BRPI0718109A2

BRPI0718109A2 - Dispositivo espessador e método para espessamento

Info

Publication number: BRPI0718109A2
Application number: BRPI0718109-4A
Authority: BR
Inventors: Richard Triglavcanin; Ian Arbuthnot
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2013-11-05
Also published as: CA2665780C; EA015370B1; FI20060954A0; US7981299B2; MX2009004393A; PE20081128A1; CA2665780A1; AU2007316099B2; PE20121678A1; EA200900362A1; FI123419B; AR063536A1; AU2007316099A2; WO2008053066A1; CN101528318A; FI20060954A; AU2007316099A1; CN101528318B; ZA200902337B; US20100108618A1

Description

"DISPOSITIVO ESPESSADOR E MÉTODO PARA ESPESSAMENTO"

A presente invenção, em geral, se refere a uma separação de fases sólido/líquido. Mais especificamente, se refere a um dispositivo para espessamento e a um método de espessamento de lamas minerais.

Em um processo de clarificação ou de espessamento, uma lama compreendendo líquidos portadores de partículas suspensas é introduzida dentro do dispositivo espessador ou tanque de sedimentação, a fim de separar as partículas do líquido. Os componentes básicos de um dispositivo espessador incluem: um meio de ligação tipo ponte e um tanque, um dispositivo de transmissão, um tubo de alimentação, um poço de alimentação, dispositivos tipo rodo (incluindo eixo e raspadores) , cone de capacidade curta ou subtransbordamento e canal de transbordamento. No tanque, as partículas suspensas formam uma lama espessa sobre o seu fundo. 0 material espesso sedimenta no fundo do tanque espessador, sem do depois removido e processado, enquanto o componente de licor sobe para a parte superior do espessador, para circular dentro do canal de transbordamento e sair da caixa de transbordamento. Um dispositivo tipo rodo é disposto para movimentar os sólidos viscosos sedimentados no fundo do espessador na direção de um cone de capacidade curta, posicionado no centro do tanque espessador. A lama entra no dispositivo espessador através do tubo de alimentação e poço de alimentação. A velocidade de sedimentação é normalmente aumentada usando uma quantidade otimizada e determinados tipos de agentes floculantes. 0 agente floculante é adicionado dentro da alimentação, a fim de aglomerar as partículas suspensas da lama. A idéia da floculação é de ligar as partículas sólidas para auxiliar a propriedade de gravidade baseada no processo de separação. Um poço de alimentação é normalmente utilizado para alimentar a lama dentro do tanque espessador, através de uma abertura no fundo do poço de alimentação e também para prover meios para floculação da lama, antes da entrada no tanque. Além disso, a função do poço de alimentação do dispositivo espessador é misturar a alimentação da lama com o agente floculante e permitir a sedimentação dos sólidos floculados. 0 poço de alimentação se encontra, tipicamente, localizado no meio do tanque espessador, de modo a permitir que a sedimentação dos sólidos seja uniformemente distribuída dentro do tanque espessador. Para tornar o processo de floculação mais eficaz e eficiente, a alimentação da lama, normalmente, precisa ser diluída com líquido extra do processo (água). A diluição é normalmente obtida nos dispositivos espessadores mediante reciclagem de alguma quantidade do líquido diluído de transbordamento, a partir do topo do tanque espessador, retornando para o poço de alimentação, a fim de diluir a polpa de chegada. A fim de reciclar o licor de transbordamento, precisam ser instaladas algumas bombas, linhas de fluidos e válvulas.

A referência da Patente U.S. No. 5.147.556 divulga um dispositivo espessador para suspensões e polpas sólidas e, em particular, para reciclagem de líquido de transbordamento em dispositivos espessadores. De acordo com a invenção, o líquido diluído no tanque é depois recirculado dentro do poço de alimentação através de uma abertura na parede do poço de alimentação ou na linha de alimentação, quando o nível da superfície do tanque for mais alto que o nível da superfície no poço de alimentação. A alimentação da lama é feita tangencialmente dentro do poço de alimentação, e o líquido diluído entra radialmente no poço de alimentação para diluir a lama. Como resultado, alguma quantidade de energia de mistura é perdida, quando a lama de alimentação chegada deverá mudar a direção do fluxo de líquido diluído para aquela do fluxo da lama de alimentação, de modo que um efeito máximo de mistura não seja obtido. 0 efeito de mistura no poço de alimentação tem de ser efetivo, a fim de misturar a lama de alimentação com o líquido diluído para, de forma adequada, diluir a lama e o agente floculante.

0 objetivo da presente invenção é prover um dispositivo espessador que proporcione um meio para alimentação de um líquido diluído, para diluição da lama dentro do poço de alimentação, de modo que a mistura no interior do poço de alimentação seja a mais conveniente.

Esse objetivo mencionado acima é alcançado, por meio de um dispositivo e de um método que será descrito posteriormente nas reivindicações independentes. Outras modalidades vantajosas da invenção são apresentadas nas reivindicações dependentes .

Assim, a invenção se refere a um dispositivo de espessamento, adaptado para líquidos portadores de partículas suspensas, como, por exemplo, uma lama contendo minerais, o dispositivo de espessamento compreendendo um tanque, onde ocorre a sedimentação de sólidos, em que uma polpa de densidade relativa mais alta se sedimenta na direção do fundo do tanque, e um líquido diluído de densidade relativa mais baixa é, dessa forma, deslocado na direção do topo do tanque, um poço de alimentação, o qual inclui uma câmara tendo uma entrada para recebimento da lama de alimentação e uma saída em comunicação fluida com o tanque, e meios para distribuir o material no tanque, pelo menos um conduto para a lama de alimentação, para liberação da lama de alimentação dentro do poço de alimentação, meios para alimentação de um líquido diluído, onde pelo menos um conduto de líquido diluído separado é dirigido tangencialmente com relação ao poço de alimentação e pelo menos uma abertura de entrada de fluxo se dispõe tangencialmente com relação ao poço de alimentação, para recirculação do líquido diluído proveniente do tanque para o interior do dito poço de alimentação, a fim de diluir a lama de alimentação. Desse modo, a energia circulante do dispositivo está na mesma direção da lama de alimentação, sendo alcançada no interior do poço de alimentação uma mistura maximizada e uma eficiência da floculação. 0 que também é obtido pelo dispositivo da invenção é que o fluxo de líquido diluído adiciona à mistura a energia do fluxo da lama de alimentação. De acordo com uma modalidade da invenção, o conduto de líquido diluído é disposto essencialmente paralelo ao conduto de lama de alimentação.

De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, o conduto de líquido diluído, pelo menos parcialmente, envolve o conduto de lama de alimentação, pelo menos no seu ponto de entrada no poço de alimentação. De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, o conduto de líquido diluído e o conduto de lama de alimentação são dispostos lado a lado, tangencialmente, com relação ao poço de alimentação. Isso irá proporcionar um efeito máximo de ambos os fluxos que se encontram na mesma direção e um efeito máximo de qualquer componente de fluxo induzido. De acordo com outra modalidade da presente invenção, o conduto de líquido diluído e o conduto de lama de alimentação são dispostos em determinados intervalos, tangencialmente, com relação ao poço de alimentação. Mediante o uso do dispositivo da invenção, o líquido diluído é alimentado no mesmo ponto que a lama de alimentação não-diluída. Após isso, a lama de alimentação é rapidamente diluída no interior do poço de alimentação e isso novamente permite a obtenção de uma melhor eficiência global.

De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a entrada do conduto de líquido diluído é disposta para alcançar o líquido diluído exterior ao poço de alimentação. A saída do conduto de líquido diluído se estende no interior do poço de alimentação, a fim de alimentar o líquido diluído dentro do referido poço de alimentação.

De acordo com a invenção, existe uma pluralidade de aberturas de entrada de fluxo na parede do poço de alimentação, o que permite a recirculação do líquido diluído proveniente do tanque no interior do poço de alimentação. A abertura referente à entrada de fluxo é um conduto disposto na parede do poço de alimentação, ou é uma abertura na parede do poço de alimentação. De acordo com o método da invenção, o líquido diluído é alimentado tangencialmente no interior do poço de alimentação, através de pelo menos um conduto de líquido diluído separado, ou através de pelo menos uma abertura de entrada de fluxo disposta na parede do poço de alimentação, a fim de diluir a lama de alimentação. 0 líquido diluído circula dentro do poço de alimentação, numa direção paralela com relação ao fluxo da lama de alimentação. De acordo com um exemplo da invenção, o líquido diluído circula no interior do poço de alimentação, de modo que o fluxo, pelo menos parcialmente, envolve o fluxo da lama de alimentação, pelo menos, no seu ponto de entrada no poço de alimentação. De acordo com um exemplo da invenção, o fluxo de líquido diluído e o fluxo da lama de alimentação entram no poço de alimentação de modo tangencial, lado a lado. De acordo com um exemplo da invenção, o fluxo de líquido diluído e o fluxo da lama de alimentação entram no poço de alimentação de modo tangencial, em determinados intervalos. De acordo com um exemplo da invenção, o líquido diluído e a lama de alimentação são misturados depois da alimentação dos mesmos dentro do poço de alimentação. De acordo com a invenção, o líquido diluído para diluição da lama e a lama de alimentação são misturados depois da alimentação dos mesmos dentro do poço de alimentação. Desse modo, a mistura do material alimentado, isto é, lama de alimentação, liquido diluído e agente floculante é feita dentro do poço de alimentação.

A invenção será agora descrita em maiores detalhes, fazendo-se referência às seguintes figuras:

- a figura 1 é uma representação esquemática do dispositivo de espessamento de acordo com a presente invenção;

- a figura 2 é uma vista de topo da figura 1; e

- a figura 3 é uma vista de topo de outra modalidade da presente invenção.

Conforme pode ser visto da figura 1, o dispositivo de espessamento de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção compreende um dispositivo espessador (1) com um tanque circular (2) para contenção de uma polpa líquida (3). Um poço de alimentação (4) é disposto na metade do tanque, sendo suprido através do conduto de lama de alimentação (5), para alimentação do material de lama (9) no interior do poço de alimentação (4), cujo conduto de lama de alimentação (5) é disposto essencialmente de modo tangencial com relação ao poço de alimentação (4) . De acordo com o presente exemplo, o poço de alimentação apresenta uma abertura no fundo limitativa (6), em comunicação fluida dentro do tanque (2), através da qual a polpa líquida no poço de alimentação pode circular dentro do tanque. A seção da base do poço de alimentação, preferivelmente, compreende uma parede lateral cônica descendente (7), de modo que a área de fluxo do líquido seja menor na seção de base do que na seção acima, a fim de restringir o fluxo de líquido entre o tanque (2) e o poço de alimentação (4) . De acordo com esse exemplo, abaixo da seção inferior da parede do poço de alimentação se dispõe um elemento de cone defletor (8), amplamente descendente, o qual é usado para uniformemente distribuir o material alimentado ao longo do tanque (2). 0 agente de floculação é misturado na lama, normalmente, no poço de alimentação durante a alimentação da lama dentro do tanque. 0 agente de floculação promove a sedimentação da lama mineral no fundo do tanque e no cone de capacidade curta. Em operação normal, a sedimentação de sólidos ocorre no tanque espessador, em que um leito de polpa espessa (3) se sedimenta, de modo a deslocar uma camada superior de líquido relativamente diluído (10) na direção do topo do tanque. O tanque espessador é envolvido por um canal transbordante (11), cujo canal expulsa o licor transbordante para uma tubulação de descarga. A lama concentrada é retirada do cone de capacidade curta através de uma linha de saída (12) .

Nesse tipo de configuração, a densidade relativa da lama de alimentação no poço de alimentação é maior que a densidade relativa do líquido exterior ao poço de alimentação, conseqüentemente, o nível de líquido (13) do poço de alimentação é mais baixo que o nível de líquido externo (14) . De acordo com a invenção, existem aberturas para entradas de fluxos (15), por exemplo, condutos na parede do poço de alimentação, através das quais o líquido diluído proveniente do tanque torna a circular no interior do poço de alimentação, a fim de diluir a lama de alimentação no poço de alimentação de modo autógeno, quando o nível de superfície for mais alto externamente ao poço de alimentação. As aberturas de entrada de fluxo são localizada acima da abertura do fundo (6) do poço de alimentação e são dispostas tangencialmente com relação à parede do dito poço de alimentação, a fim de proporcionar um efeito de mistura no fluxo altamente aperfeiçoado. Existem também meios para fechamento das aberturas de entradas de fluxo e meios para ajuste do fluxo de líquido através das aberturas, por exemplo, no caso em que a polpa que entra no poço de alimentação é relativamente diluída. 0 número de aberturas necessário depende do modelo do poço de alimentação.

0 conduto de lama de alimentação (5) é disposto

tangencialmente com relação ao poço de alimentação (4), de modo que a lama alimentada é misturada de forma homogênea no interior do poço de alimentação. De acordo com a invenção, o conduto de líquido diluído (16) para alimentação do líquido diluído (17) é paralelo ao conduto de lama de alimentação (5), de modo que o líquido diluído (17) também é alimentado tangencialmente no poço de alimentação (4). 0 conduto de líquido diluído (16) é separado do conduto de lama de alimentação (5) e o líquido diluído (17) é misturado dentro da lama (9), depois de ter sido misturado no interior do poço de alimentação. No exemplo mostrado nas figuras 1 e 2, o conduto de líquido diluído (16) envolve o conduto de lama de alimentação (5), pelo menos parcialmente, no seu ponto de entrada (18) para o poço de alimentação. A entrada do conduto de líquido diluído é disposta para alcançar o líquido diluído no tanque que envolve o poço de alimentação, de modo que o líquido diluído próximo da superfície do dispositivo espessador seja permitido de entrar no conduto de líquido diluído (16), através do qual o fluxo de líquido de diluição (17) entra no poço de alimentação, onde dilui a lama de alimentação (9). Quando a direção do fluxo de líquido diluído (17) for a mesma que a do líquido de alimentação (9), a mistura ao longo do eixo de fluxo entre as duas correntes será promovida. Nessa orientação, o fluxo de líquido diluído será influenciado pela diferença de nível entre o tanque e o poço de alimentação. 0 efeito de mistura do material (22) no interior do poço de alimentação é altamente aperfeiçoado. A entrada (20) do conduto de líquido diluído (16) e (19) é disposta de modo a alcançar o líquido diluído (10) no tanque (2), a fim de direcionar o líquido diluído no interior do poço de alimentação para diluição da lama de alimentação. A saída (21) do conduto de líquido diluído (16) e (19) é disposta para alcançar o interior do poço de alimentação, a fim de direcionar o líquido diluído ao ponto em que ele se encontra e se mistura com a lama de alimentação.

Em outra modalidade da invenção, a qual é apresentada na figura 3, o conduto de líquido diluído (19) e o conduto de lama de alimentação (5) são dispostos lado a lado, no seu ponto de entrada (18), dentro do poço de alimentação. De acordo com essa modalidade, o líquido diluído e a lama de alimentação são alimentados tangencialmente no interior do poço de alimentação.

Conquanto que a invenção tenha sido descrita com referência a algumas de suas modalidades preferidas, deverá ser entendido que modificações e variações poderão ocorrer para aqueles que são especialistas versados na técnica. Essas modificações e variações são idealizadas de se enquadrarem dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Dispositivo de espessamento (1), adaptado para líquidos portadores de partículas suspensas, como, por exemplo, uma lama contendo minerais, o dispositivo compreendendo: - um tanque (2), onde ocorre a sedimentação de sólidos, em que uma polpa (3) de densidade relativa mais alta se sedimenta na direção do fundo do tanque, e um líquido diluído (10) de densidade relativa mais baixa é, dessa forma, deslocado na direção do topo do tanque; - um poço de alimentação (4), o qual inclui uma câmara tendo uma entrada para recebimento da lama de alimentação (9) e uma saída em comunicação fluida com o tanque, e meios para distribuir o material no tanque; pelo menos um conduto separado (5) para lama de alimentação, para liberação de uma lama de alimentação (9) tangencialmente dentro do poço de alimentação; - meios para diluir a lama de modo autógeno; caracterizado pelo fato de que pelo menos um conduto de líquido diluído separado (16, 19), o qual é separado do conduto de lama de alimentação (5) e pelo menos uma abertura de entrada de fluxo (15) são dispostos separados entre si e tangencialmente com relação ao poço de alimentação (4), de modo que o líquido diluído (10) e a lama de alimentação (9) circulem separadamente dentro do poço de alimentação, para recirculação do líquido diluído (10) , proveniente do tanque, para o interior do dito poço de alimentação, a fim de diluir a lama de alimentação.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conduto de líquido diluído (16, 19) é disposto essencialmente em paralelo ao conduto de lama de alimentação (5).

3. Disposit ivo, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o conduto de líquido diluído (16), pelo menos parcialmente, envolve o conduto de lama de alimentação (5), pelo menos, no seu ponto de entrada (18) para o poço de alimentação.

4. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o conduto de líquido diluído (19) e o conduto de lama de alimentação (5) são dispostos lado a lado e de modo tangencial, com relação ao poço de alimentação (4) .

5. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o conduto de líquido diluído (16, 19) e o conduto de lama de alimentação (5) são dispostos em determinados intervalos de modo tangencial, com relação ao poço de alimentação.

6. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a entrada (20) do conduto de líquido diluído (16, 19) é disposta para alcançar o líquido diluído (10) exterior ao poço de alimentação (4).

7. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a saída (21) do conduto de líquido diluído (16, 19) se estende no interior do poço de alimentação (4).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que existe uma pluralidade de aberturas de entradas de fluxo (15) na parede do poço de alimentação, para permitir a recirculação do líquido diluído (10) proveniente do tanque, no interior do poço de alimentação.

9. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1 ou 8, caracterizado pelo fato de que a abertura da entrada de fluxo (15) é um conduto disposto na parede do poço de alimentação (4).

10. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1 ou 8, caracterizado pelo fato de que a abertura da entrada de fluxo (15) é uma abertura na parede do poço de alimentação (4) .

11. Método para espessamento de líquidos portadores de partículas suspensas, como, por exemplo, uma lama contendo minerais, onde ocorre uma sedimentação de sólidos em um tanque espessador (2), em que uma polpa (3) de densidade relativa mais alta se sedimenta na direção do fundo do tanque, e um líquido diluído (10) de densidade relativa mais baixa, dessa forma, é deslocado na direção do topo do tanque, onde a lama de alimentação (9) é alimentada através de pelo menos um conduto separado (5), tangencialmente, dentro do poço de alimentação, o qual inclui uma câmara tendo uma entrada para recebimento da lama de alimentação de modo tangencial e uma saída (6) em comunicação fluida com o tanque, onde a lama de alimentação é diluída de forma autógena, caracterizado pelo fato de que pelo menos um conduto de líquido diluído separado (16, 19), o qual é separado do conduto de lama de alimentação (5) e pelo menos uma abertura de entrada de fluxo (15) são dispostos separados entre si e tangencialmente com relação ao poço de alimentação (4) , de modo que o líquido diluído (10) e a lama de alimentação (9) circulem separadamente dentro do poço de alimentação, para recirculação do líquido diluído (10), proveniente do tanque, para o interior do dito poço de alimentação, a fim de diluir a lama de alimentação.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o líquido diluído circula dentro do poço de alimentação (4) de modo paralelo ao fluxo da lama de alimentação.

13. Método, de acordo com as reivindicações 11 ou 12,caracterizado pelo fato de que o líquido diluído circula no interior do poço de alimentação, de modo que o fluxo do líquido diluído, pelo menos parcialmente, envolva o fluxo de lama de alimentação, pelo menos, no seu ponto de entrada (18) para o poço de alimentação.

14. Método, de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o fluxo de líquido diluído e o fluxo de lama de alimentação entram no poço de alimentação, lado a lado, e de modo tangencial.

15. Método, de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o fluxo de líquido diluído e o fluxo de lama de alimentação entram no poço de alimentação de modo tangencial e em determinados intervalos.

16.

Método, de acordo com as reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que o líquido diluído (17) e a lama de alimentação (9) são misturados, depois de terem entrado no poço de alimentação (4).