BRPI0914635B1 - "granulator, method for granular scoring in fusion" - Google Patents

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Description

“GRANULADOR, MÉTODO PARA GRANULAR ESCÓRIA EM FUSÃO” CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção diz respeito a um aparelho e método para atomizar material em fusão. Particularmente, esta invenção diz respeito a granulação de um material em fusão.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Alguns tipos de granuladores de material em fusão incluem um atomizador rotativo. Neste tipo de granulador, material em fusão é colocado em contato com um prato rotativo e é então projetado radialmente para fora do centro do atomizador rotativo pela força centrífuga. Idealmente, as gotículas projetadas de material em fusão solidificam e resfriam suficientemente depois de ser projetadas pelo atomizador rotativo e antes de ser coletadas para uso posterior. Existem atualmente vários desenhos de granuladores e atomizador rotativo.
Algumas desvantagens desses desenhos atuais são (i) suas grandes dimensões, o granulador geralmente precisando ter até 10 m de raio para permitir solidificação suficiente das gotículas de material em fusão projetadas pelo atomizador rotativo, (ii) o uso dispendiosamente ineficiente de grandes fluxos de ar para assistir no resfriamento das gotículas de material em fusão projetadas pelo atomizador rotativo, (iii) a geração de “lã de escória” em granuladores de escória líquida que causam limpezas dispendiosas e diminui a eficiência operacional do granulador; lã de escória sendo escória solidificada tipo fibra que se forma pelo desenho do atomizador rotativo não ideal, e (iv) o calor residual remanescente nas gotículas projetadas durante o estágio de coleta, fazendo com que elas grudem nas superfícies, se aglomere e/ou fundam novamente.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Os inventores projetaram um granulador de material em fusão incluindo um atomizador rotativo que é melhorado em relação àqueles atualmente existentes.
Em um aspecto, é provido um granulador compreendendo: um atomizador rotativo para receber material em fusão e projetar gotículas do material em fusão dele; o atomizador rotativo tendo: um poço rotativo para receber material em fusão, o poço compreendendo uma base e uma parede periférica estendendo-se de um aro periférico em tomo da base, o topo da parede periférica tendo uma borda de topo interna e uma região de virola estendendo-se para fora da borda de topo interna em um ângulo de 0-60 graus abaixo da horizontal.
Em uma forma preferida da invenção, a região superior da parede lateral periférica que estende-se até a borda de topo interna é substancialmente vertical. A região da virola da parede periférica é preferivelmente espaçada a uma distância do aro periférico da base. Quando a base é uma superfície plana, a altura da parede lateral periférica e consequentemente a distância da região da virola a partir do aro periférico é a profundidade do poço. Nesta modalidade, a base e a parede periférica podem se encontrar substancialmente em ângulos retos, provendo uma parede substancialmente vertical. A base pode ter configurações sem ser plana, tal como de forma cônica ou poliédrica, de forma que a profundidade do poço seja maior que a altura da parede periférica. Entretanto, mesmo nessas modalidades, é provida uma distância de separação do aro periférico da base até a região da virola da parede periférica. A parede periférica, preferivelmente, compreende uma região superior e uma região inferior. Na modalidade preferida, as regiões superior e inferior são alinhadas colinearmente, de forma que a parede periférica seja reta. Entretanto, a região inferior da parede periférica pode ser inclinada com a base do poço entre 75 0 e 105 °. Independente do alinhamento da região superior com a inferior da parede periférica, é importante para a operação da invenção que a região superior da parede periférica que estende-se até a borda interna seja substancialmente vertical.
Em um outro aspecto, é provido um método de granular material em fusão compreendendo as etapas de: formar uma poça de material em fusão em um poço de um atomizador rotativo em movimento, o poço compreendendo uma base e uma parede lateral periférica estendendo-se de um aro periférico em tomo da base do poço, a parede periférica tendo uma borda de topo interna e uma região da virola inclinada para fora da borda de topo interna em um ângulo de 0-60 graus abaixo da horizontal; girar o atomizador rotativo a uma velocidade para projetar gotículas de material em fusão da região da virola; e solidificar o material em fusão como grânulos. É preferível que o método inclua adicionalmente a etapa de solidificar uma porção substancial das gotículas no vôo; e direcionar as gotículas solidificadas para um coletor.
Em uma forma preferida deste aspecto, o material em fusão adicionado à poça progride até a parede periférica pela influência da força centrífuga gerada pelo atomizador rotativo. O material em fusão chega na borda interna da parede periférica depois de um tempo de residência no poço antes de ser projetado do atomizador.
Os requerentes observaram que, interrompendo-se momentaneamente o fluxo de material em fusão e mantendo-se um poço de material em fusão de onde ele é adicionado no centro até a borda externa do atomizador, isto ajuda espalhar o material em fusão mais uniformemente no poço, para formar um filme líquido fino na virola antes de ser atomizado para produzir finas gotículas bem formadas na virola.
Isto é o contrário de discos da técnica anterior, onde material em fusão é espalhado de forma praticamente imediata na borda externa do disco.
Em um outro aspecto, é provido um atomizador rotativo compreendendo: um poço para receber material em fusão, o poço compreendendo uma base e uma parede periférica estendendo-se de um aro periférico em tomo da base, o topo da parede periférica tendo uma borda de topo interna e uma região da virola estendendo-se para fora da borda de topo interna em um ângulo de 0-60 graus abaixo da horizontal.
Em um outro aspecto, é provido um método de atomizar material em fusão compreendendo as etapas de: formar uma poça de material em fusão em um poço de um atomizador rotativo em movimento, o poço compreendendo uma base e uma parede lateral periférica estendendo-se de um aro periférico em tomo da base do poço, a parede periférica tendo uma borda de topo interna e uma região da virola inclinada para fora da borda de topo interna em um ângulo de 0-60 graus abaixo da horizontal; girar o atomizador rotativo a uma velocidade para projetar gotículas de material em fusão da região da virola, o material em fusão tendo um tempo de residência dentro do poço.
Em formas preferidas dos aspectos citados, o material em fusão é escória. A altura da parede periférica, definida pela distância vertical da borda interna do topo da parede periférica até a base pode ser 10-50 % em relação ao diâmetro da base. A altura da parede periférica pode ser de cerca de 4 a cerca de 50 mm. Nessas modalidades, o diâmetro da base pode ser de cerca de 40 a cerca de 100 mm.
Em algumas modalidades, o granulador pode ser uma câmara fechada ou substancialmente fechada.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A figura 1 é um diagrama mostrando uma seção transversal feita através de um eixo central de um granulador e atomizador rotativo da presente invenção, mostrando um número reduzido de recursos estruturais por questão de clareza; A figura 2 é um diagrama mostrando uma seção transversal feita através de um eixo central de uma modalidade de um atomizador rotativo da presente invenção; A figura 3 é um diagrama mostrando uma seção transversal feita através de um eixo central de uma outra modalidade de um atomizador rotativo da presente invenção; A figura 4 é um diagrama mostrando uma seção transversal feita através de um eixo central de um granulador para uso com a presente invenção; e As figuras 5 (a) e 5(b) são vistas seccionais de modalidades do atomizador rotativo de acordo com a invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES A figura 1 ilustra os recursos e operação do atomizador rotativo da presente invenção. Em operação típica, material em fusão 2 é distribuído no atomizador rotativo 8 por meio de dispositivos de distribuição 4. Dispositivo de distribuição 4 direciona material em fusão 2 para o poço 6 do atomizador rotativo 8 que está girando a uma velocidade rotacional e onde ele é coletado e forma uma poça de material em fusão 10. Quando o atomizador rotativo 6 é rotacionado por meio do dispositivo de rotação 16 em tomo de um eixo substancialmente vertical, forças fazem com que a poça de material em fusão 8 suba até a parede periférica 14 do atomizador rotativo 8. A uma certa velocidade rotacional, a poça de material em fusão subirá até o topo da parede periférica 14. Além desta certa velocidade rotacional, o material em fusão será forçado sobre a borda interna 18 no topo da parede periférica 14. O material em fusão então entrará em contato com pelo menos uma porção da região da virola 20 antes de ser projetado do atomizador rotativo 8. As gotículas de material em fusão 22 assim formadas são projetadas com uma trajetória 24 no interior do granulador e finalmente progridem em direção a um coletor 32.
Fatores significantes que afetam o desenho do atomizador rotativo 8 e do granulador incluem: a vazão do material em fusão 2 através do dispositivo de distribuição 4, a velocidade rotacional do atomizador rotativo 8, a temperatura de projeção das gotículas de material em fusão 22, a trajetória 24 incluindo a distância e tempo de vôo das gotículas de material em fusão 22, o tamanho das gotículas de material em fusão 22, o material que constitui o material em fusão 2, a ausência ou presença de resfriamento adicional (tal como um fluxo de ar anular e/ou resfriamento da superfície de impacto). Ou seja, o exato desenho e condições operacionais de qualquer um componente do granulador geralmente depende do desenho e condições operacionais de qualquer outro componente do granulador, bem como depende das propriedades físicas e químicas do material que está sendo granulado. Por exemplo, uma maior vazão pode exigir um maior volume de poço 6; uma temperatura de distribuição mais alta pode exigir um maior volume de poço 6 e/ou uma trajetória mais longa; um material em fusão com uma menor condutividade térmica pode exigir uma trajetória mais longa. A despeito disto, esta descrição fornece valores para servir como uma diretriz para parâmetros de projeto e condições operacionais típicos. O material em fusão 2 pode ser qualquer material em fusão do qual se deseja produzir uma forma granulada. Por exemplo, o material em fusão pode ser um metal fundido, polímero, resíduos metálicos ou vidro. Em modalidades preferidas, o material em fusão é um subproduto do processo de fusão de minério para purificar metais (também conhecido como escória). Escória granulada pode ser usada para qualquer propósito, mas é particularmente utilizável na fabricação de cimento e concreto. O dispositivo de distribuição 4 pode ser qualquer dispositivo adequado conhecido na técnica. Por exemplo, o dispositivo de distribuição 4 pode ser um tubo, cano, canal, calha ou outra forma de conduto. O material em fusão 2 pode ser descarregado pela extremidade do dispositivo de distribuição 4 por qualquer meio conhecido na técnica. Por exemplo, o material em fusão 2 pode ser descarregado por um bocal, bico, registro ou outros dispositivos de controle da distribuição. Altemativamente, material em fusão 2 pode ser descarregado pela extremidade do dispositivo de distribuição 4 sem nenhum outro dispositivo de controle da distribuição. No contexto de escória, o dispositivo de distribuição 4 pode ser referido como uma queda de escória. O material em fusão 2 é distribuído por meio de dispositivo de distribuição 4 a uma elevada temperatura (aqui doravante referida como “temperatura de distribuição”). A temperatura de distribuição pode ser qualquer uma na qual o material está substancialmente líquido, e depende do material em si. No contexto de escória siderúrgica, a temperatura de distribuição de material em fusão 2 pode ser de cerca de 1.400 °C a cerca de 1.600 °C. Claramente, a temperatura de distribuição pode ser ligeiramente mais alta que a temperatura no momento em, que o material em fusão 2 é recebido pelo atomizador rotativo 8 por causa da perda de calor entre a extremidade do dispositivo de distribuição 4 o atomizador rotativo 8, mas, com os propósitos desta descrição, as duas devem ser consideradas equivalentes. A vazão de material em fusão 2 em cada dispositivo de distribuição 4 e no atomizador rotativo 8 é variável e depende do desenho e condições operacionais de outros componentes do granulador 100, e do material que está sendo granulado. Tipicamente, a vazão pode ser tão baixa quanto 1 kg/min para pequenas usinas ou plataformas de teste até diversas toneladas/min no caso de usinas em escala industrial. Esta vazão pode ser referida como taxa de vazamento. O atomizador rotativo 8 fica posicionado de maneira tal que material em fusão 2 descarregado pelo dispositivo de distribuição 4 seja recebido pelo poço 6. Dispositivo de rotação 16 é usado para rotacionar ou gira o atomizador rotativo em tomo de um eixo substancialmente vertical. O dispositivo de rotação 16 pode ser qualquer conhecido na técnica. Por exemplo, o dispositivo de rotação 16 pode ser acionado magneticamente ou acionado por engrenagem. A velocidade rotacional é variável e depende do desenho e condições operacionais de outros componentes do granulador, e do material que está sendo granulado. Tipicamente, a velocidade rotacional pode ser de cerca de 600 rpm a cerca de 3.000 rpm. O desenho do atomizador rotativo 8 é tal que substancialmente toda a poça de material em fusão 10 seja projetada como gotículas de material em fusão 22, e não como uma folha ou fita de material em fusão, como é o caso com atomizadores rotativos da técnica anterior. No contexto de escória, a projeção de gotículas de material em fusão 22 suprime a formação de lã de escória. A forma e tamanho das gotículas de material em fusão 22 são variáveis e depende do desenho e condições operacionais de outros componentes do granulador, e do material que está sendo granulado. Tipicamente, as gotículas de material em fusão 22 são substancialmente esféricas com um diâmetro de cerca de 0,5 mm a cerca de 5 mm (mais de 90 % abaixo de 2 mm de diâmetro) e podem ser formadas em uma faixa de tamanho uniforme quando formadas em condições invariantes. A velocidade de projeção das gotículas de material em fusão 22 do atomizador rotativo 8 é variável e depende do desenho e condições operacionais de outros componentes do granulador, e do material que está sendo granulado. Tipicamente, a velocidade de projeção das gotículas de material em fusão 22 do atomizador rotativo 8 é de cerca de 1,5 m/s a cerca de 8 m/s. O poço 6 está mostrado com mais detalhes nas figuras 2, 3, 5(a) e 5(b). As dimensões do poço 6 são tais que uma poça de material em fusão 10 se forma dentro do poço 6. Particularmente, as dimensões do poço 6 são tais que se forma uma poça de material em fusão 10 dentro do poço 6 quando o atomizador rotativo 8 estiver sendo rotacionado pelo dispositivo de rotação 16. Ou seja, o material em fusão 2 forma uma poça de material em fusão 10 que tem um tempo de residência dentro do poço 6, e a parede periférica 14 e borda interna 18 agem como uma barragem sobre a qual o material em fusão se projeta. O poço 6 do atomizador rotativo 8 pode ser construído de qualquer material conhecido na técnica. As exigências preferidas para o material do atomizador são baixo custo, alta condutividade térmica e trabalhabilidade. Por exemplo, o atomizador rotativo 8 pode ser construído de um material refratário, ou cobre. Preferivelmente, o atomizador rotativo 8 é construído de aço inoxidável ou ferro fundido. O resfriamento por causa da perda de calor através da interface escória-metal permite que uma camada de material em fusão 2 na poça de máquina de lavar 10 se solidifique na superfície do poço 6. Esta camada solidificada serve para proteger a superfície contra erosão pela escória líquida agressiva e reduzir a transferência de calor (em mais de uma ordem de grandeza, no caso de um disco rotativo de metal) da poça de escória líquida para evitar superaquecimento e fusão do poço 6. Combinado com o resfriamento controlado do poço 6 por baixo, quando exigido, a presente invenção permite operação contínua do disco rotativo (feito de metal ou material refratário não metálico) em condições protegidas do poço.
Em condições de estado estacionário, a poça de material em fusão recebe material em fusão, espalha material em fusão pela força centrífuga e eventualmente atomiza material em fusão para produzir finas gotículas a partir da borda interna 18 do topo da parede periférica 14. A poça de material em fusão e uma camada solidificada fornecem condições favoráveis para um fluxo regular e espalhamento de material em fusão sem perda de calor substancial. O desenho da barragem (18 e 20) permite atomização regular na borda interna 18, como explicado a seguir.
Atomizadores rotativos da técnica anterior tipicamente têm um desenho de disco chato ou côncavo, e material em fusão é projetado do atomizador rotativo de forma substancialmente imediata depois de ser recebido pelo atomizador rotativo. A superfície chata pode fazer com que o material em fusão deslize ou resvale sem espalhamento ideal antes de ser atomizado. Adicionalmente, material em fusão pode se solidificar na superfície de metal chata. A camada solidificada não pode se aderir na superfície chata e assim se desprende da superfície. Em alguns caos, o disco rotativo de metal foi revestido com uma superfície refratária para proteger o metal. Entretanto, é difícil formar e ligar um revestimento refratário estável na superfície metálica e a própria superfície refratária é submetida a erosão pela escória líquida agressiva. O poço 6 tem um desenho tal que o material em fusão 2 forma uma poça de material em fusão 10 com um tempo de residência. As dimensões 6 são variáveis e dependem do desenho e condições operacionais de outros componentes do granulador, e do material que está sendo granulado. O poço 6 é definido pela base 12 e parede periférica 14. A parede periférica 14 pode ser inclinada em relação à base 12. A inclinação deve ser tal que o ângulo α entre a base 12 e a parede periférica 14 seja maior que cerca de 60 graus. Por exemplo, o ângulo α entre a base 12 e a parede periférica 14 pode ser de cerca de 60 graus a cerca de 165 graus. Preferivelmente, o ângulo α entre a base 12 e a parede periférica 14 pode ser de cerca de 80 graus a cerca de 100 graus. A profundidade do poço 6, definida pela distância vertical da borda interna 18 do topo da parede periférica 14 até a base 12, pode ser menor que o diâmetro do poço 6 na sua borda interna 18. A razão da profundidade do poço 6 para o diâmetro do poço 6 pode ser de cerca de 1:10a cerca de 1:2. Preferivelmente, a razão da profundidade do poço 6 para o diâmetro do poço 6 pode ser de cerca de 1:6 a cerca de 1:3. Mais preferivelmente, a razão da profundidade do poço 6 para o diâmetro do poço 6 pode ser de cerca de 1:5 a cerca de 1:4. Tipicamente, a profundidade do poço 6 é de cerca de 4 mm a cerca de 50 mm. Tipicamente, o diâmetro da base 12 é de cerca de 40 mm a cerca de 100 mm. Um atomizador dessas dimensões é capaz de operar a uma taxa de vazamento tipicamente de 100-800 kg/h.
Uma maneira adicional de definir as dimensões relativas do poço é, se, olhando em um plano vertical secional transversal através do eixo vertical central do atomizador rotativo (representado nas figuras 2 e 3), a parede periférica 14 for considera para definir a hipotenusa de um triângulo reto, e a profundidade do poço 6 for considerada para definir um lado do triângulo reto de comprimento uma unidade, então o comprimento do outro lado do triângulo reto pode ser de cerca de zero unidade a cerca de uma unidade. A borda interna 18 no topo da parede periférica 14 também marca uma borda interna da região da virola 20. A região da virola 20 então inclina-se para fora da borda interna 20 em um ângulo horizontal ou abaixo da horizontal, de forma que uma porção externa da região da virola 20 fique no mesmo nível, ou em um nível abaixo da borda interna. Ou seja, a região da virola inclina-se para baixo, tanto em uma linha reta quanto em etapas ou estágios. O ângulo no qual a região da virola 20 inclina-se para fora da borda interna 18 pode ser de cerca de 0 grau a cerca de 60 graus abaixo da horizontal. Preferivelmente, o ângulo no qual a região da virola 20 inclina-se para fora da borda interna 18 pode ser de 5 a 60 graus e mais preferivelmente de cerca de 15 graus a cerca de 45 graus abaixo da horizontal. Preferivelmente, o comprimento da região da virola 20 é pelo menos cerca de 10 mm. Isto é diferente de atomizadores rotativos da técnica anterior.
Sem querer ficar preso a teoria, os inventores acreditam que a borda interna formada pela região superior substancialmente vertical 15 da parede lateral periférica e a região da virola horizontal ou inclinada para baixo 20 proporciona uma liberação mais controlar e mais eficiente de gotículas de material em fusão 22. Com mais detalhes, parece que o material em fusão 2 da poça de material em fusão 10 faz contato com pelo menos uma porção da região da virola 20 antes de ser projetado pelo atomizador rotativo 8. O contato na virola e a projeção continuada de gotículas de material em fusão a partir da borda interna 19 faz com que uma fina camada de material em fusão solidificado se forma na região da virola 20 que estende-se horizontalmente até alguns milímetros da borda interna 18. Uma folga de ar entre esta fina camada sólida e a virola inclinada 20 prejudica o resfriamento rápido indesejável da camada fina de material em fusão formada na virola antes da atomização (formação de gotículas), que tem um efeito detrimental na atomização regular em um disco rotativo (por exemplo, formação de lã de escória ou partículas granulosas). A projeção continuada de material em fusão desta fina camada solidificada fornece condições favoráveis para produzir mais gotículas esféricas de material em fusão 22.
Ou seja, operação contínua em condições estacionárias, a temperatura média da poça de material em fusão 10 deve permanecer constante. Entretanto, se mudar uma variável de processo, por exemplo, a temperatura de distribuição, ou a vazão de material em fusão 2, então a temperatura da poça de material em fusão 10 pode mudar, dessa forma interrompendo potencialmente as operações à jusante adicionais. Assim, em algumas modalidades, a espessura do material usado para construir o atomizador rotativo 8 é tal que forneça uma capacidade de ter uma temperatura mais estável para a poça de material em fusão 10. Ou seja, o volume do atomizador rotativo pode ser usado para absorver energia na forma de calor da poça de material em fusão 10. Esta vantagem não é conseguida pelos atomizadores rotativos da técnica anterior, que tipicamente compreendendo um cisco chato ou côncavo construído de uma pela relativamente fina de metal ou material refratário.
Em uso em um granulador mostrado na figura 4, o atomizador rotativo 8 é tipicamente posicionado de forma substancialmente centralizada dentro do granulador. Mais tipicamente, uma vez que o atomizador rotativo 8 está girando e projetando gotículas de material em fusão 22 radialmente em potencialmente todo e qualquer ponto em tomo de sua circunferência, é preferível ter o granulador de forma substancialmente angular. Qualquer coletor 32 conhecido na técnica pode ser usado para coleta de material granulado 34. Por exemplo, o coletor 32 pode simplesmente ser uma abertura de qualquer dimensão posicionada de maneira tal que gotículas pelo menos parcialmente solidificadas de material em fusão 22 sejam capazes de sair do granulador, ou pode ser uma calha anular com pelo menos uma abertura para a saída de gotículas pelo menos parcialmente solidificadas de material em fusão 22. O atomizador rotativo 8 da presente invenção pode ser usado em qualquer granulador conhecido na técnica.
Gotículas de material em fusão 22 são projetadas pelo atomizador rotativo 8 em uma câmara 40, que pode ser uma câmara fechada ou substancialmente fechada. Depois do impacto de gotículas parcialmente solidificadas 26 na superfície de impacto 28 para formar gotículas fraturadas 30, material granulado 34 é direcionado para um coletor, que, na figura 3, está representado disposto em direção à periferia do granulador 100 como o coletor 32. A câmara 40 pode ter uma superfície limite superior 42 que é de uma forma substancialmente frustocônica (também referida como frusto). A forma frustocônica da superfície limite superior 42 converte para cima em direção ao dispositivo de distribuição 4 e cria um ângulo frustocônico agudo com a vertical. A superfície limite superior 42 pode estender-se até o dispositivo de distribuição 4 ou estender-se apenas parcialmente até o dispositivo de distribuição 4. A superfície de impacto 28 pode ser posicionada na superfície limite superior 42. Preferivelmente, pelo menos uma porção da superfície limite superior 42 é a superfície de impacto 28. A câmara 40 pode ter uma superfície limite inferior 44. A superfície limite inferior 44 pode ser de qualquer forma. Uma forma preferida particular para a superfície limite inferior 44 é uma adequada para direcionar material granulado 34 para um coletor 32. Por exemplo, a superfície limite inferior 44 pode também ser de uma forma substancialmente frustocônica convergindo tanto para cima quanto para baixo em direção ao eixo central do granulador 100. A figura 3 representa a superfície limite inferior 44 como um frusto convergindo para cima. Um coletor é então preferivelmente posicionado na superfície limite inferior 44, ou adjacente a ela. Por exemplo, no caso da superfície limite inferior 44 ser um frusto convergindo para cima, o coletor 32 pode ficar posicionado em um local periférico. No caso da superfície limite inferior 44 ser um frusto convergindo para baixo, o coletor pode ficar posicionado em um local mais central. Neste caso, a localização do coletor não precisa ser no local mais central, mas, em vez disso, pode ser qualquer posição mais central que a periferia do granulador. A superfície limite superior 42, a superfície de impacto 28 e/ou o limite inferior 44 podem ser resfriados. Por exemplo, a superfície limite superior 42, superfície de impacto 28 e/ou a superfície limite inferior 44 podem ser resfriadas por ar, água ou outro refrigerante, ou qualquer outro material conhecido na técnica, pelo contato desses com as superfícies externas da superfície limite superior 42, superfície de impacto 28 e/ou superfície limite inferior 44.
Também mostrado na figura 3 é uma trajetória alternativa 24. A trajetória 24 é variável e depende do desenho e condições operacionais de outros componentes do granulador 100, e do material que está sendo granulado. Mais significativamente, o desenho e operação do atomizador rotativo 8 são importantes na natureza da trajetória resultante 24. Em ambos exemplos de trajetória 24 mostrados na figura 3, as modalidades supradescritas estão presentes. Ou seja, gotículas de material em fusão 22 são projetadas do atomizador rotativo em direção a uma superfície de impacto 28, e são então redirecionadas como gotículas fraturadas 30 e então material granulado 34 em direção a um coletor 32. Em ambos os casos, a trajetória das gotículas tem um componente tangencial, bem como um radial. No caso da trajetória 24, a partícula espirala para baixo na superfície inferior 44 em direção ao coletor 32.
Entende-se que a invenção revelada e definida nesta especificação estende-se a todas combinações alternativas de dois ou mais recursos individuais mencionados ou evidentes pelo texto ou desenhos. Todas essas diferentes combinações constituem vários aspectos alternativos da invenção.
Entende-se também que o termo “compreende” (ou suas variantes gramaticais) usado nesta especificação é equivalente ao termo “inclui” e não deve ser considerado excluindo a presença de outros elementos ou recursos.
REIVINDICAÇÕES

Claims (7)

1. Granulador, caracterizado pelo fato de que compreende: um atomizador rotativo (8) para receber material escória em fusão e projetar gotículas de escória em fusão dele; o atomizador rotativo (8) tendo: um poço rotativo (6) para receber a escória em fusão, o poço (6) compreendendo uma base (12) e uma parede periférica (14) estendendo-se de um aro periférico em tomo da base (12), em que a parede periférica (14) compreende uma região superior e uma região inferior com o topo da parede periférica tendo uma borda de topo interna (18) e uma região de virola (20) estendendo-se para fora da borda de topo interna (18) em um ângulo de 0-60 graus abaixo do plano horizonta da borda de topo interna (18) paralelo à base (12), e a região superior da parede periférica (14) se estendendo até a borda de topo interna (18) é vertical com relação à base (12), desse modo agindo como uma barragem sobre a qual a escória em fusão se projeta, e em que a região de virola e as superfícies no poço são configurados para permitir que uma camada da escória solidificada se forme nele como um resultado do resfriamento devido à perda de calor através do poço (6) e resfriamento controlado do poço por baixo de dito poço (6).
2. Granulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a região da virola (20) da parede periférica (14) é espaçada a uma distância do aro periférico da base (12).
3. Granulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a base (20) é uma superfície plana e a base (12) e a parede periférica (14) se encontram em ângulos retos, provendo uma parede vertical.
4. Granulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a região inferior da parede periférica (14) é inclinada com a base (12) do poço (6) em um ângulo de 75 0 e 105 °.
5. Método para granular escória em fusão, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: formar uma poça (10) de escória em fusão em um poço de um atomizador rotativo (8) em movimento, o poço (6) compreendendo uma base (12) e uma parede periférica (14) estendendo-se de um aro periférico em tomo da base (12) do poço (6), a parede periférica (14) tendo uma borda de topo interna (18) e uma região da virola (20) inclinada para fora da borda de topo interna (18) em um ângulo de 0-60 graus abaixo do plano horizontal da borda de topo interna paralela à base (12), a parede periférica (14) compreendendo uma região superior e uma região inferior, em que a região superior da parede periférica (14) que estende-se até a borda de topo interna é vertical em relação à base (12) desse modo agindo como uma barragem sobre a qual a escória em fusão se projeta; e girar o atomizador rotativo (8) a uma velocidade para projetar gotículas da escória em fusão da região da virola (20) e solidificar a escória em fusão como grânulos, em que o resfriamento devido à perda de calor através do poço (6) e o resfriamento controlado do poço (6) por baixo de dito poço solidifica uma camada de escória nas superfícies no poço e provoca a formação de uma fina camada de escória solidificada na região da virola (20).
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de ainda incluir adicionalmente a etapa de solidificar uma porção substancial das gotículas no vôo; e direcionar as gotículas solidificadas para um coletor.
7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a escória em fusão adicionada na poça (10) progride até a parede periférica (14) e chega na borda interna (18) da parede periférica (14) depois de um tempo de residência no poço (6) antes de ser projetado pelo atomizador (8).
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI335218B (en) 2003-02-19 2011-01-01 Panion & Bf Biotech Inc Ferric organic compounds, uses thereof and methods of making same
EP2300138B1 (en) 2008-06-27 2017-11-29 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation Granulation of molten material
DE102010021610A1 (de) * 2010-05-26 2011-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung eines Granulats aus einer mineralischen Schmelze
RU2538579C1 (ru) * 2013-08-12 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Устройство для пневмомеханического гранулирования техногенных материалов
WO2016031692A1 (ja) * 2014-08-28 2016-03-03 日本ゼオン株式会社 アトマイザ、噴霧乾燥装置及び複合粒子の製造方法
US20180201533A1 (en) * 2015-08-28 2018-07-19 Boral Ip Holdings (Australia) Pty Limited Proppants Comprising Glass Material
CN107983374B (zh) * 2016-03-22 2020-06-05 湖州慧金材料科技有限公司 采用熔融雾化系统制备高活性球形氯化亚铜催化剂的方法
CN109877299B (zh) * 2019-04-16 2021-05-25 河南科技大学 一种甩铸装置及甩铸离心盘
US11554417B2 (en) 2019-11-12 2023-01-17 GM Global Technology Operations LLC Article for producing ultra-fine powders and method of manufacture thereof
CN113579241B (zh) * 2021-08-03 2023-04-28 昆山轩塔电子科技有限公司 金属液化雾化装置
CN114311390B (zh) * 2022-03-17 2022-10-11 山东海科创新研究院有限公司 一种高粘度液相造粒设备
CN115121780B (zh) * 2022-06-30 2023-07-14 河南科技大学 可调整环状坯件径向尺寸的离心喷射成形装置
CN115070036B (zh) * 2022-06-30 2023-08-18 河南科技大学 用于离心喷射成形的水冷式降温离心盘
CN115121779B (zh) * 2022-06-30 2023-08-15 河南科技大学 可调整环状坯件轴向尺寸的离心喷射成形装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3797978A (en) * 1970-04-15 1974-03-19 Union Carbide Corp Apparatus for producing sized ferroalloy particles
SU395172A1 (ru) * 1972-05-26 1973-08-28 Устройство для получения металлического порошка
US3975184A (en) * 1974-07-08 1976-08-17 Westinghouse Electric Corporation Method and apparatus for production of high quality powders
SE7414809L (sv) * 1974-11-26 1976-05-28 Skf Nova Ab Armeringsmedel for betong och sett att tillverka armeringsmedlet
DE2528999C2 (de) * 1975-06-28 1984-08-23 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem Metallpulver mittels Elektronenstrahlbeheizung
US4218410A (en) * 1975-06-28 1980-08-19 Leybold-Heraeus Gmbh & Co. Kg Method for the production of high-purity metal powder by means of electron beam heating
JPS5438259A (en) * 1977-08-31 1979-03-22 Nippon Steel Corp Preparation of long flat iron powder from molten steel utilizing cetrifugal force
GB1599303A (en) * 1977-09-20 1981-09-30 Nat Res Dev Electrostatic spraying
DE2743090C3 (de) * 1977-09-24 1980-04-30 Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt Vorrichtung zur Herstellung folienförmiger Granulate aus metallischen Schmelzen
US4613076A (en) * 1984-02-15 1986-09-23 General Electric Company Apparatus and method for forming fine liquid metal droplets
JPS62114755A (ja) * 1985-11-12 1987-05-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 金属物品の製造方法
JPS62112710A (ja) * 1985-11-12 1987-05-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 金属粉末の製造方法
JPS64205A (en) * 1986-09-19 1989-01-05 Nkk Corp Apparatus for producing powder
WO1989000470A1 (en) * 1987-07-20 1989-01-26 Battelle Development Corporation Double disintegration powder method
GB9316767D0 (en) 1993-08-12 1993-09-29 Davy Mckee Stockton Slag granulation
US6521173B2 (en) * 1999-08-19 2003-02-18 H.C. Starck, Inc. Low oxygen refractory metal powder for powder metallurgy
US7261529B2 (en) * 2005-09-07 2007-08-28 Southwest Research Institute Apparatus for preparing biodegradable microparticle formulations containing pharmaceutically active agents
JP2007332406A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Sanki Dengyo Kk 回転ルツボを使用した微粉末成形方法とその装置

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Publication number Publication date
WO2009155667A1 (en) 2009-12-30
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JP2011525419A (ja) 2011-09-22
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KR20110068967A (ko) 2011-06-22

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