BRPI1013420B1

BRPI1013420B1 - método para alimentar material em estado fluidizado, e, meio para alimentar materiais fluidizáveis

Info

Publication number: BRPI1013420B1
Authority: BR
Inventors: Dyrøy Are; Karlsen Morten; Øren Tore
Original assignee: Norsk Hydro As
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2019-11-26
Also published as: BRPI1013420A2; NO20091305L; CA2757002C; CA2757002A1; NO330929B1; WO2010114382A1; EP2414263B1; ZA201107143B; CN102574646B; CN102574646A; BRPI1013420A8; EA022954B1; AU2010232001B2; EA201101419A1; AU2010232001A1; EP2414263A1; NZ595269A; EP2414263A4

Abstract

método para alimentar material em estado fluidizado, e, meio para alimentar materiais fluidizáveis a presente invenção diz respeito a um método e meio para alimentação de material no estado fluidizado, por meio de um silo (1) com pelo menos um elemento fluidizável (3) dentro do silo (1) no fundo do mesmo, onde o dito elemento, quando ativado, é capaz de transportar material em direção à primeira saída e adicionalmente para um transportador fluidizado (11) para dosagem controlada via a segunda saída (9). o material alimentado na primeira saída é recebido por um reservatório de alimentação formado como uma parte substancialmente vertical (5) preferivelmente um cone que converge para baixo do dito transportador (11). acima do reservatório fica arranjado um teto (6) que torna a pressão no material no reservatório independente da taxa de enchimento do silo.

Description

MÉTODO PARA ALIMENTAR MATERIAL EM ESTADO FLUIDIZADO, E, MEIO PARA ALIMENTAR MATERIAIS FLUIDIZÁVEIS [001] A presente invenção diz respeito a um método e meio para alimentar materiais fluidizáveis. Em particular, a invenção diz respeito a alimentação de materiais tais como alumina e/ou fluoreto em células eletrolíticas de alumínio. [002] Tipicamente, praticamente todas as tecnologias de eletrólise existentes que servem para a produção de alumínio são equipadas com silos e alimentadores volumétricos, e eles são todos controlados por medições volumétricas. Isto expõe o processo às variações de densidade do material que tipicamente podem ser de ±10 %. Além disso, esta variação combinada com outros problemas de armazenamento e manuseio, tal como segregação, pode e afetam a estabilidade de alimentação no cadinho negativamente. Além disso, a maior parte das células eletrolíticas é atualmente também já equipada com silos e, consequentemente, a unidade recém-desenvolvida é baseada na idéia de modernização.

[003] Antigamente, diversos alimentadores para este tipo de material e aplicação foram inventados e patenteados. Por exemplo, pela EP 805037B1 é conhecido um alimentador com um reservatório com uma saída voltada para baixo para um canal de descarga com um elemento fluidizável no seu fundo. A alimentação é baseada em uma descarga fluidizada que dependerá da duração do período de tempo que o elemento é ativado. Assim, o alimentador funciona pelo princípio da descarga/dosagem controlada pelo tempo.

[004] De acordo com a presente invenção, tem atualmente proposto um meio de alimentação que tem mais precisão do que as soluções anteriores. Isto se deve ao fato de que o alimentador é provido com um meio que isola um reservatório de descarga de um volume principal de material (silo), em termos de forças. Assim, os ditos elementos tornam o alimentador menos influenciado pelo nível de enchimento real no silo.

[005] O fluxo de material com relação à ativação da alimentação (fase de

Petição 870190094449, de 20/09/2019, pág. 11/18 / 5 partida) e parada da alimentação é também melhorada no sentido de reprodutibilidade.

[006] Esta e outras vantagens adicionais podem ser conseguidas pela invenção, definida pelas reivindicações anexas.

[007] A seguir, a invenção será descrita com detalhes pelas figuras e exemplos, onde:

- A figura 1 revela um meio de alimentação de acordo com a presente invenção, visto em perspectiva;

- A figura 2 revela um corte de um meio de alimentação de acordo com a figura 1 e em uma primeira etapa do ciclo onde o silo do alimentador foi cheio;

- A figura 3 revela o meio de alimentação da figura 2 em uma segunda etapa do ciclo;

- A figura 4 revela um meio de alimentação da figura 2 em uma terceira etapa do ciclo;

- A figura 5 é um diagrama mostrando a dose do ponto de ajuste de 1 kg de AlF3, medido em função do previsto;

- A figura 6 é um diagrama mostrando a dose do ponto de ajuste de 1 kg de Al2O3 medido em função do previsto.

PRINCÍPIO FUNCIONAL [008] Como pode-se ver pela figura 1, o meio de alimentação compreende um silo 1 com um elemento fluidizante 3, tais como uma ou mais almofadas, no fundo do silo. O elemento pode ser ativado por gás pressurizado, tal como ar, escoando através de uma válvula controlável na posição 4 (não mostrada). O fundo do silo e/ou o elemento é inclinado em um ângulo, preferivelmente entre 1-5 ^o, em direção a uma saída do silo.

[009] Na saída fica arranjado um reservatório do alimentador, nos exemplos mostrados compreendendo uma parte convergente para baixo substancialmente vertical 5 modelada como um cone e um teto 6 como seus

Petição 870190094449, de 20/09/2019, pág. 12/18 / 5 elementos principais. Acima da entrada para o cone 5 o teto 6 é arranjado, e restringirá material dentro do silo para induzir uma pressão no material no cone. Adicionalmente, os detalhes construtivos do teto que está em contato com duas paredes laterais e uma parede traseira do silo e que tem uma área projetada sobrepondo uma parte do elemento fluidizante serão de alta significância com relação à estabilidade da alimentação do silo.

[0010]O princípio funcional do teto junto com a saída e o elemento fluidizante é que, por causa do ângulo de repouso (AR), o material somente escoará para o cone quando o elemento 3 for ativado. Quando o elemento 3 não for ativado, o transporte de material para a entrada do cone 5 é interrompida e precisamente definida pelo ângulo do material de repouso (AR).

[0011] Do cone 5, materiais são alimentados através de um transportador inclinado fechado 11 com um elemento fluidizado no seu fundo (não mostrado). A almofada pode ser ativada por uma válvula na posição 8 (não mostrada) permitindo que gás pressurizado seja introduzido no elemento. [0012] Alumina e/ou fluoreto de alumina é alimentado através de um furo 10 no topo do silo 1, quando o silo é cheio. Quando o silo 1 é cheio com materiais, muito ar terá sido introduzido no silo. Este ar precisa ser evacuado e, assistido pelo tubo de desaeração 2, este ar em excesso proveniente de dentro do silo será conduzido para o interior da célula eletrolítica (a ser explicado posteriormente). Como mostrado na figura, o tubo de desaeração 2 pode ser conectado na parte de extremidade do transportador inclinado 11, acima do tubo de saída de material 9.

[0013] A figura 2 ilustra a sequência quando o silo é cheio. A almofada fluidizante 3 fica ativa, quando o silo é cheio (isto é, a válvula na posição 4 fechada). Adicionalmente, são mostrados os detalhes dos tubos de desaeração 2 e 7. A extremidade dos tubos na área superior do silo. Adicionalmente, na figura 2, está mostrado o ângulo de repouso AR do material M próximo da saída, bem como a saliência e representada pelo teto 6 e a extensão do

Petição 870190094449, de 20/09/2019, pág. 13/18 / 5 elemento fluidizável 3. O elemento fluidizável preferivelmente estende-se até a borda da abertura de entrada do cone. Além do mais, a altura do teto é no nível h acima do elemento fluidizado.

[0014] Preferivelmente, a razão entre a saliência e e a altura h depende do ângulo de repouso dos materiais. Por exemplo, se o ângulo de repouso for 45 ^o, a razão e:h é preferivelmente próxima de 1:1 ou um pouco mais para garantir que não haverá transporte de materiais para a abertura de entrada quando o elemento fluidizável estiver inativo.

[0015] Deve-se também entender que, no caso em que for aplicado um cone com uma entrada circular, o teto pode ter uma forma similar para estabelecer uma razão apropriada e:h ao longo da borda da abertura de entrada (não mostrada).

[0016] Esses parâmetros são decisivos com relação à capacidade que o sistema terá para estabelecer um bloqueio definido, isto é, uma função liga/desliga do fluxo de material em pó.

[0017] A figura 3 mostra a sequência seguinte, isto é, o enchimento do reservatório do alimentador que inclui o volume do cone 5 e o espaço por baixo do teto 6. A válvula marcada por 4 na figura 1 está aberta, isto é, o elemento fluidizado 3 está ativo. O volume do reservatório do alimentador é definido pelo cone 5 e pelo teto 6 na figura 1. Para evacuar o ar durante esta sequência, o tubo de desaeração 7 é utilizado. O tubo de desaeração 7 conecta o espaço abaixo do teto 6 na parte superior do silo.

[0018] A figura 4 revela a sequência de dosagem, onde doses determinadas no tempo/capacidade são descarregadas do reservatório de dosagem na célula eletrolítica. Nesta sequência, a válvula na posição 8 é ativada em uma certa quantidade de tempo para dar o tamanho de dose desejado, através da saída 9. Durante esta dosagem, a desaeração do ar fluidizante é ventilada via o silo no tubo de desaeração 2 e através do tubo de saída 9 junto com o material, e adicionalmente na célula. Adicionalmente, a

Petição 870190094449, de 20/09/2019, pág. 14/18 / 5 forma do cone é de importância com relação à reprodutibilidade. Por exemplo, o ângulo do cone é de importância com relação ao atrito interno e ao fluxo de massa. O cone deve ter um ângulo que garanta que as forças de atrito sejam unidirecionais. Um valor preferido para o ângulo do cone é 5-20 ^o em relação à vertical, dependendo do material real.

[0019] O cone é preferivelmente simétrico racional ao longo de seu eixo, e adicionalmente com uma seção transversal circular. Entretanto, outras formas tal como uma seção transversal retangular com paredes inclinadas (forma cônica) podem ser aplicadas.

[0020] Como pode-se ver pelas figuras 5 e 6, a reprodutibilidade das dosagens para fluoreto de alumínio e óxido de alumínio, respectivamente, são muito precisas. O desempenho dos testes mostra uma variação muito baixa, a ponto de que a precisão da escala usada influenciou nos resultados.

[0021] Um fato importante para garantir a reprodutibilidade mais precisa das dosagens é não esvaziar completamente o armazenamento provisório do alimentador. Assim, o controle das sequências tem que estar de conformidade com esta exigência.

[0022] O alimentador é preferivelmente construído de uma maneira que permite que todo o volume seja resfriado rapidamente ou lavado durante um curto período de tempo, se necessário. Esta situação pode ocorrer em uma circunstância com efeitos no anodo.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para alimentar material em estado fluidizado, por meio de um silo (1) com pelo menos um elemento fluidizável (3) dentro do silo (1), no fundo do mesmo, onde o elemento, quando ativado, é capaz de transportar material para uma primeira saída e adicionalmente para um transportador fluidizado (11) para dosagem controlada via uma segunda saída (9), o material alimentado na primeira saída é recebido por um reservatório de alimentação com uma parte (5) que converte para baixo para o transportador (11), caracterizado pelo fato de que:

o material no reservatório de alimentação é adicionalmente separado do resto do material no silo por um teto (6) arranjado acima da parte convergente para baixo (5) do reservatório, onde o teto (6) é apoiado nas paredes laterais internas e uma parede de extremidade do silo e é ainda disposto para salientar com o comprimento (e) da entrada até a parte vertical, em que o teto (6) é arranjado na altura (h) acima do elemento fluidizável (3).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão h/e é menor do que o valor da tangente do ângulo de repouso (AR) para o material dosado.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o reservatório de alimentação compreende um cone substancialmente vertical (5).
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que são alimentadas dosagens precisas com muito pouca variação de tamanho (peso).
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que existe sempre uma certa quantidade de materiais no armazenamento temporário do alimentador.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que todo o volume do silo é disponível para resfriamento brusco

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2 / 2 dos efeitos do anodo em um período de tempo muito curto, se necessário.
7. Meio para alimentar materiais fluidizáveis, compreendendo um silo (1) com pelo menos um elemento fluidizável (3) no seu fundo, onde o elemento, quando ativado, é capaz de transportar materiais para uma saída (9) e para um transportador (11) para dosagem controlada, onde a montante do transportador (11) fica arranjado um reservatório de alimentação compreendendo uma parte substancialmente vertical (5) que converge para baixo para o transportador (11), caracterizado pelo fato de que:

acima da parte convergente vertical, fica arranjado um teto (6) apoiado nas paredes laterais internas e uma parede de extremidade do silo e ainda salientando-se com o comprimento (e) da entrada da parte vertical, o teto (6) sendo arranjado na altura (h) acima do elemento fluidizável (3).
8. Meio, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a razão h/e é menor do que o valor da tangente do ângulo de repouso (AR) para o material dosado.
9. Meio, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a parte vertical (5) é um cone.
10. Meio, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o ângulo do cone (5) é entre 5 e 20^o.
11. Meio, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o teto (6) é convexo, visto de cima.