento medido domaterial bruto.

30. Aparelho, de acordo com a reivindicação 29,caracterizado pelo fato de que o dispositivo parafornecimento controlado possui um recipiente que pode seracoplado à peça de conexão de carga.