BRPI0710652A2 - processo para produção de partìculas ultrafinas por meio de moinho de jato - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA PRODUçãO DE PARTìCULAS ULTRAFINAS POR MEIO DE MOINHO DE JATO A presente invenção refere-se a um processo para produção de partículas ultrafinas por meio de um moinho de jato (1), sendo que a distância relativa aId~ bocaI~, com a para o comprimento do jato e dbocal para o diâmetro do bocal, de entradas de jato de moagem (5), dispostas, pelo menos aproximadamente, de modo concêntrico, cujas linhas centrais se encontram, pelo menos aproximadamente, em um ponto, é ajustada na dependência da pressão média de serviço.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA PRODUÇÃO DE PARTÍCULAS ULTRAFINAS POR MEIO DE MOI-NHO DE JATO".

DESCRIÇÃO

A presente invenção refere-se a um processo para produção departículas ultrafinas por meio de um moinho de jato.

O material a ser separado ou moído consiste em partículas maisgrossas e mais finas, que são arrastadas em uma corrente de ar e formam acorrente de produto, que é inserida em uma carcaça de um separador a ardo moinho de jato. A corrente de produto chega em direção radical a umaroda de separação do separador a ar. Na roda de separação as partículasmais grossas são separadas da corrente de ar e a corrente de ar deixa axi-almente a roda de separação com as partículas finas por um tubo de des-carga. A corrente de ar com as partículas finas, a ser filtradas ou produzidas,pode depois ser alimentada a um filtro, no qual um fluido, tal como, por e-xemplo, ar, e partículas finas são separados uns dos outros.

Do documento DE 198 24 062 A1 é conhecido um moinho dejato desse tipo, em cuja câmara de moagem é inserido, ainda, um jato demoagem rico em energia de vapor quente, com alta energia de corrente,sendo que a câmara de moagem, além do dispositivo de entrada para o pelomenos um jato de moagem, apresenta uma entrada para o material de moa-gem e uma saída para o produto, e sendo que na região do encontro do ma-terial de moagem e pelo menos um jato de moagem de vapor quente e ma-terial de moagem têm pelo menos aproximadamente a mesma temperatura.

Além disso, é conhecido um separador a ar correspondente, par-ticularmente para um moinho de jato, por exemplo, do documento EP 0 472930 B1. Esse separador a ar e o processo de operação do mesmo são, emprincípio, extremamente satisfatórios.

Do documento DE 31 40 294 C2 são conhecidos um processo eum dispositivo para separação de uma mistura de material em componentescom possibilidade de moagem diferente, em um componente de moagemmais fácil e um de moagem mais difícil, a mistura de material é posta em umestado fluidificado por jatos de vapor ou gás introduzidos e, nesse caso,submetida a uma trituração por impacto. A intensidade da trituração por im-pacto é ajustada pela escolha de pressão de serviço, velocidade e direçãodos jatos, de tal modo que o componente de fácil moagem da mistura dematerial é triturada. Subseqüentemente à trituração por impacto, a misturade material é submetida a uma separação por força centrífuga, pela qual ocomponente de moagem mais fácil é separado como material fino e o com-ponente de moagem mais difícil, como material grosso, da mistura de mate-rial não moída. Nesse caso, é usado um moinho de jato de camada fluida,com um separador a ar de força centrífuga, disposto acima da camada flui-da, sendo que a carcaça de moinho tem na região periférica do separador aar de força centrífuga uma fenda anular, que entra em uma câmara de des-carga. A fenda anular está realizada de modo ajustável em sua largura atra-vés de um anel concêntrico disposto na carcaça de moinho. Os eixos dosbocais de jato do moinho de jato de camada fluida estão situados em umplano e se encontram em um ponto e as saídas dos bocais, voltadas umacontra a outra, estão situadas sobre um círculo concêntrico à carcaça demoinho.

O documento DE 38 25 469 A1 descreve um processo para dis-persão, trituração ou desaglomeração e separação de sólidos com um moi-nho de jato de separação, no qual um moinho de jato e um separador decorrente de espiral estão combinados. A alimentação de produto dá-se atra-vés do carregador de produto por meio de gás de injetor em uma câmara dedispersão, que é limitada por uma tampa, um anel de moagem e uma placade fundo. Um gás de moagem, que simultaneamente também é gás de se-paração, é guiada através de uma câmara de distribuição e bocais dispostosno anel de moagem para uma câmara de dispersão e, ali, dependendo dapressão prévia, quantidade de gás e geometria dos bocais, garante uma so-licitação do sólido dirigida, tempo de permanência e limite de separação.Tempo de permanência e limite de separação podem, além disso, ser varia-dos em amplos limites por alimentação de gás secundário, que é dividido porum cone e corre através de uma fenda concêntrica. Pela alimentação da cor-rente de gás secundário através da fenda é possível influenciar de modocontrolado o tempo de permanência e a solicitação do sólido. A corrente se-cundária modifica a probabilidade de passagem para um recipiente coletor edesloca o limite de separação dentro da câmara de dispersão para valoresmais grossos. Pela fenda concêntrica de largura variável é possível uma reti-rada das partes grossas ou de difícil dispersão para o recipiente coletor. Porvariação da pressão do gás de moagem, da corrente de volume do gás demoagem pelo anel de moagem e diferentes geométricas de bocal, bem co-mo a alimentação de maior ou menor quantidade de gás secundário podeser influenciado o resultado de trituração e separação.

Além disso, o documento EP 1 080 786 A1, de autoria do pre-sente inventor, descreve um processo para moagem por jato de camadafluida, um dispositivo para a mesma e uma instalação com este último. Nes-se caso, uma camada fluida está circundada por uma carcaça, que, parageração de uma força centrífuga sobre a camada fluida, gira em torno de umeixo na região de pelo menos um jato de fluido, que entra, rico em energiana camada fluida, que se situa pelo menos aproximadamente de modo verti-cal ao pelo menos um jato de fluido, que está substancialmente voltado emdireção oposta à força centrífuga. Desse modo, é obtido, de modo vantajoso,que a troca de energia entre as partículas de sólido, que se tornam partesdos jatos de fluido rico em energia, já começa imediatamente depois da pe-netração dos jatos ricos em energia na camada fluida e que, em geral, aconcentração das partículas de sólido dentro dos jatos de fluido é aperfeiço-ada.

A presente invenção tem o objetivo de otimizar adicionalmenteum processo para produção de partículas ultrafinas por meio de um moinhode jato.

Esse objetivo é alcançado com um processo para produção departículas ultrafinas de acordo com a reivindicação 1.

Por conseguinte, um processo para produção de partículas ultra-finas por meio de um moinho de jato está caracterizado pelo fato de que adistância relativa a/db0cai, com a para o comprimento do jato e dbocai para odiâmetro do bocal, de entradas de jato de moagem 5 dispostas, pelo menosaproximadamente, de modo concêntrico, cujas linha centrais se encontram,pelo menos aproximadamente, em um ponto, é ajustada na dependência dapressão média de serviço.

Desse modo, é criado, de modo vantajoso, um processo para aoperação energeticamente otimizada de um moinho de jato, por meio de ga-ses comprimidos.

É preferível quando cada entrada de jato de moagem está for-mada por um bocal de entrada ou bocal de moagem.

Uma outra configuração, a ser prevista de preferência, consisteno fato de que estão presentes 3 ou 4 entradas de jato de moagem.

De preferência, é usado um moinho de jato de camada fluida.

Ainda, de preferência, é usado um separador a ar dinâmico, in-tegrado no moinho de jato. Nesse caso, está ainda previsto, de preferência, que o separador a ar contém um rotor de separação ou uma roda de sepa-ração, com uma alta interna crescente com raio decrescente, de modo que,em operação, a superfície atravessada por corrente do rotor ou roda de se-paração é pelo menos aproximadamente constante. Alternativamente ouadicionalmente, pode estar previsto que o separador a ar contenha um rotor de separação ou uma roda de separação, com um tubo de imersão, particu-larmente trocável, que está configurado de tal modo que ele gira em conjun-to quando o rotor de separação ou a roda de separação gira.

Ainda uma outra modalidade preferida do processo consiste nofato de que está prevista uma câmara de saída de material fino, que na dire- ção da corrente apresenta uma ampliação de secção transversal.

Modalidades preferidas e/ou vantajosas da invenção evidenci-am-se das reivindicações e de combinações das mesmas como de todos osdocumentos de pedido presentes.

A invenção é explicada mais detalhadamente a seguir, apenas a título de exemplo, por meio de exemplos de modalidade, sob referência aosdesenhos, nos quais

Figura 1 mostra em forma de diagrama um exemplo de modali-dade de um moinho de jato, em um desenho esquemático parcialmente cortado.

Figura 2 um exemplo de modalidade de um separador a ar deum moinho de jato, mostrado em disposição vertical e como corte Iongitudi-nal central esquemático, sendo que à roda de separação está associado otubo de descarga para a mistura de ar de separação e partículas de sólido.

Figura 3 em representação esquemática e como corte vertical,uma roda de separação de um separador a ar.

Figura 4 uma representação gráfica da relação entre a pressãode gás po antes do bocal e o comprimento de jato relativo arei.

Por meio dos exemplos de modalidade e aplicação, descritos aseguir e representados nos desenhos, a invenção é explicada mais detalha-damente, apenas a título de exemplo, isto é, ela não está restrita a essesexemplos de modalidade e aplicação ou às respectivas combinações de ca-racterísticas dentro de exemplos de modalidade e aplicação individuais. Ca-racterísticas de processo e dispositivo evidenciam-se, em cada caso, analo-gamente, também das descrições de dispositivo ou processo.

Características individuais, que estão indicadas e/ou representa-das em conexão com exemplos de modalidade concretos, não estão Iimita-das a esses exemplos de modalidade ou à combinação com as característi-cas restantes desses exemplos de modalidade, mas podem ser combinadas,no âmbito das possibilidades técnicas, com quaisquer outras variantes, tam-bém quando não tratadas separadamente nos presentes documentos.

Sinais de referência iguais nas figuras e representações indivi-duais dos desenhos designam componentes iguais ou similares ou de açãoigual ou similar. Por meio das representações no desenho, também ficamnítidas aquelas características que não estão dotadas de sinais de referên-cia, independentemente do fato de que essas características são descritasou não a seguir. Por outro lado, também características, que estão contidasna presente descrição, mas não são estão visíveis ou representadas no de-senho, podem ser entendidas facilmente por um técnico.

No processo para produção de partículas ultrafinas por meio deum moinho de jato, as novas etapas, previstas pela presente invenção, po-dem ser vistas e entendidas de tal modo que é dispensável uma representa-ção gráfica das etapas individuais.

Na figura 1 está representado esquematicamente um exemplode modalidade de um moinho de jato 1, para realização do processo expli-cado acima. Tal como já descrito acima, o processo de acordo com a inven-ção pode ser realizado manualmente ou automaticamente, o que não temnenhuma influência decisiva sobre a utilidade do processo. A variante auto-mática possibilita, naturalmente, uma redução adicional da complexidade demanobra e pode ser realizada facilmente com dispositivos e meios que, emsi, são conhecidos do técnico, com o que, no entanto, não deve ser inferidoque o técnico também conhece as etapas individuais do processo, que foramcriadas como novas pela presente invenção. Em todo o caso, um detalha-mento de dispositivos de sensor, medição, processador, memória e controle,bem como controle, parece, em geral e em particular, dispensável, uma vezque a conversão da invenção, em termos de dispositivos, no conhecimentodo mesmo, não requer etapas inventivas próprias.

O moinho de jato 1 de acordo com a reivindicação 1 contém umacarcaça 2 cilíndrica, que circunda uma câmara de moagem 3, um carrega-mento de material de moagem 4, aproximadamente à metade da altura dacâmara de moagem 3, pelo menos uma entrada de jato de moagem 5 naregião inferior da câmara de moagem 3 e uma saída de produto 6 na regiãosuperior da câmara de moagem 3. Ali está disposto um separador a ar 7,com uma roda de separação 8, com a qual o material de moagem (não mos-trado) é classificado, para descarregar apenas material de moagem abaixode um determinado tamanho de grão pela saída de produto 6 da câmara demoagem 3 e alimentar material de moagem, com um tamanho de grão acimado valor escolhido, a um outro processo de moagem.

A roda de separação 8 pode ser uma roda de separação usualem separadores a ar, cujas pás (vide posteriormente, por exemplo, em co-nexão com a figura 3) limitam canais de pá estendidos radialmente, em cujasextremidades externas entra o ar de separação e arrasta partículas de ta-manho de grão ou massa menor para a saída central e para a saída de pro-duto 6, enquanto partículas maiores ou partículas de massa maior são sepa-radas sob a influência da força centrífuga. Particularmente, o separador a ar7 e/ou pelo menos a roda de separação 8 do mesmo estão equipados compelo menos uma característica de configuração de acordo com o documentoEP 0 472 930 B1.

Apenas para explicação e para fácil entendimento, estão previs-tas, por exemplo, entradas de jato de moagem 5, que consistem, em cadacaso, por exemplo, em uma abertura de entrada ou bocal de entrada 9 diri-gida radialmente, que também pode ser designada como bocal de moagem9, para, em cada caso, deixar um jato de moagem 10 incidir, com alta ener-gia, sobre o material de moagem, que chega do carregamento de materialde moagem 4, para a região do jato de moagem 10 e tritura o mesmo empartículas parciais menores, que são aspiradas pela roda de separação 8 e,desde que tenham um tamanho ou massa correspondentemente pequeno,são transportados para fora pela saída de produto 6. Pela disposição dasentradas de jato de moagem 5 ou, mais precisamente, bocais de entrada oubocais de moagem 9, dispostos correspondentemente, de tal modo que asentradas de jato de moagem 5 estão dispostos, pelo menos aproximada-mente, de modo concêntrico, e suas linhas centrais se encontram, pelo me-nos aproximadamente, em um ponto, é obtido que sejam formados jatos demoagem 10, que se chocam uns sobre os outros e provocam uma trituraçãodas partículas mais intensiva. É obtido, particularmente, um efeito melhor doque é possível com apenas um jato de moagem 10, particularmente, quandosão produzidos diversos jatos de moagem, tais como, de preferência, 3 ou 4jatos de moagem.

Para criar, no sentido de acordo com a invenção, um processopara a operação energeticamente otimizada de um moinho de jato, tal como,por exemplo, de um moinho de jato de camada fluida, por meio de gasescomprimidos, a distância relativa a/dbocai, com a para o comprimento do jatoe dbocal, para o diâmetro do bocal, de entradas de jato de moagem 5 dispos-tas, de modo aproximadamente concêntrico, cujas linhas centrais se encon-tram, pelo menos aproximadamente, em um ponto, é ajustada na dependên-cia da pressão média de serviço. Não é forçosamente necessário, quandotambém a condição acima não estiver atendida, pelo fato de que as entradasde jato de moagem 5 estão voltadas, particularmente, em pares, dirigidasuma contra a outra. De preferência, existem, mais precisamente, 3 ou 4 en-tradas de jato de moagem 5. É preferido, ainda, quando cada entrada de jatode moagem 5 está formada por um bocal de entrada ou bocal de moagem 9.Além disso, podem ser usados manobras e controles tanto manuais comotambém automáticos, sendo que também devem ser previstos dispositivosde detecção apropriados, para detecção da pressão média de serviço e dadistância relativa de camada entrada de jato de moagem 5. Esses dispositi-vos para detecção, para determinação e para comparação de valores, bemcomo para o controle correspondente e deslocamento das entradas de jatode moagem 5, para ajuste de suas distâncias relativas, são conhecidos dotécnico e, sob conhecimento da presente invenção, ele pode escolher e usaros mesmos, sem que ele próprio precise ser ativamente inventivo. Um deta-lhamento maior sobre esses dispositivos para detecção, para determinaçãoe para comparação de valores, bem como para o controle correspondente edeslocamento das entradas de jato de moagem 5, para ajuste, particular-mente, das distâncias relativas dos mesmos é, portanto, dispensável.

Além disso, a temperatura de processamento pode ser influenci-ada, por exemplo, pelo uso de uma fonte de aquecimento 11 interno, entrecarregamento de material de moagem e a região dos jatos de moagem 10ou de uma fonte de aquecimento 12 correspondente na região fora do des-carregamento de material de moagem 4 ou por processamento de partículasde um material de moagem, de qualquer modo já quente, que, sob impedi-mento de perdas de calor chega ao carregamento de material de moagem 4,para o que um tubo de alimentação 13 está envolto por um revestimento 14isolante de temperatura. A fonte de aquecimento 11 ou 12, quando é usada,pode, em princípio, ser de qualquer maneira desejada e, portanto, ser esco-lhida apta para uso, voltada para a finalidade, de acordo com a disponibili-dade no mercado, de modo que outras explicações sobre a mesma não sãonecessarias.

Para a temperatura, é importante, particularmente, a temperatu-ra do jato de moagem ou dos jatos de moagem 10 e a temperatura do mate-rial de moagem deve corresponder, pelo menos aproximadamente, a essatemperatura do jato de moagem.

Para formação dos jatos de moagem 10 introduzidos pelas en-tradas de jato de moagem 5 na câmara de moagem 3, pode ser usado, porexemplo, vapor de aquecimento, mas também qualquer outro fluido apropri-ado. No uso de vapor de aquecimento, deve-se partir do fato de que o teorde calor do vapor de água depois do bocal de entrada 9 da respectiva entra-da de jato de moagem 5 não é substancialmente menor do que antes dessebocal de entrada 9. Como a energia necessária para a trituração por impactodeve estar à disposição, principalmente como energia de corrente, por outrolado, a queda de pressão entre a entrada 15 do bocal de entrada 9 e a saída16 do mesmo é considerável (a energia de pressão está extensivamenteconvertida em energia de corrente) e também a queda de temperatura não édesprezível. Particularmente, essa queda de temperatura deve ser compen-sada pelo aquecimento do material de moagem até um ponto em que o ma-terial de moagem e o jato de moagem 10 têm a mesma tempertura na regiãodo centro 17 da câmara de moagem 3, a pelo menos dois jatos de moagemou a uma multiplicidade de dois jatos de moagem 10.

Para formação e execução da preparação do jato de moagem 10de vapor de aquecimento, particularmente, na forma de um sistema fechado,faz-se referência ao documento DE 198 24 062 A1, como teor de descriçãocompleto está incorporado ao presente pela presente referência, para evitaruma transcrição apenas idêntica. Por um sistema fechado é possível, porexemplo, uma moagem de escória quente como material de moagem comefeito ótimo.

Na preparação do presente exemplo de modalidade do moinhode jato 1, em substituição a qualquer alimentação de um agente de serviçoou meio de serviço B, está previsto um dispositivo de serviço ou de produção18, tal como, por exemplo, um tanque 18a, do qual o agente de serviço oumeio de serviço B é guiado para a entrada do jato de moagem 5 ou as en-tradas de jato de moagem 10. Em vez do tanque 18a, também pode ser u-sado, por exemplo, um compressor, para pôr à disposição um meio de servi-ço B correspondente.

Particularmente, partindo de um moinho de jato 1, equipado comum separador a ar 7 desse tipo, sendo que os exemplos de modalidade aesse respeito no presente, pretendem ser e devem ser entendidos apenascomo exemplos e não restritivamente, com esse moinho de jato 1, com umseparador a ar 7 dinâmico, integrado, é realizado um processo para produ-ção de partículas ultrafinas. Como agente de serviço B é usado, em geral,um fluido, de preferência, o vapor de água já citado, mas também gás dehidrogênio ou gás de hélio ou simplesmente ar.

Além disso, é vantajoso e, portanto, preferido, quando o rotor deseparação 8 apresenta, com raio decrescente, uma altura interna, portanto,crescente em direção ao seu eixo, sendo que, particularmente, a área pas-sada por corrente do rotor de separação 8 é constante. Adicionalmente oualternativamente, pode estar prevista uma câmara de saída de material fino(não mostrada), que na direção da corrente apresenta uma ampliação desecção transversal.

Uma configuração particularmente preferida do moinho de jato 1consiste no fato de que o rotor de separação 8 apresenta um tubo de imer-são 20 de rotação conjunta, trocável.

Apenas para explicação e para aprofundamento do entendimen-to total, doravante ainda são detalhadas as partículas a serem produzidas,de preferência, do material a ser tratado. Por exemplo, nesse caso, trata-sede S1O2 amorfo ou outros produtos químicos amorfos, que são trituradoscom o moinho de jato. Outros materiais são ácidos silícicos, géis de sílica ousilicatos ou materiais na base de negro de carvão ou que contêm o mesmo.

A seguir, são explicados outros detalhes e variantes de configu-rações do moinho de jato 1 e de seus componentes, com referência às figs.2 e 3.

Tal como pode ser visto na representação esquemática da figura2, o moinho de jato 1 contém um separador a ar 7, no qual, em tipos deconstrução do moinho de jato 1 como moinho de jato de camada fluida, tra-ta-se de um separador a ar 7 dinâmico, que está disposto, vantajosamente,no centro da câmara de moagem 3 do moinho de jato 1. Na dependência dacorrente de volume de gás de moagem e número de rotações do separador,pode ser influenciada a fineza visada do material de moagem.

No caso do separador a ar 7 do moinho de jato 1 de acordo coma figura 2, todo separador a ar 7 vertical é circundado por uma carcaça deseparador 21, que consiste, substancialmente, em uma parte superior decarcaça 22 e uma parte inferior de carcaça 23. A parte superior de carcaça22 e a parte inferior de carcaça 23 estão dotadas na borda superior ou infe-rior, em cada caso, de um flange periférico 25 ou 25 voltado para fora. Noestado montado ou de funcionamento do separador a ar 8, os dois flangesperiféricos 24, 25 estão apoiados um sobre o outro e estão fixados um aooutro por meios apropriados. Meios apropriados para fixação são, por exem-plo, uniões por parafuso (não mostradas). Como meios de fixação despren-díveis também podem servir grampos (não mostrados) ou similares.

Em praticamente qualquer ponto da periferia do flange os doisflanges periféricos 24 e 25 estão unidos um ao outro por uma articulação 26,de tal modo que, depois do desprendimento dos meios de união de flange, aparte superior de carcaça 22 pode ser girada para cima em relação à parteinferior de carcaça 23, na direção da seta 27 e a parte superior de carcaça22 é acessível por baixo, bem como a parte inferior de carcaça 23, por cima.A parte inferior de carcaça 23, por sua vez, está formada em duas partes econsiste, substancialmente, em uma carcaça de câmara de separação 28cilíndrica, com o flange periférico 25 em sua extremidade superior aberta eum cone de descarga 29, que se estreita conicamente para baixo. O cone dedescarga 29 e a carcaça de câmara de separação 28 estão apoiados comflanges 30, 31 um sobre o outro na extremidade superior ou inferior e os doisflanges 30, 31 do cone de descarga 29 e da carcaça de câmara de separa-ção 28 estão unidos um ao outro, tal como os flanges periféricos 24, 25, pormeios de fixação desprendíveis (não mostrados). A carcaça de separação21 composta desse modo está suspensa dentro de ou em braços de supor-te, dos quais diversos estão distribuídos, distanciados o mais uniformementepossível, em torno do perímetro da carcaça de separação ou compressão 21do separador a ar 7 do moinho de jato e prendem-se na carcaça da câmarade separação 28 cilíndrica.

Uma parte essencial das peças de montagem interior do sepa-rador a ar 7 é, por sua vez, a roda de separação 8, com um disco de cober-tura superior 32, com um disco de cobertura inferior 33 no lado da descargade corrente, axialmente afastado do outro, e pás 34 de contorno apropriado,dispostas entre as bordas externas dos dois discos de cobertura 32 e 33,unidas fixamente com os mesmos e distribuídas uniformemente em torno doperímetro da roda de separação 8. Nesse separador a ar 7, o acionamentoda roda de separação 8 é produzido através do disco de cobertura superior32, enquanto o disco de cobertura inferior 33 é o disco de cobertura do ladode descarga de corrente. O apoio da roda de separação 8 compreende umeixo de roda de separação 35, forçosamente acionado de modo apropriado,que com a extremidade superior está guiada para fora da carcaça de sepa-rador 21 e com sua extremidade inferior, sustenta a roda de separação 8 àprova de torção, dentro da carcaça de separador 21, em montagem suspen-sa. A saída do eixo da roda de separação 35 da carcaça de separador 21dá-se em um par de placas trabalhadas 36, 37, que fecham a carcaça deseparador 21 na extremidade superior de uma parte terminal de carcaça 38,que se estende em forma de cone truncado para cima, guiam o eixo de rodade separação 35 e vedam essa passagem de eixo, sem impedir os movi-mentos de rotação do eixo da roda de separação 35. Convenientemente, aplaca superior 36 pode estar associada como flange à prova de torção aoeixo da roda de separação35 e estar apoiada de modo rotativo, através demancais rotativos 35a, sobre a placa inferior 37, que, por sua vez, está as-sociada a uma parte terminal de carcaça 38. O lado inferior do disco de co-bertura 33 no lado da descarga de corrente, de modo que a roda de separa-ção 8 está disposta em sua totalidade dentro da parte superior de carcaça22 dobradiça. Na região da parte terminal de carcaça 38 cônica, a parte su-perior de carcaça 22 apresenta, além disso, um bocal de alimentação deproduto 39 tubular do carregamento de material de moagem 4, cujo eixo lon-gitudinal estende-se paralelamente ao eixo de rotação 40 da roda de sepa-ração 8 e ao seu eixo de acionamento ou eixo de roda de separação 35, eque está disposto o mais longe possível desse eixo de rotação 40 da roda deseparação 8 e de seu eixo de acionamento ou eixo de roda de separação35, situado radialmente por fora na parte superior de carcaça 22.

A carcaça do separador 21 aloja o bocal de saída 20 tubular,disposto coaxialmente à roda de separação 8, que com sua extremidadesuperior situa-se próximo abaixo do disco de cobertura 33 no lado da des-carga de corrente da roda de separação 8, sem, no entanto, estar unida como mesmo. Na extremidade inferior do bocal de saída 20 formado como tubo,está montada coaxialmente uma câmara de saída 41, que também é tubular,mas cujo diâmetro é substancialmente maior do que o diâmetro do bocal desaída 20 e, no presente exemplo de modalidade, tem pelo menos o dobro dotamanho do diâmetro do bocal de saída 20. Portanto, na transição entre obocal de saída 20 e a câmara de saída 41 existe um nítido salto de diâmetro.O bocal de saída 20 está inserido em uma placa de cobertura superior 42 dacâmara de saída 41. Em baixo, a câmara de saída 41 está fechada por umatampa 43 removível. A unidade estrutural de bocal de saída 20 e câmara desaída 41 está sustentada em diversos braços de suporte 44, que estão dis-tribuídos uniformemente, em forma de estrela, em torno do perímetro da uni-dade estrutural, unidos fixamente com suas extremidades na região do bocalde saída 20 com a unidade estrutural e fixados com suas extremidades ex-ternas na carcaça de separador 21.

O bocal de saída 20 está circundado por uma carcaça anular 45cônica, cujo diâmetro externo inferior, maior, corresponde, pelo menos apro-ximadamente, ao diâmetro da câmara de saída 41, e cujo diâmetro externosuperior, menor, corresponde, pelo menos aproximadamente, ao diâmetroda roda de separação 8. Na parede cônica da carcaça anular 45 terminamos braços de suporte 44 e estão unidos fixamente com essa parede, que,por sua vez, é novamente parte da unidade estrutural de bocal de saída 20 ecâmara de saída 41.

Os braços de suporte 44 e a carcaça anular 45 são partes de umdispositivo de ar de lavagem (não mostrado), sendo que o ar de lavagemimpede a entrada de matéria do espaço interno da carcaça de separador 21 na tenda entre a roda de separação 8 ou, mais precisamente, o disco de co-bertura inferior 3 da mesma e bocal de saída 20. Para deixar esse ar de la-vagem chegar à carcaça anular 45 e, daí, para a tenda a ser mantida livre,os braços de suporte 44 estão formados como tubos, que com suas partesterminais externas são guiados através da parede da carcaça de separador 21 e ligados através de um filtro de aspiração 46 em uma fonte de ar de la-vagem (não mostrada). A carcaça anular 45 está fechada para cima por umaplaca perfurada 47 e a própria fenda pode ser ajustável por um disco anularaxialmente ajustável na região entre placa perfurada 47 e disco de coberturainferior 33 da roda de separação 8.

A saída da câmara de saída 41 é formada por um tubo de des-carga de material fino 48, que está guiado do exterior para dentro da carcaçade separador 21 e está ligado em disposição tangencial na câmara de saída41. O tubo de descarga de material fino 48 é componente da saída de produ-to 6. Como revestimento da entrada do tubo de descarga de material fino 48 na câmara de saída 41 serve um cone defletor 49.

Na extremidade inferior da parte terminal de carcaça 38 cônciaestão associados em disposição horizontal à parte terminal de carcaça 38uma espiral de entrada de ar de separação 50 e uma descarga de materialgrosso 51. A direção de rotação da espiral de entrada de ar de separação 50 está oposta à direção de rotação da roda de separação 8. A descarga dematerial grosso 51 está associada de modo removível à parte terminal decarcaça 38, sendo que à extremidade inferior da parte terminal de carcaça38 está associado um flange 52 e à parte superior da descarga de materialgrosso 51, um flange 53 e os dois flanges 52 e 53, por sua vez, estão unidos um ao outro de modo desprendível por meios conhecidos, quando o separa-dor a ar 7 está pronto para funcionar.

A zona de dispersão a ser prevista está designada com 54.Flanges trabalhados na borda interna (chanfrados), para uma guia de cor-rente uniforme e um revestimento simples, estão designados com 55.

Finalmente, ainda está montado na parede interna do bocal desaída 20 um tubo de proteção 56 trocável, como parte de desgaste, e umtubo de proteção 57 trocável, correspondente, pode estar montado na pare-de interna da câmara de saída 41.

Para começar a operação do separador a ar 7 no estado de ser-viço representado, ar de separação é introduzido através da espiral de en-trada de ar de separação 50 no separador a ar 7, sob uma queda de pressãoe com uma velocidade de entrada escolhida de acordo com a finalidade. Emconseqüência da introdução do ar de separação por meio de uma espiral,particularmente em conexão com a conicidade da parte terminal de carcaça38, o ar de separação sobe para cima, em forma de espiral, para a região daroda de separação. Simultaneamente, o "produto" de partículas de sólido demassa diferente é introduzido, através do bocal de alimentação de produto39, na carcaça de separador 21.

Desse produto, o material bruto, isto é, a parte de partículas commassa maior, chega em sentido contrário ao ar de separação à região dadescarga de material bruto 51 e é posto à disposição para processamentoadicional. O material fino, isto é, a parte de partículas com massa menor, émisturado com o ar de separação e chega de fora para dentro pela roda deseparação 8 ao bocal de saída 20, à camada de saída 41 e, finalmente, a-través de um tubo de saída de material fino 48, a uma saída ou descarga dematerial fino 58, bem como, dali, a um filtro, no qual o meio de serviço, naforma de um fluido, tal como, por exemplo, ar, e material fino são separadosum do outro. Componentes de material fino mais grossos são expelidos ra-dialmente da roda de separação 8 e misturados com o material grosso, paradeixar a carcaça de separador 21 com o material grosso ou circular por tantotempo na carcaça de separador 21, até tiver se tornado material fino, comuma granulação tal que seja descarregado com o ar de separação.

Devido à ampliação abrupta da secção transversal do bocal desaída 20 para câmara de saída 41, ocorre ali uma nítida redução da veloci-dade de corrente da mistura de material fino-ar. Essa mistura chega, portan-to, com uma velocidade de corrente muito baixa pela câmara de saída 41,através do tubo de saída de material fino 48, à descarga de material fino 58e só produz uma abrasão em pequena medida na parede da câmara de saí-da 41. Por esse motivo, o tubo de proteção 57 também só é uma medidaaltamente preventiva. Mas a alta velocidade de corrente na roda de separa-ção 8, por razões de uma boa técnica de separação, ainda prevalece no bo-cal de descarga ou saída 20, motivo pelo qual o tubo de proteção 56 é maisimportante do que o tubo de proteção 57. É particularmente significativo osalto de diâmetro, com uma ampliação de diâmetro na transição do bocal desaída 20 para a câmara de saída 41.

Aliás, o separador a ar 7, pela divisão da carcaça de separador21 da maneira descrita e pala associação dos componentes de separaçãoàs carcaças parciais individuais pode, por sua vez, pode ser facilmente man-tido e componentes que ficaram defeituosos, podem ser trocados com esfor-ço relativamente pequeno e dentro de tempos de manutenção curtos.

Enquanto na representação esquemática da figura 2 a roda deseparação 8, com os dois discos de cobertura 32 e 33 e a coroa de pás 59disposta entre os mesmos, com as pás 34, ainda está representada de ma-neira usual, conhecida, com discos de cobertura paralelos e de paralelamen-te planos, na figura 3 a roda de separação para um outro exemplo de moda-lidade do separador a ar 7 está representado em um desenvolvimento vantajoso.

Essa roda de separação 8 de acordo com a figura 3 contém, a -dicionalmente à coroa de pás 59 com as pás 34, o disco de cobertura supe-rior 32 e o disco de cobertura inferior 33 no lado da descarga de corrente,axialmente distanciado do mesmo, e é girável em torno do eixo de rotação40 e, com isso, em torno do eixo longitudinal do separador a ar 7. A exten-são diametral da roda de separação 8 está vertical ao eixo de rotação 40,isto é, ao eixo longitudinal do separador a ar, independentemente do fato dese o eixo de rotação 40 e, com o mesmo, o eixo longitudinal citado, se es-tende verticalmente ou horizontalmente. O disco de cobertura inferior 33, nolado da descarga de corrente, circunda concentricamente o bocal de saída20. As pás 34 estão unidas com os dois discos de cobertura 33 e 32. Os doisdiscos de cobertura 32 e 33, diferentemente do estado da técnica, estãoformados conicamente e, mais precisamente, de tal modo que a distância dodisco de cobertura superior 32 do disco de cobertura inferior 33 no lado dadescarga de corrente fica maior da coroa 50 das pás 34 para dentro, isto é,em direção ao eixo de rotação, mais de preferência, continuamente, tal co-mo, por exemplo, linearmente ou não linearmente, e, de modo particular-mente preferido, de tal modo que a área da camisa de cilindro passada porcorrente permanece constante para cada raio entre bordas de saída de pá ebocal de saída 20. A velocidade de descarga de corrente, que fica menor,devido ao raio decrescente, em soluções conhecidas, permanece constantenesta solução.

Além da variante descrita acima e na figura 3 da configuração dodisco de cobertura superior 32 e do disco de cobertura inferior 33, também épossível que apenas um desses dois discos de cobertura 32 ou 33 estejaformado conicamente da maneira descrita e o outro disco de cobertura 33 ou32 seja plano, tal como é o caso em conexão com o exemplo de modalidadede acordo com a figura 2 para os dois discos de cobertura 32 e 33. Particu-larmente, nesse caso, a forma do disco de cobertura que não é paralelamen-te plano pode ser de tal modo que, pelo menos aproximadamente, a área dacamisa de cilindro passada por corrente permanece constante para cadaraio entre bordas de saída de pá e bocal de saída 20.

A seguir, para esclarecimento adicional e como base pra outrosaspectos inventivos, ainda é abordado o comprimento de jato otimizado emmoinhos de jato.

De observações de resultados de testes no âmbito de baixapressão (po < 0,4 MPa (4 bar) (abs)), pode-se concluir uma dependência docomprimento de jato ótimo da pressão do gás de moagem. A seguir, é apre-sentada uma fórmula para quantificar essa dependência. Simultaneamente,é feita uma previsão teórica de se essa dependência também existe da tem-peratura do gás de moagem.Para descrever os processos durante a expansão dos jatos, par-te-se do fato de que tanto as relações de pressão na superfície externa dojato, pela qual as partículas de sólido a ser trituradas chegam ao jato, paraali ser aceleradas e trituradas, como também na "área redutora de pressão",onde, opcionalmente, dois ou mais jatos se encontram, devem ser constan-tes.

Além disso, é presumido que essas relações de pressão estãocorrelacionadas com a densidade de corrente de impulso no jato:

<formula>formula see original document page 19</formula>

na qual significam:

Ajat0 [m2] a área do jato

C1 constante

l* [N/m2] densidade de corrente de impulso

mL [kg/s] corrente de massa de gás

Vad [m/s] velocidade adiabática depois do bocal.

(Pode-se contar com o fluxo de massa e a velocidade na saídade bocal, uma vez que a corrente de impulso no jato é mantida.)

Sob o pressuposto de que o jato se amplia conicamente e o ân-gulo de abertura do jato α é independente de pressão e temperatura (pelomenos o primeiro foi constatado nos testes de Hágele, Joachim: Experimen-telle Untersuchungen na Aerosolstrahalen aus Mikrodüsen; Mitteilungen ausdem Max-Planck-Institut für Strômungsforschung Nr. 72, 1981, para bocaisque se etreitam continuamente, bem como para bocais de Lavai), as duasáreas podem ser calculadas de acordo com a relação geométrica

<formula>formula see original document page 19</formula>

onde ainda significam

C2 constante

a [m] comprimento do jato.

A corrente de massa de gás por um bocal resulta em<formula>formula see original document page 20</formula>

a velocidade de sida do jato adiabática é

<formula>formula see original document page 20</formula>

onde significam, além disso

d bocal [m] diâmetro de bocal

mL [kg/s] corrente de massa de gás

pi [bar (abs)] pressão de gás antes do bocal

R [kJ/kgK] constante de gás

T0 [K] temperatura do gás antes do bocal

K componente isentrópico

v^max coeficiente de descarga.

Quando as equações 2, 4 e 5 são usadas na equação 1, entãoobtém-se

<formula>formula see original document page 20</formula>

com

<formula>formula see original document page 20</formula>

e

<formula>formula see original document page 20</formula>

onde adicionalmente significa

C3 constante.

Se, finalmente,

<formula>formula see original document page 20</formula>

com

C constante,

então, depois da conversão, obtém-se<formula>formula see original document page 21</formula>

onde finalmente significa

arel comprimento de jato relativo

Por conseguinte, o comprimento do jato arei só é dependente dapressão de gás de moagem p0, da relação de pressão pi/po e de κ, mas nãoda temperatura do gás de moagem.

De testes (vide também Nied1 R.: Strahlmahlung in der Fliexx-bettgegenstrahlmühle; tiz 109 (1985)1, p. 23 ss) é conhecido que

• para uma pressão de gás de moagem de p0 = 7 bar (abs)

• uma relação de pressão de pi/po = 1,1/7 eκ = 1m4

• comprimento do jato relativo arel fica = 20.

Com isso, pode ser calculado o valor da constante C emC = 9,922 (11).

Na figura 4 está representada graficamente a relação entre apressão de gás p0 antes do bocal e o comprimento de jato relativo arei nabase da avaliação gráfica da equação 10, com C de acordo com a equação11.

A invenção está representada apenas exemplificadamente pormeio dos exemplos de modalidade na descrição e no desenho e não estálimitada aos mesmos, mas abrange todas as variações, modificações, subs-tituições e combinações, que o técnico pode extrair dos presentes documen-tos, particularmente no âmbito das reivindicações e das exposições geraisna introdução desta descrição, bem como da descrição dos exemplos demodalidade e de suas representações no desenho e combinar os mesmoscom seu conhecimento técnico, bem como do estado da técnica. Particular-mente, todas as características e possibilidades de configuração individuaisda invenção e suas variantes de execução podem ser combinadas.

LISTAGEM DE REFERÊNCIAS

1 moinho de jato

2 carcaça cilíndrica3 câmara de moagem

4 carregamento de material de moagem

5 entrada de jato de moagem

6 saída de produto

7 separador a ar

8 roda de separação

9 abertura de entrada ou bocal de entrada ou bocal deentrada

10 jato de moagem

11 fonte de aquecimento

12 fonte de aquecimento

13 tubo de alimentação

14 revestimento isolante de temperatura

15 entrada

16 saída

17 centro da câmara de moagem

18 dispositivo de reservatório ou produção

19 dispositivos de tubulação

20 bocal de saída

21 carcaça de separação

22 parte superior de carcaça

23 parte inferior de carcaça

24 flange periférico

25 flange periférico

26 articulação

27 seta

28 carcaça de câmara de separação

28a braços de suporte

29 cone de descarga

30 flange

31 flange

32 disco de cobertura33 disco de cobertura

34 pá

35 eixo de roda de separação

36 mancai giratório

36 placas trabalhadas superiores

37 placas trabalhadas inferiores

38 parte terminal de carcaça

39 bocal de carregamento de produto

40 eixo de rotação

41 câmara de saída

42 placa de cobertura superior

43 tampa removível

44 braços de suporte

45 carcaça anular cônica

46 filtro de aspiração

47 placa perfurada

48 tubo de descarga de material fino

49 cone defletor

50 espiral de entrada de ar de separação

51 descarga de material grosso

52 flange

53 flange

54 zona de dispersão

55 flange trabalhados na borda interna (chanfrados) e revestimento

56 tubo de proteção trocável

57 tubo de proteção trocável

58 saída/descarga de material fino

59 coroa de pás

Claims (8)

1. Processo para produção de partículas ultrafinas por meio deum moinho de jato (1), caracterizado pelo fato de que a distância relativaa/dbocai, com a pra o comprimento do jato e dbocai para o diâmetro do bocal,de entradas de jato de moagem (5), dispostos, pelo menos aproximadamen-te, de modo concêntrico, cujas linhas centrais se encontram, pelo menosaproximadamente, em um ponto, é ajustada na dependência da pressãomédia de serviço.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que cada entrada de jato de moagem (5) está formada por um bocalde entrada ou bocal de moagem (9).

3. Processo de acordo com a reivindicação 1ou 2, caracterizadopelo fato de que estão presentes 3 ou 4 entradas de jato de moagem (5).

4. Processo de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que é usado um moinho de jato de camada fluida.

5. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que é usado um separador a ar (7) dinâmico,integrado no moinho de jato (1).

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que o separador a ar (7) contém um rotor de separação ou uma rodade separação (8), com uma altura interna crescente com raio decrescente,de modo que na operação, a área passada por corrente do rotor ou roda deseparação (8) é, pelo menos aproximadamente, constante.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizadopelo fato de que o separador a ar (7) contém um rotor de separação ou umaroda de separação (8), com um tubo de imersão (20), particularmente trocá-vel, que está configurado de tal modo que ele gira em conjunto quando orotor ou a roda de separação 8 gira.

8. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que está prevista uma câmara de saída dematerial fino (41), que apresenta uma ampliação de secção transversal nadireção da corrente.