BR112019004114B1 - Dispositivo de controle da saída de transbordamento para um hidrociclone - Google Patents

Abstract

A câmara (29A) do dispositivo de controle de saída de transbordamento (21A) tem uma superfície circunferencial interna que, quando vista em planta, tem geralmente a forma helicoidal, para direcionar o material que entra na câmara (29A) através da entrada circular (34) na porção de base (36) tangencialmente para fora em direção à saída de descarga (22A) localizada na parede lateral (38). A região de parede superior (40) da parede interior da câmara (29A), uma porção de parede lateral (32) e a porção de base (36) formam, em conjunto, a câmara (29A) que é de forma curvada internamente. Quando o material flui em uso entre a entrada (34) e a saída de descarga (22A), e passa através da câmara central (29A), não encontra cantos ou bordas agudas, mas apenas superfícies de parede interior suavemente curvadas ou arredondadas. A região de parede superior (40) da câmara (29A) também apresenta uma formação de controle de fluxo saliente (42) que é unida ou formada com a mesma, e que está disposta para se estender na câmara (29A), sendo direcionada para a entrada (34) tal que em uso o fluxo de material para a câmara (29A) através da entrada (34) encontra diretamente a formação (42)

Description

Campo técnico

[0001] A presente invenção refere-se, de forma geral, a hidrociclones e, mais particularmente, mas não exclusivamente, a hidrociclones adequados para utilização nas indústrias de processamento mineral e químico. A divulgação também se preocupa com o projeto de hidrociclones como um meio de otimizar seu desempenho.

Antecedentes da Divulgação

[0002] Os hidrociclones são usados para separar matéria suspensa transportada em um líquido fluido, tal como uma suspensão mineral, em duas correntes de descarga, criando forças centrífugas dentro do hidrociclone, à medida que o líquido passa através de uma câmara de formato cônico. Basicamente, os hidrociclones incluem uma câmara de separação cônica, uma entrada de alimentação que é geralmente tangencial ao eixo da câmara de separação e está disposta na extremidade da câmara de maior dimensão da seção transversal, uma saída de fluxo secundário na extremidade menor da câmara, e uma saída de transbordamento na extremidade maior da câmara.

[0003] A entrada de alimentação está adaptada para distribuir o líquido contendo matéria suspensa na câmara de separação de hidrociclone, e a disposição é tal que a matéria pesada (por exemplo, mais densa e mais grossa) tende a migrar para a parede externa da câmara e para frente e para fora através da saída de fluxo localizado centralmente. O material mais leve (menos denso ou mais fino) migra em direção ao eixo central da câmara e sai pela saída de transbordamento. Os hidrociclones podem ser utilizados para separação por tamanho das partículas sólidas suspensas ou por densidade de partículas. Exemplos típicos incluem tarefas de classificação de sólidos em aplicações industriais e de mineração.

[0004] Para permitir a operação eficiente de hidrociclones, a configuração geométrica interna da extremidade maior da câmara onde o material de alimentação entra, e da câmara de separação cônica são importantes. Em operação normal, tais hidrociclones desenvolvem uma coluna de ar central, que é típica da maioria dos projetos de hidrociclone aplicados industrialmente. A coluna de ar é estabelecida assim que o fluido no eixo do hidrociclone atinge uma pressão abaixo da pressão atmosférica. Esta coluna de ar se estende da saída de fluxo para a saída de transbordamento e simplesmente conecta o ar imediatamente abaixo do hidrociclone com o ar no topo. A estabilidade e a área da seção transversal do núcleo de ar é um fator importante para influenciar as condições de descarga de fluxo descendente e de transbordamento, para manter a operação normal do hidrociclone.

[0005] Durante a operação normal "estável”, a pasta entra através de uma entrada superior de uma câmara de separação de hidrociclone na forma da câmara cônica invertida para se tornar separada de forma limpa. No entanto, a estabilidade de um hidrociclone durante essa operação pode ser facilmente interrompida, por exemplo, por colapso do núcleo de ar devido à superalimentação do hidrociclone, resultando em um processo de separação ineficaz, pelo qual um excesso de partículas finas sai através da saída inferior ou partículas mais grossas saem pela saída superior.

[0006] Outra forma de operação instável é conhecida como "enrolamento - roping", em que a taxa de sólidos sendo descarregada através da saída inferior aumenta até um ponto em que o fluxo é prejudicado. Se medidas corretivas não forem adotadas em tempo hábil, o acúmulo de sólidos através da saída se acumulará na câmara de separação, o núcleo de ar interno entrará em colapso e a saída inferior descarregará um fluxo em forma de corda de sólidos grossos.

[0007] Condições de operação instáveis podem ter sérios impactos nos processos posteriores, muitas vezes exigindo tratamento adicional (o que, como será apreciado, pode afetar significativamente os lucros) e também resultar em desgaste acelerado do equipamento. A otimização do projeto de hidrociclone é desejável para que um hidrociclone seja capaz de lidar com mudanças na composição e viscosidade da suspensão de entrada, mudanças no fluxo de fluido que entra no hidrociclone e outras instabilidades operacionais.

Sumário

[0008] Em um primeiro aspecto, são descritas modalidades de um dispositivo de controle de saída de transbordamento para um hidrociclone, o dispositivo incluindo: - uma porção de base incluindo uma entrada; - uma parede superior; e - uma parede lateral que se estende entre a porção de base e a parede superior, a parede lateral incluindo uma saída; - a parede lateral, a porção de base e a parede superior definem em conjunto uma câmara de controle de fluxo de saída; a entrada estando disposta para receber um fluxo de material a partir de uma saída de transbordamento de um hidrociclone adjacente, de tal modo que em uso o fluxo de material passa através da câmara e sai por meio da saída; e em que uma superfície interior da câmara localizada na parede superior inclui uma formação de controle de fluxo que se estende para dentro da câmara na direção da entrada, a formação de controle de fluxo incluindo uma porção de extremidade aumentada e uma porção estreita disposta entre a porção de extremidade e a parede superior.

[0009] Verificou-se que o uso de uma configuração aprimorada do dispositivo de controle de saída de transbordamento produz alguns resultados benéficos metalúrgicos durante sua operação, conforme medido por vários parâmetros de classificação padrão. Esses resultados benéficos incluem uma redução tanto na quantidade de água, quanto na quantidade de partículas finas, que ignoram a etapa de classificação e que são indevidamente levadas no fluxo de descarga de fluxo de partículas grossas do ciclone, em vez de reportar ao fluxo de excesso de partículas finas como deve ser o caso durante a operação ideal do ciclone. Também foi observada uma redução no tamanho médio de corte de partículas (d50%) na corrente de transbordamento da etapa de classificação, como consequência de partículas mais finas agora se reportarem ao fluxo de transbordamento de partículas finas.

[00010] Os inventores supõem que o uso de um dispositivo de controle de saída de transbordamento para auxiliar na separação de partículas finas de partículas mais grossas também pode possibilitar vantagens operacionais em processos relacionados, por exemplo, uma melhoria no desempenho de recuperação em um processo de flotação a jusante. Um aumento na quantidade de partículas finas na alimentação de flotação pode levar a uma melhor liberação e separação por flotação de materiais valiosos em uma etapa subsequente do processo. Além disso, reduzir a quantidade de carga recirculante de material particulado no circuito de separação de moagem e ciclone pode evitar a remoagem de partículas que já são suficientemente finamente moídas, bem como aumentar a capacidade do circuito de moagem, porque a remoagem desnecessária desperdiça energia no circuito de moagem. Em geral, os inventores esperam que o uso de um dispositivo de controle de saída de transbordamento em conjunto com a etapa de separação de hidrociclone maximize o rendimento do produto em termos de, por exemplo, tonelagem por hora e mantenha os parâmetros do processo de separação física em um nível estável.

[00011] Em certas modalidades, a formação do controle de fluxo é radialmente simétrica.

[00012] Em certas modalidades, a porção de extremidade ampliada da formação de controle de fluxo inclui uma região convexa que fica voltada para a entrada.

[00013] Em certas modalidades, a formação de controle de fluxo diminui progressivamente em uma direção da parede superior para a porção estreitada e alarga progressivamente em uma direção da porção estreita para a porção de extremidade aumentada. Em uma forma disto, a porção estreita é uma região côncava da formação de controle de fluxo.

[00014] Em certas modalidades, a porção de extremidade da formação do controle de fluxo termina em uma posição mais próxima da entrada do que da superfície interior da câmara localizada na parede superior.

[00015] Em certas modalidades, a superfície interior da parede lateral da câmara de controle de fluxo é de forma arredondada. Em uma forma disto, a superfície interior arredondada da parede lateral da câmara tem a forma de um toroide.

[00016] Em certas modalidades, um eixo da saída da câmara é disposto para ser geralmente perpendicular a um eixo da entrada da câmara.

[00017] Em certas modalidades, a câmara é geralmente na forma de voluta em seção transversal quando vista em um plano em que o eixo da saída está localizado.

[00018] Também são aqui divulgadas modalidades de um dispositivo de controle de saída de transbordamento para um hidrociclone, o dispositivo incluindo: - uma porção de base incluindo uma entrada; - uma parede superior; e - uma parede lateral que se estende entre a porção de base e a parede superior, a parede lateral incluindo uma saída; - a parede lateral, a porção de base e a parede superior definem em conjunto uma câmara de controle de fluxo de saída; - a entrada estando disposta para receber um fluxo de material a partir de uma saída de transbordamento de um hidrociclone adjacente, de tal modo que em uso o fluxo de material passa através da câmara e sai por meio da saída; e em que uma superfície interior da câmara localizada na parede superior inclui uma formação de controle de fluxo que se estende para dentro da câmara em direção à entrada, terminando em uma posição mais próxima da entrada do que da superfície interior.

[00019] Verificou-se que o uso de um dispositivo de controle de saída de transbordamento usando tal configuração de controle de fluxo promove um fluxo de descarga de ciclone estável, minimiza qualquer pressão de retorno no processo do sistema de ciclone, maximiza a área de seção transversal do núcleo central de ar axial gerado dentro do ciclone, maximiza o rendimento do produto em termos de, por exemplo, tonelagem por hora e maném os parâmetros do processo de separação física em um nível estável.

[00020] Em certas modalidades, a formação de controle de fluxo inclui uma porção de extremidade ampliada e uma porção estreita colocada entre a porção de extremidade e a parede superior.

[00021] Em certas modalidades, este dispositivo de controle de saída de transbordamento para um hidrociclone é de outro modo, como definido pelas características do primeiro aspecto.

[00022] Em um segundo aspecto, são descritas modalidades do dispositivo de controle de saída de transbordamento para um hidrociclone, o dispositivo incluindo: - uma porção de base incluindo uma entrada; - uma parede superior; e - uma parede lateral que se estende entre a porção de base e a parede superior, a parede lateral incluindo uma saída; - a parede lateral, a porção de base e a parede superior definem em conjunto uma câmara de controle de fluxo de saída; - a entrada estando disposta para receber um fluxo de material a partir de uma saída de descarga de um hidrociclone adjacente, de tal modo que em uso o fluxo de material passa através da câmara e sai por meio da saída; e em que uma superfície interior da parede lateral da câmara é de forma arredondada.

[00023] O uso de um dispositivo de controle de saída de transbordamento com tal configuração da superfície interna da parede lateral da câmara foi encontrado para promover um fluxo de descarga de ciclone estável, minimizar qualquer pressão de retorno no processo do sistema de ciclone, maximizar a área da seção transversal do núcleo de ar axial central gerado dentro do ciclone, maximizar o rendimento do produto em termos de, por exemplo, tonelagem por hora, e manter os parâmetros do processo de separação física em um nível estável.

[00024] Em certas modalidades, quando o dispositivo é visualizado em seção transversal vertical, a superfície interior arredondada da parede lateral da câmara está configurada para se curvar para fora e depois para se curvar para dentro, quando se desloca em uma direção da porção de base para a parede superior.

[00025] Em certas modalidades, a superfície interior arredondada da parede lateral da câmara tem a forma de um toroide.

[00026] Em certas modalidades, uma superfície interior da câmara localizada na parede superior inclui uma formação de controle de fluxo que se estende para dentro da câmara na direção da entrada, terminando em uma posição mais próxima da entrada do que da superfície interior.

[00027] Em certas modalidades, uma superfície interior da câmara localizada na parede superior inclui uma formação de controle de fluxo que se estende para dentro da câmara na direção da entrada, a formação de controle de fluxo incluindo uma porção de extremidade aumentada e uma porção estreita disposta entre a porção de extremidade e a parede superior.

[00028] Em certas modalidades, o dispositivo de controle de saída de transbordamento para um hidrociclone do segundo aspecto é, de outro modo, como definido pelas características do primeiro aspecto.

[00029] Outros aspectos, características e vantagens tornar-se-ão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada quando tomada em conjunto com os desenhos anexos, que são uma parte desta divulgação e que ilustram, a título de exemplo, os princípios das invenções divulgadas.

Descrição das Figuras

[00030] Os desenhos anexos facilitam a compreensão das várias modalidades que serão descritas.

[00031] A Figura 1 é uma vista esquemática em corte parcial de um hidrociclone da técnica anterior (da USP 7.255.790, atribuído a uma empresa que está relacionada com a presente Requerente).

[00032] A Figura 2 é uma vista lateral esquemática de um dispositivo de controle de saída de transbordamento quando visto na direção da saída do dispositivo, estando o dispositivo de acordo com uma primeira modalidade da presente divulgação.

[00033] A Figura 3 é uma vista em planta esquemática do dispositivo de controle de saída de transbordamento de acordo com a Figura 2.

[00034] A Figura 4 é uma vista lateral esquemática em corte transversal do dispositivo de controle de saída de transbordamento da Figura 3, quando visto ao longo do plano seccional A-A.

[00035] A Figura 5 é um detalhe da vista lateral da seção transversal da Figura 6 quando visto ao longo do plano seccional B-B.

[00036] A Figura 6 é uma vista em perspectiva, em corte transversal, do dispositivo de controle de saída de transbordamento das Figuras 2 e 3, quando visto ao longo do plano seccional B-B.

Descrição detalhada

[00037] Esta divulgação se refere a características de projeto de um hidrociclone do tipo que facilita a separação de uma mistura de material líquido ou semi-líquido em duas fases de interesse. O hidrociclone tem um projeto que permite uma operação estável, com rendimento maximizado e bons parâmetros do processo de separação física.

[00038] Um hidrociclone, quando em uso, é normalmente orientado com o seu eixo central X-X a ser colocado na posição vertical, ou próximo de estar na vertical. Com referência aos desenhos, é mostrado um hidrociclone geralmente indicado em 10 que inclui um corpo principal 12 tendo uma câmara 13 nele, a câmara 13 incluindo uma seção de entrada (ou alimentação) 14, e uma seção cônica de separação 15. O hidrociclone 10 adicional inclui uma porta 17 de entrada de alimentação cilíndrica de seção transversal circular, em uso para alimentar uma mistura de material, tipicamente uma mistura de suspensão com suporte de partículas, na seção 14 de entrada da câmara 13.

[00039] Uma saída de transbordamento ou localizador de vórtice 27, tipicamente na forma de um tubo cilíndrico de curta extensão, é provida em uma extremidade da câmara 13 adjacente à seção de entrada 14 da mesma, e uma saída de fluxo 18 na outra extremidade da câmara, distante da seção de entrada 14 da câmara 13.

[00040] O hidrociclone 10 inclui ainda uma unidade de controle 20 tendo um dispositivo 21 de controle de saída de transbordamento localizado adjacente seção de entrada 14 da câmara 13 do hidrociclone 10 e em comunicação com o mesmo através da saída de transbordamento 27. O dispositivo 21 de controle de saída de transbordamento inclui uma câmara central 29, e uma saída 22 de descarga transversal circular localizada tangencialmente a partir da câmara central 29, e um orifício de estabilização de núcleo de ar localizado centralmente 25 que está afastado da saída de transbordamento 27, através do outro lado da câmara central 29. O orifício de estabilização 25, a saída de transbordamento 27 e a saída de fluxo descendente 18 são geralmente axialmente alinhados ao longo do eixo X-X do hidrociclone 10.

[00041] A câmara central 29 do dispositivo de controle de saída de descarga 21 tem uma superfície interna que quando vista em planta de corte tem geralmente a forma de voluta, para dirigir o material que entra na câmara 29 do dispositivo de controle de saída de transbordamento 21 para o exterior em direção à saída de descarga 22. De preferência, a forma de voluta da superfície interna subtende um ângulo de até 360°.

[00042] A seção de entrada 14 da câmara 13 do hidrociclone 10 tem uma superfície interna, que geralmente tem a forma de voluta e, de um modo preferido, axialmente inclinada na direção da extremidade convergente da câmara de separação e se estende em volta da superfície interna até 360°.

[00043] O orifício de estabilização 25 compreende paredes laterais afuniladas que se estendem a uma curta distância para a câmara central 29, a qual, como mostrado na Figura 1, forma uma seção de entrada geralmente cônica. A unidade de controle 20 pode ser integral com o hidrociclone 10 ou separada do mesmo de modo a permitir que esta seja adaptada aos hidrociclones existentes.

[00044] A saída de fluxo descendente (a seguir "saída inferior") 18 está localizada centralmente na outra extremidade da câmara 13 (isto é, no ápice da seção de separação cônica 15) estando afastada da seção de entrada 14, em uso para descarga de uma segunda das fases. A saída de fluxo descendente 18 mostrada nos desenhos é a extremidade aberta da seção de separação cônica 15. No hidrociclone 10 em uso, o material que passa através da saída de fluxo descendente 22 flui para uma seção adicional na forma de um comprimento cilíndrico de tubo conhecido como torneira 55.

[00045] O hidrociclone 10 é disposto em uso para gerar um núcleo de ar interno em torno do qual a pasta circula. Durante o funcionamento estável, o hidrociclone 10 opera de tal modo que uma fase sólida mais leve da suspensão é descarregada através da saída de transbordamento 27 mais alta e uma fase sólida mais pesada é descarregada através da saída inferior 18 do fluxo descendente e depois através da torneira 55. O núcleo de ar gerado internamente percorre o comprimento do corpo principal 12.

[00046] Com referência agora às características do dispositivo de controle de saída de transbordamento da presente descrição, será feita referência às Figuras 2 a 6. Nesta modalidade do dispositivo, se uma parte executa uma função similar a uma parte que já foi descrita em relação aos hidrociclones da técnica anterior ou aos dispositivos de controle de saída de transbordamento da técnica anterior, foi-lhe dada a mesma designação de número de peça seguida da letra "A".

[00047] O dispositivo de controle de saída de transbordamento de hidrociclone 21A inclui uma câmara central 29A, que tem superfícies de parede interior que são arredondadas, e localizadas dentro (ou como parte de) um invólucro exterior 30 que é geralmente octogonal quando visto no plano (como pode ser visto na Figura 3). Como apresentado na Figura 4 e na Figura 6, a forma da superfície da parede interior da câmara 29A está na forma matemática de um toroide - isto é, a forma da cavidade da câmara 29A é definida pela rotação de um círculo em torno de um eixo central para produzir um anel de seção circular (uma superfície de revolução com um buraco no meio como um donut).

[00048] Em vez de ser de uma forma matemática específica, em outras modalidades, a forma da superfície da parede interior da câmara 29A, quando o dispositivo é visto em seção transversal vertical, pode simplesmente ser configurada em primeiro lugar para se curvar para fora e subsequentemente para se curvar para dentro de novo, quando se desloca em uma direção desde a porção de base até a parede superior, e assim proporcionar um percurso de fluxo suave para os materiais líquidos e sólidos que se movem através da câmara 29A, como será descrito em seguida.

[00049] Na câmara 29A, existe uma entrada circular 34 localizada na porção de base 36 e que está ligada à saída de transbordamento 27 do ciclone adjacente (não mostrada), estando a entrada 34 disposta de modo a receber um fluxo de material da saída de transbordamento 27 que, em uso, passa em e através da câmara 29A, saindo através da saída circular de descarga transversal 22A localizada em uma parede lateral 38. A câmara 29A do dispositivo de controle de saída de transbordamento 21A tem uma superfície circunferencial interior que, quando vista na vista em planta em corte (como pode ser visto na Figura 3), tem geralmente a forma de voluta, para dirigir o material que entra na câmara 29A através da entrada circular 34 na porção de base 36 tangencialmente para fora para a saída de descarga 22A localizada na parede lateral 38.

[00050] A região de parede superior 40 da parede interior da câmara 29A tem uma área localizada em oposição à porção de base 36 do dispositivo 21A, que por si mesmo inclui a entrada circular 34. A região de parede superior 40, uma porção de parede lateral 32 e a porção de base 36 em conjunto formam a câmara 29A formada internamente como um toroide na modalidade mostrada nas Figuras 4 e 6. Quando o material flui em uso entre a entrada 34 e a saída de descarga 22A, e passa através da câmara central 29A, ele não encontra cantos ou bordas afiadas, mas apenas superfícies de paredes internas suavemente curvadas ou arredondadas.

[00051] A região de parede superior 40 da câmara 29A também apresenta uma formação 42 de controle de escoamento saliente que é unida ou formada com a mesma e que está disposta para se estender na câmara 29A, sendo dirigida para a entrada 34 de tal forma que em uso o fluxo de material na câmara 29A através da entrada 34 se encontra diretamente na formação 42. Como resultado da sua forma, a formação 42 funciona para defletir e direcionar suavemente o fluxo de material em torno dela e para o circular para a câmara 29A.

[00052] Como se mostra nas Figuras 4 e 6, a formação de controle de fluxo 42 tem geralmente a forma de um gargalo ou haste alongados, estreitos e simétricos 44, e tendo uma cabeça de extremidade aumentada 46, que é unida à região de parede superior 40 pelo gargalo estreito 44. A cabeça de extremidade aumentada 4 6 tem uma face convexa 4 8 que está voltada para baixo em direção à entrada 34. Na modalidade mostrada, a porção de gargalo estreito 44 é radialmente simétrica em torno do eixo X-X e tem um geralmente um afunilamento, e então uma forma alargada com lados côncavos 50 ao redor, quando se move em uma direção para baixo a partir da região de parede superior 40.

[00053] A face convexa 48 na cabeça de extremidade aumentada 46 está localizada a uma distância na câmara 29A que está mais próxima da entrada 34 do que da superfície interior da região da parede superior 40 - em outras palavras, a face convexa 48 se estende abaixo de um ponto médio horizontal da câmara de controle 29A que é indicada pela linha C-C nas Figuras 2 e 4. Isto significa que a face convexa 48 é colocada num trajeto de fluxo direto do material que entra na câmara 29A quando em uso, e o centro da face convexa é a primeira porção do dispositivo de controle de fluxo 21A para encontrar o fluxo de material, o qual serve então para redirecionar esse fluxo em direção às paredes interiores arredondadas da câmara 29A.

[00054] Ao longo do eixo X-X do hidrociclone, por conseguinte, encontra-se também a entrada 34, bem como o eixo principal do gargalo estreito 44 e da cabeça alargada 46 localizada dentro da câmara 29A do dispositivo de controle de saída de transbordamento 21A. Quando o fluxo de material sai da câmara central 29A através da saída de descarga 22A, o eixo D-D da saída de descarga 22A é geralmente perpendicular ao eixo X-X. O fluxo de material na câmara 29A experimenta, por isso, uma mudança perpendicular na direção entre entrada e saída, mas as paredes internas arredondadas da câmara 29A, assim como as superfícies arredondadas da face convexa 48 da cabeça alargada 46 e da parede lateral côncava 50 do gargalo estreito 44, todos servem conjuntamente para reduzir a turbulência do fluxo tanto quanto possível, conduzindo a condições operacionais mais estáveis no hidrociclone adjacente.

[00055] A face convexa 48 da cabeça alargada 46 cria uma área de abertura estreita e, assim, uma velocidade mais alta para a pasta à medida que se move para a câmara central 29A. Além disso, a forma da face convexa 48 mantém a pasta na câmara 29A e impede que ela retorne ao hidrociclone abaixo, bem como proporciona passagem suave dessa pasta sem geração de turbulência. Por sua vez, isso melhora o desempenho metalúrgico do hidrociclone.

[00056] Com referência à Figura 4, a cabeça alargada 46 é fixada através do gargalo estreito 44 à região da parede superior 40 por meio de um parafuso de fixação alongado 52 e uma disposição de porca 54. Em outras modalidades, a cabeça alargada pode ser diretamente formada com o gargalo estreito e o gargalo é então ligado na sua extremidade superior em uso à região da parede superior 40.

[00057] Com referência à Figura 5, as meias porções 56 superiores e 58 inferiores do dispositivo 21A de controle de saída de transbordamento estão unidas por uma pluralidade de porcas 60 de fixação espaçadas circunferencialmente e fixadas 62 localizadas em torno do perímetro do dispositivo 21A, o que é também mostrado na Figura 6. O dispositivo 21A pode, por conseguinte, ser fundido ou moldado em duas porções que são subsequentemente unidas, e a cabeça alargada e as partes de gargalo estreito da formação de controle de fluxo podem ser encaixadas na porção superior 56 antes das duas porções 56, 58 estarem conectadas.

[00058] Na modalidade mostrada, a formação do gargalo 44 e da cabeça 46 é radialmente simétrica em relação ao eixo central X-X do hidrociclone, contudo em outras modalidades, a formação de controle de fluxo pode ter outras formas e configurações que servem para desviar suavemente o fluxo de material de entrada no dispositivo de controle de saída de transbordamento.

[00059] A forma e configuração das paredes da câmara interna 29A e da formação de controle de fluxo 42 servem para permitir o fluxo livre de material através do dispositivo de controle de saída de transbordamento 21A, reduzindo a turbulência devido a todas as superfícies arredondadas que são apresentadas ao fluxo de material.

[00060] Em certas outras modalidades, é possível operar um dispositivo de controle de saída de transbordamento de ciclone deste tipo sem que todas as superfícies acima mencionadas sejam curvadas em cada modalidade. Por exemplo, a formação de controle de fluxo pode ainda ter a face convexa 48 colocada em um trajeto de fluxo direto do material que entra na câmara 29A quando em uso, de modo que o centro da face convexa é a primeira porção do dispositivo de controle de fluxo 21A a encontrar o fluxo de material e redirecioná-lo conforme descrito. No entanto, nesse mesmo exemplo, a característica da cabeça alargada e partes estreitas do gargalo da formação do controle de fluxo não pode ser curvada - o gargalo estreito poderia simplesmente ser cilíndrico e a cabeça alargada disposta para se estender daquele gargalo de maneira cônica (em vez de ser curva). Embora todas as superfícies ainda estejam lisas e sem arestas vivas ou porções não unidas, elas não são todas curvadas da maneira mostrada nas Figuras 4 e 6.

[00061] Em certas outras modalidades, a formação de controle de fluxo pode ter algumas características diferentes de forma na região da cabeça alargada, mas desta vez a parede lateral côncava 50 do gargalo estreito 44 pode estar no lugar, para servir para reduzir a turbulência do fluxo como tanto quanto possível na câmara, levando a condições operacionais mais estáveis no hidrociclone adjacente. Resultados experimentais

[00062] Os resultados experimentais foram produzidos pelos inventores utilizando a nova configuração de equipamento aqui divulgada, para avaliar se existem resultados benéficos metalúrgicos durante a operação do hidrociclone, em comparação com o caso da linha de base (sem a nova configuração).

[00063] A Tabela 1-1 mostra os resultados de várias experiências em que um dispositivo de controle de saída de transbordamento 21A está localizado na posição mais alta no topo de um hidrociclone 10, que está ligado à saída de transbordamento de ciclone através do localizador de vórtice 27, comparado com uma situação sem ele.

[00064] Os parâmetros que foram calculados incluíram: a porcentagem (%) de alteração na quantidade de desvio de água (WBp); e a porcentagem (%) de alteração na quantidade de partículas finas (Bpf) que contornam a etapa de classificação. Em um hidrociclone de funcionamento insatisfatório, algumas partículas finas e de água são carregadas indevidamente na corrente de descarga de fluxo descendente de partículas grossas do ciclone (superdimensionamento), em vez de reportar ao fluxo de transbordamento de partículas finas, como deveria ocorrer durante a operação ideal do ciclone. Os parâmetros WBp e Bpf fornecem uma medida disso.

[00065] Também foi observada a alteração percentual (%) no tamanho médio de corte de partículas (d50) na corrente de transbordamento da etapa de classificação, como uma medida de se partículas mais ou menos finas foram relatadas para o fluxo de transbordamento de partículas finas. Partículas deste tamanho específico d50, quando alimentadas ao equipamento, têm a mesma probabilidade de reportar ao fluxo descendente ou ao transbordamento.

[00066] Também foi observada uma quantificação do fator de eficiência da classificação do hidrociclone, em comparação com uma "classificação ideal" calculada. Esse parâmetro alfa (a) representa a acuidade da classificação. É um valor calculado, que foi originalmente desenvolvido por Lynch e Rao (Universidade de Queensland, JK Minerals Research Center, Manual JKSimMet). A distribuição de tamanho de partículas em um fluxo de alimentação é quantificada em várias faixas de tamanho, e a porcentagem em cada faixa que reporta ao fluxo de descarga de fluxo descendente (superdimensionamento) é medida. Um gráfico é então desenhado da porcentagem em cada banda que relata o fluxo descendente (como ordenada, ou eixo Y) versus o intervalo de tamanho de partícula do menor para o maior (como abcissa, ou eixo X). As partículas menores têm o menor percentual de relatório para superdimensionar. No ponto d50 do eixo Y, a inclinação da curva resultante fornece o parâmetro alfa ( a). É um número comparativo que pode ser usado para comparar classificadores. Quanto maior o valor do parâmetro alfa, melhor será a eficiência da separação.

[00067] Quando se compara a utilização do dispositivo de controle de saída de transbordamento com uma câmara interna de acordo com a presente descrição com um hidrociclone que não tem nenhuma câmara de controle de saída de transbordamento, os dados na Tabela 1-1 demonstram: - uma redução de 10,3% na quantidade de água contornando (WBp) a classificação do hidrociclone, terminando no fluxo descendente; - uma ligeira (3,6%) redução na quantidade de partículas finas (Bpf) que ultrapassou a etapa de classificação ao terminar no fluxo descendente; - uma redução de 9,0% do tamanho médio de corte de partículas (d50) na corrente de transbordamento da etapa de classificação; e - uma redução muito ligeira (1,3%) no parâmetro de eficiência de separação, que não representa uma mudança real.

[00068] Em suma, globalmente os melhores resultados foram observados nas melhorias no contorno de água (WBp), e no tamanho médio de corte de partículas (d50) da mistura sólido-líquido que flui através de um hidrociclone usando um dispositivo de controle de saída de transbordamento da presente divulgação - isto é, houve tanto uma redução na quantidade de água contornando (WBp) o hidrociclone e terminando na corrente de fluxo descendente, como também uma redução no tamanho médio de corte de partícula (d50) na corrente de transbordamento.

[00069] Supõe-se que o dispositivo de controle de saída de transbordamento aqui divulgado pode ser mais útil naquelas situações em que uma classificação mais restrita de um produto por tamanho é o requisito predominante.

[00070] Constatou-se que o uso de um aparelho de separação de hidrociclone equipado com o dispositivo de controle de saída de transbordamento da presente divulgação pode realizar condições operacionais ótimas (e estáveis), e esta configuração física foi encontrada para: - promover melhor liberação de partículas finas e, assim, melhor recuperação em um processo de flotação a jusante, maximizando assim o rendimento; - minimizar a carga de recirculação do material particulado no fluxo descendente do hidrociclone que está sendo retornado a uma etapa de moagem, evitando assim o remoagem das partículas, economizando energia; - maximizar o rendimento do produto em termos de, por exemplo, tonelagem por hora; e - manter os parâmetros do processo de separação física em um nível estável.

[00071] Na descrição anterior de certas modalidades, recorreu-se à terminologia específica por razões de clareza. No entanto, a divulgação não se destina a ser limitada aos termos específicos assim selecionados, e deve ser entendido que cada termo específico inclui outros equivalentes técnicos que operam de maneira semelhante para realizar um propósito técnico similar. Termos como "superior" e "inferior", "acima" e "abaixo" e similares são usados como palavras de conveniência para fornecer pontos de referência e não devem ser interpretados como termos limitantes.

[00072] Neste relatório descritivo, a palavra "compreendendo" deve ser entendida em seu sentido "aberto", isto é, no sentido de "incluir", e assim não limitado a seu sentido "fechado", que é o sentido de "consistir apenas em". Um significado correspondente deve ser atribuído às palavras correspondentes "compreendem", "compreende" e "compreender" onde elas aparecem.

[00073] A descrição precedente é fornecida em relação a várias modalidades que podem compartilhar características e funções comuns. Deve ser entendido que uma ou mais características de qualquer uma das modalidades podem ser combinadas com uma ou mais características das outras modalidades. Além disso, qualquer característica única ou combinação de características em qualquer uma das modalidades pode constituir modalidades adicionais.

[00074] Além disso, o precedente descreve apenas algumas modalidades da invenção, e podem ser feitas alterações, modificações, adições e/ou mudanças sem sair do escopo e da essência das modalidades divulgadas, sendo as modalidades ilustrativas e não restritivas. Por exemplo, a formação do controle de fluxo pode ser constituída por um número de peças unidas de várias maneiras umas às outras (por exemplo, não apenas por porcas e parafusos, mas por outros tipos de meios de fixação) . Os materiais de construção do invólucro do dispositivo de controle de saída de transbordamento, embora normalmente feito de plástico rígido ou metal, também pode ser de outros materiais, como cerâmicas. O material de revestimento interno do dispositivo pode ser borracha ou outro elastômero, ou cerâmica, formado na geometria de forma interna necessária da câmara, como especificado aqui.

[00075] Além disso, as invenções descreveram em conexão com o que é presentemente considerado como sendo as modalidades mais práticas e preferidas, é para ser entendido que a invenção não é para ser limitada às modalidades divulgadas, mas pelo contrário, destina-se a cobrir vários modificações e arranjos equivalentes incluídos dentro da essência e do escopo das invenções. Além disso, as várias modalidades descritas acima podem ser implementadas em conjunto com outras modalidades, por exemplo, aspectos de uma modalidade podem ser combinados com aspectos de outra modalidade para realizar ainda outras modalidades. Além disso, cada característica ou componente independente de qualquer montagem pode constituir uma modalidade adicional.

Claims (8)

1. Dispositivo de controle de saída de transbordamento (21) para um hidrociclone (10), caracterizado pelo fato de incluir, - uma porção de base (36) incluindo uma entrada (34); - uma parede superior (40); e - uma parede lateral (32) que se estende entre a porção de base (36) e a parede superior (40), a parede lateral (32) incluindo uma saída (22A); - a parede lateral (32), a porção de base (36) e a parede superior (40) definem em conjunto uma câmara de controle de fluxo de saída (29A); - a entrada (34) estando disposta para receber um fluxo de material a partir de uma saída de transbordamento (27) de um hidrociclone adjacente, de tal modo que em uso o fluxo de material passa através da câmara (29A) e sai por meio da saída (22A), e sendo que um eixo da saída (22A) da câmara (29A) está disposto para ser perpendicular a um eixo da entrada (34) da câmara(29A), de modo que o fluxo de material na câmara (29A) experimenta uma mudança perpendicular na direção entre a entrada (34) e a saída (22A); e sendo que uma superfície interior da câmara (29A) localizada na parede superior (40) inclui uma formação de controle de fluxo (42) que se estende para dentro da câmara (29A) na direção da entrada (34), a formação de controle de fluxo (42) incluindo uma porção de extremidade aumentada e uma porção estreita disposta entre a porção de extremidade e a parede superior (40); e sendo que a porção de extremidade aumentada da formação de controle de fluxo (42) inclui uma região curva convexa (48) que está voltada para a entrada (34).

2. Dispositivo de controle de saída de transbordamento (21), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a formação do controle de fluxo (42) é radialmente simétrica.

3. Dispositivo de controle de saída de transbordamento (21), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a formação de controle de fluxo (42) se estreita progressivamente em uma direção da parede superior (40) para a porção estreita e alarga progressivamente em uma direção da porção estreita para a porção de extremidade aumentada.

4. Dispositivo de controle de saída de transbordamento (21), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a porção estreita é uma região côncava da formação de controle de fluxo (42).

5. Dispositivo de controle de saída de transbordamento (21), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a porção de extremidade da formação de controle de fluxo (42) termina em uma posição mais próxima da entrada (34) do que da superfície interior da câmara (29A) localizada na parede superior (40).

6. Dispositivo de controle de saída de transbordamento (21), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a superfície interior da parede latera (32)l da câmara de controle de fluxo (29A) é de forma arredondada.

7. Dispositivo de controle de saída de transbordamento (21), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a superfície interior arredondada da parede lateral (32) da câmara (29A) tem a forma toroide.

8. Dispositivo de controle de saída de transbordamento (21), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara (29A) tem uma seção transversal na forma de voluta quando vista em um plano em que o eixo da saída (22A) está localizado.

Images