BR112016005916B1 - dispositivo de trituração - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE TRITURAÇÃO. A invenção refere-se a um dispositivo (10) para a cominuição mecânica de conglomerados de material compostos por materiais que têm uma densidade e/ou consistência diferentes, que compreende uma câmara de cominuição (14) com um lado de alimentação e um lado de saída, sendo essa câmara de cominuição rodeada por uma parede da câmara de cominuição (42) cilíndrica e/ou cónica, em particular circular, que se expande em uma direção descendente e tem pelo menos dois segmentos que são consecutivos em uma direção axial, encontrando-se em cada um pelo menos um rotor (26, 28, 30) coaxialmente â câmara de cominuição, sendo que cada rotor possui uma haste de rotor e ferramentas para golpe (38) que se estendem pelo menos amplamente de modo radial para dentro da câmara de cominuição pelo menos durante a operação, havendo um cone alimentador (12), que cobre a(s) haste(s) do rotor, por cima da câmara de cominuição (14) no lado de alimentação, e um funil de entrada de fluxo (11) por cima do cone alimentador (12), formando-se uma região de entrada de fluxo entre o funil de entrada de fluxo e o cone alimentador, podendo o tamanho (d) da região de entrada de fluxo ser ajustado, em que as (...).

Description

[001] A presente invenção diz respeito a um dispositivo de trituração ou decapagem, em particular para metais e compostos de substância mineral em minérios (no campo mineiro), escória industrial que contém metal, escória de recuperação térmica de desperdícios que contém metal e qualquer outro conglomerado de metal. Sabe-se que vários metais e compostos de substâncias minerais se encontram em minérios, que, de acordo com o presente estado tecnológico, só podem ser separados dos correspondentes minérios com muito esforço.

[002] A extração eficiente de metais é consideravelmente simplificada através da decapagem ou separação total de todos os materiais que ocorrem nos minérios. Durante o processo de fundição de metais, não se consegue evitar que os metais fundidos (p. ex. Fe e Cu) entrem na escória, devido ao processo de fundição, e estes são igualmente difíceis de recuperar.

[003] Encontram-se inúmeros metais ferrosos e não ferrosos nas escórias e cinzas da recuperação térmica de desperdícios, assim como as escórias da produção de metal, que estão integradas nas escórias minerais na forma pura ou fortemente dimensionadas. Só é possível recuperar eficientemente esses metais dos conglomerados de material se esses metais forem libertados ou separados dos seus compostos/dimensionamento, de modo a poderem depois serem isolados do fluxo de material através de ímanes ou separadores de metal não ferroso.

[004] De acordo com a tecnologia anterior, essa escória é triturada com martelos convencionais e moinhos de percussão, e subsequentemente é introduzida nos separadores de ímanes e metal não ferroso.

[005] Com a utilização de martelos e moinhos de percussão é possível e também eficiente libertar e recuperar metais com um tamanho de partículas superior a 20 mm. Relativamente à libertação de partículas de metal menores com esses moinhos, é necessário definir folgas muito pequenas, por exemplo, inferiores a 20 mm, o que aumenta muito o esmagamento à custa da trituração de percussão. Essa trituração de percussão teria como consequência de os metais não ferrosos suaves serem triturados de modo a não poderem mais ser separados usando um separador de metal não ferroso. Assim sendo, é possível recuperar, apenas até certo ponto, pequenas partículas de metal que existem na escória na forma pura com os dispositivos de trituração que formam a tecnologia anterior.

[006] EP 2 529 835 A2 apresenta um dispositivo de trituração com as características do preâmbulo da Reivindicação 1.

[007] O objetivo da invenção é, por isso, criar um dispositivo com o qual seja possível libertar e/ou triturar e/ou separar mecanicamente partículas de metal puro e compostos de substâncias minerais integrados na escória e minérios. Deve ser ainda possível usar a invenção em conglomerados de material feitos de materiais de diferente densidade e/ou consistências.

[008] Este problema é resolvido por um dispositivo com as características da Reivindicação 1. As subreivindicações têm como matéria os modelos vantajosos da invenção.

[009] O dispositivo de trituração e/ou separação de acordo com a invenção tem uma câmara de trituração inerentemente conhecida com uma extremidade de fornecimento e uma extremidade de saída. A câmara de trituração está preferencialmente rodeada por uma parede da câmara trituradora que é preferencialmente cilíndrica, em particular arqueada, que está normalmente alinhada na vertical, em que a extremidade de fornecimento se encontra no topo e a extremidade de saída se encontra no fundo ou no lado. Essencialmente, é, porém, também possível dispor o eixo na horizontal, se o equipamento for usado para preparar conglomerados de material muito pequenos, usando uma corrente de ar horizontal. Caso contrário, o material é alimentado, em uma disposição vertical, de cima para baixo, gravimetricamente, e através de um rotor de ventoinha que vem com o seu próprio mecanismo de acionamento. O dispositivo de trituração de acordo com a invenção pode ser usado para separar conglomerados de material, mas também apenas para conglomerados de trituração.

[010] A câmara de trituração tem pelo menos duas, preferencialmente três, seções sucessivas na direção do eixo cilíndrico. Em cada uma dessas seções encontra-se pelo menos um rotor disposto centralmente ou concentricamente em relação à câmara de trituração, no qual existem ferramentas para golpes, que se estendem pelo menos radialmente para a câmara de trituração quando o dispositivo está a ser operado. Se forem usadas correntes ou ferramentas para golpes móveis como ferramentas para golpes, estas apenas se estendem radialmente para dentro da câmara de trituração se o rotor girar com uma correspondente velocidade rotacional. As ferramentas para golpes servem para partir os conglomerados de material do modo descrito em mais detalhe - possivelmente em conjunto com barras de impacto inerentemente bem conhecidas na parede da câmara de trituração ainda por descrever.

[011] Um cone alimentador, que cobre a haste do rotor, é colocado na extremidade de fornecimento através da câmara de trituração, de modo a conseguir uma alimentação uniforme do material unicamente no raio de ação das ferramentas para golpes, o que é importante para um bom resultado de separação. É disposta uma tremonha por cima do cone alimentador relativamente ao qual e forma uma área de guiamento entre a tremonha e cone alimentador, cujo tamanho (p. ex. a largura “d”) pode ser ajustada ou controlada. Isto pode, por exemplo, ser implementado através da ajustabilidade axial da tremonha e/ou cone alimentador. Deste modo, o fornecimento do material em interação com o do controle de um rotor de ventoinha colocado na área de saída pode ser controlado de modo a ser definido o tempo desejado para reter as finas partículas no dispositivo de trituração, em que a distribuição do tamanho das partículas do material triturado e também, por conseguinte, as propriedades de separação do dispositivo de trituração podem ser definidas para vários conglomerados diferentes de material, muito individualmente. A tremonha pode ser também formada através de uma configuração que obtém substancialmente o mesmo resultado, o que permite que a matéria-prima seja fornecida ao cone alimentador.

[012] A direção rotacional dos rotores em pelo menos duas, preferencialmente todas, seções sucessivas é contra-rotacional, o que leva a altas velocidades de desintegração entre as partículas por separar e as ferramentas para golpes, pois deste modo consegue-se que as partículas que são aceleradas pelas ferramentas para golpes de um rotor colidam frontalmente com as ferramentas para golpes virando na direção oposta no caso do rotor que segue na direção do fluxo de material. A energia de impacto é, assim, a soma da velocidade das partículas e da velocidade das ferramentas para golpes. Isto resulta em um grau extremamente elevado da energia de impacto das partículas de material nas subsequentes ferramentas para golpes ou nas barras de impacto na parede da câmara de trituração, o que faz os conglomerados de material partir, desde que haja dentro deles materiais de diferentes densidades e/ou consistência, p. ex. elasticidade. Por fim, a velocidade rotacional dos rotores pode, de acordo com a invenção, variar entre as seções da extremidade de fornecimento e a extremidade de saída da câmara de trituração. Deste modo, consegue-se aumentar a energia de impacto dos conglomerados de material na área de maior densidade de partículas na direção da extremidade de saída, uma vez que as velocidades rotacionais dos rotores e, por conseguinte, a velocidade absoluta das ferramentas para golpes são também aumentadas lá.

[013] As nervuras de deflexão encontram-se á volta do interior da parede da câmara de trituração em intervalos axiais, e/ou o raio das paredes da câmara de trituração aumenta de cima para baixo, o que leva à corrente de partículas que não fluem ao longo da parede exterior da câmara de trituração, sem entrar no raio de ação das ferramentas para golpes. Impede-se, assim, eficazmente esse tipo de corrente de derivação. Estas nervuras de deflexão encontram-se preferencialmente na área de pelo menos dois rotores ou entre os rotores na parede da câmara de trituração, em que o fluxo de material que cai no interior da câmara de trituração é efetivamente desviado para o raio de ação das ferramentas para golpes. A nervura deflexão tem preferencialmente um bordo superior que se estende da área superior exterior para a área inferior interior, o que melhora a função guia do último.

[014] Um dispositivo de corrente de ar para descarregar uma mistura de partículas/ar da câmara de trituração está disposto em conexão com a câmara de trituração, cujo dispositivo de corrente de ar possui pelo menos uma câmara de trituração coaxial ao eixo da câmara de trituração, que se encontra na sua própria haste, acionada através de um mecanismo de acionamento de ventoinha á parte, para rodar o rotor da ventoinha independentemente dos rotores. Isto permite alimentar a mistura de partículas/ar criada na câmara de trituração para dentro e para fora da câmara de trituração, em que preferencialmente a velocidade da ventoinha, em particular em interação com o controle do tamanho da área de entrada, também pode ser controlada, para uma separação otimizada do conglomerado de material. O material alimentado é normalmente partido pelas ferramentas para golpes, de modo a ocorrer um elevado número de partículas de pó. Se os componentes valiosos estiverem contidos nestas partículas de pó, a ventoinha pode ser comutada para um número alto de rotações, em que o pó “valioso" pode ser transportado para um reservatório de assentamento ou flutuação para ser recolhido para continuar a preparação. Se o pó for à parte indesejada, a ventoinha pode ser comutada para um número baixo de rotações. Os componentes valiosos dos conglomerados de material podem ser em grande medida totalmente esvaziados deste modo, sendo que relativamente a isto o pó fino escapa ou pode ser fornecido para um coletor de pó. Além disso, pode-se conseguir uma separação clara deste tipo dos componentes dos conglomerados do material, enquanto até agora isso só era possível com procedimentos muito mais complexos, p. ex. processos químicos.

[015] As partículas de material são ainda obrigatoriamente descarregadas da câmara de trituração através do equipamento de corrente de ar depois de terem sido suficientemente trituradas e, assim, não impedem que as partículas maiores sejam trituradas com sucesso. Por outro lado, assegura-se que as partículas pequenas de material, que por vezes até criam pó, são também transportadas em segurança da câmara de trituração para a área de preparação, onde podem ser separadas ou isoladas da corrente de ar através de separadores, em particular separadores centrífugos, especialmente ciclones. A seguir ao isolamento, pode ser levado a cabo um passo procedural, p. ex. uma separação de densidade, para separar o conteúdo do minério da escória, para assim obter o conteúdo de minério desejado.

[016] Forma-se uma área de entrada na forma de uma folga com a largura “d” entre a tremonha e o cone alimentador. Deste modo, a matéria-prima é introduzia uniformemente em toda a área de rotação da câmara de trituração. As áreas da área de entrada, isto é, à distância “d” entre a tremonha e o cone alimentador, são ajustáveis. A corrente de massa fornecida deste modo pode facilmente ser controlada através da largura “d” da área de entrada. Adicionalmente, através deste controle da largura “d” da área de entrada entre a tremonha e o cone alimentador, o diâmetro máximo de conglomerados fornecidos pode ser limitado, o que por sua vez contribui para o aumento da eficiência de toda a peça do equipamento. Adicionalmente, a corrente de ar no dispositivo pode também ser controlada através do controle da largura da área de entrada. Juntamente com o controle do rotor da ventoinha através do controle eletrônico, é possível definir uma corrente de partículas bem ajustada e adequada ao efeito pretendido. A definição da área de entrada interage perfeitamente com o controle individual do rotor da ventoinha. Deste modo, é possível definir e até regular com precisão os tempos de retenção de partículas na câmara de trituração e, por conseguinte, o grau de trituração.

[017] Para definir facilmente o tamanho da área de entrada, a tremonha é preferencialmente segurada em uma direção axial de modo a poder deslizar. Esta solução é tecnicamente simples de implementar e é muito eficaz.

[018] A área de entrada formada entre a tremonha e o cone alimentador é pelo menos, em grande parte, construída de forma idêntica à volta do eixo central da câmara de trituração, para assegurar uma alimentação uniforme e, assim, um efeito de trituração uniforme em toda a área de rotação da câmara de trituração.

[019] Em um aperfeiçoamento vantajoso da invenção, o dispositivo tem um controle para acionar a ventoinha, e há um sensor de pó na extremidade de fornecimento, em que o acionamento da ventoinha pode ser controlado, dependendo do sinal de saída do sensor do pó. Pode, assim, conseguir-se que - desde que contenha componentes valiosos - o pó seja fornecido a uma instalação de recuperação de partículas finas, p. ex. uma câmara de gaiola ou de flutuação. Caso contrário, pode ser fornecido a um coletor de pó, para implementar uma solução ecológica.

[020] É vantajoso, neste caso, se o controle e o acionamento da ventoinha permitir que o rotor da ventoinha seja operado a diferentes velocidades rotacionais, e a velocidade rotacional pode ser regulada, dependendo do sinal de saída do sensor de pó. A corrente de partículas na câmara de trituração pode ser ajustada com muita precisão às frações de partículas que provavelmente se esperam.

[021] Em um aperfeiçoamento vantajoso da invenção, as ferramentas para golpes são colocadas em vários níveis de um rotor, desviadas umas das outras. Isto resulta em uma trituração eficaz e uniforme da matéria-prima.

[022] Em um aperfeiçoamento vantajoso da invenção, os rotores têm um invólucro do rotor nas seções que vão consecutivamente da extremidade de fornecimento para a extremidade de saída, cujo raio permanece constante ao longo do comprimento axial da câmara de trituração. Deste modo, os rotores são projetados contra a corrente de partículas que se movem a alta velocidade, e a corrente de partículas está limitada de um modo definido na área dos rotores. Deste modo, o rotor é preferencialmente de igual modo coberto pelo cone alimentador, de modo a que o fluxo de material nesta área seja reduzido.

[023] Os rotores têm preferencialmente um invólucro do rotor na forma de um cilindro com um raio constante. Isto quer dizer: o raio ou a área base do cilindro é o mesmo em todas as seções. Um invólucro do rotor deste tipo, primeiramente, evita que o material seja apanhado no rotor. Em segundo lugar, um cilindro é fácil de fabricar. O cilindro pode ter uma área base poligonal ou redonda, por exemplo, circular. Uma área base do cilindro que seja circular é apropriada pelo fato de ser fácil de limpar, por impedir que o material adira e por minimizar o desgaste e rompimento. No caso de o cilindro ter uma área base poligonal, pode conseguir-se uma certa quantidade de alavancagem para as partículas, isto é, as partículas que caem sobre o invólucro do rotor são mais uma vez transportadas para fora através dos bordos do polígono, para o raio de ação das ferramentas para golpes. Uma área base poligonal, p. ex. quadrática ou em forma de estrela, é, por isso, apropriada se desejar obter um alto grau de eficiência de trituração em uma interação melhorada com as ferramentas para golpes.

[024] O invólucro do rotor inclui preferencialmente vários componentes permutáveis do invólucro do rotor, suportados no rotor. Quando transferir as partículas do material para a região radial exterior da câmara de trituração, o invólucro do rotor é exposta a um certo grau de desgaste e rompimento, de modo a que apenas os elementos do invólucro do rotor têm de ser trocados, o que é consideravelmente mais barato do que se tivesse de trocar todo o rotor. Adicionalmente, o invólucro do rotor protege os componentes do rotor localizados mais dentro, p. ex. os rolamentos.

[025] As barras retentoras, que decorrem axialmente ou em uma inclinação e que desviam o fluxo do material do invólucro do rotor na direção do raio de ação das ferramentas para golpes, são preferencialmente colocadas no invólucro do rotor. As barras retentoras que se estendem para a câmara de trituração axialmente e radialmente estão preferencialmente formadas pelo menos no segundo rotor ou penúltimo rotor, na direção do fluxo do material. Estas barras retentoras transportam partículas de material com elas e aceleram-nas radialmente para fora, de modo a que este material possa ser reintroduzido no raio de ação das ferramentas para golpes, e possa ser eficazmente partido aí.

[026] Enquanto é essencialmente possível usar um mecanismo de acionamento para os rotores e permitir a direção de rotação na direção oposta e diferentes velocidades rotacionais através de engrenagens correspondentes, é preferível que cada rotor tenha o seu próprio mecanismo de acionamento, que pode ser operado ou controlado independentemente dos outros rotores. Deste modo, as velocidades rotacionais podem ser individualmente ajustadas a diferentes conglomerados de material por libertar, que, com um único acionamento para todos os rotores, podem ser implementados de um modo mais complexo.

[027] As ferramentas para golpes são preferencialmente removíveis ou podem ser trocadas através de um dispositivo de fixação formado no rotor, podendo como resultado ser facilmente trocadas.

[028] O dispositivo de fixação incluem preferencialmente placas que são concêntricas umas em relação às outras, que estão firmemente dispostas a uma distância axial umas em relação às outras no rotor, possuindo essas placas orifícios que são concêntricos uns em relação aos outros, que podem ser penetrados por parafusos, que por sua vez passam por recessos na parte de montagem das ferramentas para golpes. As partes de montagem das ferramentas para golpes podem, por isso, por exemplo, conter um recesso ou um orifício, que é penetrado por um parafuso entre duas placas. A parte de montagem da ferramenta para golpes pode, por isso, por exemplo, ser formado por pelo menos um elo de cadeia ou uma perfuração. Isto permite fixar as ferramentas para golpes no rotor de modo a poderem ser facilmente retiradas.

[029] O dispositivo de fixação tem preferencialmente pelo menos dois receptáculos para as ferramentas para golpes, axialmente desviadas reciprocamente. Deste modo, as ferramentas para golpes podem ser axialmente desviadas reciprocamente, mas fixadas ao rotor, de modo a sobreporem-se na direção circunferencial, o que produz uma elevada eficiência.

[030] As ferramentas para golpes estão preferencialmente formadas, de um modo conhecido, através de correntes e/ou defletores. Estes são fabricados a uma escala industrial e podem ser obtidos no mercado a baixo custo.

[031] Em um aperfeiçoamento vantajoso da invenção, pelo menos um rotor que segue na direção de alimentação do material tem mais ferramentas para golpes do que o rotor colocado à frente. Assim sendo, aumenta a frequência de colisões de partículas com ferramentas para golpes no raio da menor alta energia, onde os rotores giram a alta velocidade, o que ajuda ao processo de quebrar virtualmente todos os conglomerados de material.

[032] Em um aperfeiçoamento vantajoso da invenção, é disposta uma base uniforme por baixo da câmara de trituração, na extremidade de saída. Isto é preferencialmente formado diretamente por baixo da ventoinha, de modo a que, através da ventoinha, o material triturado possa ser descarregado radialmente para áreas de preparação e eliminação pretendidas. Assim sendo, uma instalação de recuperação de partículas finas pode ser ligada à extremidade de saída do dispositivo, p. ex. a uma câmara de gaiola ou um ciclone, possibilitando a recuperação de pó “valioso" para continuar a preparação. Naturalmente, também pode ser ligado um coletor de pó à extremidade de saída do dispositivo para, por exemplo, recolher pó para eliminação ou para preparar a corrente de ar.

[033] Em um aperfeiçoamento vantajoso da invenção, a instalação de recuperação de partículas finas ou o coletor de pó pode, opcionalmente, ser ligado à extremidade de saída através de um mecanismo guia controlado, que permite facilmente controlar o fluxo de material em linha com os pedidos individuais para preparar frações diferentes de partículas. Esta solução pode ser implementada de um modo particularmente fácil com uma base uniforme, conforme descrito acima.

[034] O mecanismo guia pode preferencialmente ser controlado através do sinal do sensor de pó. Deste modo, tanto a área de entrada e a ventoinha como a descarga de partículas podem ser controladas com o sensor de pó.

[035] Preferencialmente, as barras de impacto que são axiais ou em uma inclinação encontram-se na parede da câmara de trituração, na qual o fluxo de material embate e que desvia o fluxo de material da parede da câmara de trituração para trás na direção da esfera de influência das ferramentas para golpes, de modo a que este material depois volte a entrar no raio de ação das ferramentas para golpes e possa ser eficazmente partido aí.

[036] O raio da parede da câmara de trituração é constante ou preferencialmente aumenta desde a extremidade de fornecimento até a extremidade de saída, que leva às partículas não recolhidas na área da parede da câmara de trituração, mas regressa sempre à área das ferramentas para golpes, onde são partidas. Em princípio, o raio da parede da câmara de trituração pode até reduzir, o que pode, porém, ser problemático devido a um maior risco de congestionamento. Se o raio da parede da câmara de trituração aumentar para baixo, o aumento pode ocorrer continuamente ou por fases.

[037] Pelo menos se for cilíndrica, a parede da câmara de trituração contém nervuras de deflexão à sua volta, com as quais o fluxo de material é desviado da parede da câmara de trituração para o raio de ação das ferramentas para golpes. Deste modo, obtém-se um elevado grau de eficiência na separação dos conglomerados de material. Como alternativa ou adicionalmente às nervuras de deflexão, o diâmetro da câmara de trituração também pode aumentar desde a extremidade de entrada (ou também extremidade de fornecimento) até à extremidade de saída, resultando daí um desvio da corrente de material na direção do raio de ação das ferramentas para golpes, através da gravidade e corrente de ar forçado.

[038] A combinação de características técnicas explicada acima causa, primeiramente, a energia de impacto dos conglomerados de material que aumenta na direção da extremidade de saída, e simultaneamente a densidade das partículas, que deve por fim levar aos conglomerados de material que entram em contato com as ferramentas para golpes e barras de impacto com um alto grau de energia de impacto na última secção antes de elas serem descarregadas da câmara de trituração, que leva aos conglomerados de material que são espalhados sem serem triturados como acontece na técnica anterior. O tamanho das partículas de metal contidas nos conglomerados de material não é, assim, reduzido. As partículas finas de material resultantes são inevitavelmente transportadas através de um dispositivo de corrente e ar adicional na direção da extremidade de saída da câmara de trituração para uma área de preparação, na qual as partículas de material são isoladas da corrente de ar, em que o tempo de retenção das partículas finas de material na câmara de trituração pode ser regulado através do dispositivo da corrente de ar. Os separadores preferencialmente centrífugos, tais como ciclones, são adequados para este efeito.

[039] O dispositivo da invenção permite, assim, uma trituração, separação ou libertação efetivas, por exemplo, de metais e compostos minerais contidos em minérios ou metais Fe ou não ferrosos a partir da escória ou dimensionamento, o que é dificilmente possível com os conhecidos dispositivos de acordo com a tecnologia anterior. Relativamente a isto, a invenção usa uma construção que conduz à energia de impacto dos conglomerados de material por libertar nas ferramentas para golpes e/ou barras de impacto na câmara de trituração que é maximizada, sem que os próprios componentes de metal sejam triturados no processo. Assim sendo, mesmo os componentes menores do material em compósitos podem continuar a ser isolados de um modo convenientemente económico. Assim sendo, a invenção consegue o mais alto grau de energia de impacto a partir dos conglomerados de material por separar, o que, mesmo no caso de apenas um pequeno efeito de trituração, faz com que os conglomerados de material sejam partidos e libertados.

[040] Adicionalmente, um aspeto da invenção consiste em aumentar a energia cinética de tantas partículas de material quanto possível na câmara de trituração, de modo a conseguir-se que as partículas de material ou conglomerados de material sejam, com um certo nível de energia de impacto, impactados com ferramentas para golpes ou barras de impacto. O requerente descobriu que essa energia de impacto faz com que os conglomerados de material se partam de um modo relativamente seguro sem que os próprios componentes de metal sejam muito esmagados.

[041] Para aumentar o número de interações de partículas de material ou conglomerados de material na câmara de trituração, podem formar-se trilhos de impacto na parede da câmara de trituração, ou pode aumentar-se o número de ferramentas para golpes que se estende para dentro axialmente e radialmente. Depois da aceleração mediante as ferramentas para golpes, as partículas de material saltam contra as barras de impacto e depois partem.

[042] A invenção é explicada abaixo com base na câmara de trituração com três seções. Tem, no entanto, de ser clarificado que a invenção também funciona do mesmo modo com duas seções, ou também com quatro ou mais seções. As seções da câmara de trituração axial correspondem às regiões axiais dos rotores.

[043] No caso de os rotores seguirem na direção de alimentação do material, as ferramentas para golpes podem ser dispostas como um número constante ou diferente. Assim sendo, no caso do primeiro rotor, por exemplo, isto é o rotor na primeira secção, o número de ferramentas para golpes pode ser ainda inferior, uma vez que a função desta secção consiste em transportar as partículas do material radialmente para fora, de modo a serem dirigidas para o raio de ação das ferramentas para golpe dos rotores subsequentes, nos quais já existem mais ferramentas para golpes dispostas no primeiro rotor. As barras retentoras podem, além do mais, serem formadas no invólucro do rotor do primeiro rotor, para eficazmente transportarem as partículas de material na área externa radial da câmara de trituração.

[044] Opcionalmente, notavelmente podem ser colocadas mais ferramentas para golpe no segundo rotor, isto é o rotor na segunda secção, do que no primeiro rotor. A intenção das ferramentas para golpe é acelerar as partículas de material que existem cada vez mais em uma maior densidade para fora e para baixo, na direção da extremidade de saída. O invólucro do rotor do segundo rotor pode ter também barras retentoras ou uma base poligonal para transportar as partículas para a área localizada radialmente para fora, onde são fortemente aceleradas na direção do terceiro rotor pelas em umerosas ferramentas para golpe na câmara de aceleração.

[045] Preferencialmente a maior parte das ferramentas para golpe é colocada no terceiro rotor, isto é, no rotor na terceira secção antes da saída, e destinam-se a partir com mais probabilidade as partículas de material fortemente aceleradas.

[046] O número cada vez maior de ferramentas para golpe nas seções consecutivas, assim como, a maior velocidade rotacional nas seções consecutivas, em conjunto com a direção rotacional oposta, causam assim, em todas as áreas transicionais, desde uma secção até a próxima uma maximização da energia de impacto, o que leva a uma libertação mecânica efetiva dos conglomerados de material. Os conglomerados de materiais partidos nos seus componentes individuais podem depois ser separados uns dos outros, depois de terem sido descarregados da câmara de trituração em dispositivos de separação ou trituração inerentemente conhecidos, tais como separadores de flutuação, separadores de vento, separadores magnéticos, etc.

[047] Para implementar uma maximização da energia de impacto das partículas de metal na câmara de trituração, assim como, para garantir o impacto de uma partícula de metal em uma ferramenta para golpe, verificou-se que é vantajoso fixar as ferramentas para golpe de cima a baixo, desviadas umas em relação às outras por cada rotor (ver Fig. 3).

[048] As velocidades do rotor (velocidades rotacionais) podem, neste exemplo, nas três seções, de cima a baixo, ir até 800, 1200 e 1500 rotações/min. respetivamente, em que os rotores na primeira e na segunda secção rodam na mesma direção, e na segunda e terceira seções rodam na direção oposta uns dos outros. A velocidade absoluta das ferramentas para golpe na área exterior da terceira secção (câmara de impacto de alta velocidade) é, pois, superior a 150 m/s. Isto quer dizer que, em conjunto com a contra-aceleração das partículas na câmara de pré-tratamento e a câmara de aceleração, podem ser conseguidas velocidades de impacto superiores a 200 m/s.

[049] A energia de impacto é calculada pela velocidade rotacional de um rotor em conjunto com o peso de uma ferramenta para golpe e o diâmetro das câmaras de trituração. Por outras palavras: Para conseguir uma excelente trituração ou libertação (tamanho de partícula ou também tamanho do grão) são testadas diferentes velocidades rotacionais, para obter a energia de impacto exigida.

[050] Deste modo, a velocidade de impacto e, por conseguinte, as energias de impacto das partículas de metal quando entram em contato com as ferramentas para golpe e/ou barras de impacto na câmara de trituração são maximizadas dentro dos limites do que é fisicamente possível e apropriado.

[051] As ferramentas para golpe são concebidas de um modo inerentemente conhecido, tal como se pode ver, por exemplo, em DE 10 2005 046 207. Podem ser por isso, formadas a partir de correntes e/ou defletores ou a partir de combinações desse tipo de elementos. Por último, a concepção das ferramentas para golpe não é relevante para a invenção.

[052] As ferramentas para golpe estão preferencialmente articuladas com os rotores, de modo a permanecerem sempre na sua posição horizontal. Por isso, não são necessárias velocidades rotacionais altas (como no caso das correntes convencionais) para colocar as ferramentas para golpe na posição horizontal. Adicionalmente, como resultado, podem ser colocadas múltiplas ferramentas para golpe em um rotor, desviadas umas das outras porque já não estão suspensas quando a máquina é desligada, possivelmente acabando por se perder no processo. A configuração movível das ferramentas para golpe de um modo a poderem ser movidas apenas em um plano em um eixo normal relativamente ao eixo cilíndrico da câmara de trituração é por isso altamente vantajosa. Também se pode proporcionar a fixação das ferramentas para golpe pelo menos aos rotores de um modo quase rígido.

[053] Claro que a invenção não se limita ao uso de partículas de metal em escória, podendo ser também usada em todo o tipo de conglomerados de material que consiste de materiais de diferentes densidades ou elasticidade.

[054] Se o rotor de cada secção tiver o seu próprio mecanismo de acionamento, os rotores podem ser separadamente acionados através de hastes que são concêntricas umas em relação às outras através de mecanismos de acionamento colocados em uma extremidade da câmara de trituração, ou os mecanismos de acionamento podem encontrar-se radialmente dentro dos invólucros do rotor dos correspondentes rotores, em particular na forma de motoredutores externos.

[055] Tanto a parede da câmara de trituração e as ferramentas para golpe como o invólucro do rotor consistem preferencialmente de materiais duros, resistentes ao impacto, tais como compósitos de metal ou metal cerâmico. O invólucro do rotor e a parede da câmara de trituração podem opcionalmente estar alinhadas com placas de desgaste.

[056] A invenção é descrita em baixo, por exemplo, com base no desenho esquemático. Apresenta o seguinte:Fig. 1 Uma secção longitudinal através de um dispositivo de trituração mecânico da invenção com três rotores;Fig. 2 Uma vista de perspectiva de um eixo com três rotores e um rotor de ventoinha da Fig. 1.

[057] A Figura 1 mostra um dispositivo de trituração e separação de material 10, que tem uma tremonha 11 e um cone alimentador 12, que estão dispostos em uma câmara de trituração cilíndrica 14. A folga “d” entre a tremonha 11 e o cone alimentador 12 pode ser ajustado usando um sistema do ajuste da altura da tremonha (não ilustrado) na direção do eixo cilíndrico da câmara de trituração. Ambos proporcionam um fornecimento homogéneo controlado do material a todo o raio de ação do dispositivo de trituração, sem danificar ou desgastar os seus componentes, isto é, uma área de alimentador completa de 360° relativamente à câmara de trituração cilíndrica. Por baixo da câmara de trituração é colocado um tabuleiro de distribuição horizontal 16, a partir do qual uma passagem 17 leva a uma câmara de gaiola 19. A tremonha 11, o cone alimentador 12, a câmara de trituração 14 e o tabuleiro de distribuição 16 estão ligados uns aos outros e repousam em uma armação 18 esquematicamente apresentada na Figura 1. A câmara de trituração cilíndrica 14 está disposta vertical com o seu eixo. São providenciadas três hastes concêntricas no centro da câmara de trituração 14, às quais estão ligados um primeiro rotor 26, um segundo rotor 28 localizado por baixo dele e um terceiro rotor mais abaixo 30 na extremidade de saída. Tal como se pode inferir, em particular, também da representação de perspectiva na Fig. 2, estas três hastes concêntricas são acionadas mecanismos de acionamento à parte, que não são apresentados, no presente exemplo, mas que são inerentemente conhecidos. Os mecanismos de acionamento permitem aos três rotores 26, 28 e 30 serem controlados separadamente através de rodas dentadas 20, 22 e 24, com uma direção rotacional pretendida e velocidade rotacional pretendida. Cada rotor tem um invólucro de rotor cilíndrico 34, cujo diâmetro é idêntico no caso de todos os três rotores 26, 28 e 30. Cada rotor contém ainda um dispositivo de fixação 36 para ferramentas para golpe 38, que são fixadas ao dispositivo de fixação 36 dos rotores 26, 28 e 30. As ferramentas para golpe 38 continuam em uma posição horizontal, isto é, transversal ao eixo do rotor, independentemente da rotação dos rotores.

[058] Um rotor de ventoinha 31 que roda coaxialmente ao eixo do rotor, que tem pás de ventoinha 35, que estão montadas em uma haste à parte 33, que é acionada através do seu próprio mecanismo de acionamento (não ilustrado) encontra-se por baixo dos rotores 26, 28 e 30 como um dispositivo de corrente de ar. Assim sendo, o rotor da ventoinha 31 pode ser operado independentemente dos rotores 26, 28 e 30, preferencialmente também a sua velocidade rotacional. O rotor da ventoinha 31 é acionado através de uma roda dentada à parte 25.

[059] O tabuleiro de distribuição 16, a partir do qual as partículas trituradas são transportadas para a câmara de gaiola 19 através da passagem 17 mediante o rotor da ventoinha 31, encontra-se diretamente por baixo do rotor da ventoinha 31. Em vez de ou adicionalmente noutro setor do tabuleiro de distribuição, pode ser também colocado outro dispositivo para separar material, p. ex. um separador de gravidade, um separador rotacional, tal como um ciclone, por cima de outra passagem 17.

[060] A construção da câmara de trituração 14 pode, além do mais, ser vista em detalhe na Figura 1. Correspondentemente, a câmara de trituração 14 contém uma parede da câmara de trituração 42, no lado de dentro da qual, de frente para a câmara de trituração, podem ser fixadas placas de desgaste 44, que protegem a parede da câmara de trituração. As placas de desgaste são preferencialmente fixadas à parede da câmara de trituração, de modo a poderem ser trocadas. Além disso, as barras de impacto 46 estão dispostas para decorrerem verticalmente na parede interior da câmara de trituração 14 a uma distância de 45 graus, que serve como uma superfície de impactação para o material acelerado pelas ferramentas para golpe 38.

[061] São preferencialmente providenciadas nervuras de deflexão 48, 49 para todo o caminho à volta a um nível na área do primeiro e segundo rotores, que estão em particular colocadas em uma formação circular no lado de dentro da parede da câmara de trituração 42 e servem para guiar o fluxo de material da parede da câmara de trituração 42 para o raio de ação das ferramentas para golpe 38.

[062] O design dos rotores é bem visível na Fig. 2, que mostra uma representação de perspectiva da configuração do rotor inserida centralmente na Fig. 1.

[063] O dispositivo de fixação 36 de cada rotor 26, 28 e 30 compreende preferencialmente quatros discos 50, 52, 54 e 56 concêntricos uns em relação aos outros, que têm orifícios 58 que são concêntricos entre si. Esse tipo de orifícios concêntricos 58 pode ser penetrado por parafusos 60, que passam pelas perfurações na extremidade 26, 28 ou 30 das ferramentas para golpe 38 de frente para o rotor, identificando assim as últimas no rotor. O dispositivo de fixação pode, porém, ser concebido de maneira diferente.

[064] No presente exemplo, no case de cada rotor 26, 28 e 30 as ferramentas para golpe 38 podem ser estabelecidas em três posições de altura diferentes entre os quatro discos 50, 52, 54 e 56. Apesar de os rotores 26, 28 e 30 serem também fornecidos identicamente no presente modelo, pode também fazer-se com que os rotores localizados mais abaixo tenham um número maior de opções para fixar as ferramentas para golpe ou com que haja um número maior de ferramentas para golpe suspensos dos rotores inferiores do que dos rotores superiores, tal como se pode ver no exemplo. Por exemplo, podem ser construídos mais discos concêntricos nos rotores inferiores, e menos discos concêntricos nos rotores superiores. De qualquer modo, vale sempre a pena que a densidade das ferramentas para golpe na área combinada inferior de separação, onde prevalecem velocidades altas de partículas, seja maior, melhorando a eficiência do equipamento.

[065] No presente modelo, são fornecidos defletores 38 que são fixados ao dispositivo de fixação 36 dos rotores 26, 28 e 30. Em vez de defletores, também podem ser usados elos de cadeia ou outras ferramentas para golpe inerentemente comuns. Quando o rotor está parado, as ferramentas para golpes estão normalmente suspensas e são pressionadas para fora pela força rotacional com uma velocidade rotacional maior até obterem a orientação operacional apresentada na figura, onde elas apontam radialmente para fora do rotor 26, 28 ou 30 respetivamente na direção da câmara de trituração 42.

[066] O mecanismo de trituração na câmara de trituração e separação pode ser definido através dos rotores 26, 28 e 30, enquanto as condições do fluxo e, por conseguinte, também os tempos de retenção das partículas ultrafinas na câmara de trituração podem ser definidos através da folga “d” entre a tremonha e o cone alimentador, assim como através do controle do rotor da ventoinha 31. Como resultado, para assegurar uma excelente separação dos componentes contidos no conglomerado de material, é possível controlar o dispositivo de trituração e separação de modo a ser adaptado aos conglomerados específicos do material.

[067] O funcionamento do dispositivo de trituração de material é explicado brevemente abaixo:

[068] O material por separar, p. ex. minérios que contêm metal, escória industrial que contém metal ou escória com inclusões de metal, é fornecido de um modo controlado através da tremonha 11 e cone alimentador 12, nomeadamente ajustando a folga “d” através do ajuste vertical da tremonha 12 da câmara de trituração 14 do dispositivo de trituração 10. O material grosso cai aí inicialmente devido ao seu peso pesado, e, no curso da crescente trituração no dispositivo de trituração 10, ele é sugado pelo rotor da ventoinha 31 na direção do tabuleiro de distribuição, onde é soprado do tabuleiro de distribuição 16 na direção para continuar a preparação, p. ex. uma câmara gaiola 19, um dispositivo de separação de densidade ou de separação rotacional (p. ex. um ciclone).

[069] Os rotores 26, 28 e 30 rodam sempre preferencialmente em direções opostas uns dos outros, isto é, com direções rotacionais alternadas, em que a velocidade rotacional pode aumentar preferencialmente de cima para baixo. A velocidade rotacional do rotor superior pode, por exemplo, ir até 800 rotações/min, enquanto o rotor central gira a 1200 rotações/min e o rotor inferior a 1500 rotações/min. O material que escoa para baixo é parcialmente triturado pelas ferramentas para golpe 38 no primeiro rotor mais acima 26, e parcialmente acelerado na direção circunferencial do rotor. O material ou colide com as barras de impacto 46 ou com as ferramentas para golpe 38 no rotor central 28 que roda na direção oposta, onde as partículas do fluxo de material agora, devido à aceleração anterior pelo rotor superior na direção oposta, colidem a uma velocidade maior, cujo resultado é um aumento significativo do efeito de trituração. Adicionalmente, também no caso do segundo rotor central, a velocidade rotacional pode ser maior do que no caso do primeiro rotor 26, de modo a que, também neste caso, o impacto sobre as partículas do material seja maior do que no caso do rotor superior. Adicionalmente, as partículas de material batem nas barras de impacto 46 que decorrem verticalmente, e são igualmente trituradas aí. O material que bate para baixo na área da parede da câmara de trituração 42 é novamente transportado pelas nervuras de deflexão 48 de volta para a área localizada dentro da câmara de trituração 14 radialmente, onde é guiado para o raio de ação das ferramentas para golpe 38. Uma vez que as ferramentas para golpe em cada rotor estão a várias alturas (ver a Figura 3), é alta probabilidade de cada material de partícula colidir com uma ferramenta para golpe, o que aumenta a eficácia do dispositivo.

[070] O terceiro rotor mais baixo 30 na área de saída pode rodar à mais alta velocidade. Além disso, neste caso, é preciso lembrar que, através do segundo rotor central 28, as partículas de material são sujeitas a uma maior aceleração na direção oposta, de modo a que as partículas agora colidem com o rotor inferior 30, rodando na direção oposta a uma contra-velocidade correspondentemente maior. Preferencialmente a maior parte das ferramentas para golpe 38 está localizada na área do rotor inferior 30, de modo a haver uma alta probabilidade aqui de as partículas colidirem com ferramentas pera golpe 30 ou com as barras de impacto verticais 46. Isto leva a uma trituração de material muito eficaz.

[071] A invenção não está limitada ao presente modelo, pois são possíveis variações dentro do âmbito de proteção das seguintes reivindicações.

[072] Consegue-se uma grande quantidade de energia de impacto de conglomerados de material a separar contra as ferramentas para golpe com a invenção, em que as partículas partidas podem ser eficientemente transportadas para continuar a preparação. Adicionalmente, a separação do material pode ser controlada através da regulação eficaz do fluxo de material, em particular o fluxo de partículas ultrafinas.

[073] Em particular, o número e distribuição das ferramentas para golpe podem diferir do exemplo apresentado. Podem ser usadas várias ferramentas para golpe diferentes, tais como correntes e defletores. Podem ser distribuídas muitas ferramentas para golpe sobre a circunferência na área do rotor mais baixo do que nas áreas mais acima. Isto faz com que na área da terceira secção aumente a probabilidade de colisões.

[074] A parede da câmara de trituração pode ter um setor que pode ser aberto para aceder á câmara de trituração possível, por exemplo, para realizar trabalho de manutenção. Os consumíveis, tais como as ferramentas para golpe 38 ou as placas de desgastes 44, podem ser, assim, mais facilmente trocados.

Claims (13)

1. Dispositivo (10) para triturar mecanicamente conglomerados de materiais constituídos por materiais de densidade e / ou consistência variáveis, caracterizado por compreender uma câmara de trituração (14) tendo um lado de suprimento e um lado de descarga, cuja câmara de trituração é fechada por uma parede da câmara de trituração (42), em particular cilíndrica e / ou cônica circular, alargada para baixo e que possui pelo menos duas porções sucessivas na direção axial, em cada uma das quais pelo menos um rotor (26, 28, 30) está disposto coaxialmente com a câmara de trituração, cada rotor tendo um eixo de rotor e tendo ferramentas de impacto (38) que se estendem substancialmente radialmente na câmara de trituração pelo menos durante a operação, tendo os rotores (26, 28, 30) direções de rotação opostas em pelo menos duas porções sucessivas,nervuras de dissipação (48) sendo dispostas de forma anelar no interior da parede da câmara de trituração em intervalos axiais e / ou em que o raio da parede da câmara trituração (42) aumenta de cima para baixo, caracterizada por um cone de entrega (12) estar disposto acima da câmara de trituração (14) no lado de suprimento e cobre a região central dos rotores,em que um funil de entrada (11) está disposto acima do cone de entrega (12), sendo formada uma região de entrada de tamanho ajustável (d) entre o funil de entrada e o cone de entrega, eem que é disposto um dispositivo de fluxo de ar para guiar uma mistura de partículas / ar produzido na câmara de trituração, conectado à câmara de trituração, em que o dispositivo de fluxo de ar que tem pelo menos um rotor de ventilador (31), que é disposto coaxialmente com o eixo da câmara de trituração e tem seu próprio eixo (33), que é acionado por seu próprio acionamento de ventilador, de modo a girar o rotor do ventilador independentemente dos rotores.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o fato de que a distância (d) entre o funil de entrada e o cone de entrega pode ser ajustada.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o fato de que o funil de entrada (11) está disposto coaxialmente com o eixo central da câmara de trituração, de modo a ser deslocável na direção axial.

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por o fato de que a região de entrada formada entre o funil de entrada (11) e o cone de entrega (12) ser formada pelo menos substancialmente de forma idêntica sobre o eixo central da câmara de trituração (14).

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por ter um sistema de controle para o acionamento do ventilador em que um sensor de poeira está disposto no lado de suprimento, e o acionamento do ventilador poder ser controlado em função do sinal de saída do sensor de poeira.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o fato de que o sistema de controle e o acionamento do ventilador permite a operação do rotor do ventilador (31) a diferentes velocidades de rotação e que a velocidade de rotação pode ser controlada em função do sinal de saída do sensor de poeira.

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o fato de que as ferramentas de impacto (38) estão dispostas deslocadas uma da outra em vários planos.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o fato de que, nas partes sucessivas do lado de suprimento ao lado de descarga, os rotores (26, 28, 30) têm um invólucro do rotor (34), cujo raio permanece constante ao longo do comprimento axial da câmara de trituração.

9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o fato de que cada rotor (26, 28, 30) tem seu próprio acionamento que é controlável independentemente dos outros rotores.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o fato de que cada rotor (26, 28, 30) possui um dispositivo de fixação (36) para prender de maneira removível as ferramentas de impacto (38).

11. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por o fato de que um rotor (28, 30) a jusante na direção de entrega do material possuir mais ferramentas de impacto do que o rotor (26, 28) disposto a montante.

12. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o fato de que uma placa distribuidora plana (16) estar disposta abaixo da câmara de trituração no lado de descarga.

13. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por o fato de que as tiras de defletor (46), que se estendem axialmente ou obliquamente, estão dispostas na parede da câmara de trituração.

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