PT1594635E

PT1594635E - Sistema e método para tratamento de cinzas volantes

Info

Publication number: PT1594635E
Application number: PT04704426T
Authority: PT
Inventors: Marc-Andre Tardif; Russ K Majors; Russell L Hill
Original assignee: Boral Material Technologies Inc
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2010-12-23
Also published as: CA2514138A1; DE602004030217D1; CA2514138C; EP1594635A1; EG25250A; MY140732A; AU2004207504A1; SI1594635T1; US20090258777A1; BRPI0406564A; AU2004207504B2; IL169822A0; KR20050111320A; US20040144287A1; CY1111080T1; NZ541483A; JP2006516475A; DK1594635T3; WO2004067198A1; ATE489178T1

Description

ΕΡ 1 594 635/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Sistema e método para tratamento de cinzas volantes" A invenção refere-se, em geral, a um método e aparelho para a combinação de componentes particulados de cinzas volantes com um fluido de tratamento. Em particular, a invenção proporciona a adição controlada de um material para tratamento de fluido a um material de cinzas volantes a granel.

As cinzas volantes constituem um pó de vidro fino que é recuperado dos gases da queima de carvão durante a produção de electricidade. As partículas de cinzas volantes de tamanho micron são constituídas principalmente por sílica, alumina e ferro e podem conter vários outros óxidos e carbono residual.

As cinzas volantes possuem várias utilizações como aditivo de diferentes materiais. Por exemplo, quando misturadas com cal e água, as cinzas volantes formam uma composição cimentícia com propriedades muito semelhantes às do cimento Portland. Devido a essa semelhança, as cinzas podem ser utilizadas para substituir uma parte do cimento por betão. Além disso, como as cinzas volantes consistem em partículas muito pequenas, as cinzas podem ser utilizadas vantajosamente como enchimento em plásticos.

Na formação do betão é muitas vezes vantajoso adicionar um tensioactivo ao betão normalmente denominado por aditivo incorporador de ar, a fim de estabilizar vazios de ar em volumes suficientes, e com a distribuição adequada de bolhas de ar e orientação espacial de modo a proporcionar protecção contra ciclos de congelação e de descongelação. A forma como se distribuem os vazios de ar é fundamental para a resistência à congelação e descongelação do betão. Adicionam-se tensioactivos às misturas de betão para reduzir a tensão superficial da água de modo a estabilizar o sistema de vazio de ar, regulando assim a quantidade de incorporação de ar durante a mistura e colocação do betão.

Embora as cinzas volantes proporcionem características favoráveis de cimento quando adicionadas ao betão, as cinzas 2 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ volantes, ou mais especificamente o carbono de cinzas volantes (em geral indexados pela perda na ignição), podem ter um impacto negativo sobre a incorporação de ar no betão. A questão principal relaciona-se com o potencial do carbono das cinzas volantes de absorção de materiais orgânicos, como os aditivos químicos incorporadores de ar, que reduz assim efectivamente a concentração do tensioactivo e, portanto, o volume de vazios de ar incorporado. A variação no carbono das cinzas volantes possui um efeito particularmente negativo devido à dificuldade na determinação da dosagem correcta dos aditivos químicos incorporadores de ar para um volume de ar específico, conforme variar o teor de carbono.

Para utilização em plásticos, as cinzas volantes podem ser revestidas com revestimentos tais como agentes de acoplamento ou materiais tensioactivos modificadores, que aperfeiçoam as propriedades físicas das cinzas para a sua utilização como enchimento. Além disso, as cinzas volantes podem ser tratadas com outros agentes conforme necessário para uma determinada utilização.

As cinzas volantes podem ser tratadas com um ou mais compostos que melhoram as propriedades químicas e físicas das cinzas volantes antes da mistura com o betão, plástico ou outro material. Caso as cinzas sejam tratadas com um composto líquido, então a eficácia desse tratamento depende, pelo menos parcialmente, da dispersão do líquido de tratamento no material de cinzas a granel. As partículas de tamanho mícron das cinzas volantes apresentam determinados problemas na mistura da cinza com os líquidos de tratamento. 0 tamanho pequeno das partículas dificulta a dispersão do líquido de tratamento entre as partículas. A combinação do fluido de tratamento e das cinzas num tambor ou noutro dispositivo de mistura semelhante não é muito eficaz devido à aglomeração do material de cinzas volantes. Os dispositivos de mistura mais complexos proporcionam uma mistura adequada mas com um custo adicional. A DE10109903 descreve um método para humedecer as cinzas volantes através de um processo de humedecimento em duas etapas onde se adiciona uma primeira dose de água a uma corrente de cinzas volantes num primeiro ponto, permitindo-se 3 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ que as cinzas volantes reajam com a água durante um período de tempo predeterminado, sento então adicionada uma segunda dose de água às cinzas volantes.

Pretende-se proporcionar um método e sistema de tratamento de cinzas volantes melhorados que superem a dificuldade de misturar um agente de tratamento de líquido com o volume de cinzas volantes. Além disso, pretende-se proporcionar um método e sistema para a produção de cinzas volantes uniformes que não exijam grandes alterações nos métodos actuais de produção e manipulação de cinzas volantes, de forma que o gasto de capital associado à implementação do método seja minimizado.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO 0 método e sistema inventado proporcionam uma forma melhorada de combinar cinzas volantes e um líquido de forma a que o líquido esteja bem disperso nas cinzas volantes e disponível para reagir com as cinzas volantes ou para revestir as partículas de cinzas volantes. A invenção consegue esta combinação dispersando de forma uniforme um fluido de tratamento que inclui um agente sacrificial numa corrente de cinzas volantes que se escoa. Ao dispersar o fluido de tratamento em cinzas volantes à medida que as cinzas volantes se escoam, o método beneficia da mistura natural e do movimento de partículas que ocorrem durante o escoamento de sólidos a granel. Além disso, quando as cinzas volantes se escoam livremente, seja por queda livre gravitacional ou por transporte pneumático, as cinzas volantes exibem características de escoamento de um fluido. 0 tratamento das cinzas volantes, quando fluidizadas, melhora mais a mistura e interacção do fluido de tratamento com as cinzas.

De acordo com uma concretização da invenção encontra-se especificada na reivindicação 1 uma mistura de cinzas volantes com um fluido de tratamento.

De acordo com outra concretização da invenção, o sistema de tratamento de cinzas volantes da reivindicação 15 corresponde a um sistema independente que se adapta a um 4

ΕΡ 1 594 635/PT sistema pré-existente de armazenamento de cinzas volantes. Um sistema de armazenamento de cinzas volantes pré-existente típico contém um silo com uma descarga de silo e uma válvula de descarga de silo, uma estação de carregamento do recipiente posicionada sob a descarga de silo e uma balança para pesagem do recipiente. 0 sistema para ligação à estação de silo inclui um fornecimento de fluido de tratamento, que inclui um agente sacrificial, tal como um tanque, uma linha de fornecimento de fluido de tratamento que vai desde a fonte de fluido de tratamento, um dispositivo ou aparelho para pressurizar o fluido de tratamento e um bocal no final da linha de fornecimento de fluido de tratamento em oposição à fonte de fluido para receber o fluido e o dispersar. 0 sistema também inclui um controlador automático com múltiplas entradas e saídas com pelo menos uma saída ligada operativamente ao dispositivo de pressurização para controlo do caudal do fluido de tratamento. 0 sistema pode ser facilmente instalado na estação de silo, posicionando o bocal do sistema dentro da parede da descarga de silo, ligando operativamente a válvula de descarga de silo a uma saída do controlador, e ligando operativamente a balança, talvez através de um indicador de balança, a uma entrada do controlador. 0 sistema instalado é automatizado pelo controlador. Assim que a válvula de descarga for aberta para dar início ao escoamento de cinzas volantes, o controlador activa o dispositivo de pressurização para fornecimento do fluido de tratamento para as cinzas volantes conforme as cinzas volantes se deslocam através da descarga de silo e para dentro do recipiente, tal como um camião ou automotora. Ao monitorizar a balança, o controlador monitoriza continuamente o caudal das cinzas volantes. 0 controlador ajusta a pressurização do fluido de tratamento de acordo com parâmetros pré-programados de forma a manter um escoamento de fluido de tratamento proporcional ao caudal de cinzas volantes. Quando o recipiente se aproxima da sua capacidade máxima, o controlador fecha a válvula de descarga de silo e interrompe o escoamento do fluido de tratamento.

Obtêm-se diversas vantagens ao tratar as cinzas volantes enquanto se escoam através de uma descarga de silo ou outra conduta que já era necessária na transferência das cinzas 5 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ volantes. Os silos previamente existentes necessitam apenas de mínimas modificações para serem convertidos em estações de tratamento. 0 sistema é facilmente instalado ao dispor os bocais de descarga de fluido dentro da descarga do silo e efectuando algumas ligações eléctricas entre o controlador do sistema e os controlos operacionais do silo. 0 sistema é um sistema económico que pode ser adicionado aos silos pré-existentes sem a necessidade de aplicação de capital adicional, equipamento ou modificações dispendiosas ao equipamento existente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DOS DESENHOS

Tendo assim descrito a invenção, em termos gerais, será feita referência aos desenhos em anexo, os quais não estão necessariamente desenhados à escala e onde: a FIG. 1 é um diagrama de uma conduta que contém um escoamento de cinzas volantes e fluido de tratamento a ser disperso no escoamento de cinzas volantes de acordo com uma concretização da invenção; a FIG. 2 é um esboço tratamento de cinzas volantes do f processo de um sistema de a FIG. 3 é um esboço do tratamento automatizado de cinzas processo volantes; de um sistema de a FIG. 4 é um esboço do processo de um sistema de tratamento de cinzas volantes que incorpora um recipiente móvel de acordo com a invenção; a FIG. 5 é um esboço do processo de um sistema de tratamento automatizado de cinzas volantes que tem um fluido de tratamento de duplo componente de acordo com outra concretização da invenção; e a FIG. 6 é um esboço do processo de um sistema de tratamento de cinzas volantes automatizado que se pode fixar prontamente a um sistema de armazenamento de silo pré-existente .

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Vai agora descrever-se a presente invenção mais detalhadamente com referência aos desenhos em anexo, onde se 6 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ mostram algumas mas não todas as concretizações da invenção. Na verdade, esta invenção pode ser concretizada de formas diferentes que não devem ser entendidas como estando limitadas às concretizações aqui especificadas; em vez disso, estas concretizações são proporcionadas de modo a que esta descrição venha a satisfazer os requisitos legais aplicáveis. Os números semelhantes referem-se a elementos semelhantes por toda a parte.

Com referência à FIG. 1, o sistema e método inventados fornecem uma corrente de fluido de tratamento 20 e dispersa o fluido de tratamento 20 numa corrente de cinzas volantes que se escoa 10 a fim de misturar intimamente as cinzas volantes e o fluido de tratamento, permitindo assim que o fluido de tratamento 20 revista as cinzas volantes 10 ou que reaja melhor aos componentes das cinzas volantes 10. As cinzas volantes que se escoam livremente escoam-se num estado tipo fluido e misturam-se prontamente com o material introduzido na corrente de escoamento. Ao introduzir o fluido de tratamento 20 no escoamento tipo fluido das cinzas volantes, o fluido de tratamento 20 é bem disperso nas cinzas volantes sem a dificuldade associada aos métodos anteriores de mistura de um sólido a granel.

As cinzas volantes 10 constituem qualquer produto de cinza fina produzido pela combustão de carvão em pó. As cinzas volantes constituem uma mistura de alumina, silica, carbono não queimado e vários óxidos metálicos que podem incluir óxidos de ferro, cálcio, magnésio, potássio, sódio, enxofre e titânio. As cinzas volantes podem constituir, entre outras, cinzas volantes de classe C ou cinzas volantes de Classe F. As cinzas volantes podem conter teor de carbono não queimado (LOI) de 0,1% em peso a 10,0% em peso e, geralmente, de 0,1% em peso a 6,0% em peso, dependendo do teor de carbono do carvão original, do método em que o carvão foi queimado e de todo o tratamento pós-combustão de cinzas volantes. O fluido de tratamento 20 compreende um agente sacrificial e pode ser um liquido ou mistura de líquidos incluindo soluções ou misturas de soluções que podem ser intercaladas de forma vantajosa numa corrente de cinzas volantes que se escoa com a finalidade quer de reagir com um 7

ΕΡ 1 594 635/PT componente das cinzas volantes quer da deposição sobre a superfície das partículas de cinzas volantes. 0 sistema e método são amplamente aplicáveis a uma gama de possíveis fluidos de tratamento.

As cinzas volantes são misturadas com o fluido de tratamento quando as cinzas volantes estão num estado de escoamento de fluido. 0 escoamento tipo fluido é conseguido quer ao permitir a queda livre de cinzas volantes de um recipiente para um segundo recipiente com uma altura menor do que a primeira, quer pela utilização de um dispositivo de deslize pneumático conhecido na técnica. 0 escorregamento por ar movimenta tipicamente as cinzas volantes num sentido horizontal ou com uma inclinação descendente, mas poderia ser utilizado para o transporte de cinzas volantes em qualquer direcção, mantendo simultaneamente o escoamento tipo fluido.

Com referência à FIG. 2, descreve-se um sistema para introduzir uma corrente de fluido de tratamento numa corrente de cinzas volantes que se escoa. Durante a queda livre de um reservatório 12 para um segundo reservatório 16 através de uma conduta de cinzas volantes 14, as cinzas volantes exibem um escoamento de fluido. 0 segundo reservatório 16 é preferencialmente um recipiente móvel, tal como um camião reboque ou automotora utilizados para o transporte das cinzas volantes tratadas. Em alternativa, o segundo reservatório 16 é um reservatório de armazenamento intermédio e as cinzas volantes tratadas podem ser posteriormente transferidas para um reservatório móvel por escoamento por gravidade, por escorregamento por ar, por alimentador de parafuso, por válvula de palheta rotativa, etc. 0 fluido de tratamento que compreende um agente sacrificial é fornecido sob pressão e é bem disperso nas cinzas volantes através de um bocal. Um fornecimento de fluido de tratamento 22 é alimentado por um aparelho de pressurização 24 que pressuriza o fluido de tratamento e fornece o fluido de tratamento, sob pressão, através da linha de alimentação de fluido de tratamento 26 para a conduta de cinzas volantes 14. 0 fluido de tratamento é introduzido preferencialmente na conduta 14 através de um bocal, de tal forma que o fluido de tratamento seja bem disperso na conduta 8 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ 14.

Conforme aqui utilizado, a frase "aparelho de pressurização" descreve em geral qualquer dispositivo ou aparelho capaz de mover um fluido de um local para outro através dos meios de deslocação, força centrífuga, força electromagnética, transferência de momento ou impulso mecânico. 0 aparelho de pressurização preferido é uma bomba de medição que recebe fluido de uma fonte do fluido de tratamento 22 e alimenta a linha de alimentação de fluido 26. A utilização de uma bomba de medição permite que o caudal do fluido de tratamento seja facilmente adaptado ao ajustar a velocidade da bomba. Por conveniência, a bomba de medição é utilizada como a bomba exemplificativa nas concretizações abaixo analisadas, embora cada uma das concretizações permita a utilização de dispositivos de pressurização em geral. Outra disposição de bombeamento preferida é o fornecimento de ar pressurizado para um recipiente de fornecimento de fluido 22 que força o fluido do recipiente 22 sob pressão através da linha de alimentação de fluido 26. É claro que podem utilizar-se múltiplas fontes e aparelhos de pressurização para proporcionar um número de fluidos de tratamento para a conduta 14. Conforme mostrado, um segundo fluido de tratamento pode ser adicionado ao sistema ao proporcionar um fornecimento do segundo fluido de tratamento 42 através de um aparelho de pressurização 44, proporcionando desse modo uma segunda corrente de fluido de tratamento pressurizado 46 para a linha de alimentação de fluido de tratamento 26.

Com referência à FIG. 3, é descrito um sistema para a introdução de uma corrente de fluido de tratamento 26 numa corrente de cinzas volantes que se escoa, onde o caudal de cinzas volantes é monitorizado e o caudal do fluido de tratamento também é ajustado em conformidade. Em geral, as cinzas volantes caem livremente de um reservatório 12 para um segundo reservatório 16 através de uma conduta de cinzas volantes 14 e exibem escoamento de fluido. 0 fluido de tratamento é fornecido sob pressão e é introduzido nas cinzas volantes através de um bocal. 9 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ Ο fornecimento do fluido de tratamento 22 alimenta uma bomba 24 que pressuriza o fluido de tratamento e abastece o fluido de tratamento, sob pressão, através da linha de alimentação de fluido de tratamento 26 para a conduta de cinzas volantes 14. Um controlador 100 é ligado operativamente a um dispositivo de medição de caudal 82 que é capaz de medir o caudal das cinzas volantes que se adiciona ao segundo reservatório 16. Com base no caudal medido das cinzas volantes, o controlador 100 ajusta automaticamente a velocidade da bomba 24 para fornecer o fluido de tratamento às cinzas volantes numa relação predeterminada em relação ao caudal das cinzas volantes.

Com referência à FIG. 4, é mostrada uma concretização da invenção em relação a um silo de armazenamento de cinzas volantes 13 posicionado para descarga num recipiente móvel 17, tal como uma automotora ou camião reboque. Para assegurar o transporte de cinzas volantes, as cinzas volantes no silo de armazenamento 13 são libertadas através da descarga do silo 15 num recipiente móvel 17. A descarga 15 pode ser alimentada por gravidade ou pode ser ajudada de modo pneumático. Em ambos os casos, as cinzas volantes atingem um estado tipo fluido à medida que se movimentam através da descarga de silo 15.

Para dar inicio ao escoamento das cinzas volantes, abre-se uma válvula de descarga de silo 70 junto com a descarga de silo 15. Um fornecimento de fluido de tratamento 22 alimenta uma bomba de fornecimento de fluido de tratamento 24 que fornece o fluido de tratamento sob pressão a um bocal de descarga 30. O caudal do fluido de tratamento é determinado principalmente pela velocidade da bomba 24. A velocidade da bomba 24 é calibrada de tal forma que o fornecimento total do fluido de tratamento corresponda à taxa de escoamento das cinzas volantes. O caudal médio de cinzas volantes pode ser determinado por experimentação prévia ou pode ser calculado em tempo real com um medidor de caudal. De acordo com uma concretização, o recipiente móvel 17 é colocado numa balança 80. Ao utilizar uma balança 80 durante a transferência das cinzas volantes do silo 13 para um recipiente móvel 17, o caudal de cinzas volantes pode ser facilmente determinado enquanto as cinzas volantes se escoam. 10 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ

Quando as cinzas volantes se escoam e o fluido de tratamento está a ser disperso para as cinzas volantes, o subsistema que compreende a descarga 15 pode ser visto como um sistema continuo ou quase continuo, no qual o fluido de tratamento é introduzido e combinado com as cinzas volantes que se escoam numa base continua.

Conforme acima analisado, o fluido de tratamento 20 compreende um agente sacrificial e é qualquer liquido ou mistura de líquidos, incluindo sólidos dissolvidos, que alteram a natureza física ou química das cinzas volantes ao reagir com um componente das cinzas volantes ou ao ser depositado sobre a superfície das partículas de cinzas volantes.

Um agente sacrificial constitui uma composição química que se liga prontamente ao carbono livre no material de cinzas volantes, reduzindo assim a actividade de carbono das cinzas volantes. O objectivo do agente sacrificial consiste em reagir com o carbono não reagido nas cinzas volantes e em neutralizar o carbono em relação a qualquer tensioactivo adicionado num processo de fabrico de betão posterior. É desejável que o agente sacrificial tenha um impacto mínimo sobre as características de incorporação de ar de uma mistura de betão resultante. Por conseguinte, o agente sacrificial não é de preferência um tensioactivo forte. O agente sacrificial, por si só, não reduz de forma apreciável a tensão interfacial entre a água e as partículas sólidas dentro do betão. 0 agente sacrificial é de preferência um tensioactivo fraco tal como um composto orgânico aromático com um ou mais grupos de sulfonato, carboxilato ou amino e combinações desses grupos, um glicol ou adjunto derivado de glicol com pesos moleculares de cerca de 2000 Da ou menos e quaisquer combinações dos mesmos. Mais de preferência ainda, o agente sacrificial é benzilamina, 1-naftoato de sódio, 2-naftalenossulfonato de sódio, dibutil naftalenossulfonato de sódio, éter fenílico de etilenoglicol, éter metílico de etileno glicol, butoxietanol, éter butílico de dietilenoglicol, éter metílico de dipropilenoglicol, polietilenoglicol, 1-fenil 2-propilenoglicol ou uma 11 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ combinação dos mesmos. Uma combinação de éter fenilico de etilenoglicol e de di-isopropilnaftalenossulfonato de sódio é particularmente preferida, onde a proporção relativa do éter fenilico de etilenoglicol e o di-isopropilnaftalenossulfonato de sódio pode variar numa razão ponderai de 1:5 para 50:1 e, de preferência, de cerca de 1:1 para 20:1.

As quantidades preferidas dos componentes de agente sacrificial e a razão preferida de um para outro variará de acordo com o teor de carbono (LOl) das cinzas volantes a serem tratadas. Em geral, as cinzas volantes com alto teor de carbono requerem a adição de uma quantidade maior de agente sacrificial para efectivamente neutralizar o carbono. Em geral, a quantidade de agente sacrificial adicional varia de 0,001% em peso a 1% em peso.

Como exemplo, as cinzas volantes com um teor de carbono de 0,1% em peso a 10,0% em peso podem ser tratadas com éter fenilico de etilenoglicol nas quantidades de 0,050 libras/100 libras (0,023/45,4 kg) de cinzas para 0,500 libras/100 libras (0,227/45,4 kg) de cinzas, respectivamente. Preferencialmente, as cinzas volantes com um teor de carbono de 0,1% em peso a 6,0% em peso podem ser tratadas com éter fenil etileno glicol nas quantidades de 0,050 libras/100 libras (0,023/45,4 kg) de cinzas para 0,300 libras/100 libras (0,136/45,4 kg) de cinzas, respectivamente. As cinzas volantes podem ser tratadas com menos do que a quantidade desejada de agente sacrificial se considerarmos que algum carbono não reagido pode permanecer nas cinzas volantes. A utilização de mais do que a quantidade desejada de agente sacrificial não prejudica as cinzas volantes resultantes, mas perde material de agente sacrificial em excesso. Caso seja utilizado, o tensioactivo moderado di-isopropilnaftalenossulfonato de sódio é de preferência fornecido às cinzas volantes com um teor de carbono de 0,1% em peso a 5,0% em peso na quantidade de 0, 006 libras/100 libras (0,003/45,4 kq) de cinzas para 0,015 libras/100 libras (0,007/45,4 kq) de cinzas, respectivamente.

Os tensioactivos fortes podem ser dispersos em cinzas volantes. Em geral, adicionam-se tensioactivos aos lotes de betão pelos produtores de betão. No entanto, de acordo com 12 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ uma concretização da invenção, os tensioactivos são misturados com cinzas volantes a fim de modificar-se as caracteristicas de incorporação de ar do betão que compreende as cinzas volantes tratadas. A invenção concretiza a aplicação de tensioactivos aniónicos, não iónicos e catiónicos, incluindo mas não se limitando ao ácido esteárico, ácido palmitico, ácido beénico, ácido cáprico, ácido capróico, ácido caprilico, óleo de ricino, álcool cetilico, álcool cetilestéarilico, ácidos gordos de coco, ácido erúcico, óleo de ricino hidrogenado, ácido laurico, ácido miristico, ácido oléico (óleo vermelho), ácidos gordos de caroço de palma, álcool estearilico, ácido gordo de talóleo, ácido esteárico de tripla prensagem (55% de ácido palmitico) e glicerina.

Os compostos de revestimento, tais como os agentes de acoplamento, podem ser dispersos nas cinzas volantes. Os compostos de revestimento são em geral misturados com as cinzas volantes a fim de preparar as cinzas para utilização como enchimento em plásticos. Os compostos exemplificativos que podem ser utilizados como agentes de acoplamento incluem ácido esteárico, sais de estearato, aminosilanos, clorossilanos, amidosilanos vinilsilanos e organotitanatos. Cada um destes componentes pode ser disperso numa solução liquida.

Com referência à FIG. 5, mostra-se uma concretização alternativa da invenção em relação a um silo de armazenamento de cinzas volantes 13 posicionado para descarga num recipiente móvel 17. 0 exemplo é proporcionado com a descrição particular de um agente sacrificial com componentes glicol e sulfonato como fluido de tratamento para fins exemplificativos.

De acordo com esta concretização, os parâmetros operacionais do sistema de tratamento de cinzas volantes são controlados por um controlador automático, tal como uma estação de controlo de operador programável (OCS), capaz de monitorizar várias entradas e de controlar simultaneamente várias saídas. Um OCS exemplif icativo é o Mini OCS™ disponível a partir da GE Fanuc, Charlottesville, Virgínia. 13 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ

Liga-se ο OCS 100 de forma operacional à válvula de descarga de silo 70, a uma bomba de fornecimento de glicol 24 e à bomba de fornecimento de sulfonato 44. Liga-se também o OCS 100 de forma operacional à balança de recipiente móvel 80 através de um indicador de balança 82. Uma vez que as informações relativas ao teor de carbono das cinzas volantes tenham entrado manualmente no OCS 100, o OCS é capaz de abrir automaticamente a válvula de descarga de silo 70 e operar a bomba de fornecimento de glicol 24 e a bomba de fornecimento de sulfonato 44 a fim de fornecer quantidades adequadas de fluido de tratamento e numa proporção adequada do mesmo. Ao monitorizar a taxa de variação do peso indicada pelo indicador de balança 82, o OCS 100 pode ajustar as velocidades de bomba 24, 44 dependendo do caudal medido de cinzas volantes num recipiente móvel 17. Além disso, o OCS 100 pode fechar automaticamente a válvula de descarga de silo 70 quando o peso do recipiente móvel 17 se aproximar da sua capacidade máxima ou quando a válvula de descarga de silo 70 poder ser fechada manualmente. O glicol é fornecido à bomba 24 a partir de uma fonte de glicol 22 e o sulfonato é fornecido à bomba 44 a partir de uma fonte de sulfonato 42. Combina-se a saida de ambas as bombas 24 e 44 na linha de alimentação de fluido de tratamento 26. O fluido da linha de alimentação de fluido de tratamento 26 é introduzido na descarga de silo 15 através de um ou mais bocais de descarga 30. O bocal de descarga 30 distribui, de preferência, o fluido de tratamento dentro da descarga de silo 15 como uma pulverização ou névoa bem dispersa.

Um bocal de pulverização exemplificativo com caracteristicas de dispersão excelentes é um bocal de pulverização de atomização de ar automático tal como o modelo 1/4JAU, disponível pela Spring Systems Co., Wheaton, Illinois. O bocal de pulverização de atomização de ar automático opera ao fazer passar uma corrente contínua de ar a alta pressão através do corpo do bocal. O fluido de tratamento da linha de alimentação 26 é atomizado mediante a mistura com a corrente de ar de alta pressão e escoa-se para a descarga de silo 15 como uma névoa bem dispersa. O bocal de pulverização tem um dispositivo de disparo tipo pino que pode 14 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ rapidamente abrir ou fechar a alimentação do fluido de tratamento para a corrente de ar. Tanto a corrente de ar como o disparador de pino podem ser controlados pelo OCS 100 através de dispositivos de controlo de escoamento 104 e 102, respectivamente. O sistema utiliza, de preferência, pelo menos dois bocais de descarga 30, muito embora possa ser utilizada qualquer combinação de bocais. De acordo com uma disposição preferida dos bocais 30, os bocais 30 estão dispostos através da parede da descarga de silo 15 de tal forma que os bocais 30 estejam posicionados de forma oposta um ao outro em torno da periferia da descarga de silo 15. Cada um dos bocais está ligeiramente inclinado para o sentido a jusante da descarga 15. A utilização de mais de um bocal 30 proporciona o aumento da mistura do fluido de tratamento 26 e das cinzas volantes. Os bocais são angulados a jusante de modo que as cinzas volantes que se escoam não entrem facilmente e entupam os bocais e de forma que as cinzas volantes não sejam projectadas pela corrente de ar de um bocal directamente através da descarga 15 e para a saida de um bocal oposto 30.

Para controlo do fornecimento do fluido de tratamento, o OCS 100 controla as bombas 24 e 44 ao operar as bombas conforme as velocidades correlacionadas aos caudais de fluido previamente calculados. Em alternativa, o OCS 100 pode controlar mais precisamente o escoamento de glicol 20 e sulfonato 40 através do uso de um monitor de escoamento/razão 110 e medidores de escoamento 28 e 48. Conforme se demonstra, liga-se um monitor de escoamento/razão 110 de forma operacional ao OCS 100. O OCS 100 proporciona caudais alvo ao monitor de escoamento/razão 110. O monitor de escoamento/razão 110, por sua vez, ajusta continuamente as velocidades das bombas 24, 44 enquanto monitoriza o medidor de escoamento de glicol 28, que está alinhado com a linha de fornecimento de glicol 25, e que monitoriza o medidor de escoamento de sulfonato 48 que está alinhado com a linha de fornecimento de sulfonato 47. Ao ajustar independentemente as velocidades das bombas 24 e 44, o monitor de escoamento/razão 110 assegura o fornecimento total adequado de fluido de tratamento e a razão adequada de glicol 22 para sulfonato 42. 15 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ A sequência de operação pode ser vantajosamente controlada pelo controlador 100 conforme se descreve detalhadamente abaixo.

Para iniciar o processo de tratamento, um operador posiciona um recipiente móvel 17 sobre a balança de camião 80 e actua um interruptor no painel de controlo de operador 120, indicando que o operador deseja a operação do sistema. Liga-se o painel de controlo de operador 120 de forma operacional ao OCS 100. O OCS 100 é pré-programado com as informações do teor de carbono das cinzas volantes contidas no silo 13. Depois de o painel de controlo de operador 120 ser activado pelo operador, o tratamento das cinzas volantes é completamente automatizado pelo OCS 100. O OCS 100 prepara-se para o tratamento abrindo o dispositivo de controlo de escoamento de ar 104 para permitir que o ar se escoe livremente através do bocal de descarga 30. O escoamento do ar de alta pressão desaloja quaisquer cinzas volantes residuais que possam ter ficado alojadas dentro do bocal de descarga 30 e proporciona uma corrente pronta para dispersar o liquido de tratamento uma vez que o liquido de tratamento tenha sido fornecido pelo bocal de descarga 30. O OCS 100 em seguida sinaliza a operação da bomba de glicol 24 e a bomba de sulfonato 44, tanto directamente como indirectamente através de um monitor de escoamento/razão 110. Com base no teor de carbono programado das cinzas volantes, o OCS 100 determinará as melhores velocidades da bomba para a bomba de glicol 24 e bomba de sulfonato 44 para resultar no caudal adequado e composição do fluido de tratamento. Se um monitor de escoamento/razão 110 for utilizado com o sistema, o OCS 100 determinará as melhores velocidades da bomba para as bombas 24, 44 e proporcionará as velocidades desejadas para o monitor de escoamento/razão 110 para controlo das bombas. O OCS 100 abre a válvula de descarga de silo 70 que permite que as cinzas volantes escoem livremente do silo através da descarga de silo 15. Após um breve atraso, o OCS 100 activa o dispositivo de controlo de escoamento de fluido de tratamento 102 de modo a permitir que o fluido de 16 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ tratamento seja injectado no bocal de descarga 30 e levado pela corrente de ar para dentro da descarga de silo 15. A descarga do fluido de tratamento é atrasada momentaneamente após a abertura da válvula de descarga de silo 70 para não desperdiçar fluido de tratamento antes que as cinzas volantes que se escoam alcancem o bocal de descarga 30.

Através do controlo da balança 80 e do indicador de balança 82, o OCS 100 determina a taxa de mudança de peso do recipiente móvel 17 e, desse modo, o caudal das cinzas volantes que se escoam. Com base no caudal, o OCS 100 ajusta as velocidades da bomba de glicol 24 e da bomba de sulfonato 44 para manter a razão e o caudal adequados do liquido de tratamento. Os verdadeiros caudais de glicol 22 e sulfonato 42 podem ser continuamente monitorizados pelo medidor de escoamento de glicol 28 e medidor de escoamento de sulfonato 48, respectivamente. Se os caudais reais diferirem do valor desejado, as velocidades das bombas são ajustadas em conformidade pelo monitor de escoamento/razão 110. O indicador de balança 82 indicará quando o recipiente móvel 17 estiver perto da sua capacidade máxima de peso. Quando o recipiente móvel 17 está quase na capacidade máxima, a válvula de descarga de silo 70 é fechada e o OCS 100 fecha o dispositivo de controlo de escoamento de fluido de tratamento 102. Quando o ciclo de carregamento se conclui, o OCS 100 pode, automaticamente, desligar a bomba de glicol 24 e a bomba de sulfonato 44, e fechar o dispositivo de controlo de escoamento de ar 104 e o dispositivo de controlo de escoamento de fluido de tratamento 102. Em alternativa, o operador pode fechar a válvula de descarga de silo 70 em qualquer momento durante o funcionamento. Ao detectar o fecho da válvula de descarga 70, o OCS 100 pode ser programado para desligar as bombas 24, 44 e fechar o dispositivo de controlo de escoamento de ar 104 e o dispositivo de controlo de escoamento de fluido de tratamento 102.

Com referência à FIG. 6, de acordo com uma concretização da invenção, o sistema de tratamento de cinzas volantes pode ser fornecido como um sistema autónomo, e até portátil, que é prontamente fixável a um sistema de armazenamento de cinzas volantes pré-existente. O sistema de armazenamento de cinzas 17 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ volantes típico compreende um silo de cinzas volantes 13 ligado a uma descarga de silo 15 com uma válvula de descarga de silo 70 alinhada com a descarga de silo 15. A descarga de silo 15 está suspensa sobre a balança 80 de forma que o recipiente móvel 17 possa ser posicionado na balança 80 para receber cinzas volantes da saída da descarga de silo 15. Um painel de controlo de operador 120 é ligado de forma operativa à válvula de descarga de silo 70 e pode ou não estar ligado de forma operativa à balança 80, de forma que o painel de controlo de operador 120 abra a válvula de descarga de silo 70 por um período de tempo predeterminado ou até que a balança 80 do camião atinja um peso predeterminado.

Um sistema de tratamento de cinzas volantes 300 pode ser facilmente combinado com o sistema de armazenamento de cinzas volantes pré-existente 200, de modo a resultar num sistema completo conforme o mostrado na FIG. 5 e descrito acima.

Para combinar o sistema de tratamento 300 com o sistema de armazenamento de cinzas volantes 200, a saída do painel de controlo de operador 120 é desligada da válvula de descarga de silo 70 e ligada a uma entrada ao OCS 100 indicada como a ligação 202. Uma saída do OCS 100 é ligada à entrada da válvula de descarga de silo 70 através do ponto de ligação 204.

Para monitorizar o peso do recipiente móvel 17, o indicador de balança 82 do sistema 300 é ligado à balança 80 do camião através da ligação 208. Se o sistema pré-existente de armazenamento de cinzas volantes 200 já incluir um indicador de balança 82, então o indicador de balança 82 é ligado de forma operativa a uma entrada do OCS 100.

Um ou mais bocais de descarga 30 estão dispostos dentro da parede da descarga de silo 15. O bocal de descarga 30 pode ser facilmente fixo através da parede de descarga de silo de acordo com qualquer forma conhecida na técnica. O instalador pode, por exemplo, simplesmente fazer um furo através da parede de descarga de silo e fixar a ponta vaporizadora do bocal 30 dentro do orifício perfurado. 18 ΕΡ 1 594 635/ΡΤ A capacidade de instalação do sistema de tratamento de cinzas volantes 300 sobre um sistema pré-existente de armazenamento de cinzas volantes 200 minimiza os custos de instalação e o tempo, reduzindo também quaisquer despesas associadas à modificação do sistema de armazenamento de cinzas volantes 200.

Muitas modificações e outras concretizações das invenções aqui especificadas serão evidentes para os especialistas na técnica a quem pertencem estas invenções, beneficiando dos ensinamentos apresentados nas descrições acima mencionadas e nos desenhos associados. Por conseguinte, pretende-se que seja entendido que as invenções não estejam limitadas às concretizações especificas divulgadas e que as modificações e outras concretizações se destinem a ser incluídas no âmbito das reivindicações em anexo. Apesar de serem utilizados aqui termos específicos, os mesmos são utilizados apenas num sentido genérico e descritivo e não com fins limitativos.

Lisboa, 2010-12-16

Claims

ΕΡ 1 594 635/ΡΤ 1/4 REIVINDICAÇÕES 1 - Método para misturar cinzas volantes com um fluido de tratamento, que compreende as etapas de: fazer escoar uma corrente de cinzas volantes desde um primeiro reservatório (13) até um recipiente móvel (17); medir a alteração de peso do recipiente móvel através da utilização de uma balança (80); determinar o caudal das cinzas volantes com base na mudança de peso do recipiente móvel; proporcionar o caudal medido das cinzas volantes a um controlador (100); pressurizar pelo menos um fluido de tratamento que compreende um aqente sacrificial com um aparelho de pressurização (24, 44) em comunicação operativa com o controlador; e dispersar o fluido de tratamento pressurizado dentro da corrente de cinzas volantes a um caudal correspondente ao caudal determinado das cinzas volantes para proporcionar o agente sacrificial a uma taxa de 0,001% em peso a 1% em peso com base no peso das cinzas volantes.
2 - Método da reivindicação 1, em que a etapa do escoamento compreende o transporte das cinzas volantes através de uma conduta (15) num escoamento fluidizado.
3 - Método da reivindicação 1 ou 2, em que o aparelho de pressurização (24, 44) é uma bomba.
4 - Método da reivindicação 3, em que o grau de pressurização é determinado pela velocidade da bomba.
5 - Método de qualquer das reivindicações 1-4, em que as cinzas volantes escoam-se por queda livre por gravidade.
6 - Método de qualquer das reivindicações 1-4, em que as cinzas volantes escoam-se através de um transportador pneumático.
7 - Método de qualquer das reivindicações 1-6, em que a etapa de dispersão do fluido de tratamento nas cinzas ΕΡ 1 594 635/ΡΤ 2/4 volantes compreende a pulverização de um fluido de tratamento de liquido na corrente de cinzas volantes que se escoa.
8 - Método da reivindicação 7, em que o liquido é atomizado.
9 - Método da reivindicação 8, em que o liquido é atomizado no ar.
10 - Método da reivindicação 1, em que o agente sacrificial é um composto orgânico aromático que suporta pelo menos um grupo funcional seleccionado a partir do grupo composto por sulfonato, carboxilato ou amino.
11 - Método da reivindicação 1, em que o agente sacrificial é glicol ou derivado de glicol com um peso molecular de cerca de 2000 Da ou menos.
12 - Método de qualquer das reivindicações 1-11, que compreende ainda a etapa de medir a actividade do carbono original das cinzas volantes; em que a etapa de dispersão compreende a dispersão de um agente sacrificial reactivo ao carbono nas cinzas volantes numa quantidade suficiente para reduzir a actividade do carbono das cinzas volantes para um valor que é menor do que o valor da actividade do carbono original das cinzas volantes.
13 - Método da reivindicação 12, em que a etapa de dispersão de um agente sacrificial reactivo ao carbono nas cinzas volantes compreende a dispersão de um agente sacrificial reactivo ao carbono nas cinzas volantes numa quantidade suficiente para reduzir a actividade do carbono das cinzas volantes até um valor predeterminado.
14 - Método de qualquer das reivindicações 1-13, em que a referida etapa de escoamento compreende fazer com que as cinzas volantes se escoem de um primeiro reservatório através de uma descarga de cinzas volantes para um recipiente móvel ao abrir a válvula de descarga de um silo de armazenamento de cinzas volantes, e compreendendo ainda a etapa de fechar a válvula de descarga e terminar a dispersão do fluido de ΕΡ 1 594 635/ΡΤ 3/4 tratamento logo que uma quantidade predeterminada de cinzas volantes tenha sido tratada.
15 - Sistema de tratamento de cinzas volantes, que compreende: uma linha de fornecimento de fluido adaptada para fixação a uma conduta de transporte de cinzas volantes (15) a jusante de um primeiro reservatório (13); um primeiro aparelho de pressurização de fluido com uma saida em comunicação de fluidos com a linha de fornecimento de fluido; uma balança (80) para medir a mudança de peso de um recipiente móvel (17) que recebeu as cinzas volantes que se escoam; e um sistema de controlo automatizado em comunicação operativa com o primeiro aparelho de pressurização de liquido e a balança (80).
16 - Sistema de tratamento de cinzas volantes da reivindicação 15, em que o primeiro aparelho de pressurização de fluido é uma bomba.
17 - Sistema de tratamento de cinzas volantes da reivindicação 15 ou 16, em que a linha de fornecimento de fluido é ligada à conduta de cinzas volantes e comunica com a conduta de cinzas volantes através de um bocal de pulverização (30).
18 - Sistema de tratamento de cinzas volantes da reivindicação 17, que compreende ainda um segundo aparelho de pressurização de fluido, em que o segundo aparelho de pressurização de fluido está em comunicação operativa com o sistema de controlo automatizado e o segundo aparelho de pressurização de fluido tem uma saida em comunicação de fluidos com a linha de fornecimento de fluido.
19 - Sistema de tratamento de cinzas volantes da reivindicação 18, em que o segundo aparelho de pressurização de fluido é uma segunda bomba. ΕΡ 1 594 635/ΡΤ 4/4
20 - Sistema de tratamento de cinzas volantes de qualquer das reivindicações 15-19, que compreende ainda uma válvula de controlo (70) de cinzas volantes para controlar o escoamento de cinzas volantes através da conduta de cinzas volantes, em que a válvula de controlo de cinzas volantes está liqada de modo operativo ao sistema de controlo automatizado (100).
21 - Sistema de tratamento de cinzas volantes de qualquer das reivindicações 15-20, em que a balança (80) está em ligação operativa com um indicador de balança.
22 - Sistema de tratamento de cinzas volantes de qualquer das reivindicações 15-21, em que a conduta de transporte de cinzas volantes é proporcionada dentro de um silo de armazenagem de cinzas volantes. Lisboa, 2010-12-16