BR112022016486B1 - Dispositivo de teste para testar propriedades de ruptura e mecânicas de partículas de rocha e método para testar propriedades de ruptura de partículas de rocha - Google Patents

Abstract

ARRANJO E MÉTODO DE TESTE PARA TESTAR PROPRIEDADES DE RUPTURA E MECÂNICAS DE PARTÍCULAS DE ROCHA. A invenção diz respeito a um arranjo de teste para testar propriedades de ruptura e mecânicas de partículas de rocha. Arranjo de teste compreende: um suporte (1, 2); duas rodas de britagem contra-rotativas (3, 3) suportadas no suporte (1, 2); e um arranjo de acionamento (M1, M2) para girar as rodas de britagem (3, 3), as ditas rodas de britagem (3, 3) voltadas uma para a outra e definindo entre elas uma folga de entrada (G) para as partículas de rocha, as ditas rodas sendo arranjadas para quebrar as partículas de rocha (RP) para partículas filhas menores (DP), em que o arranjo de teste é arranjado para receber apenas uma partícula de rocha de cada vez para ser introduzida na folga de entrada para teste de ruptura, um arranjo de medição de energia (5, 5) arranjado para medir informação se relacionando com energia absorvida pelas partículas de rocha (RP) durante a ruptura, um processador (PR) acoplado ao arranjo de medição de energia e arranjado para receber, como entradas, pelo menos um grau de ruptura das partículas de rocha como um resultado da ruptura e as energias de ruptura correspondentes absorvidas pelas partículas de rocha (RP)(...).

Description

Antecedentes

[001]Corpos de minério são intrinsecamente variáveis em composição e propriedades fisicas por causa de sua natureza heterogênea. Poucos corpos de minério consistem em uma única litologia ou qualquer outra classificação geológica (tipos de minério). A variabilidade em corpos de minério usualmente fica evidente a partir de um programa de caracterização mostrando a distribuição espacial destas propriedades. A variabilidade de corpo de minério é bem reconhecida, entretanto, o projeto de muitas instalações de processamento ainda é realizado usando valores fixados ou distintos das propriedades de corpo de minério, como parâmetros de entrada. O projeto de uma planta de processo tem muitas convenções; uma dessas é selecionar o octogésimo valor de percentil de uma medida chave para o projeto. O octogésimo percentil é determinado com base na disponibilidade e representação da distribuição de amostra de teste no LOM.

[002]Empresas de mineração tendem a investir mais em entender recursos do que em metalurgia, da qual o teste de cominuição é um componente principal. Se o programa de trabalho de teste não for executado e interpretado adequadamente, existem riscos de estabelecer os critérios de projetos errados e comprometer o fluxograma de processo. Uma consequência disso é que vários projetos têm desempenho inferior (principalmente capacidade de processamento) e têm recorrido gastar capital adicional para mitigar o problema (por exemplo, britagem secundária, detonação de alta intensidade e/ou rejeição de seixo improdutivo). Outra consequência é que alguns financiadores estão expressando menos confiança na capacidade do técnico para prever o desempenho dos circuitos de moagem, o que tem impactado na capacidade das companhias para obter financiamento.

[003]Testes de cominuição são um elemento critico para projetar, de modo apropriado, plantas de beneficiamento de minério. Tradicionalmente, um trabalho de teste tem sido conduzido com algumas amostras de referência representativas. Para modelagem geometalúrgica, o corpo de minério total é explorado com base em amostras de núcleo de perfuração para entender a variabilidade de recurso e estabelecer dominios geometalúrgicos espaciais que mostram a resposta diferencial para processamento mineral. Configurar um programa geometalúrgico para uma jazida de minério exige um trabalho de teste extensivo. Métodos para testar o comportamento de cominuição consequentemente devem ser mais eficientes em termos de tempo, custo e exigências de amostra. A integração do teste de cominuição à estrutura geometalúrgica total é importante.

[004]Testagem, mapeamento e modelagem geometalúrgicos são necessários para descobrir as propriedades de corpos de minério ou de outros corpos de rocha ou de partículas dos mesmos. Para esse propósito, partículas de rocha são submetidas a teste de caracterização de ruptura.

[005]Teste de caracterização de ruptura pode dar informação útil com relação às características dos corpos de rocha para melhor projetar os equipamentos de processo, tais como dispositivos de cominuição da instalação de processamento de indústria de mineração. Por exemplo, um conhecimento mais profundo com relação às propriedades de ruptura de rocha seria muito vantajoso porque mais de 50% da energia consumida em mineração é consumida em cominuição, comparada a apenas 10% em escavação.

[006]Técnicas diferentes têm sido desenvolvidas para avaliar as características de ruptura de rochas ou de corpos de minério e para gerar os parâmetros para modelagem. Um teste de queda de peso é um exemplo de um método convencional para avaliar as características de ruptura de uma peça única de rocha ou de um corpo de minério. Um dispositivo de ruptura de minério de teste de queda de peso (DWT) convencional exige procedimentos manuais laboriosos e niveis de energia fixados. Em tal teste de queda de peso, um peso é arranjado para ser elevado para uma certa altura e cai sobre a rocha, causando assim ruptura da rocha (se a altura for suficiente para causar a ruptura). A altura e massa do peso determinam o nivel de energia de ruptura. O uso de tais niveis de energia fixados é também impreciso.

[007]Qualquer discussão de documentos, procedimentos, materiais, dispositivos, artigos ou algo semelhante que tenha sido incluida no presente relatório descritivo, não é para ser considerada como uma admissão de que todas ou algumas dessas matérias formam parte da base de técnica anterior ou eram conhecimento geral comum no campo pertinente para a presente revelação, tal como ele existia antes da data de prioridade de cada uma das reivindicações anexas.

Descrição Resumida

[008]A presente invenção visa fornecer um dispositivo de teste para abordar ou aliviar pelo menos parcialmente as desvantagens indicadas acima. A revelação visa habilitar teste de ruptura de partícula única rápido e de baixo custo em uma faixa ampla de tamanhos de rocha. A revelação pretende medir a resistência compressiva e a energia total real absorvida por cada partícula. A energia absorvida é então relacionada com a descendência produzida a partir da partícula pai.

[009]De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um dispositivo de teste para testar propriedades de ruptura e mecânicas de partículas de rocha; o dito dispositivo de teste compreendendo: um suporte; duas rodas de britagem contra-rotativas suportadas no suporte; um dispositivo de acionamento para girar as rodas de britagem, as ditas rodas de britagem voltadas uma para a outra e definindo entre elas uma folga de entrada para as partículas de rocha, as ditas rodas sendo arranjadas para quebrar as partículas de rocha para partículas filhas menores; em que o dispositivo de teste é arranjado para receber apenas uma partícula de rocha de cada vez para ser introduzida na folga de entrada para teste de ruptura; um dispositivo de medição de energia é arranjado para medir informação se relacionando com energia absorvida por cada partícula de rocha durante a ruptura; e um dispositivo de medição de força é arranjado para medir informação se relacionando com a força aplicada a cada partícula de rocha durante a ruptura; um processador é acoplado ao dispositivo de medição de energia e arranjado para receber, como entradas, pelo menos um grau de ruptura das partículas de rocha como um resultado da ruptura e as energias de ruptura correspondentes absorvidas pelas partículas de rocha durante a ruptura para determinar uma correlação entre o grau de ruptura e as energias de ruptura, e para produzir a correlação.

[010]Um aspecto relacionado fornece um método para testar propriedades de ruptura de partículas de rocha, compreendendo: pesar a massa de partículas de rocha individuais; introduzir as partículas de rocha entre duas rodas de britagem contra-rotativas para quebrar as partículas de rocha para partículas filhas menores, em que as ditas partículas de rocha são introduzidas entre as rodas de britagem uma de cada vez para a dita ruptura; realizar uma medição de energia para medir informação, se relacionando com a energia absorvida por cada partícula de rocha introduzida independentemente; realizar uma medição de força para medir informação, se relacionando com a força de ruptura aplicada a cada partícula de rocha individual introduzida; determinar pelo menos um grau de ruptura da partícula de rocha resultando da ruptura; calcular, por um processador, com base no grau de ruptura e nas energias de ruptura correspondentes medidas pela medição de energia, uma correlação entre o grau de ruptura e as energias de ruptura, e produzir, pelo processador, a correlação.

[011] Calcular, por um processador, com base no tamanho de partícula e nas forças de ruptura medidas pela medição de força, a resistência compressiva de rocha.

[012]Uma vantagem do dispositivo e método de teste revelados é que eles são capazes de produzir precisamente dados extensivos de resistência compressiva de rocha e de caracterização de ruptura de particula única, enquanto ainda sendo capazes de permanecerem rápidos e adequados para teste on-line de baixo custo.

[013]Por todo este relatório descritivo, a palavra "compreendem", ou variações, tais como "compreende" e "compreendendo", será entendida para indicar a inclusão de um elemento, número inteiro ou etapa, ou grupo de elementos, números inteiros ou etapas relatadas, mas não a exclusão de qualquer outro elemento, número inteiro ou etapa, ou grupo de elementos, números inteiros ou etapas.

Descrição Resumida dos Desenhos

[014]No conteúdo a seguir, a invenção será descrita com mais detalhes por meio de modalidades preferidas com referência aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 mostra um dispositivo de teste; a Figura 2 mostra a relação entre o parâmetro de grau de ruptura tio (% menor que 1/10 do tamanho original de particula) e a energia de ruptura especifica Ecs (kWh/t); a Figura 3 ilustra um fluxograma de um processo para medir a força aplicada e energia absorvida por cada particula durante ruptura; e a Figura 4 ilustra a medição de força e de energia durante a ruptura.

Descrição Detalhada

[015]Referindo-se à Figura 1, é mostrado um dispositivo de teste TA para avaliar as propriedades de ruptura de particulas de rocha RP, o dito dispositivo de teste compreendendo um suporte 1, 2 e duas rodas de britagem contra-rotativas 3, 3' suportadas no suporte 1, 2. O suporte 1 para a primeira roda 3 pode ser visto como uma armação rigida e o suporte 2 para a segunda roda 3' é uma viga vertical móvel ou outro suporte 2 que possa ser deslocado usando o mecanismo de ajuste 6 tendo uma abertura ovalada 6A e o elemento 6B, tal como parafuso, na armação de suporte 1, e um elemento, tal como a porca 9 (no parafuso 6A) arranjada para pressionar horizontalmente viga de suporte móvel 2 contra o quadro 1. A viga de suporte 2 com a segunda roda relatada 3' pode ser deslocada horizontalmente em relação ao suporte 1 e em relação à primeira roda 3. Esse segundo suporte 2 suportando a segunda roda 3' é móvel de tal maneira que a largura da folga de entrada G entre as rodas 3, 3' pode ser ajustada. Um mecanismo de ajuste similar ou diferente 8 também pode existir na extremidade inferior da viga de suporte 2.

[016]O mecanismo de ajuste 6 ou 8 também pode ser visto como uma articulação ou uma parte da articulação, proposta para propósitos de proteção. Se relacionando com isso, se a força causada pela particula britada exceder o atrito produzido ao pressionar a viga de suporte 2 contra a armação de suporte 1, então a viga de suporte 2 pode girar em volta da parte 8 (mecanismo/articulação de ajuste) para permitir à segunda roda 3' escapar e aliviar a força, como um mecanismo de proteção contra carregamento excessivo.

[017]Durante a operação do dispositivo, o mecanismo de ajuste de folga fica travado e as extremidades superior e inferior da viga de suporte 2 não deslocam. A extremidade da viga de suporte 2 é pressionada/presa contra a armação de suporte 1 de tal maneira que o atrito entre as partes impede a viga de suporte 2 (carregando a segunda roda 3') de deslocar.

[018]Partículas de rocha individuais RP entram na folga G entre as rodas contra-rotativas paralelas 3, 3' uma de cada vez. O dispositivo compreende o dispositivo de medição de força 7, 7' para medir a força de ruptura de cada partícula de rocha RP. A força é medida a partir da flexão forçada (causada pela partícula de rocha RP entre as rodas 3, 3') da viga de suporte 2, a viga de suporte 2 está travada em seu lugar em ambas as extremidades da viga de suporte 2.

[019] Uma ou ambas as extremidades da viga 2 podem ser articuladas contra o quadro 1 após o ajuste de folga ser fixado no lugar. Tanto a rotação quanto o movimento horizontal da extremidade da viga de suporte 2 em relação à armação de suporte mudam o comportamento de flexão da viga 2, o que pode ser levado em conta por meio de calibração de software.

[020]Em uma modalidade, o dispositivo de medição de força 7, 7' compreende um ou mais medidores de tensão, detectando a deformação de flexão da viga de suporte vertical 2. A viga de suporte 2 (carregando a segunda roda 3') e os medidores de tensão relacionados formam conjuntamente uma célula de carga. Em uma modalidade e apenas como um exemplo, um medidor de tensão adequado pode ser o Kyowa KFG-5-120-C1-11L3M3R. Outros dispositivos de medir a flexão da viga de suporte 2 também são possíveis. O dispositivo de medição de força 7, 7' é para medir informação se relacionando com a resistência compressiva de partícula de rocha, o dito dispositivo de medição de força 7, 1' sendo acoplado via linhas 17, 17' a um processador PR, o dito processador PR sendo arranjado para calcular a força de ruptura aplicada a cada particula de rocha RP ao longo do tempo.

[021]As rodas de britagem 3, 3', isto é, as rodas de cominuição, isto é, os elementos de britagem rotativos, podem ser rodas estreitas, tendo largura axial pequena de, por exemplo, 25-50 mm, e diâmetro de, por exemplo, 20-80 cm. Um material possivel para as rodas 3, 3' é metal, tal como aço endurecido. Um exemplo do peso de cada roda 3, 3' é de 10100 kg, tal como 40-60 kg, e isso depende da energia disponível máxima exigida.

[022]Adicionalmente, o dispositivo de teste TA compreende um dispositivo de acionamento Ml, M2 para girar as rodas de britagem. O dispositivo de acionamento pode ser os motores elétricos sem engrenagens integrados Ml, M2. Como um exemplo apenas, a classificação de potência adequada para motores elétricos é 50-100 W.

[023]As rodas de britagem 3, 3' são voltadas uma para a outra e elas definem entre elas uma folga de entrada G para as partículas de rocha RP, as ditas rodas 3, 3' sendo arranjadas para britar/cominuir partículas de rocha para partículas filhas menores DP (descendência) . O dispositivo de teste é arranjado para receber apenas uma particula de rocha de cada vez para ser introduzida na folga de entrada entre as rodas 3, 3'. Isso pode ser arranjado ao controlar um mecanismo de alimentação, de tal modo que apenas uma particula de rocha entra na folga de entrada de cada vez. A força aplicada para ruptura e a energia absorvida por cada particula são medidas pelos métodos apresentados a seguir.

[024]A largura da folga G é ajustada para ser menor que o tamanho (diâmetro minimo) da particula de rocha RP introduzida. Em um exemplo, a largura da folga G é em porcentagem (25% a 75%) do tamanho médio (diâmetro) de particula. O tamanho de particula pode variar de 8 mm a 50 mm.

[025]O dispositivo de teste TA compreende adicionalmente um dispositivo de medição de energia 5, 5' para determinação da energia absorvida por cada particula de rocha durante ruptura, o dito dispositivo de medição de energia 5, 5' sendo acoplado ao dito processador PR via linhas 15, 15', o dito processador PR sendo arranjado para calcular energia absorvida por cada particula de rocha RP durante a ruptura. O dispositivo de medição de energia pode ser arranjado para medir a energia aplicada diretamente à particula de rocha durante a ruptura, assim diretamente indicando a energia exigida para quebrar a particula de rocha. Algumas modalidades do dispositivo são descritas a seguir.

[026]A palavra "processador" é para ser entendida amplamente, ele pode ser microprocessador (CPU), computador ou algum outro elemento adequado, e ele pode ser uma unidade integral, ou ele pode ter vários elementos relacionados, mas possivelmente separados, tais como componentes distintos. O processador pode ser acoplado a uma memória que pode ser não transitória, tal como um chip de memória ou um circuito de memória. A memória pode armazenar pelo menos um produto de programa de computador compreendendo um código de programa de computador de instruções legiveis pelo processador. O código de programa de computador então pode configurar o processador para executar um processo de computador para determinar as propriedades de ruptura de partículas de rocha com base nas medições descritas neste documento.

[027]O processador PR inclui, ou tem acesso a dados que contêm a relação da característica medida (tensão, velocidade) e a saida de cálculo (resistência compressiva, energia de ruptura e/ou um grau de ruptura da partícula de rocha).

[028]Com relação ao método correspondente, ele é um método para testar propriedades de ruptura de partículas de rocha. O método compreende: pesar a massa de partículas de rocha, introduzir partículas de rocha (uma de cada vez) entre duas rodas de britagem contra-rotativas 3, 3' para britar partículas de rocha para partículas filhas menores, efetuar (realizar, executar) uma medição de força para medir informação se relacionando com a força de ruptura aplicada a cada partícula de rocha RP, efetuar (realizar, executar) uma medição de energia para medir informação se relacionando com energia absorvida por cada partícula de rocha (RP) , calcular força de ruptura aplicada a cada partícula de rocha (RP) e calcular energia absorvida por cada partícula de rocha PR. O peso das partículas de rocha é medido com um dispositivo de pesagem adequado, e o valor de peso é transferido/fornecido para o processador PR. Em um caso em que existe um mecanismo de alimentação para fornecer as partículas de rocha para a folga de entrada, um dispositivo de pesagem pode ser arranjado no mecanismo de alimentação, de tal modo que a partícula de rocha é pesada antes de entrar na folga de entrada. O peso medido é então transferido eletronicamente do dispositivo de pesagem para o processador.

[029]Em uma modalidade, o dispositivo de medição de energia 5, 5' é um dispositivo para medir a perda de energia das rodas giratórias 3, 3' durante o evento de ruptura de cada particula de rocha RP. A britagem da particula de rocha RP entre as rodas 3, 3' diminui a velocidade (e momento rotacional) das rodas 3, 3', e a quantidade de perda de velocidade (e perda de momento rotacional) se refere à quantidade de perda de energia, a qual por sua vez se refere à quantidade de energia fornecida pelas rodas contra- rotativas para a particula de rocha RP. Com relação ao método correspondente, em uma modalidade, o método é de tal modo que a perda de energia das rodas giratórias 3, 3' durante o evento de ruptura de cada particula de rocha é medida.

[030]Em uma modalidade adicional, o dispositivo de medição de energia 5, 5 compreende uma estrutura de sensor, a dita estrutura de sensor sendo arranjada para medir a partir das rodas 3, 3' uma ou mais do seguinte: velocidade, velocidade angular, posição rotacional. A estrutura de sensor pode compreender codificador rotativo ótico, tendo um aro com um padrão de dentes em forma de engrenagem, os quais são medidos por uma porta ótica de infravermelho do tipo TCST-1103, mencionado apenas como um exemplo. A estrutura de sensor então pode computar a redução na velocidade e/ou na velocidade angular durante a ruptura, indicando assim a quantidade de energia transferida diretamente das rodas 3, 3' para a particula de rocha durante a ruptura.

[031]Na modalidade mostrada na figura 1, o motor é integrado diretamente à respectiva roda. Em uma variação possivel, em que o motor não é fixado diretamente à roda, o torque pode ser medido a partir do eixo intermediário. O torque também pode ser medido a partir de forças de reação ou de torque aplicado pelo motor contra o quadro. O torque produzido pelo motor sinaliza transferência de energia entre o motor e a roda, não diretamente entre a roda e a particula de rocha. Em uma modalidade, o dispositivo de medição de energia é arranjado para medir a energia aplicada à particula de rocha indiretamente ao observar o torque que o motor aplica à roda. A quantidade de torque medida depende de como o motor reage à perda de velocidade angular da roda - em outras palavras, quanto torque para quantas rotações em que tempo é exigido para trazer a roda de volta para a velocidade inicial.

[032]Com relação a eventos de ruptura, em um evento de ruptura tipico, existe um pico acentuado de força quando a particula de rocha entra na folga e toca em ambas as rodas, seguido por uma estabilização sustentada curta de força, à medida que as partes da rocha são reduzidas adicionalmente em tamanho, e então uma diminuição gradual curta à medida que as partes remanescentes saem da folga. As forças mais altas medidas tipicamente estão no inicio do evento de ruptura com a ruptura inicial através da área de seção transversal total da particula. Isso segue aproximadamente a relação de Tensão = Força / Área, em que a tensão exigida para quebrar a particula depende do material (de modo ideal), assim, a quantidade de força exigida para quebrar uma particula ou um fragmento se torna menor quando a área de seção transversal da particula ou fragmento de uma particula se torna menor. Quanto menor a folga é em relação ao tamanho original de particula, tanto mais a particula tem que se decompor para passar através dela. Isso significa que mais força tem que ser sustentada durante um tempo maior, e mais energia é consumida.

[033]A fim de obter dados de medição mais confiáveis dos sensores de medição de força 7, 7' e/ou dos sensores de medição de energia 5, 5', em uma modalidade, o dispositivo de teste TA compreende um controlador CNT para controlar o dispositivo de acionamento sem engrenagens integrado Ml, M2, para desabilitar e/ou limitar o dispositivo de acionamento Ml, M2 com relação a girar os rolos de britagem, a fim de criar condições livres de interferência para as operações de medição durante eventos de ruptura. Em uma modalidade o fornecimento de energia para os motores Ml, M2 é interrompido para permitir rotação livre. O motor continuará a girar com o rolo (roda). Uma configuração de acionamento não integrado também pode ser separada mecanicamente por um mecanismo, tal como uma embreagem ou uma catraca para remover a influência do motor sobre a roda. Em qualquer caso, as rodas de britagem 3, 3' continuarão a girar, uma vez que as rodas 3, 3' ainda têm energia cinética rotacional. O dispositivo de medição de energia então pode medir a redução na energia cinética rotacional das rodas ao medir a redução na velocidade angular ou velocidade das rodas, tal como ilustrado na Figura 4. A redução é uma medida da energia transferida das rodas para a particula de rocha durante a ruptura.

[034]Com relação ao método correspondente, em uma modalidade, o método é de tal modo que o dispositivo de acionamento Ml, M2 das rodas é desabilitado e/ou limitado com relação a girar as rodas de britagem, a fim de criar condições livres de interferência para as operações de medição durante eventos de ruptura.

[035]A Figura 2 mostra a dependência do valor de tio em % e energia de ruptura especifica Ecs. Uma curva similar pode ser fornecida para outros valores de tx em %, por exemplo, t5 ou t20. Na Figura 2, o eixo horizontal representa uma energia de ruptura especifica (= por unidade de massa) Ecs mostrada em kWh/t (quilowatt-hora/t). A curva mostrada na Figura 2 é representada pela equação: tio = A* (l-e-b*Ecs) , em que os parâmetros específicos de minério A e b são gerados por meio de ajuste de minimos quadrados para os dados de teste de ruptura representados pelo grau de ruptura medido (por exemplo, parâmetro tio) , a energia medida e a massa das partículas de rocha em teste. Os parâmetros A e b diferem para materiais de minério diferentes e o parâmetro Axb é usado para representar a resistência à ruptura, com valores inferiores para rochas mais competentes. Ecs representa a energia de ruptura especifica e "e" é o número irracional e transcendental aproximadamente igual a 2,718281828459. Referindo-se às figuras 1-2, em uma modalidade, o dispositivo de teste TA compreende adicionalmente ou permite (habilita conexão para) uso de um sistema de análise de tamanho de particula SAS para medir o tamanho das partículas filhas DP livres caindo depois de serem quebradas entre as rodas de britagem (3, 3'), a fim de determinar o grau de ruptura, por exemplo, distribuição de tamanho de partículas (PSD) e/ou os valores de tio. Esse valor de tio é a % passante em 1/10 do tamanho original da particula, e a mesma analogia se aplica aos outros valores de tx. Alternativamente, o grau de ruptura, tal como a PSD e/ou tx, pode ser determinado separadamente por meio de peneiramento mecânico com uma peneira tendo propriedades selecionadas. Um exemplo do sistema de análise de tamanho SAS é um sistema de detecção ótica, tal como uma câmera, acoplado ao processador PR.

[036]Referindo-se ao exposto acima, em uma modalidade, o sistema de análise de tamanho SAS é acoplado ao dito processador PR, e o dito processador PR é arranjado para determinar a correlação entre o grau de ruptura e energia medida absorvida pelas partículas de rocha RP. Com relação ao método correspondente, em uma modalidade, o método é de tal modo que o método compreende determinar correlação entre grau de ruptura e energia medida das partículas de rocha RP. A Figura 3 ilustra um método para determinar a correlação entre a energia e o grau de ruptura, por exemplo, a correlação da Figura 2.

[037] Referindo-se à Figura 3, o dispositivo de teste pode ser arranjado para determinar a relação ruptura-energia do material testado, isto é, partículas de rocha RP, referência é feita para a figura 2, na qual o eixo horizontal representa energia de ruptura especifica (= por unidade de massa) mostrada em kWh/t (quilowatt-hora/tonelada). A energia de ruptura especifica (kWh/t) é correlacionada ao grau de ruptura medido (por exemplo, a PSD ou tio) para determinar as propriedades de ruptura de rocha. Uma energia especifica de tamanho (kWh/t de material abaixo de um certo tamanho) é calculada para determinar um parâmetro de moabilidade, enquanto a medição de força é usada para determinar as propriedades mecânicas de rocha (isto é, resistência compressiva). Portanto, duas medições independentes para determinar propriedades diferentes podem ser executadas concorrentemente. Com relação ao método correspondente, em uma modalidade, o método é de tal modo que relação ruptura- energia das partículas de rocha (RP) é determinada no método. Seguindo na Figura 3, o método pode compreender as etapas ou operações seguintes. No bloco 300, a massa das partículas de rocha é medida, por exemplo, ao usar um dispositivo de pesagem descrito acima. A massa medida por particula de rocha pode ser armazenada em uma memória acessivel para o processador. No bloco 302, cada particula de rocha é fornecida para a folga de entrada para ruptura, e as partículas de rocha são quebradas entre as rodas, enquanto as rodas são giradas pelo motor. O processador pode controlar o dispositivo de acionamento para começar a girar as rodas 3, 3' e, em algumas modalidades, desabilitar o dispositivo de acionamento exatamente antes da ruptura de cada particula de rocha. O processador também pode configurar o dispositivo de medição de energia para iniciar a medição.

[038]Durante a ruptura, os dispositivos de medição de energia e de força medem a energia e força de ruptura, por exemplo, no modo descrito anteriormente. A energia de ruptura medida absorvida por particula de rocha é armazenada na memória acessivel para o processador. Ao medir a massa e a energia de ruptura, o processador computa a energia especifica por particula de rocha (bloco 308). No bloco 312, a distribuição de tamanho de partículas (PSD) ou grau de ruptura (tio) é medida para as partículas de rocha quebradas. O grau de ruptura pode ser medido automaticamente pelo SAS, ou ele pode ser medido manualmente, por exemplo, ao usar uma peneira. O grau de ruptura medido pode compreender a PSD total e/ou um parâmetro tx, tal como o parâmetro tio. A PSD e/ou grau de ruptura é medida para um conjunto (isto é, amostras) de partículas de rocha e armazenada na memória. Em resumo, a memória pode armazenar, para cada particula de rocha, um registro compreendendo a massa, energia de ruptura e força, assim como o grau de ruptura da população de partículas de rocha. Ao computar a energia específica e o grau de ruptura para as partículas de rocha, a correlação entre os dois parâmetros pode ser construída no bloco 314 pelo processador. A correlação pode incluir realizar uma análise de regressão ou ajuste para o conjunto de amostras, em que cada amostra compreende um par de um grau de ruptura e uma energia específica correspondente (as amostras da Figura 2). A função de correlação ou uma curva de correlação então pode ser produzida pelo processador, por exemplo, para análise adicional do material de rocha ou para projetar sistemas de cominuição. A saída pode ser por meio de uma interface de usuário acoplada ao processador ou por meio de um adaptador de rede de comunicação.

[039]Em uma modalidade, o procedimento da Figura 3 é também usado para computar um parâmetro de moabilidade, tal como um índice de trabalho de moinho de bolas de Bond (BBMWi) . Com base na energia específica Ecs, uma energia específica de tamanho pode ser computada. A energia específica de tamanho pode ser definida como: Média(Ecs)/%-X em que X em % é a porcentagem acumulativa de partículas passando em uma peneira escolhida de tamanho de abertura X (medida após a ruptura, naturalmente). A abertura da peneira (X) pode ser definida, em termos de micrômetros, por exemplo, 150 micrômetros, 270 micrômetros ou qualquer outro tamanho. Por exemplo, se a energia específica média medida a partir da ruptura de múltiplas partículas de rocha (por exemplo, 20 partículas ou 50 partículas) for de 1 kWh/t e a % acumulativa passante for de 10% em uma peneira de 150 micrômetros (10% das partículas de rocha quebradas passam na peneira), a energia especifica de tamanho é de 10 kWh/ (t de -150 micrômetros). A energia especifica de tamanho então pode ser mapeada para o valor de parâmetro de moabilidade BBMWi ao usar uma tabela de correlações armazenada na memória. A tabela de correlações pode ser construída por meio de medições empíricas e, no contexto da presente modalidade, a tabela de mapeamento é prontamente fornecida.

[040]Em uma modalidade, o dispositivo de teste TA é arranjado para determinar a resistência compressiva do material testado (partículas de rocha RP). Para medir a resistência compressiva, o dispositivo de medição de força pode ser usado. No bloco 306 da Figura 3, a força de ruptura é medida por particula de rocha e armazenada na memória. A Figura 4 ilustra um sinal de medição de força, em que a força de pico representa um impacto da particula de rocha sendo britada entre as rodas, e essa força de pico pode ser medida e armazenada. Em algumas modalidades, não apenas o pico, mas também as amostras representando as inclinações do pico e/ou força medida após o pico, podem ser armazenadas na memória. Assim força(s) de ruptura medida(s) então pode(m) ser usada(s) pelo processador ao computar um parâmetro de proxy de propriedade mecânica, tal como uma resistência compressiva não confinada (UCS) ou um indice de teste de carga pontual (PLTi) das partículas de rocha. Ambos desses parâmetros representam resistência compressiva das partículas de rocha e como tal são conhecidos por uma pessoa técnica no assunto de mecânica de rocha. Esses parâmetros de proxy podem ser fornecidos em escalas diferentes que são adaptadas para um método de teste particular, por exemplo, o teste de resistência compressiva não confinada ou um teste de carga pontual. No bloco 310, o mapeamento entre a(s) força(s) medida(s) no bloco 306 e os respectivos parâmetros de moabilidade pode ser armazenado na memória e construido por meio de experimentação com o dispositivo de teste particular descrito neste documento.

[041]Será óbvio para uma pessoa técnica no assunto que, à medida que a tecnologia avança, o conceito inventivo pode ser implementado em vários modos. A invenção e suas modalidades não estão limitadas aos exemplos descritos acima, mas podem variar dentro do escopo das reivindicações.

[042]Nas reivindicações que se seguem e na descrição anterior da invenção, exceto onde o contexto exige de outro modo por causa de linguagem expressa ou implicação necessária, a palavra "compreendem", ou variações, tais como "compreende" ou "compreendendo", são usadas em um sentido inclusivo, isto é, para especificar a presença dos recursos relatados, mas não para excluir a presença ou adição de recursos adicionais em várias modalidades da invenção.

[043]É para ser entendido que se qualquer publicação de técnica anterior estiver referida neste documento, tal referência não constitui uma admissão de que a publicação forma uma parte do conhecimento geral comum na técnica.

Claims (15)

1. Dispositivo de teste para testar propriedades de ruptura e mecânicas de particulas de rocha, o dito dispositivo de teste compreendendo: um suporte (1, 2); duas rodas de britagem contra-rotativas (3, 3') suportadas no suporte (1, 2); um dispositivo de acionamento (Ml, M2) para girar as rodas de britagem (3, 3'), as ditas rodas de britagem (3, 3') voltadas uma para a outra e definindo entre elas uma folga de entrada (G) para as particulas de rocha, as ditas rodas sendo arranjadas para quebrar as particulas de rocha (RP) para particulas filhas menores (DP); dispositivo para controlar fornecimento das particulas de rocha para a folga de entrada, de tal modo que apenas uma particula de rocha é introduzida de cada vez na folga de entrada para teste de ruptura; caracterizado pelo fato de que: um dispositivo de medição de energia (5, 5') é arranjado para medir informação se relacionando com energia absorvida por cada particula de rocha (RP) introduzidas independentemente durante a ruptura; um dispositivo de medição de força é arranjado para medir informação se relacionando com a força aplicada a cada particula de rocha durante a ruptura; e um processador (PR) é acoplado ao dispositivo de medição de energia e arranjado para receber, como entradas, pelo menos um grau de ruptura das particulas de rocha como um resultado da ruptura e as energias de ruptura correspondentes absorvidas pelas particulas de rocha (RP) durante a ruptura para determinar uma correlação entre o grau de ruptura e as energias de ruptura, e para produzir a correlação.

2. Dispositivo de teste, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição de energia (5, 5') é um dispositivo para medir a perda de energia das rodas giratórias (3, 3') durante o evento de ruptura de cada particula de rocha (RP).

3. Dispositivo de teste, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição de energia compreende uma estrutura de sensor, a dita estrutura de sensor sendo arranjada para medir velocidade e/ou posição rotacional angular das rodas.

4. Dispositivo de teste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de teste compreende um controlador para controlar o dispositivo de acionamento para desabilitar e/ou limitar o dispositivo de acionamento com relação a girar as rodas de britagem, a fim de criar condições livres de interferência para as operações de medição durante eventos de ruptura.

5. Dispositivo de teste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o grau de ruptura compreende um valor de tio representando valor em % de material passante em 1/10 do tamanho original de particula e em que o tamanho das particulas é medido usando um sistema de detecção ótica.

6. Dispositivo de teste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para receber, como uma entrada adicional, uma massa de cada particula de rocha antes de a particula de rocha ser introduzida na folga de entrada, para computar uma energia de ruptura especifica para cada particula de rocha com base na massa e na energia de ruptura medida.

7. Dispositivo de teste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de acionamento compreende um motor sem engrenagem.

8. Dispositivo de teste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente dispositivo para calcular pelo menos uma energia especifica de tamanho (SSE) e para computar pelo menos um parâmetro de moabilidade com base em sua correlação com SSE.

9. Dispositivo de teste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de medição de força (7, 7') arranjado para determinar resistência compressiva de cada uma das particulas de rocha (RP) durante a ruptura, em que o processador é acoplado ao dispositivo de medição de força e configurado para receber, como uma entrada adicional, a resistência compressiva e para computar pelo menos um parâmetro representando resistência compressiva das particulas de rocha.

10. Método para testar propriedades de ruptura de particulas de rocha, compreendendo: pesar a massa das particulas de rocha (RP) individual; introduzir as particulas de rocha entre duas rodas de britagem contra-rotativas para quebrar as particulas de rocha para particulas filhas menores, em que as ditas particulas de rocha são introduzidas entre as rodas de britagem uma de cada vez para a dita ruptura; realizar uma medição de energia para medir informação se relacionando com energia absorvida por cada particula de rocha (RP) introduzida independentemente; realizar uma medição de força para medir informação se relacionando com a força de ruptura aplicada a cada particula de rocha (RP) introduzida independentemente; determinar pelo menos um grau de ruptura da particula de rocha resultando da ruptura; caracterizado pelo fato de que compreende: calcular, por um processador com base no grau de ruptura e nas energias de ruptura correspondentes medidas pela medição de energia, uma correlação entre o grau de ruptura e as energias de ruptura, e produzir, pelo processador, a correlação; e calcular, por um processador, com base no tamanho de particula e nas forças de ruptura medidas pela medição de força, a resistência compressiva de rocha.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a medição de energia é perda de energia medida das rodas giratórias (3, 3') durante o evento de ruptura das particulas de rocha.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que a dita pesagem é realizada por uma balança acoplada ao processador.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: realizar uma medição de força para determinar resistência compressiva de cada uma das particulas de rocha durante a ruptura, computar, pelo processador, com base na medição de força, pelo menos um parâmetro representando resistência compressiva das particulas de rocha.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de acionamento das rodas é desabilitado e/ou limitado com relação a girar as rodas de britagem durante a ruptura, a fim de criar condições livres de interferência para as operações de medição durante a ruptura.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que o processador computa uma energia de ruptura especifica para cada particula de rocha com base na massa e na energia de ruptura medida da dita cada particula de rocha, e computa adicionalmente um parâmetro de moabilidade com base na energia de ruptura especifica.