BRPI0807550A2

BRPI0807550A2 - Método e dispositivo para espessamento

Info

Publication number: BRPI0807550A2
Application number: BRPI0807550-6A
Authority: BR
Inventors: Richard Triglavcanin
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2014-07-01
Also published as: CN101636211A; CN101636211B; CA2678307A1; ZA200905470B; EA015996B1; CA2678307C; FI20070150A0; FI119279B; MX2009008882A; AU2008217679B2; US8197697B2; WO2008102058A1; CL2008000391A1; EA200900995A1; FI20070150A; PE20081821A1; AU2008217679A1; US20110247987A1

Description

"MÉTODO E DISPOSITIVO PARA ESPESSAMENTO"

A presente invenção se refere, em geral, à separação de sólidos-líquidos. Em maiores detalhes, a presente invenção se refere a um método e dispositivo para espessamento, quando a alimentação de um material no interior do poço de alimentação é ajustada para variações de vazão no interior do tubo de alimentação.

Em um processo de clarificação ou 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 elemento de ligação e tanque, dispositivo de transmissão, tubo de alimentação, poço de alimentação, rodos (incluindo eixo e raspadores), cone de subtransbordamento e canal de transbordamento. No tanque, as partículas suspensas formam uma lama espessa no fundo do tanque. O material espesso sedimenta no fundo do tanque espessador, sendo posteriormente removido e processado, enquanto o componente de licor sobe para a parte superior do dispositivo espessador, circulando dentro do canal de transbordamento e saindo da caixa de transbordamento. Um rodo é disposto para movimentar os sólidos viscosos sedimentados no fundo do dispositivo espessador na direção de um cone de subtransbordamento, posicionado no centro do tanque espessador. A lama entra no dispositivo espessador através do tubo de alimentação e poço de alimentação. A velocidade de decantação é normalmente aumentada, usando uma quantidade otimizada de determinados tipos de agentes de floculação. O agente de floculação é adicionado na alimentação a fim de aglomerar as partículas suspensas da lama. A idéia na floculação é de unir as partículas sólidas para auxiliar a gravidade baseada no processo de separação. Na floculação de determinadas polpas, algumas vezes, é necessário primeiro diluir a polpa, a fim de que ocorra uma eficiente floculação quando é adicionado um agente floculante.

Um poço de alimentação é normalmente usado para

alimentar a lama dentro do tanque espessador, através do fundo do poço de alimentação, e para proporcionar meios para flocular a lama antes de sua entrada no tanque. Também, a função do poço de alimentação do dispositivo 10 espessador é misturar a alimentação da lama com o agente floculante e permitir que os sólidos floculados se sedimentem. O poço de alimentação, tipicamente, é localizado na metade do tanque espessador, para permitir que essa decantação dos sólidos seja uniformemente 15 distribuída dentro do tanque espessador. Para tornar o processo de floculação mais eficaz e eficiente, a alimentação da lama normalmente precisa ser diluída com um líquido extra do processo. A diluição, normalmente, é conseguida nos dispositivos espessadores mediante 20 reciclagem de algum transbordamento de líquido diluído proveniente do topo do tanque espessador de volta para o tubo de alimentação e/ou poço de alimentação, a fim de diluir a polpa que chega. A fim de algumas vezes reciclar o licor de transbordamento, precisam ser instaladas bombas, 25 linhas de fluido e válvulas. Um modo de diluir a lama é circular o líquido de diluição exterior ao poço de alimentação para o seu interior através de uma abertura na parede do poço de alimentação ou através de um conduto separado.

Algumas vezes ocorre um problema no interior do

poço de alimentação, quando existe uma tendência para o material alimentado circular diretamente para a saída do fundo. 0 tempo de retenção para as partículas sólidas no interior do poço de alimentação é baixo. Então, algumas partículas efetivamente não se misturam com o líquido de diluição e com o agente de floculação. As partículas simplesmente circulam diretamente ao longo do poço de alimentação, descendentemente e para fora. Essa tendência é 5 maior para a fração de partículas grossas da alimentação de sólidos que chega. Como resultado, o líquido de diluição não é . adequadamente misturado com o material de alimentação, podendo ocorrer, apenas, uma floculação parcial. 0 efeito de mistura no interior do poço de 10 alimentação tem de ser eficaz, a fim de misturar, de forma adequada, a lama de alimentação com o líquido de diluição e o agente floculante.

Também, ocorrem problemas em como misturar bem a água de diluição, agente floculante e lama de alimentação, 15 de modo que a mistura seja ideal para o processo. Existe um problema em como reduzir a perda de mistura causada pela perda de fluxo volumétrico, isto é, a perda da velocidade da lama de alimentação dentro do poço de alimentação para ocorrência da mistura. Essa mistura compreende a diluição 20 da lama de alimentação bruta e a floculação da lama de alimentação diluída. Quando, por alguma razão, a vazão no interior do tubo de alimentação é diminuída, então, a velocidade de entrada do material circulante dentro do poço de alimentação é diminuída, dessa forma, existindo uma real 25 possibilidade para a entrada no poço de alimentação de uma lama de alimentação de alta densidade, com circulação descendente e para fora do poço de alimentação, sem que seja a mesma diluída ou floculada. Isso é conhecido como "Curto-Circuito". 0 material alimentado, isto é, a lama de 30 alimentação, circula descendentemente e sai de modo bastante rápido do poço de alimentação, ao invés de circular em volta ou, eventualmente, fora do poço de alimentação. Quando algo ocorre que provoca uma porção da instalação de espessamento sair fora de linha ou reduz a capacidade da instalação, o fluxo volumétrico para o dispositivo espessador é reduzido, o que provoca a redução da velocidade e o surgimento do curto-circuito ilustrado acima. Existe a necessidade de se procurar manter a velocidade da alimentação que sai do tubo de alimentação quando houver uma redução no fluxo volumétrico, na medida em que a velocidade de alimentação é reduzida com a redução do fluxo volumétrico. Caso essa velocidade de alimentação não seja mantida, a adequada velocidade de mistura não é considerada dentro do poço de alimentação. Como resultado disso, a velocidade de entrada de alimentação é reduzida, o volume do poço de alimentação que precisa ser misturado é o mesmo, assim, a velocidade de entrada não é suficiente para efetivamente misturar a corrente de alimentação dentro do volume do poço de alimentação.

O objetivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo e método para espessamento, em que a alimentação do material dentro do poço de alimentação é ajustada para variações de vazões mediante mudança da área de seção transversal do tubo de alimentação, a fim de manter constante a velocidade de alimentação, mesmo que haja variação da vazão no interior do tubo de alimentação. Ao se manter a velocidade de entrada do material alimentado dentro do poço de alimentação, a possibilidade de curtocircuito no interior do poço de alimentação é eliminada ou, pelo menos, significativamente reduzida, sendo conseguida uma melhor diluição, melhor floculação dos sólidos e, conseqüentemente, uma melhor mistura. Também, uma melhor rotação da lama dentro do poço de alimentação á obtida, o que, por sua vez, auxilia o processo de mistura.

Esse objetivo é alcançado por meio de um dispositivo e um método, os quais serão descritos nas reivindicações independentes. Outras modalidades vantajosas da invenção são apresentadas nas reivindicações dependentes.

De acordo com o método e o dispositivo da invenção, a mistura da lama de alimentação, licor de 5 diluição e agente floculante dentro do poço de alimentação é intensificada mediante ajuste da operação de alimentação quanto às variações de vazão no interior do tubo de alimentação. A área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado está constantemente 10 variando quando a vazão no interior do tubo de alimentação varia. A fim de manter uma eficiente mistura no interior do poço de alimentação ou, pelo menos, ter a melhor mistura possível, a finalidade da invenção é manter a velocidade de entrada da lama de alimentação proveniente do tubo de 15 alimentação para o poço de alimentação constante, mesmo que a vazão no interior do tubo de alimentação diminua. De acordo com uma modalidade da presente invenção, a área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado é continuamente variada por meio de um mecanismo 20 de ajuste, que, por exemplo, aperta o tubo de alimentação em pelo menos um lado, a fim de modificar a área de seção transversal do tubo de alimentação próxima da saída do tubo de alimentação. De acordo com outra modalidade da invenção, o mecanismo de ajuste é dotado de meios, os quais, pelo 25 menos, fecham parcialmente a saída do tubo de alimentação, ou sejam a extremidade do tubo de alimentação a partir da qual o material circula dentro do poço de alimentação. Por exemplo, isso pode ser usado para restringir o fluxo da alimentação de lama fora da extremidade do tubo de 30 alimentação. As modalidades da invenção poderiam incluir, por exemplo, soluções do tipo válvula tipo pinça ou válvula tipo cortadora. De acordo com a invenção o mecanismo de ajuste é de atuação elétrica, pneumática ou hidráulica, ou similar, a fim de facilmente mudar a área de seção transversal do tubo de alimentação. De acordo com uma modalidade da invenção, a área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado é controlada por meio de variações pressão, vazão e/ou velocidade do material circulante no interior do tubo de alimentação. Quando os parâmetros do processo são conhecidos, eles podem ser usados para prever a situação em que a variação da área de seção transversal do tubo de alimentação é necessária. Quando a vazão no interior do tubo de alimentação está diminuindo, a área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado é diminuída por meio de um mecanismo de ajuste. O dispositivo e método da presente invenção reduzem o curto-circuito do material alimentado e promovem a mistura das correntes de alimentação, diluição e agente de floculação.

A vantagem da presente invenção é também manter uma velocidade que maximiza a possível eficiência de mistura dentro do poço de alimentação. O método e o dispositivo apresentados na presente invenção são variáveis 20 e facilmente atuados, de modo a serem ajustados para adequação a diversos processos quanto possíveis de variações de alimentação.

A invenção será agora descrita em maiores detalhes, tendo como referências as seguintes figuras:

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

a figura 2a é uma representação esquemática de uma modalidade da invenção;

- a figura 2b é uma representação esquemática de outra modalidade da invenção

- a figura 2c é uma representação esquemática de outra modalidade da invenção;

- a figura 2d é uma representação esquemática de outra modalidade da invenção; e - a figura 2e é uma representação esquemática de outra modalidade da invenção.

O dispositivo de espessamento de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção compreende um 5 dispositivo espessador (1), com um tanque circular (2) para contenção de polpa líquida (3). O poço de alimentação (4) é normalmente disposto na metade do tanque (2), sendo dotado de meios para alimentação de material (5), tais como, uma lama, material de diluição e agente floculante no interior 10 do poço de alimentação. Normalmente, o agente floculante é alimentado quando necessário. 0 poço de alimentação apresenta uma abertura no fundo (6), em comunicação fluida com o tanque (2) e através da qual a polpa líquida no poço de alimentação pode circular dentro do tanque. A seção da 15 base da parede do poço de alimentação compreende, preferivelmente, uma placa cônica vertical (7), de modo que a área de circulação de líquido é menor na seção de base do que na seção acima, a fim de restringir o fluxo de líquido entre o tanque e o poço de alimentação. 0 agente de 20 floculação é misturado na lama, normalmente, no interior do poço de alimentação (4) durante a alimentação da lama dentro do tanque, através de, pelo menos, um tubo de alimentação (8) , canal ou similar, através da parede do poço de alimentação. 0 agente de floculação promove a 25 decantação da lama de mineral para o fundo do tanque e dentro do cone de subtransbordamento. Em operação normal, a decantação dos sólidos ocorre no tanque espessador (2), em que um leito de polpa espessa (3) se decanta para deslocar uma camada superior de líquido relativamente diluído (9) na 30 direção do topo do tanque. 0 tanque espessador é envolvido por um canal de transbordamento (10), que canaliza o excesso de líquido de transbordamento para um tubo de descarga. A lama concentrada é retirada do cone de subtransbordamento através de uma linha de saída (11). De acordo com a invenção, a área de seção transversal do tubo de alimentação (8) está sendo continuamente variada, com base nas mudanças na vazão volumétrica do material circulante no interior do tubo de 5 alimentação, a fim de manter a velocidade de entrada do material alimentado constante, quando variar a vazão no interior do tubo de alimentação (8) . A área de seção transversal do tubo de alimentação (8) para o material alimentado dentro do poço de alimentação é modificada pelo 10 mecanismo de ajuste (12), o qual, de acordo com um exemplo da invenção, é obrigado a apertar o tubo de alimentação (8) em pelo menos um lado, preferivelmente, próximo da saída (14) do tubo de alimentação, conforme descrito na figura 2a. Então, o diâmetro do tubo de alimentação (8) é reduzido 15 a partir do ponto em que é apertado. 0 mecanismo de ajuste (12) é dotado de pelo menos uma válvula tipo pinça (13) ou um dispositivo similar, para apertar o tubo de alimentação (8). Ao apertar o tubo de alimentação, a área de seção transversal do tubo de alimentação para o fluxo de lama 20 diminui e a velocidade de entrada para o material é mantida constante, mesmo que a vazão no interior do tubo de alimentação diminua. 0 mecanismo de ajuste (12) pode ser fixado a parede do poço de alimentação ou de algum outro modo, ao dispositivo espessador (1).

De acordo com uma modalidade da invenção descrita

nas figuras 2b e 2c, o mecanismo de ajuste (12) é dotado de pelo menos uma placa (15) , como uma válvula de passagem, para pelo menos parcialmente fechar a saída do tubo de alimentação (14), quando a área de seção transversal do 30 tubo de alimentação para o material alimentado no poço de alimentação diminuir na saída (14) do tubo de alimentação (8) . A placa (15) é movida pelo mecanismo de atuação (16) , o qual é atuado, por exemplo, por meios hidráulicos. De acordo com uma modalidade descrita na figura 2c da presente invenção, a placa (15) é obrigada a oscilar em relação à saída do tubo de alimentação (14) , quando a placa for fixada ao tubo de alimentação (8), de modo que a mesma seja articulada próximo da saída (14) do tubo de alimentação, em pelo menos um ponto (18). Quando a placa é articulada, ela pode operar automaticamente ou mediante o mecanismo de atuação (16) para as variações de vazão no interior do tubo de alimentação (8).

De acordo com os exemplos da invenção apresentados nas figuras 2d e 2e, pelo menos uma parte da área de seção transversal do tubo de alimentação próxima da saída (14) do tubo de alimentação é tornada variável, significando que o diâmetro do orifício do tubo de alimentação é tornado variável, como um tubo tipo Venturi (2d) . Em conexão com a saída (14) do tubo de alimentação, são dispostas palhetas (17) ou elementos similares, que podem ser movidas mediante o mecanismo de atuação (16), a fim de modificar a área de seção transversal do tubo de alimentação, quando necessário. As palhetas (17) podem ser fixadas próximo da saída (14) do tubo de alimentação ou na extremidade da saída do tubo de alimentação. As palhetas (17) são dispostas de modo que possam ser movidas parcialmente, fechando a saída (14) do tubo de alimentação ou fechando totalmente a saída do tubo de alimentação.

0 mecanismo de ajuste (12) pode ser atuado eletricamente, pneumaticamente ou hidraulicamente, ou de algum outro modo, dispondo o mecanismo de atuação (16) em conexão com o mecanismo de ajuste. As variações da área de fluxo do tubo de alimentação próximas da saída do tubo de alimentação podem ser controladas por variações de pressão vazão e/ou velocidade no interior do tubo de alimentação

(8), quando esses parâmetros são medidos por um mecanismo de controle (19), fixado em conexão com o mecanismo de ajuste (12). De acordo com um exemplo da invenção, a lama é alimentada dentro do tubo de alimentação a uma vazão volumétrica de 400 m3/h, quando o dispositivo espessador for projetado com um fluxo máximo (100%) . Então, para ter uma velocidade de 2 m/s para o material de circulação, o diâmetro do tubo de alimentação (8) é de 266 mm. Então, a vazão diminui para 3 00 m3/h (75% do projetado para o espessador), resultante de dificuldades do processo e a velocidade no interior do tubo de alimentação será de 1,5 m/s. A fim de manter a velocidade de entrada em 2 m/s para o material de circulação dentro do poço de alimentação, o diâmetro do tubo de alimentação precisaria ser reduzido para 230 mm. Isto é, para permitir que a velocidade de saída da lama da saída (14) do tubo de alimentação seja a mais próxima possível da velocidade de projeto do dispositivo espessador.

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

Claims

1. Método para espessamento de líquidos portadores de partículas suspensas, como no caso de uma lama contendo minerais, mediante uso de um dispositivo de espessamento (1), compreendendo: um tanque (2) , em que uma polpa de densidade relativamente mais alta tende a sedimentar no seu fundo formando um leito de polpa espessa (3), e líquido diluído (9) de densidade relativamente mais baixa, dessa forma, deslocado na direção do topo do tanque; - um poço de alimentação (4), o qual inclui uma câmara tendo meios para receber o material alimentado (5), tal como, uma lama e, pelo menos, uma saída em comunicação fluida com o tanque e meios para distribuir o material no tanque; - pelo menos um tubo de alimentação (8), para alimentação de um material (5), no caso, pelo menos uma lama, para dentro do poço de alimentação, caracterizado pelo fato de que a área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado (5) é constantemente variada, quando varia a vazão no interior do tubo de alimentação (8), de modo a manter a velocidade de alimentação que sai do tubo de alimentação constante quando ocorre uma redução no fluxo volumétrico.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado está continuamente sendo alterada mediante um mecanismo de ajuste (12) .

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) aperta o tubo de alimentação em pelo menos um lado, a fim de modificar a área de seção transversal do tubo de alimentação próxima de sua saída (14).

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) é dotado de meios (15, 17), os quais, pelo menos parcialmente, fecham a saída (14) do tubo de alimentação.

5. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 2-4, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) é atuado eletricamente.

6. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 2-4, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) é atuado pneumaticamente.

7. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 2-4, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) é atuado hidraulicamente.

8. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a variação da área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado (5) é controlada por variações de pressão, vazão e/ou velocidade do material circulante no interior do tubo de alimentação (8).

9. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que quando a vazão no interior do tubo de alimentação (8) está diminuindo, a área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado é reduzida através do mecanismo de ajuste (12).

10. Dispositivo de espessamento (1), adaptado para líquidos portadores de partículas suspensas, tal como, uma lama contendo minerais, o dispositivo de espessamento compreendendo: - um tanque (2), em que ocorre a sedimentação de sólidos, formando um leito de polpa espessa (3), e líquido diluído (9) de densidade relativamente mais baixa, dessa forma, deslocado na direção do topo do tanque; - um poço de alimentação (4), o qual inclui uma câmara tendo meios para receber o material alimentado (5) , tal como, uma lama e, pelo menos, uma saída (6) em comunicação fluida com o tanque e meios para distribuir o material no tanque; - pelo menos um tubo de alimentação (8) para alimentar o material (5), no caso, pelo menos uma lama, dentro do poço de alimentação, caracterizado pelo fato de que a área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado (5) dentro do poço de alimentação (4) é obrigada a variar, mediante um mecanismo de ajuste (12) fixado em conexão com o tubo de alimentação (8), a fim de modificar a área de seção transversal do tubo de alimentação para o material alimentado (5), quando varia a vazão no interior do tubo de alimentação (8) , de modo a manter a velocidade de alimentação que sai do tubo de alimentação constante, conforme o mecanismo de ajuste (12), quando ocorre uma redução no fluxo volumétrico.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação10, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) é dotado de um elemento (13) para apertar o tubo de alimentação em pelo menos um lado.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação10, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) é dotado de meios (15, 17) para, pelo menos parcialmente, fechar a saída (14) do tubo de alimentação.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) é dotado de pelo menos uma placa (15), a qual é articulada em relação à saída do tubo de alimentação (14) , em pelo menos um ponto (18).

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a saída (14) do tubo de alimentação é envolvida por elementos de palheta (17), que são dispostos para, pelo menos, parcialmente fechar a saída (14) do tubo de alimentação.

15. Dispositivo, de acordo com quaisquer das reivindicações 10-14, caracterizado pelo fato de que é disposto um mecanismo de controle (19), em conexão com o tubo de alimentação (8), a fim de controlar as variações da área de seção transversal do tubo de alimentação.

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de controle (19) é para medição da pressão, vazão e/ou velocidade do material circulante no interior do tubo de alimentação (8).

17. Dispositivo, de acordo com quaisquer das reivindicações 10-16, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) é movimentado através de um mecanismo de atuação (16).

18. Dispositivo, de acordo com quaisquer das reivindicações 10-17, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de ajuste (12) é pelo menos parcialmente fixado à parede do poço de alimentação.