BR102016022548A2 - Matriz magnética ondulada para separador magnético de alta intensidade - Google Patents

Abstract

"matriz magnética ondulada para separador magnético de alta intensidade". a invenção se refere a uma matriz magnética ondulada usada para recuperação de micropartículas magnéticas. sua maior eficácia gera menos rejeitos na industria com beneficios para o meio ambiente.essa matriz magnética ondulada é composta de um conjunto de placas magnéticas (7) ranhuradas em ambos os lados e montadas paralelamente com um espaçamento (6). diferente das montagens tradicionais onde as placas ranhuradas (7) são montadas com as cristas alinhadas conforme a linha (3), nesta aplicação as cristas são alinhadas com os vales das placas ranhuradas (7) opostas como indicado pela linha (10). esta montagem crista-vale cria espaço entre placas ranhuradas (7) com uma geometria adequada para a introdução de uma chapa de aço expandida ondulada (12) com os seguintes efeitos positivos: 1. pode induzir campos de 18.000 gauss e gradientes de 4000 gauss/mm; 2.sua estrutura imbricada desacelera a polpa aumentando o tempo de residência; 3. 0 efeito desacelerador pode ser ajustado variando seu comprimento; 4. a área de coleta aumenta até 41 % se comparada com uma chapa plana; 5. as ranhuras podem ser limpas bastando a sua remoção.

Description

(54) Título: MATRIZ MAGNÉTICA ONDULADA PARA SEPARADOR MAGNÉTICO DE ALTA INTENSIDADE (51) Int. Cl.: B03C 1/03; B03C 1/031 (73) Titular(es): JOSÉ PANCRÁCIO RIBEIRO (72) Inventor(es): JOSÉ PANCRÁCIO RIBEIRO (57) Resumo: Matriz Magnética Ondulada Para Separador Magnético De Alta Intensidade. A invenção se refere a uma matriz magnética ondulada usada para recuperação de micropartículas magnéticas. Sua maior eficácia gera menos rejeitos na industria com benefícios para o meio ambiente.Essa matriz magnética ondulada é composta de um conjunto de placas magnéticas (7) ranhuradas em ambos os lados e montadas paralelamente com um espaçamento (6). Diferente das montagens tradicionais onde as placas ranhuradas (7) são montadas com as cristas alinhadas conforme a linha (3), nesta aplicação as cristas são alinhadas com os vales das placas ranhuradas (7) opostas como indicado pela linha (10). Esta montagem cristavale cria espaço entre placas ranhuradas (7) com uma geometria adequada para a introdução de uma chapa de aço expandida ondulada (12) com os seguintes efeitos positivos: 1. Pode induzir campos de 18.000 Gauss e gradientes de 4000 Gauss/mm; 2.Sua estrutura imbricada desacelera a polpa aumentando o tempo de residência; 3. 0 efeito desacelerador pode ser ajustado variando seu comprimento; 4. A área de coleta aumenta até 41 % se comparaÇ..)

YV\A.

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MATRIZ MAGNÉTICA ONDULADA PARA SEPARADOR MAGNÉTICO DE ALTA INTENSIDADE [001] A invenção se refere a uma matriz MATRIZ MAGNÉTICA ONDULADA para separador magnético de alta intensidade WHIMS usado na recuperação de partículas ultrafinas de minério, o que reduz substancialmente a quantidade de rejeitos gerados no processo de mineração, reduzindo assim os impactos ambientais em decorrência de seu armazenamento em barragens e propiciando também um aproveitamento maior dos recursos naturais. Essa matriz magnética ondulada possui uma estrutura tal que, quando submetida ao campo do separador magnético, permite que se obtenha por indução no seu interior, induções magnéticas da ordem de até 18.000 Gauss com gradientes magnéticos de até 4000 Gauss/mm, aumentando sensivelmente sua capacidade de extrair partículas ultrafinas do minério que está sendo processado. Graças ás caracterísiticas geométricas dos vários elementos que compoêm a matriz, sendo estes as placas de aço ranhuradas e as chapas de aço expandidas onduladas e que, sendo caracterizados por possuírem uma forma imbrícada e ondulada, obtêm-se ainda um efeito de redução da velocidade na polpa que transporta as micropartículas. Adicionalmente a chapa de aço expandida ondulada pode se tornar uma ferramenta para limpar facilmente os canais da matriz magnética pela sua simples remoção completa da posição de trabalho e a sua subsequente recolocação.

Descrição do estado da técnica [002] No processo de mineração, o minério na forma como é extraído das minas está misturado com impurezas. Esse minério deve ser purificado, de modo a aumentar o teor e elevar seu valor agregado. Antes de ser purificado, o minério é peneirado com água e é transformado em uma polpa, a qual, em seguida, é alimentada às matrizes magnéticas de separadores.

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Já são conhecidos do estado da técnica separadores magnéticos usados no processo de concentração magnética para separar as partículas magnéticas misturadas na polpa, obtendo um produto de boa qualidade. Esses separadores combinam eficiência e praticidade, sendo utilizados na separação de finos de minérios magnéticos e de minérios não magnéticos, Exemplos de separadores magnéticos são descritos nos documentos US 3,830,367 e CA 717.830. No interior desses separadores magnéticos são dispostas matrizes magnéticas constituídas por placas ranhuradas de aço magnetizável, dotadas de ranhuras longitudinais ao longo de toda a sua superfície, em ambas as faces. Cada matriz possui diversas placas dispostas verticalmente e paralelas entre si face a face, formando canais entre as ranhuras de placas vizinhas, que são atravessados pela polpa de minério. As ranhuras tem o formato de triângulos, em cujos vértices externos concentram as linhas de força e geram o alto campo magnético. As placas ranhuradas são distanciadas umas das outras por espaçadores que mantêm os vértices dos triângulos das ranhuras de placas opostas a uma distância_definida. Este espaçamento entre os vértices opostos define a abertura da matriz, em mm, por onde passa a polpa de minério a ser separada e em linguagem técnica da separação magnética de alta intensidade é denominado “Gap”.O Gap, ou espaçamento entre as placas ranhuradas, define o espaço de ar por onde devem passar as linhas de força do campo magnético e é, portanto, um fator fundamental a ser definido para realizar o processo de separação magnética pois, entre outros fatores, dele depende a intensidade de campo magnético que pode ser gerado. O Gap também define o tamanho máximo da partícula do mineral que pode passar pela matriz. Tipicamente os Gaps estão disponíveis em algumas dimensões típicas como, por exemplo, 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,2; 3,8; podendo assumir dimensões intermediárias e chegando ás vezes até 5,0 mm. Essas matrizes são montadas na periferia de

3/9 rotores de aço e são magnetizadas por indução quando quando os rotores giram e passam em frente aos polos magnéticos dos separadores. Devido ao campo magnético induzido pelos polos, as partículas magnetizáveis da polpa de minério despejada sobre as matrizes magnéticas são atraídas e ficam presas nas placas dessas matrizes, enquanto os rejeitos contendo partículas não magnéticas atravessam os canais formados entre as ranhuras e são desviados para uma saída de rejeitos. Atualmente, as tecnologias de separação magnética de alto campo (WHIMS) exigem que a separação seja feita em canais ou aberturas muito estreitas como condição para poder produzir altos campos e altos gradientes magnéticos.O empobrecimento das reservas minerais e o reaproveitamento de resíduos tem aumentado a demanda por processamento de minerais cada vez mais finos e que exigem campos magnéticos e gradientes cada vez mais elevados, implicando assim, cada vez mais, na diminuição das aberturas das matrizes magnéticas onde as partículas devem passar para serem separadas. Nos separadores magnéticos conhecidos, que utilizam matrizes com placas ranhuradas, a intensidade máxima do campo magnético apresenta um limite em torno de 15.000 Gauss obtido com o uso do Gap de 1,5 mm. Essa limitação de intensidade do campo inviabiliza a separação magnética de algumas partículas de minério contidas na polpa que só geram produtos em campos magnéticos acima de 15.000 Gauss, devido à granulometria ultrafina e a sua baixa susceptibilidade magnética. Consequentemente, essas partículas magnéticas que possuem valor comercial acabam ficando armazenadas em barragens de rejeitos, causando impactos ao ambiente. Para conseguir aumentar este campo magnético já foi experimentado introduzir chapas de aço expandidas planas entre as placas ranhuradas. Este experimento aumentou a intensidade de campo magnético das matrizes, mas esta solução melhorou o desempenho dos separadores magnéticos de alta intensidade

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de uma forma limitada e por este motivo não existem noticias de sua aplicação em casos práticos. As dificuldades apresentadas foram em razão de, por razões práticas, terem sido utilizadas matrizes convencionais disponíveis no mercado, cujas placas ranhuradas são montadas crista-crista, e isso obrigou o uso de placas de aço expandidas planas. Estas placas de aço expandidas planas conforme já mencionado ,por não preencherem os vales das ranhuras, tem o seu comprimento das arestas coletoras limitadas à largura da matriz . Adicionalmente, essas placas expandidas planas por não adentrarem nas ranhuras das placas ranhuradas, quando removidas, não possibilitam efetuar a limpeza das ranhuras através do efeito de raspagem dos vales. Estas dificuldades apresentadas só foram resolvidas com a introdução de novas idéias objeto da presente invenção.

Objetivos da invenção [003] O estado da técnica conforme já descrito apresenta muitas limitações para a recuperação de partículas ultrafinas das quais as principais são: 1. A limitação do campo e do gradiente magnético a valores que são insuficientes para atrair e separar as micropartículas; 2. A passagem livre e desimpedida da polpa pelos canais formados pelas ranhuras das matrizes permitindo que a polpa passe em velocidade muito alta e portanto reduzindo muito o tempo disponível para que as micro partículas sejam capturadas; 3. A disponibilidade limitada de comprimento de arestas coletoras nas placas ranhuradas cujo comprimento se limita apenas ao comprimento da crista das ranhuras. Vários modelos de matrizes foram desenvolvidos ao longo dos últimos 50 anos, utilizando esferas metálicas, esponjas de aço, e finalmente placas de aço expandidas planas colocadas entre as placas ranhuradas na tentativa de solucionar estes problemas porém com sucesso limitado, permanecendo o principal problema que é a dificuldade de limpeza das matrizes em caso de entupimento que paraliza a produção. Destes

5/9 tipos de matrizes modificadas a que apresentou melhor resultado foi a que utilizou placas de aço expandidas planas colocadas entre as placas ranhuradas porém, foram utilizadas matrizes convencionais disponíveis no mercado. Estas matrizes convencionais tem as cristas das placas ranhuradas alinhadas, de forma a reduzir ao máximo o espaço de ar entre as cristas e assim obter o máximo campo possível. Esta posicionamento alinhado das cristas entretanto, limita o uso da placa expandida á forma plana, impedindo, assim, que a chapa expandida tenha a forma ondulada proposta nesta invenção, a qual preenche todos os espaços vazios dos canais, permitindo a limpeza quando removida. O objetivo da invenção é permitir que os separadores magnéticos, operem com campos magnéticos com intensidade de até 18.000 Gauss, e gradientes de até 4000 Gauss/mm, simplesmente pelo uso deste novo tipo de matriz magnética ondulada. Adicionalmente a estas melhorias de características magnéticas, este tipo de matriz magnética ondulada propicia também três caracterísitcas que melhoram o processo de separação magnética a saber: 1. Permite reduzir a velocidade da polpa em processo de separação reduzindo assim o arraste hidrodinãmico que a água contida exerce sobre as micropartículas; 2. Pelo formato ondulado e pela mutiplicidade de arestas aumenta substancialmente os pontos de coleta das micropartículas aumentando a recuperação em massa do produto vendável; 3. Pelo seu formato ondulado, as telas de aço onduladas que são inseridas entre os canais formados pelas placas ranhuradas opostas, formam um sanduíche, permitindo que, em caso de entupimento dos canais por qualquer motivo, a obstrução pode ser rapidamente eliminada simplesmente pela remoção destas telas de aço onduladas de dentro dos canais da matriz. A retirada da tela arrasta para fora os materiais que estão provocando o entupimento. A tela removida pode então ser limpa e recolocada facilmente na posição original, completando assim o processo de

6/9 desentupimento. A presente invenção também tem o objetivo de melhorar o desempenho de separadores magnéticos, aumentando a quantidade e a variedade de partículas magnéticas que são extraídas e recuperadas da polpa de minério, permitindo a extração de partículas com menor granulometria e susceptibilidade magnética mais baixa. Consequentemente, a presente invenção objetiva também diminuir a quantidade de resíduos e rejeitos minerais armazenados em barragens, e reduzindo o desperdício de água no processo de mineração. Outro objetivo da invenção é maximizar a quantidade e a qualidade do material com valor comercial extraído do minério, elevando-se, assim, o valor dessa matéria prima.

Descrição da invenção [004] A presente invenção tem como objetivo aumentar a recuperação de partículas minerais ultra finas pelo processo de separação magnética e para isso utiliza matrizes magnéticas com placas ranhuradas montadas paralelamente em uma nova configuração crista-vale e assim permite que chapas de aço expandidas onduladas possam ser perfeitamente inseridas no espaço entre as placas ranhuradas. Pelos padrões comerciais atuais as placas ranhuradas opostas são montadas com as cristas alinhadas para obter o máximo campo magnético. O uso de uma chapa de aço expandida com ondulação, permite obter uma área de coleta de micropartículas quarenta e um porcento maior que em uma chapa de aço piana, sendo que este aumento da largura implica no aumento correspondente de produção. Ao mesmo tempo a inserção da chapa expandida ondulada nos vales da placas ranhuradas permite que, ao ser removida esta chapa de aço serve como uma ferramenta natural para efetuar a limpeza das ranhuras em caso de entupimento . Conforme já descrito no Estado da Técnica, o uso que já foi feito de chapas expandidas planas entre as placas ranhuradas das matrizes, de uma forma limitada, melhorou o desempenho dos sepa7/9

radores magnéticos de alta intensidade. Porém, por terem sido utilizadas matrizes convencionais disponíveis no mercado cujas placas ranhuradas são montadas crista-crista conforme já mencionado o que obrigou o uso de placas de aço expandidas planas. Estas placas de aço expandidas planas, conforme já mencionado ,por não preencherem os vales das ranhuras tem o comprimento das arestas coletoras limitadas à largura da matriz . Adicionalmente, essas placas expandidas planas por não adentrarem nas ranhuras das placas ranhuradas, quando removidas, não possibilitam efetuar a limpeza das ranhuras através do efeito de raspagem. A presente invenção que faz uso da chapa de aço expandida ondulada , pela sua característica construtiva , desacelera a polpa que passa através de sua estrutura imbricada , reduzindo assim a sua velocidade . A velocidade reduzida é um fator fundamental para que as microparticulas tenham tempo suficiente para serem coletadas nas arestas formadas pelos filetes da chapa expandida ondulada . É possível ajustar essa perda hidráulica facilmente pela variação do comprimento da chapa de aço expandida ondulada que é introduzida na matriz . A variação deste comprimento permite ajustar o tempo de permanência das microparticulas dentro da matriz possibilitando assim adaptar a perda de carga às caracteristicas especificas da polpa do mineral a ser processada. Finalmente , a chapa expandida ondulada tem as suas arestas prolongadas graças a dobras que a mesma deve fazer para encaixar nas ranhuras . Este prolongamento das arestas coletoras dos filetes juntamente com a redução da velocidade da polpa e a geração de altos gradientes magnéticos se somam para maximizar a recuperação e a qualidade do produto magnético . Descrição dos desenhos.

[005] Esta invenção pode ser melhor intendida através das figuras 1 a

5. Na Figura 1 é mostrada uma matriz magnética convencional ( 1 ), que é o padrão atual do mercado, onde se pode observar a forma

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construtiva no detalhe (2) . Neste detalhe (2) são mostradas as placas ranhuradas (7) cujas cristas são alinhadas perfeitamente conforme a linha (3).O espaçamento (6) entre as placas ranhuradas (7) é indicado pela distância (6) existente entre as cristas das placas ranhuradas (7) adjascentes. Este espaçamento (6) é denominado na tecnologia de separação magnética simplesmente com GAP” . Ainda na Figura 1 é mostrado no detalhe (4) a chapa expandida plana (5) que o alinhamento crista-crista das placas ranhuradas, não permite que seja ondulada para preencher totalmente as ranhuras. Na Figura 2 a matriz magnética base desta invenção (8) é construída com placas ranhuradas (7) conforme indicado no detalhe (9) onde a linha (10) indica o alinhamento das cristas de uma placa com o vale da placa adjacente, configuração crista-vale. O espaçamento entre as placas (6) é definido como a Gap. Esta tipo de montagem das placas ranhuradas (7) permite a introdução de uma chapa expandida ondulada (12) que preenche de modo eficiente o espaço das ranhuras conforme mostrado no detalhe (11). Pode ser observado que a chapa expandida ondulada (12) tem uma largura total até 41 % maior que a largura da chapa expandida plana (5). Este aumento de comprimento pode ser confirmado pela observação de que a largura total da chapa expandida ondulada (12) é formada pela soma dos lados dos triângulos retângulos isósceles que adentram as ranhuras, uma a uma, enquanto que o comprimento da chapa expandida plana é igual à soma das bases destes triângulos. A relação geométrica indica que a soma dos lados destes triângulos é 1,41 vezes o comprimento das bases. Esta forma construtiva da chapa de aço expandida ondulada que permite este aumento de largura é um dos principais fatores para aumentar a produção da matriz magnética ondulada pois, este aumento de largura resulta diretamento no aumento da superfície coletora das micro partículas magnéticas. Na Figura 3 pode ser observado nos detalhes (13) e (14) a posição de encaixe da

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chapa expandida ondulada (12) dentro da matriz magnética (8). Os diversos filetes (16) que formam a trama da chapa expandida ondulada possuem em suas quinas as arestas coletoras (17) que são responsáveis também pela geração do gradiente magnético responsável pela atração das microparticulas magnéticas. Para manuseio das chapas expandidas onduladas (12) são disponíveis as alças (15). Na Figura 4, a matriz magnética (8) com a configuração crista-vale é mostrada em corte de forma a poderem ser visualizadas as chapas expandidas (12) com as alturas variáveis, maior (19) e menor (20). O fluxo de polpa que esta sendo alimentado é representado pela seta (18). Pela escolha da altura adequada da chapa expandida ondulada (12) é possível ajustar a perda de carga hidráulica para definir a velocidade de passagem da polpa e obter o ajuste correto do tempo de residência para as características específicas do mineral que estiver sendo processado.Na Figura 5, o detalhe (22) mostra a chapa expandida ondulada (12) em frente à placa ranhurada (12). Algumas arestas coletoras (17) ressaltadas em negrito (21) indicam o comprimento das linhas onde são coletadas as partículas magnéticas para melhor esclarecer o efeito que a largura da chapa expandida ondulada tem no aumento da produção. A operação combinada de todas estas características descritas se somam para propiciar o alto desempenho, produtividade e facilidade operacional da matriz magnética ondulada objeto desta invenção.

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Claims (4)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Matriz Magnética Ondulada Para Separador Magnético De Alta Intensidade que alimentada com uma polpa contendo partículas magnéticas e não magnéticas, sendo dito separador magnético dotado destas matrizes magnéticas onduladas (8) a serem atravessadas por um fluxo da referida polpa; Sendo que estas matrizes magnéticas (8) compreendem uma série de placas metálicas ranhuradas (7) nas suas duas faces, sendo estas placas ranhuradas arranjadas enfileiradas, paralelas e espaçadas entre si de uma mesma distância de abertura (6) denominada “Gap” e com as cristas das ranhuras de uma face da placa ranhurada metálica (7) alinhadas conforme a linha (10) com os vales das placa ranhurada metálica (7) adjacente;
2. 2. Matriz Magnética Ondulada Para Separador Magnético De Alta Intensidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que no espaço vazio existente entre as placas ranhuradas (7) são introduzidas chapas de aço expandidas onduladas(12) preenchendo o espaço vazio entre as placas ranhuradas (7);
3. 3. Matriz Magnética Ondulada Para Separador Magnético De Alta Intensidade de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço expandida ondulada (12) tem sua largura aumentada em até 41 % em relação a uma chapa de aço expandida plana introduzida no mesmo espaço , sendo esta largura adicional obtida graças ao seu formato ondulado;
4. 4. Matriz Magnética Ondulada Para Separador Magnético De Alta Intensidade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as chapas expandidas onduladas (12) possuem altura ajustável (19) ou (20) para permitir o ajuste da desaceleração da polpa que passa por sua extrutura imbricada, permitindo assim, ajustar a velocidade de passagem desta polpa e, por conse2/2 quência ajustando o tempo de residência das micropartículas magnéticas em seu interior aumentando assim a probabilidade da captura dessas micropartículas pelas arestas (17);

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