BRPI0610793A2 - instalação para a produção de produtos minerais dispersos, com um moinho, um classificador de fluxo e um sistema para a separação de ar de dispersão - Google Patents

Abstract

INSTALAçãO PARA A PRODUçãO DE PRODUTOS MINERAIS DISPERSOS, COM UM MOINHO, UM CLASSIFICADOR DE FLUXO E UM SISTEMA PARA A SEPARAçãO DE AR DE DISPERSãO. A invenção refere-se a um processo para a produção de produtos minerais dispersos por meio de moagem, classificação em um classificador de fluxo e classificação da matéria-prima mineral em dispersão no ar e separação do ar de dispersão, bem como dispositivos e instalações para a realização do processo. Até agora a matéria-prima não pode ser purificada ou foi purificada de forma muito ineficiente. Por conseguinte, para a produção de produtos minerais dispersos de alta qualidade, em particular de substâncias de carga, podem ser apenas utilizadas matérias-primas de partida muito puras e de alto valor, que, todavia, são disponíveis em extensão limitada. A invenção tem como objetivo prover um processo para a produção de produtos minerais dispersos, em particular de substâncias de carga por via de processo seco, e dispositivos para a realização do processo. Para atingir este objetivo, a invenção consiste no fato de que as partículas minerais dispersas da dispersão de partículas-ar, quando da classificação, são carregadas triboeletricamente e são conduzidas através de uma câmara de separação eletrostáticas para a separação das partículas estranhas a partir das partículas valiosas.

Description

"INSTALAÇÃO PARA A PRODUÇÃO DE PRODUTOS MINERAISDISPERSOS, COM UM MOINHO, UM CLASSIFICADOR DE FLUXO EUM SISTEMA PARA A SEPARAÇÃO DE AR DE DISPERSÃO"

A invenção refere-se a um processo e dispositivo para aprodução de produtos minerais dispersos, com um moinho, um classificadorde fluxo e um sistema para a separação de ar de dispersão.

Matérias-primas minerais que ocorrem naturalmente emjazidas consistem de uma mistura de diferentes substâncias. No caso normal,a matérias-primas minerais escavadas para um determinado uso está ensujadapor um número de diferentes minerais acompanhantes.

Para tornar útil as matérias-primas minerais, estas têm que serobtidas pela técnica de mineração e os materiais valiosos enriquecidos epurificados por diferentes processos técnicos de preparação.

Quanto maior forem o enriquecimento e a pureza do materialvalioso em um produto mineral, tanto mais valioso ele é. Isto se aplica emparticular para o uso de matérias-primas minerais na qualidade de substânciasde carga, de alto valor, nas indústrias de papel, tintas, vernizes, plásticos efarmacêutica. A qualidade de substâncias de carga minerais nestes setores deuso é orientada em primeiro lugar de acordo com a pureza química emineralógica do produto. Correspondentemente, ou matérias-primas mineraisde jazidas muito puras podem ser usadas para a produção de substâncias decarga, ou correspondentemente dispendiosos processos da técnica depreparação têm que ser usados para o enriquecimento e purificação dasmatérias-primas.

Sendo utilizado um processo de preparação técnico úmido,então a matéria-prima mineral triturada é enriquecida e purificada emsuspensão aquosa por meio de flotação, por meio de separação magnética oupor meio de classificação de densidade. Depois de a purificação ser realizada,a substância de carga mineral é finamente moído em suspensão aquosa evendido como suspensão, a assim chamada "lama" ("Slurry"). Maisespecificamente, pó seco também poderia ser produzido a partir de umasubstância mineral preparada a úmido; para esta finalidade, contudo, asubstância teria que ser desidratada e termicamente secada; isto todavia émuito intensivo em termos de energia e caro.

Para a produção de produtos minerais secos, dispersos, sãoutilizados em geral processos de preparação nos quais a matéria-primamineral é triturada e classificada por meio de moagem a seco e classificação.

Nos circuitos de moagem-classificação, classificadores defluxo são utilizados para a classificação de produtos minerais. Para aclassificação, as partículas produzidas na moagem são dispersas e reunidas noar para se obter uma eficiente classificação no classificador de fluxo. Osprodutos produzidos pelo classificador de fluxo são separados do ar emsubseqüentes instalações de desempoeiramento.

Por esta razão, um completo sistema de dispersão de partículase desempoeiramento é instalado nas instalações para a moagem eclassificação de substâncias minerais.

Neste caso, todavia, a matéria-prima até agora não foipurificada ou foi purificada de forma muito ineficiente. Por conseguinte, paraa produção de produtos minerais dispersos de alta qualidade, em particular desubstâncias de carga, podem ser utilizadas apenas matérias-primas de partidamuito puras e de alto valor, as quais, todavia, apenas são disponíveis emlimitada extensão.

A invenção tem como objetivo prover um processo e umdispositivo de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, em que a matéria-prima mineral é purificada eficientemente a partir das partículas estranhas, demodo que matérias-primas de partida menos puras podem ser também usadaspara a produção de produtos minerais dispersos de alta qualidade, empatibular de materiais de carga.Para atingir este objetivo, a invenção consiste no fato de queentre o classificador de fluxo e o sistema de separação de ar é instalada umacâmara de separação eletrostática para separação das partículas estranhascarregadas triboeletrostaticamente no classificador de fluxo.

Em um outro contexto, em outras substâncias e finalidades, aseparação eletrostática é em si já conhecida.

Na patente US 5 885 330 é descrito um processo para aseparação de carvão não calcinado a partir de cinza volátil. De acordo comela, partículas grossas são separadas da cinza volátil por meio de umclassificador por força centrífuga e captadas em um recipiente separado. Acorrente de material fino é conduzida para uma unidade de tribocarregamentoseparada, a qual pode ser construída de maneira diferente, mas em todos casosas partículas de carvão e partículas de cinzas voláteis são distintamentecarregadas. Esta dispersão com as partículas distintamente carregadas cai emum poço de queda entre uma placa de cobre negativamente carregada e umaplaca de cobre positivamente carregada. Por meio do campo elétrico entre asplacas distintamente carregadas, as partículas carregadas distintamenteprecedentemente na unidade de tribocarregamento, mais precisamente carvão,por um lado, e cinza volátil, por outro lado, são separadas umas das outras.Por meio de ciclones, as partículas separadas do gás são separadas por meiode ciclones e captadas em recipientes.

De acordo com a EP 1.251.964 = WO 01/52998, resíduo de plástico é eletrostaticamente separado. Neste caso, uma mistura de partículasde plástico no ar é carregada eletrostaticamente em um tambor giratório e pormeio de orifícios de peneira na circunferência do tambor fornecidas a umpoço de queda, no qual, em ambos lados do trajeto de queda, são previstoseletrodos de mais/menos para a separação eletrostática das partículas segundosua diferente carga.

Nas patentes acima mencionadas, em conexão com a trituraçãoé necessário, respectivamente, um particular dispositivo adicional para ocarregamento eletrostático. Além disto, trata-se de materiais completamentediferentes.

Na instalação de acordo com a invenção, em contraste, para ocarregamento das partículas é aproveitado o carregamento tribolelétrico queresulta do intensivo atrito das partículas sólidas umas contra as outras e contraas partes do classificador, em particular das partes de rotor e estator de umclassificador por força centrífuga, após o que a dispersão de partículascarregadas, para a separação eletrostática das impurezas a partir das partículasvaliosas, é conduzida através de uma câmara de separação eletrostática que éintercalada entre o classificador de fluxo e o sistema de separação de ar nopercurso do processo.

Além disto, para aumentar o carregamento de distintoscomponentes do classificador, em particular partes de carcaça, por um lado, eo rotor, por outro lado, um diferente pólo de uma fonte de tensão contínuapode ser acoplado, isto sendo indicado mais detalhadamente nasreivindicações dependentes 2 e 3.

Ainda, o tubo de conexão entre o classificador de fluxo e acâmara de separação eletrostática pode consistir de material que conduzeletricidade ou pode ser revestido ou estratificado com este e as partes queconduzem eletricidade podem ser acopladas a um pólo de uma fonte de tensãocontínua (reivindicação 4).

A câmara de separação eletrostática pode ser inserida nacorrente de material fino ou na corrente de material grosso do classificador defluxo.

Prescindindo-se da subseqüente classificação eletrostática, ocarregamento eletrostático é também já propriamente vantajoso para aoperação de classificação, pois as partículas carregadas eletrostaticamente sãouniformemente distribuídas na corrente de ar. Para aumentar ainda mais ocarregamento seletivo dos componentes individuais da mistura de substânciasminerais, uma parte pode ou várias partes móveis ou estáticas do classificadorde fluxo podem ser produzidas de materiais especiais ou podem ser revestida com esses.

A escolha do material depende do trabalho de saída de elétronsdos componentes de substância mineral a serem separados e podem abrangermateriais como aço, cobre, latão, politetrafluoroetileno, cloreto de polivinila,alumínio ou materiais cerâmicos.

O trabalho de saída de elétrons é o trabalho que é necessáriopara remover um elétron a partir da banda de energia mais superior de umátomo de corpo sólido; ele é igual à diferença das energias potenciais de umdos elétrons entre o nível de vácuo e o nível de Fermini.

O nível de vácuo é aqui igual à energia de um elétron emrepouso com maior distanciamento da superfície; o nível de Fermini é opotencial eletroquímico dos elétrons no corpo sólido.

No contato de duas substâncias com diferente trabalho de saídade elétrons, sempre a substância com o mais alto trabalho de saída de elétrons(aceitadora) é carregada negativamente, e a substância com o menor trabalhode saída de elétrons (doadora) é positivamente carregada. Com isto, para afinalidade da produção seletiva de carga em diferentes partículas de ummistura de matérias-primas podem ser usados intencionalmente materiais comtrabalho de saída de elétrons maior e menor.

Por exemplo, para a separação de quartzo a partir de carbonatode cálcio, o rotor do classificador pode ser de aço, cobre ou latão, pois oquartzo, em virtude de seu mais alto trabalho de saída de elétrons, quando docontato por atrito com aço, cobre ou latão, é carregado negativamente, e, poroutro lado, o carbonato de cálcio, em virtude de seu menor trabalho de saídade elétrons quando do contato por atrito com aço, cobre ou latão é carregadopositivamente.A máquina de trituração é preferivelmente um moinho deesferas, mas pode ser também previsto um moinho de barras, moinhoautógeno, moinho semi-autógeno, moinho de fecho de cilindros, moinho depinos, moinho de impacto, moinho de martelo, moinho oscilante, moinho dejato, moinho com mecanismo de agitação ou qualquer outra máquina detrituração correspondente.

Para a classificação e carregamento triboelétrico das partículastrituradas de material mineral é preferivelmente previsto um classificador porforça centrífuga, mas pode ser também utilizado qualquer outro tipo declassificador de fluxo, por exemplo: classificador por corrente transversal,classificador em ziguezague, classificador de ar de pratos de dispersão,classificador de corrente por cima, classificador por vento em espiral.

As partículas de substância sólida a serem separadas podem terneste caso qualquer tipo, contorno, tamanho e fonte, desde que elas sejamsuficientemente pequenas para poderem ser introduzidas em um classificadorde fluxo e classificadas no mesmo e serem carregadas triboeletricamente. Aspartículas de substância sólida deverão apresentar uma faixa de tamanho degrão menor do que 10 mm, sendo que preferivelmente o tamanho de grãomédio deverá se situar na faixa entre maior que 2 μηι até menor que 1 mm.

O pó de substância mineral a ser separado pode se compostode um número facultativo e em qualquer mistura de diferentes componentesde substância mineral (materiais e impurezas).

A invenção será ainda explicada mais detalhadamente a seguircom base em dois exemplos de realização de instalações em conexão com osdesenhos:

a figura 1 mostra um exemplo de realização, em que a câmarade separação eletrostática é implementada na corrente de material fino doclassificador de fluxo e a corrente de material grosso é reconduzida para aentrada do moinho;a figura 2 mostra, com base no recorte ampliado II da figura 1,um classificador que é acoplado a uma fonte de tensão contínua paraaumentar o carregamento;

a figura 3 é uma ampliação da figura 2 e mostra claramentealgumas partes de isolamento;

a figura 4 mostra um exemplo de realização em que a câmarade separação é implementada na corrente de material grosso do classificadorde corrente.

A instalação de acordo com a figura 1 contém um moinho deesferas 1 para a trituração e para a desintegração da matéria-prima mineral eum classificador por força centrífuga 2, o qual, além de para a classificação deacordo com a invenção, serve ao mesmo tempo para o carregamentotribológico das partículas de material mineral trituradas.

Para obter melhor carregamento triboeletrostático e maiordensidade de carregamento, as partículas que fluem através do classificadorde fluxo 2, uma fonte contínua elétrica externa 10 pode ser acoplada a uma ouvárias partes rotativas ou estacionárias do classificador de fluxo 2.

Isto está representado mais detalhadamente nas figuras 1 e 2:

O cesto de classificador 15 é conectado com o motor deacionamento 18 por meio do eixo de rotor 25 e embreagem 19. No eixo derotor 25 está colocado um anel de contato 20, o qual é conectado com umpólo de uma fonte de tensão contínua 10 através de duas escovas de carvão17, enquanto que o outro pólo é aterrado. A tensão elétrica fornecida pelafonte de tensão contínua 10 é transmitida através das escovas de carvão 17 e oanel de contato 20 para o eixo de rotor 25 que consiste de material que conduzeletricidade, e para adiante para o cesto de classificador 15 colocado de formacondutora no eixo de rotor.

Para evitar transmissão descontrolada de tensão do eixo derotor 25 para o tubo de saída de material fino 14, o eixo de rotor 25, na regiãoda passagem através do tubo de saída de material fino 14, é revestido com aluva 22 feita de material que não conduz eletricidade.

De mais a mais, o tubo de saída de material fino é protegidocontra transições de tensão descontroladas por meio da camada de isolamentoelétrico 37.

Do lado do motor, o eixo de rotor 25 que está sob tensãocontínua é separado do motor de acionamento 18 por meio da embreagemeletricamente isolada 19 e da camada de isolamento elétrico 36.

Os componentes que conduzem tensão, na região do apoio doeixo de rotor 25 e do anel de contato 20 são separados do ambiente por meiode uma carcaça de proteção 21 que não conduz eletricidade.

O tubo de saída de material fino 14 do classificador éigualmente isolado da carcaça de classificador 23 por meio de uma camada deisolamento 29 que não conduz eletricidade.

O ar de classificação é introduzido através da entrada de ar declassificação 16 e o pó mineral triturado 26 é introduzido através da aberturade alimentação 27 no compartimento de classificação e dispersado por meiodo fluxo de ar 25 turbulento, que reina no compartimento de classificação.

As partículas dispersas no ar seguem o fluxo de ar nocompartimento de classificação e têm que fluir através do cesto declassificação 15 que gira rapidamente. Neste caso, ocorre o contato intensivoe atrito das partículas contra as lamelas do cesto de classificador 15 e, comisto, o carregamento triboeletrostático do pó de substância mineral. Grossaspartículas de substância mineral não podem fluir através do cesto declassificação 15, mas sim são rejeitados a partir deste. Ocorre igualmente ocontato intensivo e atrito com o cesto de classificação 15 e a carcaça declassificador 23 e, com isto, também o carregamento triboelétrico das grossaspartículas de substância mineral 24, que são descarregadas do classificadorpor meio da saída de material grosso 28.Em um outro exemplo de realização (não mostrado aqui), paraaumentar o carregamento triboelétrico, as partículas de substância valiosa e asimpurezas do cesto de classificador 15 são revestidas com um material cujotrabalho de saída de elétrons está situado entre o trabalho de saída de elétronsdo material valioso e da impureza. Da mesma maneira, o tubo de saída dematerial fino 14 pode ser produzido a partir de um material cujo trabalho desaída de elétrons está situado entre o trabalho de saída de elétrons do materialvalioso e o da impureza.

Ainda, o tubo de conexão 11 pode também ser conectado entreclassificador de fluxo 2 e câmara de separação 3 com o pólo de uma fonte detensão contínua 10.

A corrente de material fino carregada 32 chega em umacâmara de separação eletrostática 3, preferivelmente orientada na vertical, aqual é provida com eletrodos de separação 4, 4a.

Na câmara de separação eletrostática 3, a dispersão de materialfino carregada é separada em uma corrente de dispersão 30, que contém oproduto purificado, e um a corrente de dispersão 31 que contém as partículasestranhas separadas. As duas correntes de dispersão separadas 30 e 31 sãoconduzidos para cada um sistema para a separação do ar.

Estes dois sistemas de separação de ar consistem, por exemplo,de ciclone de separação 7 e/ou filtro de pó 8 e ventilador 9, o qual, por meiode subpressão, produz o necessário fluxo de ar para a dispersão e transportedas partículas de substância mineral através do classificador de fluxo e dacâmara de separação.

O pó mineral purificado chega ao recipiente 12, as partículasestranhas separadas de pó chegam a um outro recipiente 13.

A figura 4 mostra um exemplo de realização, em que acorrente de material fino do classificador 2 é o produto final, enquanto que acorrente de material grosso 24 do classificador de fluxo é conduzida a umacâmara de separação eletrostática 3 mediante adução do necessário ar 33.

A dispersão de material grosso é aqui também dividida emduas correntes parciais, das quais uma corrente parcial 34, que contém aspartículas valiosas, é reconduzida para a entrada do moinho, enquanto que aoutra corrente parcial 335 que contém as partículas estranhas - após separaçãodo ar de dispersão - é tratada ulteriormente como refugo ou subproduto.

Ademais, a figura 4 corresponde essencialmente à figura 1, asmesmas partes são providas com os mesmos números de referência.

Claims (7)

1. Instalação para a produção de produtos minerais dispersos,com um moinho, um classificador de fluxo e um sistema para a separação dear de dispersão, caracterizada pelo fato de que entre o classificador de fluxo(2) e o sistema de separação de ar (7, 8, 9) é instalada uma câmara deseparação eletrostática (3) para separação das partículas estranhas carregadastriboeletrostaticamente no classificador de fluxo.

2. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que, para aumentar o carregamento triboelétrico das partículas,pelo menos uma parte do classificador de fluxo (2) é conectado a um pólo deuma fonte de tensão contínua (10).

3. Instalação de acordo com a reivindicação 2, em que oclassificador de fluxo é um separador de força centrífuga, caracterizada pelofato de que, para aumentar o carregamento, pelo menos uma parte de rotor doseparador e/ou pelo menos uma parte de estator do separador é ligada ou sãoligadas com um pólo de uma fonte de tensão contínua.

4. Instalação de acordo com uma das reivindicações 1 a 3,caracterizada pelo fato de que o tubo de conexão (11) entre o classificador defluxo (2) e a câmara de separação eletrostática (3) consiste de material queconduz eletricidade ou é revestido ou estratificado com este (29) e as partesque conduzem eletricidade são acopladas a um pólo de uma fonte de tensãocontínua (10).

5. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que a câmara de separação (3) é inserida no fluxo de material fino(14) do classificador de fluxo (2).

6. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que a câmara de separação é inserida no fluxo de material grosso(24) do classificador de fluxo (2).

7. Instalação de acordo com uma das reivindicações 1 a 6,caracterizada pelo fato de que, para ulterior melhoria do carregamentoseletivo dos componentes individuais da mistura de material mineral, pelomenos uma parte movimentada ou estática do classificador de fluxo éproduzida de materiais especiais ou pode ser revestida com esses.