BR112014022216B1

BR112014022216B1 - Método e aparelho para separar matéria particulada

Info

Publication number: BR112014022216B1
Application number: BR112014022216-9A
Authority: BR
Inventors: Rodney Truce; Jian Ning Zhu; Francis Hugh Kidman
Original assignee: Electricity Generation And Retail Corporation
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2021-06-29
Also published as: JP6092901B2; WO2013131135A1; HRP20170992T1; RU2014140222A; KR20150032518A; EP2822708A1; BR112014022216A2; RU2624739C2; EP2822708A4; AU2013230684A1; CL2014002372A1; ES2634997T3; CA2866738A1; PL2822708T3; CN104470646B; CY1119078T1; CN104470646A; EP2822708B1; CA2866738C; US20150060582A1

Abstract

método e aparelho para separar matéria particulada. trata-se de um aparelho de separação [2] para separar minerais ou outra matéria particulada, que inclui um alojamento [3], uma entrada de particulado [4], uma entrada de fluido [5] e uma saída [6]. o aparelho de separação [2] separa os minerais ou outra matéria particulada, com base na densidade. isso é alcançado através do ingresso um fluido na entrada de fluido [5] para criar fluidização apropriada da matéria particulada dentro do alojamento [3]. o material de baixa densidade pode ser tipicamente extraído de uma extremidade superior do alojamento [3], enquanto o material de maior densidade pode ser tipicamente extraído de uma extremidade inferior do alojamento [3]. a invenção é particularmente útil para separar minerais como carvão de impu rezas como sílica e piritas.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um aparelho e método para separar matéria particulada. Em particular, a presente invenção se refere a um aparelho e método que é útil para separar minerais baseado em densidade.

[0002] Em uma modalidade preferencial, mas não limitante, a presente invenção se refere a processos específicos para remover matéria mineral da matéria de recirculação dentro de uma fresa por trituração baseada em densidade. Os processos específicos incluem uma seleção de partícula inicial baseada no tamanho ao usar um processo de filtração para selecionar matéria particulada que foi moída a um tamanho em que a composição é próxima à homogênea. Um segundo processo é, então, usado para separar o material de baixa densidade do material de alta densidade. O material de baixa densidade pode ser alimentado de volta para dentro da fresa enquanto o componente de alta densidade é removido ou o material de baixa densidade pode ser removido enquanto o componente de alta densidade é alimentado de volta para dentro da fresa.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

[0003] A referência nesse relatório descritivo a qualquer publicação anterior (ou informação derivada do mesmo) ou a qualquer matéria na qual é conhecida, não é e não deve ser tomada como, um reconhecimento ou admissão ou qualquer forma de sugestão que a publicação anterior (ou informação derivada da mesma) ou matérias conhecidas formam parte do conhecimento geral comum no campo de empenho ao qual essa especificação se refere.

[0004] Uma fresa giratória vertical típica [80] para uso em carvão de trituração, calcário ou algum outro material é mostrada na Figura 1. A matéria-prima é alimentada para baixo do centro da fresa [81] para a seção de trituração [82] em que é comprimida em partículas menores. Essas partículas são normalmente transportadas por ar [83] dentro da fresa para um classificador [84] em que as partículas maiores [86] são separadas das partículas finas [87] e devolvidas para o processo de trituração [82] para trituração adicional. Isso resulta em uma carga de recirculação de partículas grandes que são transportadas da seção de trituração [82] da fresa para a seção de classificação [84] e, então, devolvidas para a seção de trituração [82]. A trituração é normalmente executada por rodas [85] ou esferas menores na fresa e um gás, normalmente ar, é soprado [88] sobre a seção de trituração [82] de modo a transportar o material moído para o classificador [84], normalmente localizado no topo da fresa. As partículas maiores rejeitadas no classificador [84] são normalmente devolvidas para a seção de trituração mais baixa [82] através de uma calha de transporte de refugo [86]. Um exemplo típico de uma fresa giratória vertical é mostrado na Figura 1 e o processo de recirculação de partícula grande resultante é retratado na Figura 2. A Figura 3 mostra detalhe adicional de uma fresa giratória vertical típica.

[0005] Esse mesmo processo acontece em uma fresa esférica típica [100], exemplos que são mostrados nas Figuras 5 e 6. Em uma fresa esférica a matéria- prima [81] é alimentada para dentro da extremidade de um tambor giratório [90]. As esferas grandes [95] esmagam a matéria-prima em partículas menores. As partículas são transportadas por ar [93] para um classificador [94] em que as partículas maiores [96] são separadas das partículas finas [97] e devolvidas ao processo de trituração [82] para trituração adicional. Novamente na fresa esférica, um gás é soprado [98] sobre a seção de trituração [82] de modo a transportar o material moído para o classificador [94] que, nesse caso, está situado separado da trituradora. As partículas maiores rejeitadas no classificador [94] são devolvidas para a seção de trituração [82] através de uma calha de transporte de refugo [96].

[0006] A matéria-prima bruta que é inicialmente alimentada dentro da fresa [81] será, normalmente, composta de um conglomerado com impurezas minerais diferentes unidas por outro mineral primário. Exemplos típicos disso são carvão e calcário em que vários componentes de impureza podem conter minerais, tal como sílica (areia), pirita (ferro), cálcio e/ou alumina (no componente de barro), que são embutidos em mineral primário na forma de partículas ou pedaços pequenos das impurezas individuais. No caso do carvão, a matéria mineral primária é carbono enquanto que no caso do calcário, a matéria mineral primária é carbonato de cálcio. O processo de trituração esmaga a matéria-prima que libera quaisquer partículas que são formadas nos conglomerados dentro do mineral primário. Desse modo, no caso do carvão, as partículas de areia, ferro e barro serão geradas em adição às partículas de carbono.

[0007] A separação de componentes minerais pode ser executada baseada em propriedades físicas ou químicas diferentes, por exemplo, resistividade elétrica ou solubilidade. No caso do carvão, se é exigido para separar o carbono dos outros minerais de baixa densidade, tal como materiais de alumina, cálcio ou barro, um separador eletroestático pode ser usado para separar o carbono de baixa resistividade do material de cálcio ou de alumina altamente resistente. Os separadores eletroestáticos são também conhecidos por serem usados na indústria de exploração de areia para separar os materiais preciosos que poderiam ser adicionados ao processo de remoção de mineral atual para aumentar o grau de separação do material tanto de alta quanta de baixa densidade. A separação adicional baseada em solubilidade é outra opção para processamento adicional do material de alta ou baixa densidade. A lavagem do material extraído removerá os componentes solúveis, que podem mais tarde ser recuperados por evaporação da água, se exigido.

[0008] Todos esses processos de separação da técnica anterior procuram remover impurezas ou similares, de tal modo que uma concentração aprimorada do mineral desejado seja efetivamente recuperada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] A presente invenção procura fornecer um aparelho e processo de separação aprimorado, ou pelo menos uma alternativa conhecida, para separar matéria particulada.

[0010] A presente invenção também procura fornecer um aparelho de separação e um processo de separação, que executa separação de mineral ou outra matéria particulada com base na densidade.

[0011] Em uma forma ampla, a presente invenção fornece um aparelho de separação para separar matéria particulada, que inclui: um alojamento; uma entrada de particulado, adaptada para o ingresso da dita matéria particulada para dentro do dito alojamento; uma entrada de fluido, adaptada para o ingresso de um fluido para dentro do dito alojamento; e uma saída, adaptada para uma remoção de matéria particulada de uma densidade predeterminada do dito alojamento.

[0012] Preferencialmente, a dita entrada de fluido é adaptada para o ingresso da dita matéria particulada em uma porção inferior do dito alojamento.

[0013] Também preferencialmente, a dita saída é adaptada para uma remoção de matéria particulada de uma densidade predeterminada de uma porção superior do dito alojamento.

[0014] Também preferencialmente, a dita saída é adaptada para uma remoção de matéria particulada de uma densidade predeterminada de uma porção inferior do dito alojamento.

[0015] Também preferencialmente, a dita saída é adaptada para uma remoção de matéria particulada de uma densidade predeterminada de uma porção superior do dito alojamento e o dito aparelho inclui adicionalmente uma segunda saída que é adaptada para uma remoção de matéria particulada de uma segunda densidade predeterminada de uma porção inferior do dito alojamento.

[0016] Também preferencialmente, a dita entrada de particulado inclui pelo menos uma tela de separação por tamanho.

[0017] Também preferencialmente, o dito alojamento é dividido em seções.

[0018] Também preferencialmente, o dito alojamento inclui pelo menos uma tela de distribuição adaptada para auxiliar na distribuição de um fluido que flui através da dita tela.

[0019] Também preferencialmente, o dito aparelho inclui uma pluralidade de entradas de fluido.

[0020] Também preferencialmente, a dita entrada de fluido está situada abaixo de uma placa perfurada que se estende através do alojamento.

[0021] Em uma forma ampla adicional, a presente invenção fornece um dispositivo de separação de múltiplos estágios para separar matéria particulada, que inclui pelo menos dois ditos aparelhos de separação conforme definido anteriormente no presente documento, em que a dita saída de um primeiro aparelho de separação é adaptada para alimentar a matéria particulada para a dita entrada de particulado de um segundo aparelho de separação.

[0022] Preferencialmente, uma tela de separação por tamanho está situada entre a dita saída do primeiro dispositivo de separação e a dita entrada de particulado do segundo dispositivo de separação.

[0023] Em uma forma ampla adicional, a presente invenção fornece um método para separar matéria particulada que usa um aparelho de separação que inclui: um alojamento uma entrada de particulado, adaptada para o ingresso da dita matéria particulada para dentro do dito alojamento; uma entrada de fluido adaptada para o ingresso de um fluido para dentro do dito alojamento; uma saída adaptada para uma remoção de matéria particulada de uma densidade predeterminada do dito alojamento; sendo que o método inclui as etapas de: ingressar matéria particulada dentro do alojamento através de dita entrada de particulado; ingressar o dito fluido no dito alojamento através da dita entrada de fluido, e remover matéria particulada de uma densidade predeterminada do dito alojamento através de dita saída.

[0024] Em uma forma ampla adicional, a presente invenção fornece um aparelho de separação para separar matéria particulada, adaptada para uso com um dispositivo de trituração ou moagem, o aparelho de separação que inclui: um alojamento; uma entrada de particulado, adaptada para o ingresso da dita matéria particulada para dentro do dito alojamento; uma entrada de fluido adaptada para o ingresso de um fluido dentro do dito alojamento; e uma saída adaptada para uma remoção de matéria particulada de uma densidade predeterminada do dito alojamento.

[0025] Preferencialmente, a dita entrada de fluido é adaptada para o ingresso da dita matéria particulada em uma porção inferior do dito alojamento.

[0026] Também preferencialmente, a dita saída é adaptada para a remoção de matéria particulada de uma densidade predeterminada de uma porção superior do dito alojamento.

[0027] Também preferencialmente, a dita saída é adaptada para a remoção de matéria particulada de uma densidade predeterminada de uma porção inferior do dito alojamento.

[0028] Também preferencialmente, a dita saída é adaptada para a remoção da matéria particulada de uma densidade predeterminada de uma porção superior do dito alojamento e o dito aparelho inclui adicionalmente uma segunda saída que é adaptada para a remoção de matéria particulada de uma segunda densidade predeterminada de uma porção inferior do dito alojamento.

[0029] Também preferencialmente, a dita entrada de particulado inclui pelo menos uma tela de separação por tamanho.

[0030] Também preferencialmente, o aparelho de separação é dividido em seções.

[0031] Também preferencialmente, o dito alojamento de aparelho inclui pelo menos uma tela de distribuição adaptada para auxiliar na distribuição de um fluido que flui através da dita tela.

[0032] Também preferencialmente, o dito aparelho inclui uma pluralidade de entradas de fluido.

[0033] Também preferencialmente, a dita entrada de fluido está situada abaixo de uma placa perfurada que se estende através do alojamento.

[0034] Em uma forma ampla adicional, a presente invenção fornece um dispositivo de separação de múltiplos estágios para separar matéria particulada, que inclui pelo menos dois aparelhos de separação conforme definido anteriormente no presente documento, em que a dita saída do primeiro aparelho de separação é adaptada para alimentar a matéria particulada para a dita entrada de particulado do segundo aparelho de separação.

[0035] Preferencialmente, uma tela de separação por tamanho está situada entre a dita saída do primeiro dispositivo de separação e a dita entrada de particulado do segundo dispositivo de separação.

[0036] Também preferencialmente, o dispositivo ou aparelho é instalado em uma fresa giratória vertical.

[0037] Em uma forma ampla adicional, a presente invenção fornece um método para separar matéria particulada em um dispositivo de trituração ou moagem que usa um aparelho de separação que inclui: um alojamento; uma entrada de particulado, adaptada para o ingresso da dita matéria particulada para dentro do dito alojamento; uma entrada de fluido adaptada para o ingresso de um fluido para dentro do dito alojamento; uma saída adaptada para uma remoção de matéria particulada de uma densidade predeterminada do dito alojamento; sendo que o método inclui as etapas de: ingressar matéria particulada dentro do dito alojamento através da dita entrada de particulado; ingressar um fluido dentro do dito alojamento através da dita entrada de fluido, e remover matéria particulada de uma densidade predeterminada do dito alojamento através da dita saída. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0038] A presente invenção se tornará entendida de modo mais completo a partir da descrição detalhada seguinte de modalidades preferenciais, mas não limitantes da mesma, descrita em conjunto com os desenhos em anexo, em que:

[0039] A Figura 1 é uma vista em corte de uma fresa giratória vertical típica da técnica anterior;

[0040] A Figura 2 é uma fresa giratória vertical da técnica anterior que representa o processo de recirculação de partícula grande;

[0041] A Figura 3 é uma fresa giratória vertical da técnica anterior;

[0042] A Figura 4 mostra a invenção instalada em uma fresa giratória vertical, que inclui a entrada de ar fluidizado e saída de particulado;

[0043] A Figura 5 é uma fresa esférica típica da técnica anterior;

[0044] A Figura 6 é uma fresa esférica típica da técnica anterior que representa o fluxo de várias partículas;

[0045] A Figura 7 mostra a invenção instalada em uma fresa esférica;

[0046] A Figura 8 é uma modalidade de dois estágios da invenção que inclui telas de distribuição múltiplas, em que as telas de separação de tamanho acima da entrada de particulado e a tela de separação por tamanho entre os estágios;

[0047] A Figura 9 é uma vista superior de uma modalidade dividida em seções da invenção;

[0048] A Figura 10 é uma modalidade de estágios múltiplos que inclui múltiplos suprimentos de ar, telas de distribuição múltiplas e tela de separação por tamanhos acima da entrada de particulado bem como entre os estágios; e,

[0049] A Figura 11 é uma modalidade de estágio único que inclui uma caixa de distribuição de fluido e uma placa perfurada, telas de distribuição múltiplas e telas de separação acima da entrada de particulado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERENCIAL

[0050] Em todos os desenhos, números similares serão usados para identificar recursos similares, exceto quando expressamente indicado de outra forma.

[0051] A Figura 4 mostra uma modalidade preferencial da invenção instalada em uma fresa giratória vertical [1] e a Figura 7 mostra uma modalidade preferencial instalada em uma fresa esférica [110]. O aparelho de separação [2] é mostrado em detalhe na Figura 8. Isso inclui um alojamento [3], uma entrada de particulado [4], uma entrada de fluido [5] e uma saída [6]. O alojamento [3] seria tipicamente produzido a partir de aço, mas pode ser qualquer outro material ou composto adequado. A matéria particulada, tipicamente, porém, sem limitação, carvão, calcário ou outros minerais, insere o aparelho [2] através da entrada de particulado [4]. Um fluido, geralmente ar, mas que pode ser qualquer outro fluido com propriedades apropriadas e não que reaja com a matéria particulada, entra no aparelho [2] através da entrada de fluido [5]. O fluido pode ser pressurizado, e, conforme será entendido por pessoas versadas na técnica, a pressão ideal pode ser determinada baseada nas densidades da matéria particulada, o volume do alojamento, o material-alvo a ser separado e outros fatores, de tal modo que a fluidização ou mistura apropriada ocorra entre a matéria particulada e o fluido. A matéria particulada de uma densidade predeterminada sai do aparelho [2] através da saída [6]. Por exemplo, se o material primário é carvão, partículas de alta densidade tal como sílica e pirita podem ser coletadas enquanto as partículas de baixa densidade, tal como o carbono, saem do aparelho.

[0052] Na modalidade preferencial, a entrada de fluido [5] está situada de tal modo que o fluido entre em uma porção inferior do alojamento de aparelho [3]. Isso permite que o fluido flua para cima através da matéria particulada, fazendo com que a mesma se torne fluidizado. O material de baixa densidade é, então, capaz de se estabelecer em direção ao topo do alojamento [3] enquanto o material de alta densidade se move em direção ao fundo.

[0053] A saída [6] está situada de tal modo que a matéria particulada de uma densidade predeterminada saia de uma porção superior do alojamento de aparelho [3]. De maneira alternativa, a saída [7] pode ser localizada de tal modo que a matéria particulada de uma densidade predeterminada saia de uma porção inferior do alojamento de aparelho [3]. Como na modalidade mostrada, o aparelho [2] pode incluir tanto uma saída superior [6] quanto uma saída inferior [7]. A Figura 4 mostra uma modalidade com uma saída superior [6J] que permite que o material retorne ao processo de trituração [82] e uma saída inferior [7] que se conecta a uma tremonha de refugos de fresa [31]. Esse material pode ser completamente removido do processo de trituração ou submetido a processamento adicional.

[0054] A entrada de particulado [4] pode incluir pelo menos uma tela de separação por tamanho [8]. Na modalidade mostrada, uma segunda tela de separação [9] está também presente. No caso do carvão, a primeira tela de separação [8] pode permitir que as partículas abaixo de cerca de 10 mm passem por dentro [41] com a segunda tela [9] que permite que as partículas abaixo de cerca de 3 mm passem por dentro [42]. Há apenas valores típicos, com os tamanhos a serem separados que são determinados pela composição de material particular que é ordenada. O material muito grande para a primeira tela [43] ou muito grande para a segunda tela [44] é tipicamente devolvido para o processo de trituração [82].

[0055] A Figura 9 mostra uma modalidade de um aparelho de separação [2] que foi dividido em seções que usam placas separadoras de sólido [10] e placas separadoras perfuradas [22]. Ao dividir em seções o aparelho de separação [2] que usa placas separadoras de sólido [10], aprimora a efetividade ao limitar o volume de material que é fluidizado. Cada seção terá uma saída separada [7] e o tamanho menor aprimora a distribuição de fluido e impede acumulação de material de baixa ou alta densidade nas extremidades do aparelho.

[0056] A modalidade preferencial também inclui telas de bolha de leito fluidizado ou telas de distribuição [11], que ajudam na distribuição do fluxo de fluido através do alojamento [3]. O fluxo de fluido consistente através do aparelho e garante que a separação de densidade seja mais efetiva, como fluxos maiores em áreas particulares causarão partículas de maior densidade a serem transportadas para o topo.

[0057] A Figura 10 mostra uma modalidade com numerosas entradas de fluido [5]. Esse é outro recurso intencionado para o aprimoramento de distribuição do fluido no alojamento [3]. Outro método de alcançar uma boa distribuição é mostrado na Figura 11, em que a entrada de fluido [5] está situada abaixo de uma placa perfurada [12], criando uma caixa de distribuição de ar [21]. Essa placa perfurada garante que o fluido entre na seção do alojamento [5] que contém a matéria particulada tão igual quanto possível. Essa placa pode também ser inclinada em direção a uma saída [7] para ajudar na remoção do material de alta densidade.

[0058] A Figura 8 e a Figura 10 mostram modalidades que incluem dois estágios. Em cada caso, a saída de particulado [6] do primeiro estágio [14J] se alimenta na entrada de particulado [13] do segundo estágio [15]. Nessas modalidades, uma tela de separação [20] está situada entre a saída [6] do primeiro estágio [14] e a entrada de particulado [13] do segundo estágio [15]. Isso permite que as partículas de uma densidade baixa, mas ainda acima de um certo tamanho sejam devolvidas para o processo de trituração [82], enquanto apenas partículas de uma densidade baixa e abaixo de um certo tamanho entrem no segundo estágio [15].

[0059] O processo na invenção atual pode ser aplicado a qualquer processo de trituração em que os conglomerados de matéria mineral de densidade variante são moídos e as impurezas tanto de uma densidade mais alta quanto de uma densidade mais baixo devem ser removidos. Além disso, para as empresas fornecedoras de serviços públicos, em que o carvão é moído e a indústria de cimento, em que o calcário é moído, existem muitas outras aplicações na indústria de produção e de processamento mineral em que as impurezas de densidade alta ou de densidade baixa podem ser removidas ao usar esse processo.

[0060] O processo de trituração quebra o conglomerado que libera essas partículas de matéria mineral não primária, as impurezas a serem removidas. O processo de filtração que pode formar parte da invenção atual é projetado para interromper que as partículas acima de um tamanho predeterminado entrem no separador por densidade, de modo que as partículas que entram no separador por densidade sejam quebradas pelo processo de trituração na medida em que as mesmas não são mais conglomerados de partículas minerais diferentes ligadas pelo mineral primário. As partículas abaixo de um tamanho predeterminado serão primariamente compostas da matéria mineral primária ou das várias impurezas que pode ser escolhidas para remoção. Por exemplo, no caso do carvão, os minerais primários escolhidos para remoção são sílica (areia) e pirita (ferro), que têm densidade mais alta do que a matéria mineral primária, carbono. O tamanho das partículas que são permitidas de entrar no processo de separação de densidade será determinado ao fazer a amostragem da carga de partícula circulante na fresa e que designará o tamanho de partícula abaixo nos quais as impurezas escolhidas sejam concentradas em partículas individuais que contêm pouco do mineral primário.

[0061] Na modalidade mostrada na Figura 8, o processo de separação físico que limita o tamanho do material que entra no separador por densidade é um processo de dois estágios. A separação inicial usa uma tela primária [8] que pode ser formada a partir de uma folha de aço com fendas (fendas de 5 mm a 10 mm) para separar as partículas grandes, que formam o componente principal do material de recirculação. Isso é seguido por uma tela [9] que pode ser produzida a partir de membros de fio em cunha paralelos separados por 1 mm a 3 mm na entrada [4] para o separador por densidade [2] para impedir que todas, menos o tamanho de partícula escolhido predeterminado (normalmente entre 1 mm e 3 mm) entrem no separador por densidade [2].

[0062] O processo de filtração pode incluir também uma faixa de processos de separação físicos que incluem:

[0063] Telas composta de membros paralelos espaçados em que o material flui sobre e, através disso, permite que as partículas menores caiam enquanto as partículas maiores são impedidas de entrar no espaço abaixo pelos membros paralelos.

[0064] Telas na forma de uma peneira que usa membros de cruzamentos múltiplos com um conjunto de separação na forma de uma malha ou uma placa sólida com orifícios múltiplos de um tamanho ajustado para impedir que partículas maiores que o tamanho do vão ou orifício entrem no espaço além da tela.

[0065] O separador por densidade [3] pode ser um recipiente vertical com as partículas pequenas selecionadas que entram no topo [4] e as partículas de alta densidade saem [7] do fundo, normalmente fora do separador para coleta ou processamento adicional ou alternativamente para retornar para o processo de trituração. O separador por densidade [2] usa um gás, normalmente ar, para fluidizar as partículas e transportar as partículas de baixa densidade para fora [6] no topo, normalmente através da tela para dentro da calha de transporte de refugo [17] ou, de maneira alternativa, para fora do separador para coleta ou processamento adicional. O gás fluidizante entra no separador por densidade a partir de uma ou mais tubulações de distribuição [5] localizadas no fundo do recipiente vertical [3]. Dentro do separador por densidade [2] se encontra uma série de membros de distribuição de gás [11], normalmente telas de malha horizontais, localizadas sobre a tubulação de entrada de gás [5] para garantir que o gás fluidizante seja distribuído de maneira igual através da separação de densidade [3] e por todo o material contido na mesma. Isso garante que todas as partículas pequenas selecionadas sejam afetadas pelo gás fluidizante.

[0066] Existem, portanto, duas forças primárias que agem sobre as partículas no separador por densidade [2], forças gravitacionais, que são proporcionais a massa, agem na direção para baixo e forças viscosas, que são uma função de área de superfície e o fluxo para cima do gás fluidizante, que age em uma direção para cima. Como um resultado, as partículas de alta densidade com uma massa alta para razão de área de superfície encontrarão o seu caminho para o fundo do recipiente de separação de densidade [3] enquanto a densidade baixa, massa baixa para razão de área de superfície, se moverá até o topo das partículas fluidizadas. O grau de separação pode ser controlado pelo fluxo de gás fluidizante com aumento de fluxo de gás que transporta partículas mais densas para o topo do separador por densidade [2]. Desse modo, as partículas de alta densidade seriam removidas ou devolvidas para fresa a partir da saída [7] no fundo do separador por densidade e as partículas de baixa densidade seriam removidas ou devolvidas para a fresa a partir da saída [6] no topo do separador por densidade [2].

[0067] Na aplicação de trituração de carvão, o material de baixa densidade no topo do recipiente de separação de densidade seria, normalmente, devolvido para a fresa, mas poderia ser adicionalmente processado para remover outros minerais. Um separador eletroestático poderia ser usado para separar as partículas de carbono de baixa resistividade das partículas de cálcio ou alumina de resistividade muito mais alta. Desse modo, é possível separar as partículas selecionadas em três componentes, material de alta densidade, que compreendem primariamente sílica e pirita, a matéria mineral de densidade baixa, normalmente existente como barro que contém minerais de cálcio e alumina e a baixa resistividade, carbono de densidade baixa. Isso permitiria a remoção da maioria das impurezas da matéria mineral, que não são combustíveis e formaria o resíduo de cinzas que saem do processo de combustão, do moído carvão, que é o material de combustão primário. Essas impurezas de matéria mineral também contêm a maior parte dos poluentes gerados pelo processo de combustão que inclui matéria particulada, enxofre, metais pesados e halogênios tal como cloro e flúor. A Figura 4 mostra um exemplo típico da implantação desse sistema de remoção de mineral denso [2] em uma fresa de carvão de fuso vertical [1]. A Figura 3 é a fresa giratória vertical sem o sistema de remoção de mineral denso e a Figura 4 mostra a disposição geral para instalar o sistema de remoção de mineral denso na seção mais baixa da fresa.

[0068] Um dos problemas com esse processo separador por densidade é que é dependente do tamanho de partícula já que a massa e, por conseguinte, a força gravitacional são proporcionais ao volume de partícula, o cubo do diâmetro de partícula e a força viscosa é uma função de área de superfície, o quadrado do tamanho de partícula. Enquanto todas as partículas no separador por densidade forem quase do mesmo tamanho, isso não é um problema significativo, mas variações maiores de tamanho irão resultar em partículas densas menores que são transportadas para o topo do separador por densidade se o fluxo de gás fluidizante for alto ou se as partículas maiores de baixa densidade que se movem para o fundo do separador por densidade se o fluxo fluidizante for baixo. Para superar esse problema, é também possível ter separadores de densidade de múltiplos estágios. O primeiro estágio [14] seria usar um fluxo maior de gás fluidizante para separar as partículas maiores, com a remoção de partículas de alta densidade grandes [18] do fundo do separador, as partículas menores são permitidas em um segundo separador por densidade [15] do topo do primeiro estágio [20] e a maior densidade baixa [6] é removida ou devolvida para o processo de trituração. Isso seria alcançado tendo-se uma tela [16] que separa os dois separadores que apenas permitem que partículas menores passem para dentro do segundo separador por densidade [15]. O segundo separador por densidade [15] agiria apenas sobre as partículas menores e teria um fluxo de gás menor. Esse fluxo menor de gás fluidizante transportaria as partículas pequenas de baixa densidade para o topo do segundo estágio separador por densidade e permitiria que as partículas pequenas mais densas fossem removidas [19] do fundo do separador.

[0069] Uma aplicação de fresa de carvão típica pode permitir que partículas menores que três milímetros entrem no primeiro estágio separador por densidade [14], mas restringe o acesso ao segundo estágio separador por densidade [15] para partículas menores que um milímetro. A Figura 8 mostra um exemplo típico da implantação desse sistema de remoção de mineral denso [2] que usa um separador por densidade de dois estágios em uma fresa de carvão de fuso vertical.

[0070] Quanto mais uniforme a distribuição de fluxo de gás for, mais eficaz será a separação de densidade. Fluxos maiores através de seções do particulado causarão material de densidade maior a ser transportado para o topo do separador por densidade enquanto fluxos menores permitirão que materiais menos densos se assentem no fundo. É, portanto, muito importante garantir que o gás seja bem distribuído quando for injetado [5] no fundo do separador por densidade e continue a fluir igualmente através do leito de particulado de modo que o fluxo de gás saia igualmente na superfície do leito de particulado. As telas de bolha de leito fluidizado ou as telas de distribuição [11] mostradas na Figura 8 ajudarão a manter a distribuição de fluxo de gás igual através do leito fluidizado do material particulado.

[0071] Ao dividir em seções o separador por densidade com o uso de placas separadoras sólidas ou perfuradas [10], limita-se o volume de material fluidizado e, através disso, aprimora-se a efetividade do gás fluidizante e a remoção do material mais denso. A divisão em seções impedirá que partículas muito grandes ou muito finas se acumulem nas extremidades do separador por densidade e, através disso, limita a efetividade do processo de separação. Cada seção terá um sistema de remoção de material de densidade alta separado [7] no fundo e um sistema de remoção de densidade baixa [6] no topo, através disso, melhora a remoção de material denso e a fluidização do material no separador por densidade. Limitar o tamanho do leito fluidizado ao dividir em seções o separador por densidade irá aprimorar a distribuição do fluxo do gás fluidizante através do particulado sólido e fornecer uma separação mais consistente. A provisão de pontos de remoção múltiplos [7] no fundo do separador por densidade irá aumentar a eficiência de remoção de material denso, particularmente se o mesmo estiver inclinado em direção a um bocal de remoção [18]. Essa disposição é mostrada na Figura 9.

[0072] O uso de tubulações de gás fluidizante múltiplas [5] no fundo do separador por densidade para aprimorar a distribuição do gás fluidizante e, através disso, elevar a fluidização do material no separador por densidade também irá aprimorar a eficiência do separador aprimorando-se a igualdade da distribuição de fluxo de gás no particulado. A melhor maneira de alcançar isso é incorporar uma caixa de distribuição de gás [21] no fundo de cada seção com orifícios múltiplos no topo [12], que é o fundo do separador por densidade, para garantir que o fluxo seja distribuído igualmente no fundo do leito de partícula. Essa disposição é retratada na Figura 10 com tubulações de gás fluidizante múltiplas [5] e na Figura 11 com uma caixa de distribuição de gás [21] debaixo do fundo do separador por densidade.

[0073] A remoção dos minerais densos no processo de trituração de carvão em caldeiras a carvão pulverizadas tem muitos benefícios que incluem:

[0074] Poluição reduzida de particulados, S02, S03, Hg, metais pesados e outros Poluentes Atmosféricos Perigosos (HAPS).

[0075] Erosão reduzida, particularmente do componente sílica, na fresa, canos de combustível e os queimadores.

[0076] Acúmulo de escória reduzido na caldeira devido ao ferro reduzido.

[0077] Incrustação reduzida na parte traseira da caldeira devido à carga de particulado reduzida.

[0078] Manutenção e tempo ociosos reduzidos e devido a questões de desgaste na fresa.

[0079] Rendimento de fresa aumentado devido à eficiência de trituração aumentada.

[0080] A habilidade de queimar carvão de qualidade mais baixa com conteúdo de matéria mineral mais alto.

[0081] Muitos outros benefícios resultariam da implantação desse processo em outras aplicações de fresa tal como no processo de cimento. Outros processos podem separar material reativo ou altamente combustível que exigem um gás inerte, tal como nitrogênio, para fluidizar o material particulado para impedir uma reação (oxidação) com o particulado conforme ocorreria se o ar fosse usado.

[0082] O processo de separação de mineral descrito pode ser melhorado por uma gama de processos de separação adicionais, como nos exemplos acima, para fornecer minerais com características físicas e/ou químicas selecionadas. Isso fornece as bases de um mecanismo para extrair minerais específicos de um processo de trituração com um conglomerado como a alimentação primária para a fresa.

[0083] Será apreciado por pessoas versadas na técnica, que diversas variações e modificações podem ser feitas às modalidades específicas da invenção que foram descritas anteriormente no presente documento. Todas as tais variações e modificações devem ser consideradas como abrangidas pelo escopo da invenção conforme reivindicado mais adiante no presente documento.

Claims

1. Aparelho de separação (2) que separa matéria particulada baseado na densidade em um processo de moagem ou trituração, em que a matéria particulada inclui primariamente matéria mineral de tamanho de partícula substancialmente homogêneo, sendo que o aparelho de separação (2) inclui: um alojamento (3); uma entrada de particulado (4) adaptada para o ingresso da dita matéria particulada no dito alojamento (3); caracterizado pelo fato de que o aparelho de separação (2) compreende: pelo menos uma tela de separação por tamanho (8) na entrada de particulado (4); uma entrada de fluido (5), adaptada para o ingresso de um fluido em uma porção inferior do alojamento (3) de modo que o fluido e a matéria particulada formem juntos um leito fluidizado; uma primeira saída (7), adaptada para a remoção de matéria particulada de uma primeira densidade predeterminada de uma porção inferior do alojamento (3); e uma segunda saída (6), adaptada para a remoção de matéria particulada de uma segunda densidade predeterminada de uma porção superior do alojamento (3), em que a segunda densidade predeterminada é menor que a primeira densidade predeterminada.

2. Aparelho de separação (2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita entrada de fluido (5) permite que uma taxa de fluxo suficiente entre no alojamento (3) para fazer com que a matéria particulada seja fluidizada, mas uma taxa de fluxo insuficiente para fazer com que as partículas individuais sejam suspensas no fluido sozinhas.

3. Aparelho de separação (2), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o alojamento (2) inclui pelo menos uma tela de distribuição (11) adaptada para a distribuição auxiliar do fluido que flui através da tela.

4. Aparelho de separação (2), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o alojamento (2) inclui uma pluralidade de telas de distribuição (11).

5. Aparelho de separação (2), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das telas de distribuição (11) é configurada para permitir que a matéria particulada passe através da mesma.

6. Aparelho de separação (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o alojamento (3) é dividido em seções.

7. Aparelho de separação (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o aparelho (2) inclui uma pluralidade de entradas de fluido (5).

8. Aparelho de separação (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a entrada de fluido (5) está localizada abaixo da placa perfurada (12) que se estende através do alojamento (3).

9. Aparelho de separação (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a matéria particulada é rejeitada a partir de um classificador.

10. Aparelho de separação (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a matéria particulada é primariamente carvão.

11. Aparelho de separação (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a matéria particulada é primariamente carbonato de cálcio.

12. Dispositivo de separação de múltiplos estágios caracterizado pelo fato de que inclui pelo menos dois dos aparelhos de separação (2) como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, a saída do primeiro aparelho de separação (14) é adaptada para alimentar a matéria particulada para a entrada de particulado do segundo aparelho de separação (15).

13. Fresa giratória vertical (80), caracterizada pelo fato de que inclui um aparelho (2) ou dispositivo conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 12.

14. Método de separação de matéria particulada incluindo primariamente matéria mineral de tamanho de partícula substancialmente homogêneo em um dispositivo de trituração ou moagem que usa um aparelho de separação (2), o método compreendendo: ingressar matéria particulada de tamanho de partícula substancialmente homogêneo através de uma entrada de particulado (4) de um alojamento (3) de um aparelho de separação (2); caracterizado pelo fato de: ingressar matéria particulada através de pelo menos uma tela de separação por tamanho (8); ingressar fluido em uma porção inferior do alojamento (3) através de uma entrada de fluido (5) do alojamento de modo que o fluido e a matéria particulada formem juntos um leito fluidizado, remover matéria particulada de uma primeira densidade predeterminada de uma porção inferior do alojamento (3) através de uma primeira saída (7) do alojamento (3); e remover matéria particulada de uma segunda densidade predeterminada de uma porção superior do alojamento (3) através de uma segunda saída (6), a segunda densidade predeterminada sendo inferior à primeira densidade predeterminada.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que uma taxa de fluxo suficiente é introduzida para fazer com que a matéria particulada seja fluidizada, mas uma taxa de fluxo suficiente faça com que as partículas individuais sejam suspensas no fluido sozinho.