BR0210639B1 - método para moagem fina de partìculas minerais. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA MOAGEM FINA DE PARTÍCULAS MINERAIS".

Fundamento da Invenção

A presente invenção refere-se a um método de moagem fina departículas minerais por meio de um moinho que contém corpos de moagemque consistem em bolas de aço ou de ferro fundido que têm dimensõescompreendidas entre 20mm e 120 mm.

Estado da Técnica

É o estado da técnica utilizar bolas de moagem em moinhos ro-tativos horizontais para reduzir a granulometria de partículas minerais brita-das previamente. As dimensões destas bolas, quando novas, são raramentemenores do que 22,5 mm. A resistência mecânica destas bolas de grandesdimensões, não obstante, permanece limitada devido à distribuição radialdesigual da dureza e da estrutura metálica obtida quando processamentotérmico é realizado. A dureza é, muitas vezes, mais baixa no centro, o queresulta em desgaste prematuro e irregular das bolas. Uma outra desvanta-gem é a grande quantidade de energia requerida pelo moinho para obteruma granulometria predeterminada na saída, tanto mais, quanto mais fina éa granulometria.

Já foi de fato provado e descrito em inúmeras publicações quequanto mais fina a granulometria do produto introduzido, o melhor é reduzir adimensão das bolas para obter um dado rendimento de moagem com o mí-nimo custo de energia. O fator determinante se torna então a superfície domeio de moagem, que aumenta conforme sua dimensão diminui.

Em um moinho rotativo, a parte essencial da energia variável éaquela que é requerida para estabelecer a carga dos corpos de moagem emmovimento, enquanto a energia para acionar o próprio moinho em rotação épredeterminada. Se a carga dos corpos de moagem for reduzida, a energianecessária (para a mesma produtividade) será reduzida. Esta redução dacarga é possível com um meio de moagem de pequena dimensão, o quetorna uma moagem mais eficiente, todas as outras coisas permanecendoiguais.Objetivo da invenção

O objetivo da invenção é fornecer um método de moagem finade partículas minerais, que possibilite que seja obtido um rendimento ótimodo moinho com uma economia em energia e um aumento em produtividade.

O método de acordo com a invenção é caracterizado pelas se-guintes etapas que consistem em:

fabricar por meio de atomização péletes de aço com um alto teorde carbono, ou de péletes de ferro fundido em uma faixa de granulometriaque fique mais baixa do que 15 mm,

misturar os péletes com as bolas dentro do moinho, em umaproporção em peso preestabelecida, que depende da granulometria daspartículas minerais a serem moídas e da relação de redução requerida entrea alimentação de entrada e o produto final.

De acordo com uma característica da invenção, a proporção empeso dos péletes na mistura aumenta se a granulometria das partículas naentrada é diminuída e, inversamente, diminui no caso de um aumento de ditagranulometria.

O aço ou ferro fundido dos péletes tem um teor de carbono de cercade 0,6% até 3,5% e pode ser ligado ao cromo (Cr) e/ou molibdênio (Mo).

De acordo com uma outra característica da invenção, os péletesdepois de atomização sofrem um tratamento térmico para endurecimento denúcleo, projetado para aumentar a resistência mecânica e a resistência àcorrosão.

Breve Descrição dos Desenhos

Outras vantagens e características se tornarão claramente maisevidentes a partir da descrição a seguir de uma modalidade da invenção,fornecida apenas como um exemplo não-restritivo e representada nos dese-nhos que acompanham, nos quais:

A Figura 1 é uma vista esquemática de um circuito de moagemequipado com um moinho primário a montante de um moinho secundáriopara moagem fina das partículas;

A Figura 2 ilustra dois diagramas da relação de redução daspartículas do produto a ser moído, de acordo com a proporção em peso dospéletes na mistura de moagem.

Descrição de Uma Modalidade Preferida

A invenção refere-se à moagem fina de partículas minerais, emespecial rochas, minério, concentrados de sulfetos, ou outros minerais comum alto teor metálico, ou minerais industriais, que sofreram previamente umaprimeira redução de dimensão em um moinho primário 10. As dimensõesdas partículas minerais obtidas segundo esta moagem preliminar são geral-mente maiores do que 50 ou 100 micra. Moagem fina subseqüente é entãorealizada em um moinho secundário rotativo de recirculação 12 (circuito fe-chado) para reduzir a granulometria das partículas na saída 14. Também épossível utilizar um moinho sem recirculação (circuito aberto não-mostradona Figura 1).

O moinho primário 10 do tipo autógeno é associado a uma pe-neira 16 sobre a qual uma linha de chuveiro 18 é montada para separar osfragmentos sólidos de rocha de acordo com sua dimensão. Os fragmentosmaiores são reciclados no moinho primário 10 e os fragmentos mais finossão enviados para o circuito de moagem secundária. A base da peneira 16 éconectada por meio de um duto 18 a um tanque de recuperação 20, conec-tado por meio de uma bomba 22 a no mínimo um dispositivo ciclone de se-paração 24.

O ciclone 24 compreende um escoamento inferior de reciclagem26 e um escoamento superior de evacuação 28 para o produto acabado cor-respondente à moagem fina que apresenta uma granulometria de menosque 100 micra. Um tubo 30 conecta o escoamento inferior 26 a uma tremo-nha de alimentação 32 do moinho secundário 12, para realizar a reciclagemdas partículas muito grandes.

O moinho secundário 12 com tambor rotativo horizontal 33,compreende uma entrada 34 conectada à tremonha 32 e uma câmara Ion-gitudinal 35 que contém corpos ou meio de moagem, formado por uma mis-tura de bolas de aço 36 e péletes 38. A saída 14 do moinho secundário 12 édeslocada para baixo em relação ao nível da entrada 34 e compreende umagrade 40 disposta acima do tanque de recuperação 20.

Dentro do tambor 33, as bolas 36 e péletes 38 são distribuídassobre todo o comprimento da câmara 35 permanecendo acumuladas porgravidade em um nível de enchimento que é ajustado com relação à entrada34 e saída 14, dito nível dependendo do coeficiente de enchimento da carga.As partículas a serem moídas são injetadas para o interior da câmara 35 nadireção axial indicada pela seta F.

As bolas 36 da carga de moagem são utilizadas de maneiraconvencional nos moinhos e são geralmente feitas de aço ou ferro fundidocom dimensões compreendidas entre 20mm e 120 mm. A forma das bolas36 pode ser esférica ou cilíndrica, com diâmetros precisos.

O sistema de moagem em fase líquida descrito acima, tambémpode ser substituído por moagem seca em circuito aberto ou circuito fecha-do, com recirculação. Neste caso o fluido é ar. Tal dispositivo é particular-mente adequado para moer cimento.

A inovação consiste em misturar os péletes 38 de dimensõesmenores, com as bolas 36, para otimizar a relação de redução das partículasdentro do moinho secundário 12.

Os péletes 38 apresentam formas esféricas ou ligeiramenteachatadas com diâmetros menores do que 15 mm. A composição químicados péletes 38 pode ser aquela de grânulo aço ou ferro fundido com um teorde carbono de cerca de 0,6% até 3,5%. O aço ou ferro fundido pode ser li-gado ao cromo (Cr) e/ou molibdênio (Mo) ou qualquer outro elemento quepode formar liga para aumentar a resistência a desgaste, corrosão e cho-ques que ocorrem quando a moagem acontece.

Os péletes de aço ou ferro fundido 38 são obtidos vantajosa-mente por meio de atomização de água ou por meio de centrifugação, comuma faixa de granulometria variável que permanece menor do que 15 mm.Depois da fase de atomização, os péletes 38 sofrem seleção de forma, clas-sificação por dimensão e então tratamentos térmicos para realizar endureci-mento de núcleo, projetados para tornar a dureza na periferia e no centrouniforme.Na fase de atomização, a taxa de resfriamento mínima na massade um pélete 38 é preferivelmente maior do que 10°C por segundo.

A proporção em peso dos péletes 38 na mistura com as bolas 36depende da granulometria das partículas na entrada 34 do moinho secundá-rio 12. Ela será maior quanto mais fina a granulometria das partículas deentrada. Inversamente se a granulometria das partículas do produto a sermoído é aumentada, a proporção de péletes 38 deve ser reduzida compara-da com a proporção de bolas 36. Quando ocorre a rotação do tambor demoagem 33, os péletes 38 atacam as pequenas partículas enquanto as bo-Ias 36 tomam conta das partículas maiores. A capacidade de moagem doproduto a ser moído pode também influenciar a proporção de péletes 38.

Os péletes 38 e bolas 36 dos corpos de moagem têm uma den-sidade absoluta maior do que 7,5. Os péletes menores 38 irão ocupar osespaços entre as bolas 36, de modo a aumentar a densidade aparente dacarga e liberar volume para a polpa 42. A densidade aparente dos péletes 38deve ser maior do que 4. O diâmetro dos péletes esféricos é preferivelmentecompreendido entre 1 mm e 12 mm.

Quando a moagem ocorre, a camada de polpa 42 é mais alta doque o nível da carga de moagem, em um nível substancialmente coplanarcom a saída 14 e abaixo da entrada 34.

A Figura 2 mostra dois diagramas da relação de redução daspartículas do produto a ser moído contra a proporção em peso dos péletes38 na mistura de moagem, correspondentes às duas granulometrias de 160micra e 370 micra das partículas, e para um mesmo tempo de moagem decerca de 30 minutos.

Para a curva F80 de granulometria 160 micra, a relação de re-dução das partículas é ótima (cerca de 7,5) quando a percentagem de péle-tes 38 na mistura é cerca de 60%. A relação de redução aumenta de manei-ra linear por 40% (de 5,3 para 7,5) para uma percentagem de péletes 38 va-riando de 0 até 60%.

Para a curva F80 de granulometria 370 micra, a relação de re-dução das partículas é ótima (cerca de 6,2) quando a percentagem de péle-tes 38 na mistura é cerca de 30%. Ela então diminui com uma inclinaçãomuito ligeira para baixo (até 5,8) onde a percentagem de péletes 38 variadesde 30% até 60%. A relação de redução aumenta linearmente por 16%(de 5,3 para 6,2) para uma percentagem de péletes 38 variando desde 0 até30%.

Os picos AeB das duas curvas correspondem ao máximo graude moagem do moinho para granulometrias predeterminadas na entrada. Agranulometria final ótima na saída do moinho secundário 12 é então cercade 20 micra seguindo a relação de redução de 7,5 para uma granulometriade entrada de 160 micra e 60 micra seguindo a relação de redução de 6,2para uma granulometria de entrada de 370 micra.

Naturalmente é possível escolher a percentagem de péletes 38desde 10% até 80% de acordo com a granulometria final requerida.

As vantagens resultantes daí para o mesmo produto a ser moído(natureza e granulometria) na entrada do moinho 12 são as seguintes:

- economia de energia de cerca de 10% até 20% para um moi-nho rotativo horizontal, e desde 30% até 300% para um moinho rotativo ver-tical do tipo Vertimill, em fluxo igual de material sólido que passa através domoinho;

- aumento de produtividade até 30% para igual energia e finezaigual do produto moído na saída;

- melhoramento da finura do produto moído para igual energia eigual vazão.

Quando ocorre rotação do moinho horizontal 12 da Figura 1, foiobservado que os péletes 38 não escapam através da grade 40 e permane-cem acumuladas por gravidade dentro da câmara 35 e se colocando sob asbolas 36 de modo a formar uma camada inferior de espessura progressivaao longo da direção longitudinal. No curso de moagem a maior parte dospéletes 38 se acumula sobre o lado onde a saída 14 está localizada, semexceder o nível da camada de polpa 42. Os péletes 38 permanecem, contu-do, protegidos por uma camada de bolas 36.

Claims (11)

1. Método para moagem fina de partículas minerais por meio deum moinho rotativo (12) que contém corpos de moagem que compreendembolas de aço ou ferro fundido (36) que têm dimensões compreendidas entre-20 mm e 120 mm, caracterizado pelo seguintes estágios que consistem em:- fabricar por atomização péletes de aço (38) com um alto teorde carbono ou de péletes de ferro fundido em uma faixa de granulometriaque permanece mais baixa do que 15 mm, e- misturar os péletes (38) com as bolas (36) dentro do moinho(12) em uma proporção em peso preestabelecida dependendo da granulo-metria das partículas minerais a serem moídas e da relação de redução re-querida.

2. Método para moagem fina de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de, a proporção em peso dos péletes (38) na misturaaumentar se a granulometria das partículas na entrada é diminuída e, inver-samente, diminuir no caso de um aumento de dita granulometria.

3. Método para moagem fina de acordo com a reivindicação 1 ou-2, caracterizado pelo fato de, o teor de carbono dos péletes (38) ser cerca de-0,6% até 3,5%.

4. Método para moagem fina de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de, o aço ou ferro fundido dos péletes (38) poder serligado ao cromo (Cr) e/ou molibdênio (Mo).

5. Método para moagem fina de acordo com a reivindicação 3 ou-4, caracterizado pelo fato de, os péletes (38) depois de atomização sofreremum tratamento térmico para endurecimento de núcleo.

6. Método para moagem fina de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de, o diâmetro dos péletes esféricos (38) ser preferi-velmente compreendido entre 1 mm e 12 mm.

7. Método para moagem fina de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 6, caracterizado pelo fato de, as partículas minerais aserem moídas apresentarem na entrada (34) do moinho secundário (12)uma granulometria maior do que 50 micra que é obtida depois de uma pri-meira redução de dimensão em um moinho primário (10).

8. Método para moagem fina de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 7, caracterizado pelo fato de, a moagem ocorrer em ummoinho horizontal ou vertical.

9. Método para moagem fina de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 7, caracterizado pelo fato de, os péletes (38) e as bolas(36) dos corpos de moagem terem uma densidade absoluta maior do que 7,5.

10. Método para moagem fina de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 7, caracterizado pelo fato de, a densidade aparente dospéletes (38) dever ser maior do que 4.

11. Método para moagem fina de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 10, caracterizado pelo fato de, durante a fase de atomi-zação dos péletes (38), a taxa de resfriamento mínima na massa ser preferi-velmente maior do que 10°C por segundo.