BRPI1005125A2 - separador eletromagnÉtico tipo carrossel - Google Patents

Abstract

SEPARADOR ELETROMAGNÉTICO TIPO CARROSSEL. A presente invenção refere-se a um separador eletromagnético tipo carrossel (1) que compreende: um primeiro conjunto de rotores verticais sobrepostos (10), com- posto por pelo menos um rotor inferior (12) e um rotor superior (13), sendo o dito primeiro conjunto de rotores verticais sobrepostos (10) suportado por um primeiro eixo vertical (9); e um segundo conjunto de rotores verticais (lOa), composto por pelo menos um rotor inferior (12a) e um rotor superior (13a), sendo o dito segundo conjunto de rotores verticais sobrepostos (1Oa) suportado por um segundo eixo vertical (9a). O primeiro e o segundo conjunto de rotores (10, 1Oa), são unidos lado a lado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SEPARADOR ELETRO- MAGNÉTICO TIPO CARROSSEL"

Campo da invenção

A presente invenção refere-se a um tipo de equipamento identificado como se- parador eletromagnético tipo carrossel de alta intensidade, via úmida, aplicado no tra- tamento de minérios e que possui quatro rotores de formato redondo, dispostos em dois conjuntos com dois rotores cada, unidos lado a lado e, que gera campos magnéti- cos de zero até 15.000 gauss (1,5 tesla).

Mais precisamente, a presente invenção se refere a um separador eletromag- nético tipo carrossel, de alta intensidade, via úmida, que possui dois conjuntos com dois rotores cada um, unidos lado a lado, perfazendo um total de quatro rotores, sendo que esse separador gera campos magnéticos ajustáveis, de zero até 15.000 gauss (1,5 tesla), quando utiliza matrizes espaçadas entre si, de 2,5mm.

Fundamentos da invenção

Os separadores eletromagnéticos tipo carrossel de alta intensidade, via úmida, que aqui denominamos simplesmente como separador ou separador eletromagnético tipo carrossel, são equipamentos conhecidos no mercado há.muito tempo, sendo que os Separadores disponíveis no mercado possuem somente um ou dois rotores e duas ou quatro bobinas iguais, de mesma potência.

Como o próprio nome identifica, este tipo dejequipamentp tem como.finalidade_ separar os minerais ferrosos que se constituem na parte magnetizável de um minério, dos minerais não-ferrosos, que se constituem na parte não-magnetizável do minério. A magnetização e a conseqüente separação dos minerais ferrosos do minério ocorre por meio da atuação de um campo magnético gerado pela circulação de uma corrente elé- trica nas bobinas do equipamento.

Em termos gerais, um separador eletromagnético tipo carrossel, compreende um rotor (ou dois rotores, no projeto com dois rotores) disposto entre duas bobinas ge- radoras de campo magnético, posicionadas de forma diametralmente opostas, sendo este rotor associado a um eixo vertical que passa pelo seu centro.

Assim, pelo fato do eixo vertical estar conectado a um motor, o eixo é acionado e faz o rotor girar.

Ao longo de toda a borda da região periférica do rotor, são montados diversos conjuntos ou blocos de placas de aço posicionadas lado a lado, paralelamente entre si, na vertical, com pequenos espaços entre elas, sendo essas placas, denominadas ma- trizes.

O espaço mais comum entre as matrizes é de 2.5mm, entretanto, elas são dis- poníveis em outros espaçamentos, por exemplo de 1.0mm, 1.5mm, 3.2mm, 3.8mm e 5.Omm e ainda outros espaços intermediários, que são escolhidos de acordo com o tamanho do minério, devendo o espaçamento ser maior que a maior partícula do miné- rio, para permitir que todo o minério passe através do espaço entre elas.

As matrizes são induzidas magneticamente pelo campo magnético gerado pe- las bobinas e, ficam magnetizadas. Desta forma, quando o equipamento se encontra em operação, com o minério com água sendo alimentado à elas, as matrizes retém em seu interior, no espaço entre elas, pela ação do campo magnético, a parte ferrosa, magnetizável, do minério.

Conforme o rotor gira, o minério misturado com água, em polpa, é alimentado sobre a região periférica do rotor, isto é, sobre as matrizes, sendo que esta alimenta- ção é feita na área de atuação do campo magnético, que se encontra em frente às bo- binas.

Assim, a polpa de minério alimentada em frente às bobinas do equipamento, entra por gravidade no interior das matrizes e enquanto o rotor gira, ela é separada entre uma parte ferrosa, magnetizável, que fica retida nas matrizes, que estão induzi- das pelo campo magnético, e uma parte não-ferrosa, não-magnetizável, que não sofre a influência do campo magnético e passa ejitre elas.

Desta forma, quando as matrizes estão em frente às bobinas, a parte não- magnetizável desce por gravidade, passando entre os espaços das matrizes, e sendo coletada pela calha de coleta de não-magnéticos, posicionada_sobj3 rotor, abaixojdas . matrizes. A descarga da parte não-magnetizável é auxiliada pela injeção de jatos de água com baixa pressão sobre as matrizes.

Com o rotor girando, em operação, as matrizes que retem a parte magnetizável do minério, saem da região de atuação do campo magnético, em frente às bobinas e, em seguida, a parte magnetizável é descarregada pela injeção de jatos de água com alta pressão aplicado sobre as matrizes. Os jatos de água com alta pressão "quebram" a força magnética que prende os minerais ferrosos, magnetizáveis, às matrizes, fazen- do que eles se desprendam das mesmas e caiam, se deslocando para baixo, sendo coletados pela calha de coleta de magnéticos.

A parte magnetizável do minério, composta por minerais ferrosos como hemati- ta e outros, quando corresponde à parte desejada do minério, por exemplo, na aplica- ção de concentração de minério de ferro, é denominada concentrado. Nesse caso, a parte não-magnetizável do minério, que passa pelas matrizes sem ser retida e, que compreende os minerais não-ferrosos, como sílica (areia), alumina e outros, corres- pondente à parte indesejada do minério, é denominada de rejeito.

Em algumas aplicações, ocorre o inverso. A parte desejada do minério é aque- la composta pelos minerais não-ferrosos, como por exemplo quando se trata do trata- mento de minério de fosfato, onde se deseja reduzir o volume de minerais ferrosos contidos no fosfato, o que melhora a qualidade desse produto.

Nesse tipo de aplicação, a parte dos minerais não-ferrosos, composta pelo mi- neral de fosfato, que não é magnetizável e portanto não retém a carga magnética ge- rada pelas bobinas do separador, passa pelas matrizes sem ser retida pelas mesmas, sendo descarregada na calha de coleta dos não-magnéticos, é denominada de concen- trado. Já a outra parte, composta pelos minerais ferrosos que sofrem a influencia do campo magnético, fica retida nas matrizes e é descarregada por jatos de água de alta pressão sobre a calha de coleta dos magnéticos, é denominada de rejeito.

Nas regiões do rotor que estão mais distantes das bobinas, portanto longe da área de atuação do campo magnético, o nível de campo magnético é bastante baixo. Por conta disso, são nessas regiões onde são descarregados os minerais ferrosos reti- dos às matrizes, sendo a descarga auxiliada pela injeção de jatos de água de alta pressão, direcionados de cima para baixo sobre as matrizes. Os jatos de água são ne- cessários, uma vez que mesmo com o baixo nível do campo magnético atuante nessa região, os minerais ferrosos quando passam em frente às bobinas, ficam induzidos magneticamente, adquirindo uma carga magnética, que faz com que fiquem retidos às placas de aço que compõe as matrizes e portanto, não se soltam naturalmente das mesmas.

Adicionalmente aos jatos água de alta pressão, os separadores possuem jatos de água de baixa pressão posicionados logo após os pontos de alimentação do miné- rio, em frente às bobinas. Esses jatos de baixa pressão tem por objetivo facilitar o fluxo e a descarga dos minerais não-ferrosos, que estiverem passando pelo interior das ma- trizes, no sentido de deslocamento para a calha de descarga, posicionada abaixo do rotor, sob as matrizes.

Descrição do estado da técnica

Um exemplo de separador eletromagnético tipo carrossel, tal como o descrito acima, pode ser encontrado no documento US 3,830,367.

Esse documento, descreve um separador dotado de dois rotores verticais, sendo que cada rotor possui duas bobinas de mesmo porte e potência, perfazendo um total de quatro bobinas iguais. As quatro bobinas são conectadas eletricamente entre si e o campo magnético gerado por elas é conduzido através de placas de aço denomi- nadas de circuito magnético com pólos, até os blocos de matrizes dos rotores inferior e superior, como pode ser visto na figura 4 do documento US 3,830,367.

Outro exemplo de separador eletromagnético tipo carrossel do estado da téc- nica pode ser encontrado no documento US 3,869,379, o qual se refere a um separa- dor que possui dois rotores, um superior e um inferior, posicionados um sobre o outro e fixados a um eixo central, vertical, que é rotacionado por um motor.

O separador descrito nessa patente norte-americana compreende um conjunto de matrizes montado ao longo do perímetro do rotor, sendo as matrizes constituídas por pequenas placas de aço montadas na vertical, e distanciadas entre si com peque- nos espaços.

No separador desse documento, os espaços entre as placas das matrizes do rotor inferior são defasados, ou deslocados, em relação aos espaços das placas do rotor superior.

Outro exemplo do estado da técnica, pode ser encontrado no documento brasi- Ieiro Pl 0702097-0, que se refere a um separador eletromagnético tipo carrossel, cujas dimensões dos pólos (parte do circuito magnético montado em frente às bobinas), po- dem ser ajustadas no todo ou em parte, com a montagem ou a desmontagem de com- plementos dos pólos de tamanho fixo ou variável, com o objetivo de modificar a área de abrangência magnética dos pólos sobre os rotores, permitindo o ajuste das condi- ções magnéticas e físicas ideais ao processo.

Os separadores eletromagnéticos tipo carrossel do estado da técnica, em sua maioria, compreendem um equipamento com um ou dois rotores verticais e com duas ou quatro bobinas de mesma potência, que geram campos magnéticos de até 10.000 gauss (1 tesla), sendo esse campo magnético de 10.000 gauss (1 tesla) medido com matrizes espaçadas entre si, de 2.5mm.

Esse espaçamento de 2.5mm usualmente é utilizado como referência, quando se informa o campo magnético máximo, assim como, a capacidade máxima que o se- parador atinge.

Entretanto, se o mesmo separador utilizar matrizes com espaçamento menor que 2.5mm, o campo magnético máximo irá ser maior, quanto menor for o espaçamen- to das matrizes. Inversamente, o campo magnético máximo será tanto menor, quanto maior for o espaçamento das matrizes utilizadas no separador.

Desta forma, se um mesmo separador que atinge o campo magnético máximo de 10.000 gauss (1 tesla) com matrizes de 2.5mm, tivesse as matrizes substituídas por matrizes com espaçamento menor, por exemplo, de 1,0mm, o campo magnético máxi- mo medido em suas matrizes seria maior, de aproximadamente 10.500 gauss (1,05 tesla) a 11.000 gauss (1,1 tesla). Por outro lado, se as matrizes de 2.5mm fossem substituídas por matrizes com espaçamento de 5.0mm, o campo magnético máximo nas matrizes seria de aproximadamente 8.000 gauss (0,8 tesla) a 9.000 (0,9 tesla) gauss ou menor.

Com relação à capacidade, também há variação da capacidade, se ao invés do separador utilizar matrizes com o espaçamento de 2,5mm, usado como referência, uti- Iizar matrizes com espaçamento maior ou menor.

Desta forma, se um mesmo separador que atinge, por exemplo, a capacidade máxima de 150 toneladas por hora, quando processa um determinado minério, utili- zando matrizes de 2.5mm, tivesse as matrizes substituídas por matrizes com espaça- mento menor, por exemplo, de I1Omm1 e fosse aplicado no processamento do mesmo minério, como haveria menor espaço para a passagem do minério, sua capacidade po- deria ser reduzida por exemplo para 100 ou 120 toneladas por hora. Por outro lado, se as matrizes de 2.5mm fossem substituídas por matrizes com espaçamento maior, por exemplo, de 5.0mm, a capacidade de processamento com o mesmo minério seria au- mentada, podendo atingir, mais de 200 toneladas por hora.

Entretanto como explicado nos parágrafos anteriores, se forem utilizadas ma- trizes com espaçamento maior que a referência 2.5mm, o campo magnético será me- nor e haverá perda de parte do minério devido ao campo magnético mais baixo, com a conseqüente perda da eficiência do separador e a geração de prejuízos. Os separadores do estado da técnica, projetados já há alguns anos, apresen-

tam uma série de desvantagens, como é descrito a seguir.

Atualmente, há uma excessiva demanda por minérios, especialmente por mi- nério de ferro, de modo que os produtores de minérios têm tido a necessidade de sepa- radores com alta capacidade, para processar grandes volumes de minério e que, ao mesmo tempo, possam gerar campos magnéticos iguais ou superiores a 10.000 gauss (1 tesla) medidos com matrizes com espaçamento de 2.5mm entre placas.

Com relação ao campo magnético, a procura por separadores com campos magnéticos mais elevados, decorre da maior recuperação dos minerais ferrosos dese- jados, que estiverem contidos no minério, à medida que o campo magnético foj maior, por outro lado, há uma perda de minerais ferrosos, à medida que o campo magnético for sendo reduzido.

Quanto a capacidade, os separadores do estado da técnica atingem, em regra geral, uma capacidade máxima de alimentação relativamente baixa, isto é, algo em torno de 150 a 200 toneladas por hora para o processamento de minério de ferro, quando utilizam matrizes com espaçamento de 2.5mm. Tendo em vista essa capacida- de relativamente baixa "por separador, caso fossem utilizados separadores do estado da técnica nos projetos atuais das grandes minerações haveria a necessidade de se empregar um número bastante grande desses equipamentos, para que a produção de minério fosse atendida.

Por outro lado, caso fossem aplicados separadores mesmo com capacidades

superiores a 150 a 200 toneladas por hora, porém que gerassem campos magnéticos baixos, por exemplo abaixo de 10.000 gauss (1 tesla), haveria perda da parte dos mi- nerais terrosos que requeressem 10.000 gauss (1 tesla) ou mais para serem separa- dos, produzindo prejuízos significativos para a mineração.

O emprego de um grande número de separadores do estado da técnica não é

vantajoso, pelas razões que são abordadas a seguir. Em primeiro lugar, um separador do estado da técnica, de porte industrial usu-

al, é um equipamento de grandes dimensões, o que corresponde a aproximadamente 7 metros de comprimento, por 4 metros de largura, por 4 metros de altura, sendo tam- bém um equipamento de massa bastante elevada, da ordem de 100 toneladas. Apesar das grandes dimensões e peso, os separadores do estado da técnica usuais, como já mencionado, atingem uma capacidade na alimentação da ordem de 150 a 200 tonela- das por hora, com matrizes de 2.5mm. Entretanto, tendo em vista que atualmente há projetos de minerações para alimentar 8.000 toneladas de minério por hora, seriam necessários aproximadamente entre 40 a 54 separadores do estado da técnica, para atender a demanda mencionada, o que traria um grande problema em diversos aspec- tos, já que trata-se de equipamentos de grande porte e peso.

Em segundo lugar, em função da já mencionada capacidade relativamente bai- xa e da também já dita necessidade de se utilizar um grande número de separadores do estado da técnica para atender a uma produção de minério elevada, seria necessá- rio contar com um enorme prédio para abrigar todas as instalações industriais, que de- veria ser de grande porte, para abrigar um grande número de equipamentos.

Desta forma, a implantação de uma instalação com grande capacidade de pro- dução de minério, empregando separadores do estado da técnica teria um custo bas- tante elevado se tornando nada vantajosa.

Em terceiro lugar, um grande número de separadores em uma instalação in- dustrial, exige, da mesma forma, um número elevado de componentes e equipamentos periféricos para alimentar o minério e coletar o concentrado e os rejeitos obtidos em

todos os separadores.

Nesse sentido, seria necessário instalar um grande número de bombas de pol- pa para a alimentação do minério aos separadores, diversos distribuidores de polpa, uma grande extensão de tubulações de condução de minério, diversas caixas de coleta de concentrados e de rejeitos dentre outros componentes e equipamentos periféricos, para atender ao grande número de separadores, o que iria onerar ainda mais a instala- ção, caso fossem utilizadas separadores do estado da técnica.

Devem também ser considerados os custos adicionais que envolvem de forma indireta uma instalação que possui um grande número de separadores, quando compa- rado com uma instalação com um menor número de separadores, tendo ambas a mesma capacidade de produção. Esses custos adicionais compreendem maior custo de mão-de-obra para a o- peração dos equipamentos, já que há a necessidade de um maior número de operado- res, custo adicional de montagem dos equipamentos e maior custo de projeto, além da maior dificuldade de se viabilizar projetos que envolve um maior número de máquinas

e equipamentos.

Deve-se ainda levar em consideração que não basta ter uma instalação com alta capacidade de produção com um número relativamente pequeno de separadores, se os separadores gerarem baixo nível de campo magnético, de forma a que haja per- das de minério, ou seja, a instalação apresente baixa performance. Deve-se acrescentar que a utilização de subterfúgios, para o aumento da ca-

pacidade de separadores do estado da técnica, como a utilização de matrizes com grande espaço entre placas, por exemplo de 5,0mm, portanto bem maior que o espaço de referência 2.5mm, iria reduzir sensivelmente o campo magnético, como explicado anteriormente.

Nesse caso, quanto mais baixo for o nível de campo magnético gerado pelos

separadores, menor será a eficiência de separação dos minerais ferrosos contidos no minério, com a conseqüente perda dos mesmos, o que provocaria prejuízos e poderia inclusive inviabilizar economicamente a instalação.

Desta forma, mesmo que fossem utilizados separadores com capacidades su- periores a 200 toneladas por hora, ainda haveria a necessidade de se trabalhar com campos magnéticos altos. Assim, a utilização de um separador de alta capacidade, po- rém que gerasse campos magnéticos baixos, por exemplo, abaixo de 9.000 gauss (0,9 tesla), ocasionaria perda da parte dos minerais ferrosos que necessitassem de um campo magnético superior à esse para serem separados, produzindo prejuízos signifi- cativos, uma vez que para equipamentos que processam acima de 200 toneladas por hora, a perda, mesmo que de um pequeno percentual do minério, por exemplo de 1% (um por cento), correspondente a 2,0 toneladas por hora, iria corresponder no período de um mês, a uma perda bastante elevada, de 1.440 toneladas de minério.

Portanto, em função das características atuais dos separadores do estado da técnica e tendo em vista a demanda crescente do mercado de mineração, urge a ne- cessidade de uma solução técnica que lide e solucione o problema da capacidade rela- tivamente baixa dos separadores atuais, porém que ao mesmo tempo cuide para que seja obtido um nível de campo magnético igual ou superior a 10.000 gauss (1 tesla), com matrizes espaçadas em 2.5mm, para que não ocorram perdas significativas de minério.

Objetivos da invenção

Esta invenção tem o objetivo de criar um separador eletromagnético tipo car- rossel de alta intensidade, via úmida, que compreende dois conjuntos de rotores, sen- do cada conjunto composto de pelo menos dois rotores sobrepostos, um superior e um inferior, com os dois conjuntos de rotores unidos lado a lado, formando um conjunto duplo, único e compacto, que atinge a mesma capacidade de dois separadores do es- tado da técnica, porém, que ocupa uma área em torno de 20% menor e que gera cam- pos magnéticos ajustáveis de zero até 15.000 gauss (1,5 tesla), quando utiliza matrizes espaçadas em 2,5mm.

Sumário da invenção

O separador eletromagnético tipo carrossel, de alta intensidade, via úmida, ob- jeto desta invenção, compreende dois conjuntos de rotores Unidos lado a lado, sendo o primeiro conjunto composto por pelo menos dois rotores sobrepostos, um inferior e um superior, sendo o primeiro conjunto de rotores conectado a um primeiro eixo vertical acionado por um motor e um segundo conjunto de rotores, composto por pelo menos um rotor inferior e um rotor superior, sendo o segundo conjunto de rotores, conectado a um segundo eixo vertical acionado por um segundo motor, com o primeiro e o segundo conjunto de rotores unidos lado a lado.

Cada um dos rotores possui matrizes montadas ao longo de. toda a borda da, sua região periférica.

Descrição resumida dos desenhos

As figuras que encontram-se no anexo I à este documento, compreendem:

Figurá 1 - uma vista frontal do separador da presente invenção;

Figura 2 - uma vista da estrutura de sustentação do separador da presente in- venção;

Figura 3 - uma vista superior parcial do separador da presente invenção, ilus- trando o circuito magnético, a caixa de alimentação de minério, as bobinas, os sprays de água e os blocos de matrizes.

Figura 4 - detalhes do rotor do separador da presente invenção, mostrando os sprays de água, os blocos de matrizes e a caixa de alimentação de minério em polpa.

Descrição detalhada da invenção

Como pode ser visto na figura 1, o separador eletromagnético tipo carrossel de alta intensidade, via úmida (1) da presente invenção, é constituído por uma estrutura de sustentação (2), a qual suporta todos os componentes do Separador (1).

Na concretização preferencial da presente invenção, a estrutura de sustenta- ção (2) é composta por duas colunas verticais laterais (3), uma base horizontal inferior (4) e de uma base horizontal superior (5), de modo que as duas colunas verticais late- rais (3) são posicionadas entre as duas extremidades laterais da base horizontal inferi- or (4) e da base horizontal superior (5). A base horizontal superior (5) pode ser concre- tizada como vigas de aço soldadas, posicionadas de forma paralela em relação à base horizontal inferior (4), que também é concretizada como vigas de aço soldadas.

A presente invenção admite algumas variações para a estrutura de sustenta- ção (2), sendo a concretização aqui mencionada e ilustrada na fig.2, apenas a concre- tização preferencial.

A base horizontal superior (5) suporta sobre sua face superior, dois sistemas de acionamento (6 e 6a), sendo cada um desses sistemas de acionamento (6 e 6a) composto por um motor elétrico (7 e 7a), um redutor de velocidade (8 e 8a)e um eixo vertical (9 e 9a), apoiado sobre mancais com rolamentos. Cada um dos dois eixos verticais (9 e 9a), é conectado a um conjunto de roto-

res (10 e 10a), de modo que é possível girar os rotores, a partir da rotação dos motores (7 e 7a) dos sistemas de acionamento. Os dois eixos verticais (9 e 9a) passam através do centro dos dois conjuntos de rotores (10 e 10a), de modo que cada eixo (9 e 9a) é responsável por girar cada um dos dois conjuntos de rotores (10 e 10a). Além disso, o primeiro eixo vertical (9) é conectado ao primeiro sistema de a-

cionamento (6) e o segundo eixo vertical (9a) é conectado ao segundo sistema de a- cionamento (6a). Maiores detalhes a respeito dos conjuntos de rotores (10 e 10a) são comentados mais adiante.

Além destas características, a estrutura de sustentação (2), possui meios para facilitar o acesso aos dois conjuntos de rotores (10 e 10a).

A base horizontal superior (5) é dividida em duas partes, uma delas posiciona- da sobre o primeiro conjunto de rotores (10) e a outra, posicionada sobre o segundo conjunto de rotores (10a). Assim, caso seja necessário realizar algum procedimento de manutenção, por exemplo, no primeiro conjunto de rotores (10), basta remover a parte da base horizontal superior (5) que é posicionada sobre o primeiro conjunto de rotores (10), não sendo necessário intervir na parte da base horizontal superior (5), que é po- sicionada sobre o segundo conjunto de rotores (10a).

Sobre a base horizontal superior (5) da estrutura de sustentação (2) também é montado um distribuidor de polpa (11), para alimentação do minério em polpa no sepa- rador (1), além de um tanque reservatório do óleo de resfriamento das bobinas, partes da tubulação de água para alimentar os sprays de água de lavagem das matrizes, a bomba de óleo de resfriamento das bobinas, a tubulação de circulação de óleo para as bobinas, dentre outros componentes.

Como pode ser visto na figura 1, o separador (1) da presente invenção com- preende dois conjuntos de rotores verticais sobrepostos (10 e 10a). O primeiro conjun- to de rotores verticais (10) é composto por pelo menos um rotor inferior (12) e um rotor superior (13), que são suportados por um primeiro eixo central vertical (9), como men- cionado anteriormente. Da mesma forma, o segundo conjunto de rotores verticais sobrepostos (10a) também é composto por pelo menos um rotor inferior (12a) e um rotor superior (13a), também suportados por um eixo central vertical, no caso, o segundo eixo vertical (9a).

Na concretização preferencial da presente invenção, cada conjunto de rotores verticais sobrepostos (10 e 10a) compreende um rotor inferior (12 e 12a) e um rotor superior (13 e 13a), ou seja, cada conjunto de rotores é composto por dois rotores. Os dois conjuntos de rotores (10 e 10a) da presente invenção são constituídos por rotores do mesmo tipo utilizado em separadores do estado da técnica.

Em uma concretização alternativa, cada conjunto de rotores (10 e 10a) da pre- sente invenção, pode ser composto por até quatro rotores verticais sobrepostos.

De acordo com a figura 1, é possível notar que o primeiro e o segundo conjun- to de rotores verticais sobrepostos (10 e 10a) são unidos lado a lado, o que possibilita formar um separador eletromagnético tipo carrossel duplo, compacto e com alta capa- cidade de processamento, pois incorpora quatro rotores.

Para atingir tal compactação, na concretização preferencial da presente inven- ção, o separador (1) possui seis bobinas, sendo duas bobinas (14) montadas na.lateral- esquerda do primeiro conjunto de rotores (10), duas bobinas (14a) montadas na lateral direita do segundo conjunto de rotores (10a) e duas bobinas intermediárias (15) mon- tadas entre os dois conjuntos de rotores (10 e 10a).

Desse modo, como pode ser observado a partir das figuras 1 e 2, o rotor supe- rior (13) do primeiro conjunto de rotores (10) tem a sua bobina intermediária superior (15) compartilhada com o rotor superior (13a) do segundo conjunto de rotores (10a), assim como, o rotor inferior (12) do primeiro conjunto de rotores (10) tem a bobina in- termediária inferior (15) compartilhada com o rotor inferior (12a) do segundo conjunto de rotores (10a).

Assim, cada um dos rotores (12, 12a, 13 e 13a) é magneticamente atendido por duas bobinas, posicionadas em suas extremidades diametralmente opostas. No primeiro conjunto de rotores, os rotores são magneticamente atendidos por uma bobina da lateral esquerda (14) e uma bobina intermediária (15), enquanto que no segundo conjunto de rotores, os rotores são magneticamente atendidos por uma bobina lateral (14a) e uma bobina intermediária (15). Desta forma, as bobinas intermediárias (15) são posicionadas entre os dois conjuntos de rotores (10 e 10a).

O conjunto com seis bobinas, composto pelas duas bobinas intermediárias (15) posicionadas entre os dois conjuntos de rotores (10 e 10a) juntamente com as quatro bobinas laterais (14 e 14a) posicionadas junto às duas colunas verticais laterais (3) da estrutura de sustentação, é o responsável pela geração do campo magnético que é induzido sobre os blocos de matrizes dos quatro rotores (12, 12a, 13 e 13a). Embora o separador da presente invenção seja provido com quatro rotores e seis bobinas em sua concretização preferencial, esses números podem variar. Assim, dependendo do número de rotores empregados no separador (1) da presente invenção (maior ou menor que quatro), o número de bobinas também poderá igualmente variar (maior ou menor que seis).

Assim como nos separadores do estado da técnica, o campo magnético gerado pelas bobinas (14, 14a e 15) do separador eletromagnético tipo carrossel (1) da pre- sente invenção, também é conduzido até os blocos de matrizes, por um conjunto de placas de aço denominado circuito magnético, de maneira que as bobinas são monta- das com relação ao circuito magnético, tal como ilustra a figura 4 do documento US 3,830,367.

Porém, no caso da presente invenção, o circuito magnético (23) possui um pro- jeto diferenciado em relação ao circuito magnético dos separadores do estado da téc- nica, especialmente em virtude do separador (1) da presente invenção possuir além das bobinas laterais (14, 14a), também possuir bobinas intermediárias (15), de forma que o circuito magnético (23) neste caso, deve conduzir o campo magnético tanto das bobinas laterais (14, 14a), quanto das bobinas intermediárias (15).

O circuito magnético (23) no caso do separador da presente invenção, é for- mado por um conjunto de placas e pólos de aço, que conduzem o campo magnético das seis bobinas (14, 14a, 15) até a área da separação do minério, nas matrizes (20), sendo confeccionado com placas de aço carbono, com baixo teor de carbono e com alta permeabilidade magnética, com as placas montadas em um sistema compacto com um número mínimo de partes, para se reduzir áreas de junções e com as placas perfei- tamente ajustadas, com o objetivo de se evitar perdas na condução do campo magnéti- co até as matrizes (20).

Como mencionado anteriormente, as matrizes (20) são montadas ao longo da borda da região periférica dos rotores (12, 12a, 13 e 13a). Veja detalhes das matrizes, na fig.4.

Na concretização da fig. 1, o Separador (1) possui seis bobinas (14, 14a, 15), sendo duas delas posicionadas de forma diametralmente opostas no rotor superior e as outras duas, também posicionadas de forma diametralmente opostas, no rotor inferior, como mencionado anteriormente. As seis bobinas são interconectadas entre si, ope- rando em conjunto, e somando os campos magnéticos gerados por elas.

As bobinas (14, 14a, 15) são construídas em cobre, material com alto nível de condutividade elétrica, permitindo que o equipamento atinja um nível de campo magné- tico de até 15.000 gauss (1,5 tesla) com matrizes com espaço entre placas de 2.5mm, sendo que quando forem substituídas no mesmo equipamento, o conjunto de matrizes de 2.5mm por outro conjunto de matrizes com espaços entre placas menor que 2.5mm, por exemplo, de I1Omm1 o campo magnético automaticamente ficará maior, podendo atingir até aprox. 16.000 gauss (1,6 tesla), sendo que para se atingir esse nível de campo magnético, obrigatoriamente devem ser utilizadas bobinas em cobre.

Bobinas construídas em alumínio, material usualmente empregado nos sepa- radores do estado da técnica podem gerar somente 60% a 80% desse nível de campo magnético e apresentam menor vida útil, por operarem em temperatura mais elevada, tendo em vista o alumínio ter resistência elétrica superior à do cobre. O separador (1) da presente invenção, além de ser construído com bobinas em

cobre, em uma concretização alternativa, pode ser construído com bobinas em alumí- nio.

O separador (1) é fornecido com um painel de controle elétrico-eletrônico que controla a intensidade da corrente elétrica aplicada nas bobinas (14, 14a, 15), permi- tindo que o nível de campo magnético do separador (1) possa ser ajustado desde 0 (zero) até 15.000 gauss (1,5 tesla), quando o separador (1) estiver utilizando matrizes com espaço entre as placas das matrizes de 2.5mm.

Para se obter um equilíbrio de campo magnético entre as seis bobinas (14, 14a, 15) do separador (1), de modo que o campo magnético atinja o alto nível de inten- sidade magnética de até 15.000 gauss (1,5 tesla), com matrizes com placas de abertu- ra de 2.5mm e ao mesmo tempo que as matrizes de todos os rotores recebam o mes- mo nível de campo magnético, cada uma das bobinas intermediárias (15) que interage com duas das bobinas laterais (14, 14a) possui aproximadamente 50% (cinqüenta por cento) de amperes-espira a mais que cada uma das bobinas laterais (14, 14a), propici- ando que as bobinas intermediárias gerem maior potência magnética e maior fluxo magnético que as bobinas laterais (14, 14a).

Na concretização da fig.1, o maior número de amperes-espira das bobinas in- termediárias (15) do separador (1) permite que as duas bobinas intermediárias (15) possam atuar em conjunto com as quatro bobinas laterais (14, 14a), que possuem me- nor número de amperes-espira, sem ocorrer perda de campo magnético nas matrizes, possibilitando ainda que seja obtido o mesmo nível de campo magnético nas matrizes dos quatro rotores (12, 13, 12a, 13a).

O separador (1) da presente invenção possui, ainda, um sistema centralizado de refrigeração (18) das bobinas (14, 14a, 15), constituído por um trocador de calor de placas do tipo óleo e água, bomba de circulação do óleo, tubulação de óleo, tubulação de água de resfriamento do trocador de calor, e sistema de segurança do tipo vigia de fluxo, permitindo que as bobinas (14, 14a e 15) operem dentro do padrão nominal de temperatura determinado em projeto, garantindo uma maior vida útil das bobinas e, ao mesmo tempo, maior eficiência magnética do equipamento.

O sistema de refrigeração do separador (1) é um elemento de extrema impor- tância, pois permite que as bobinas (14, 14a, 15) operem com baixa temperatura, pro- piciando, simultaneamente, alto rendimento magnético mesmo em operação contínua bem como longa vida útil, uma vez que as bobinas não operam sobreaquecidas.

Em uma variação da concretização preferencial do separador (1), o sistema de refrigeração das bobinas pode ser constituído por ventiladores ou qualquer outro sis- tema de refrigeração que possibilite reduzir a temperatura das bobinas.

Em outra variação da concretização preferencial do separador (1), as bobinas podem ser construídas em alumínio.

Ainda, como outra variação, da concretização preferencial do separador (1), as bobinas podem ser construídas em alumínio ou em cobre e atingir campos magnéticos máximos inferiores a 15.000 gauss (1,5 tesla).

Com relação ao funcionamento, o separador (1) da presente invenção, difere dos separadores do estado da técnica, com relação ao número de pontos de alimenta- ção de minério.

O separador (1) da presente invenção, possui o dobro do número de pontos de alimentação que o dos separadores do estado da técnica. Assim, o minério em polpa de água proveniente do distribuidor de polpa (11), é alimentado simultaneamente, via tubulação, em quatro caixas de alimentação (19) dispostas no primeiro conjunto de rotores (12, 13) e em outras quatro caixas de alimentação 19a, dispostas no segundo conjunto de rotores (12a, 13a). A partir disso, o minério flui por gravidade até a região periférica dos quatro rotores (12, 12a, 13, 13a), onde se encontram as matrizes (20) e adentra no interior das matrizes (20), sendo a alimentação feita em frente às bobinas (14, 14a e 15), na região de atuação do campo magnético.

Com os rotores (12, 12a, 13, 13a), operando em rotação, assim que os mine- rais não-ferrosos, não-magnetizáveis, são alimentados sobre as matrizes eles passam nos espaços entre elas, pois não são captados pela ação do campo magnético e des- cem por gravidade, sendo descarregados sobre cada uma das quatro calhas de coleta (16) dispostas sob cada rotor (12, 12a, 13 e 13a), na região de coleta de rejeitos.

A descarga dos minerais não-ferrosos, que não são não-magnetizáveis e que usualmente são denominados de rejeitos, é facilitada com a injeção de jatos de água de baixa pressão (21), direcionados de cima para baixo, sobre as matrizes.

Com o rotor em rotação, as matrizes saem da região de atuação do campo magnético, em frente às bobinas (14, 14a e 15). Nesse ponto, as matrizes já estão i- sentas dos minerais não-ferrosos, descarregados das mesmas, porém elas ainda con- tem os minerais ferrosos.

Com o rotor em rotação e quando as matrizes se encontram em um ponto e- qüidistante entre as duas bobinas que atendem cada rotor, as ditas bobinas (14, 14a e 15) recebem sobre si um jato de água de alta pressão (22), que tem por função "que- brar" a força do campo magnético remanente que ainda atua sobre as partículas dos minerais ferrosos, mesmo eles já estando fora da região de atuação do campo magné- tico, propiciando que os minerais ferrosos, usualmente denominados concentrado, se- jam descarregados sobre a calha de coleta (16), em uma região de coleta dos magné- ticos, também denominada de região de coleta do concentrado.

Tendo em vista que cada rotor (12, 12a, 13, 13a) é atendido por duas bobinas e a alimentação de minério é feita em frente a cada bobina,cada rotor possui dois pon- tos de alimentação.

Considerando que o separador (1) da presente invenção, possui o dobro do número de rotores dos separadores do estado da técnica, o separador (1) da presente invenção processa o dobro de capacidade.

Como pode ser observado, o separador (1) da presente invenção possui uma estrutura compacta, juntando dois separadores do estado da técnica em um único e- quipamento. Para atingir tal feito, a presente invenção utiliza bobinas intermediárias (15), que atendem ao mesmo tempo, os rotores do primeiro conjunto de rotores (10) e os rotores do segundo conjunto de rotores (10a).

Como resultado, o separador (1) da presente invenção, atinge a mesma capa- cidade de dois separadores do estado da técnica com dois rotores, porém, ocupando uma área cerca de 20% menor em relação a dois separadores do estado da técnica, dispostos lado a lado.

Além disso, tendo em vista que o separador (1) da presente invenção possui uma capacidade de processamento cerca de 100% maior em relação a um separador com dois rotores do estado da técnica (considerando o mesmo diâmetro dos rotores), pode -se utilizar em uma determinada instalação industrial, a metade do número de e- quipamentos.

O emprego da metade do número de equipamentos, a conseqüente necessi- dade de uma área de instalação menor, além de um menor número de componentes periféricos, tais como bombas de alimentação de minério, distribuidores de polpa, tubu- lações, caixas de coleta de rejeitos e de concentrados dentre outros, são elementos que evidenciam a inovação e a grande vantagem do separador (1) da presente inven- ção, frente aos separadores convencionais do estado da técnica.

Portanto, a presente invenção atinge plenamente os objetivos a que se propõe, preenchendo, desse modo, a lacuna existente no estado da técnica. Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendi- do que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limi- tado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equi- valentes.

Claims (7)

1. Separador eletromagnético tipo carrossel (1), CARACTERIZADO pelo fato de compreender: um primeiro conjunto de rotores verticais sobrepostos (10), composto por pelo menos um rotor inferior (12) e um rotor superior (13), sendo o dito primeiro conjun- to de rotores verticais sobrepostos (10) sustentado por um primeiro eixo vertical (9); um segundo conjunto de rotores verticais sobrepostos (10a), composto por pelo menos um rotor inferior (12a) e um rotor superior (13a), sendo o dito segundo con- junto de rotores verticais sobrepostos (10a) sustentado por um segundo eixo vertical (9a); cada um dos rotores (12, 12a, 13 e 13a) possui matrizes (20) montadas nas suas regiões periféricas, ao longo das suas bordas; o primeiro e o segundo conjunto de rotores (10,10a) são unidos lado a lado.

2. Separador elètromagnético tipo carrossel (1), de acordo com a reivindicação -1, CARACTERIZADO pelo fato de que as matrizes de cada rotor dos conjuntos de ro- tores (10, 10a) são magnetizadas pelo campo magnético gerado por duas bobinas (14,15 ou 14a, 15), sendo uma bobina lateral (14 ou 14a) e uma bobina intermediária (15), sendo que uma mesma bobina intermediária (15) atende magneticamente um ro- tor (12, 13) do primeiro conjunto de rotores (10) e um rotor (12a, 13a) do segundo con- junto de rotores (10a).

3. Separador eletromagnético tipo carrossel (1), de acordo com a reivindicação -1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro eixo vertical (9) é conectado a um primeiro motor (7) e o segundo eixo vertical (9a) é conectado a um segundo motor (7a).

4. Separador eletromagnético tipo carrossel (1), de acordo com a reivindicação -2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma estrutura de sustentação (2) tendo duas colunas laterais (3), uma base horizontal inferior (4) e uma base horizontal superior (5), as duas colunas laterais (3) sendo posicionadas entre as bases inferior e superior, as bobinas laterais (14, 14a) sendo dispostas junto as colunas laterais (3) da estrutura de sustentação (2) e as bobinas intermediárias (15) sendo dispostas entre o primeiro e o segundo conjunto de rotores (10, 10a).

5. Separador eletromagnético tipo carrossel (1), de acordo com a reivindicação -4, CARACTERIZADO pelo fato de que a base horizontal superior (5) é dividida em du- as partes.

6. Separador eletromagnético tipo carrossel (1), de acordo com a reivindicação -2, CARACTERIZADO pelo fato de que cada uma das bobinas intermediárias (15) pos- sui aproximadamente 50% (cinqüenta por cento) de amperes-espira a mais em relação a cada uma das bobinas laterais (14, 14a).

7. Separador eletromagnético tipo carrossel (1) de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato que as bobinas podem gerar um campo magnético de O (zero) até 15.000 gauss (1,5 tesla), quando o separador (1) estiver utilizando matrizes com espaço entre as placas das matrizes de 2.5mm.