PT1711281E

PT1711281E - Separador de matéria granulosa

Info

Publication number: PT1711281E
Application number: PT04802149T
Authority: PT
Inventors: Xavier Prignon
Original assignee: Magotteaux Int
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2010-02-05
Also published as: EP1711281B1; CN1913981A; DK1711281T3; ZA200606335B; CN1913981B; CA2554725A1; CA2554725C; BRPI0418068B1; EP1561519A1; EP1711281A1; ES2335502T3; RU2006129323A; ATE448890T1; AU2004315091A1; JP2007520339A; US7780012B2; DE602004024240D1; AU2004315091B2; WO2005075115A1; PL1711281T3

Description

DESCRIÇÃO "SEPARADOR DE MATÉRIA GRANULOSA"

Objecto da invenção A presente invenção refere-se à separação de matérias granulosas e, em particular, à classificação dos pós ou assimilados com o auxilio de separadores dinâmicos com corrente de ar.

Estado da técnica A separação de matérias granulosas e pulverulentas em duas fracções granulométricas pode fazer-se com separadores dinâmicos com corrente de ar. As matérias em questão são pós com tamanho de partículas que vão até 1000 pm, tais como cimento, calcário ou cal, minério e carvão, entre outros.

Os débitos de matéria tratada variam de algumas toneladas até várias centenas de toneladas por hora.

Os separadores dinâmicos conheceram várias evoluções maiores que permitiram classificá-los em 3 grandes famílias. A primeira geração, geralmente conhecida sob os nomes "turbo", "heyd" ou "whirlwind", foi melhorada pela segunda geração "type wedag". 1 A 3a geração é a mais notável do ponto de vista da eficácia de separação. 0 principio de funcionamento dos separadores (0'Sepa, Sturtevant SD,...) está descrito nos documentos USP 4551241 e EP 0023320. O documento US 4551241 divulga um separador de partículas munido de um ciclone lateral, no qual as partículas são enviadas para serem submetidas a ciclone. Sendo o excedente enviado para o compartimento rotativo do separador. O conjunto da instalação revela-se relativamente volumoso e de concepção bastante complexa. O documento EP 0023320 apresenta um dispositivo para a classificação das matérias granulosas com uma saída lateral para o ar carregado de partículas finas. Esta instalação necessita da utilização de filtros e/ou ciclones suplementares para a separação das matérias finas. O documento US 5232096 divulga um separador de ar com um compartimento rotativo, de acordo com o estado da técnica, caracterizado por um arranjo particular da dispersão da matéria alimentada no referido separador. Após separação da matéria em partículas grossas e finas com o compartimento rotativo, os finos e o ar de separação são enviados para o exterior do separador para um filtro ou um ou vários ciclones onde os finos serão separados do ar. 2

Objectivos da invenção A presente invenção pretende divulgar um separador dinâmico de ar que permite evitar a utilização de filtros ou ciclones exteriores, fazendo-se a recuperação dos finos no corpo do próprio separador. A presente invenção refere-se também a um processo de separação granulométrica utilizando o separador da invenção.

Resumo da invenção A presente invenção divulga um separador dinâmico de ar para a separação de matérias granulosas e pulverulentas em fracções granulométricas, compreendendo um compartimento rotativo, no qual: o referido separador compreende, por outro lado, uma câmara 2 de recuperação de matérias finas com um fundo de saída, estando a referida câmara 2 delimitada por um envelope 5 de revolução; a referida câmara 2 de recuperação é adaptada de modo coaxial no prolongamento do compartimento 1 rotativo , de modo a poder utilizar o vórtice criado pelo compartimento rotativo para a ciclonagem da referida matéria; a referida câmara 2 de recuperação compreende aberturas no envelope 5 que permitem a passagem da matéria centrifugada para condutas 8 de recolha de matéria situadas no exterior da câmara; 3

Além disso, de acordo com a invenção, a referida câmara 2 de recuperação pode conter deflectores fixos e/ou móveis (4, 7) para alterar a velocidade do ar e/ou mudar a direcção do mesmo.

De acordo com uma forma preferida da invenção, a referida câmara 2 de recuperação das matérias finas é cilíndrica ou tronco-cónica, podendo o cone estar aberto para cima ou para baixo.

De um modo vantajoso, a referida câmara 2 de recuperação das matérias finas tem um comprimento que corresponde de 2 a 6 vezes o comprimento do compartimento 1 rotativo, para ter uma capacidade de ciclonagem necessária e suficiente.

De modo particularmente preferido, a referida câmara 2 de recuperação das matérias finas e o referido compartimento 1 rotativo possuem o mesmo eixo vertical que a câmara 2 de recuperação, situando-se por baixo e no prolongamento do referido compartimento 1.

De acordo com uma primeira forma de realização da invenção, os deflectores 4 que estão posicionados na parte que sai do compartimento 1 rotativo e/ou da câmara 2 de recuperação, são conduzidos pelos meios de rotação do compartimento 1 ou por um dispositivo distinto.

De acordo com uma segunda forma de realização da invenção, os deflectores 4, que estão posicionados na parte que sai do compartimento 1 rotativo, estão fixos ao próprio referido compartimento 1. 4 A invenção refere ainda que a conduta 3 de evacuação de ar atravessa o fundo de saida da câmara 2 de recuperação, tendo a referida conduta um diâmetro compreendido entre 30 e 95% do diâmetro do fundo da câmara 2 de realização das matérias finas.

De um modo preferido, uma pluralidade de aberturas e/ou de fendas está disposta no fundo da câmara de recuperação 2.

Além disso, por baixo das referidas fendas e/ou aberturas encontra-se uma pluralidade de condutas 8 que conduzem a um meio de transporte da matéria.

De um modo vantajoso, por baixo das referidas fendas e/ou aberturas encontra-se uma pluralidade de condutas 8 que conduzem a uma aerotransportadora circular que transporta a matéria para um outro meio de transporte. O separador da invenção também é caracterizado pela presença, por cima do fundo da câmara 2 de recuperação, no exterior da conduta 3 de evacuações de ar, de um ou vários deflectores 7 cónicos, cilíndricos ou radiais (inclinados ou a direito), de modo a minimizar as turbulências nos arredores do fundo da câmara e evitar a retoma da matéria pelo ar.

Além disso, a invenção mostra a presença de uma pluralidade de aberturas na parte inferior do envelope 5 da câmara 2 de recuperação, estas aberturas terminam em condutas de recolha da matéria fina podendo estar colocadas de modo adequado (não representado). 5 A presente invenção também divulga um processo de separação granulométrica por separador dinâmico de ar compreendendo os seguintes passos: aprovisionamento de matéria 13 a tratar para o compartimento rotativo 1; selecção entre as partículas grossas e as partículas finas ao nível do compartimento 1 rotativo em função da velocidade de rotação e da alimentação de ar; rejeição das partículas grossas para a câmara 17 das rejeições. recuperação das matérias finas na câmara 2 de recuperação colocada de modo coaxial relativamente ao compartimento rotativo; utilização do vórtice criado pelo compartimento rotativo e ainda eventualmente acelerado por deflectores 4 móveis ou fixos para a ciclonagem da matéria fina; separação do ar livre de pós e das partículas finas e evacuação destas para um meio de transporte.

Por fim, a invenção divulga a utilização do dispositivo descrito na reivindicação 1 para a separação e a classificação de partículas de matéria mineral, tais como partículas de cimento, clínquer, cal e carvão. 6

Breve descrição das figuras A figura 1 representa o esquema de um separador de 3a geração de acordo com o estado da técnica. A figura 2 representa o esquema de principio do separador da invenção.

Descrição da invenção

Todos os tipos de separadores funcionam de acordo com um mesmo principio que está representado na figura 1. 0 centro do separador compõe-se de um compartimento 1 de esquilo, que gira em torno de um eixo vertical. Este compartimento é constituído de pratos ou de barras espaçadas e é rodeado de pás 14 de pré-rotação que permitem guiar o ar antes de entrar pela voluta 6 de entrada no compartimento 1. Pás 14 de pré-rotação podem ainda participar na gestão do fluxo de ar. A matéria a separar chega à zona de selecção delimitada pelo exterior do compartimento 1 e pelos deflectores 4. 0 tamanho máximo das partículas que entram no compartimento com o ar será determinado pela velocidade de rotação do compartimento 1 e a quantidade de ar com o qual o separador será alimentado.

As partículas mais grossas permanecem no exterior do compartimento e são recuperadas na câmara 17 das rejeições. Estas partículas grossas saem do separador por gravidade 10. O ar carregado das partículas 15 finas sai do compartimento por cima ou lateralmente e deixa o separador por uma conduta. 7 A recuperação da matéria fina faz-se, em seguida, por meio de ciclone(s) ou de filtro(s) exterior (es) ao corpo do separador.

Nos separadores modernos de 3a geração, o ar entra no compartimento 1 com uma velocidade tangencial da mesma ordem de grandeza que a velocidade periférica do compartimento. A componente tangencial da velocidade aumenta naturalmente com a penetração do ar no interior do compartimento 1 (efeito vórtice) . 0 principio da invenção está esquematizado na figura 2. Este consiste em utilizar o vórtice já criado para ciclonar a matéria 13 a tratar numa câmara 2 de recuperação adjacente e coaxial ao compartimento 1, o ar 12 livre de pós deixando esta câmara 2 de recuperação por uma conduta 3 de evacuação de ar cuja entrada está situada no interior da câmara 2 de recuperação. 0 ar 12 livre de pós é então aspirado para um ou vários ventiladores que reencaminham o ar, em parte ou na totalidade, para a voluta 6 de entrada de ar do separador. 0 vórtice criado pelo compartimento 1 rotativo pode ou permanecer livre, ou ser acelerado por deflectores 4 fixos ou móveis antes de entrar na referida câmara 2 de recuperação. Estes deflectores 4 também podem estar situados na própria câmara 2 de recuperação. A matéria 11 fina é centrifugada nesta câmara 2 de recuperação e vai-se concentrar na parte exterior da câmara onde será recolhida por meio de aberturas nas paredes (envelope cilíndrico e/ou fundo) da câmara 2 de recuperação. A eficácia de recuperação das matérias 11 finas depende essencialmente do tamanho das partículas e da sua densidade absoluta. Para matéria igual, os factores importantes são a intensidade do vórtice, ou seja, a velocidade tangencial do ar ao longo da câmara 2 de recuperação, o diâmetro da câmara 2 de recuperação e o tempo de permanência das partículas na referida câmara.

Por outros termos, os factores importantes serão o diâmetro da câmara 2 de recuperação, o comprimento desta e a velocidade tangencial do ar. Quanto mais importante for a componente tangencial do ar e quanto mais longa for a câmara, melhor será o rendimento de recuperação. A invenção consiste, assim, num separador com compartimento, munido de uma câmara 2 de recuperação de matérias finas que está instalada de modo coaxial no prolongamento do compartimento 1 rotativo. Esta câmara de recuperação dos finos é cilíndrica ou cónica (tronco-cónica), sendo o ângulo da geratriz do cone com o eixo de revolução do cone, de um modo preferido, inferior a 30°, o diâmetro de entrada da câmara 2 de recuperação das matérias finas é da mesma ordem de grandeza que o diâmetro do compartimento 1 bem como um comprimento que corresponde de 2 a 6 vezes o comprimento do compartimento 1.

Na região de saída do compartimento 1 e/ou na câmara 2 de recuperação podem estar instalados deflectores 4 fixos ou móveis que permitem influenciar a direcção das correntes de ar. A rotação eventual destes deflectores 4 pode realizar-se pela fixação destes no compartimento 1 ou então serem colocados em movimento por um impulso independente do compartimento 1. 9

Também podem ser conduzidos pelos mesmos meios que o compartimento 1 sem estarem fixos no referido compartimento 1. A conduta 3 de evacuação do ar descarregado de matéria 12 será, na sua primeira parte, concêntrica à câmara de recuperação e terá, de um modo preferido, um diâmetro compreendido entre 0,3 e 0,95 vezes o diâmetro do fundo da câmara 2 de recuperação no plano da superfície de entrada da referida conduta.

Deflectores 7 de saida poderão estar ai adaptados de modo a dominar a direcção de entrada do ar à entrada da conduta. A recuperação da matéria centrifugada faz-se por aplicação de aberturas no fundo de saida e/ou na metade inferior do envelope 5 da câmara 2 de recuperação. Mangas ou conduta 8 de matéria são adaptadas à frente destas aberturas de modo a recolher e guiar a matéria para meios de transporte clássicos. A utilização de uma câmara de recuperação coaxial no prolongamento do compartimento rotativo permite utilizar o vórtice já criado pelo compartimento e reduz, assim, as perdas de carga do circuito hidrodinâmico. A invenção permite evitar a utilização de filtros ou ciclones exteriores à máquina facilitando, por conseguinte, a sua implantação. Uma vantagem suplementar reside no facto do conjunto de separação ser mais compacto, o que diminui o trabalho de engenharia para a implantação, reduz os custos de instalação e diminui as perdas de carga no circuito de separação. 10

Legenda 1. Separador com compartimento rotativo 2. Câmara de recuperação das matérias finas 3. Conduta de evacuação de ar 4. Deflectores fixos ou móveis 5. Envelope da câmara de recuperação 6. Voluta de entrada de ar 7. Deflectores de saida 8. Conduta de matéria 9. Ar de alimentação 10. Matéria grossa separada por gravidade 11. Matéria fina 12. Ar livre de pós 13. Matéria a tratar 14. Pás de pré-rotação 15. Ar e matéria fina 11 16. Conduta de saída de ar 17. Câmara das rejeições (grossas) 18. Câmara dos finos

Lisboa, 28 de Janeiro de 2010 12

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Separador dinâmico de ar para a separação de matérias granulosas e pulverulentas em fracções granulométricas, compreendendo uma compartimento (1) rotativo, em que: o referido separador compreende, por outro lado, uma câmara (2) de recuperação de matérias finas com um fundo de saida, estando a referida câmara (2) delimitada por um envelope (5) de revolução; a referida câmara (2) de recuperação é adaptada de modo coaxial no prolongamento do compartimento (1) rotativo de modo a poder utilizar o vórtice criado pelo compartimento rotativo para a ciclonagem da referida matéria; a referida câmara (2) de recuperação compreende aberturas no envelope (5) que permitem a passagem da matéria centrifugada para condutas (8) de recolha de matéria situadas no exterior da câmara;
2. Separador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida câmara (2) de recuperação compreender deflectores (4, 7) fixos e/ou móveis.
3. Separador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida câmara (2) de recuperação das matérias finas ser cilindrica ou tronco-cónica, podendo o cone estar aberto para cima ou para baixo. 1
4. Separador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida câmara (2) de recuperação das matérias finas ter um comprimento que corresponde de 2 a 6 vezes o comprimento do compartimento (1) rotativo.
5. Separador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida câmara (2) de recuperação das matérias finas e o referido compartimento (1) rotativo possuírem o mesmo eixo vertical, encontrando-se a câmara (2) de recuperação por baixo e no prolongamento do referido compartimento (1).
6. Separador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os deflectores (4), que estão situados na parte que sai do compartimento (1) rotativo e/ou da câmara (2) de recuperação, serem conduzidos pelos meios de rotação do compartimento (1) ou por um dispositivo distinto.
7. Separador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os deflectores (4), que estão situados na parte que sai do compartimento rotativo (1) estarem fixos no próprio referido compartimento (1) .
8. Separador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a conduta (3) de evacuação de ar atravessar o fundo de saída da câmara (2) de recuperação, tendo a referida conduta um diâmetro compreendido entre 30 e 95% do diâmetro do fundo da câmara (2) de recuperação das matérias finas.
9. Separador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma pluralidade de aberturas e/ou de fendas estar colocada no fundo da câmara (2) de recuperação. 2
10. Separador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado se encontrar por baixo das referidas fendas e/ou aberturas, uma pluralidade de condutas (8) que conduzem a um meio de transporte da matéria.
11. Separador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado e por se encontrar por baixo das referidas fendas e/ou aberturas, uma pluralidade de condutas (8) que conduzem a uma aerotransportadora circular que transporta a matéria para um outro meio de transporte.
12. Separador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a presença, por cima do fundo da câmara 2 de recuperação, no exterior da conduta (3) de evacuação do ar, de um ou vários deflectores (7) cónicos, cilíndricos ou radiais (inclinados ou a direito), de modo a minimizar as turbulências nos arredores do fundo da câmara e evitar a retoma da matéria pelo ar.
13. Separador de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por a presença de uma pluralidade de aberturas na parte inferior do envelope (5) da câmara (2) de recuperação, terminando estas aberturas em condutas de recolha da matéria fina.
14. Processo de separação granulométrica por separador dinâmico de ar compreendendo os seguintes passos: aprovisionamento de matéria (13) a tratar para o compartimento (1) rotativo; 3 selecção entre as partículas grossas e as partículas finas ao nível do compartimento (1) rotativo em função da velocidade de rotação e da alimentação de ar; rejeição das partículas grossas para a câmara (17) das rejeições recuperação das matérias finas na câmara (2) de recuperação colocada de modo coaxial relativamente ao compartimento rotativo; utilização do vórtice criado pelo compartimento rotativo e ainda eventualmente acelerado por deflectores (4) móveis ou fixos para a ciclonagem da matéria fina; separação do ar livre de pós e das partículas finas e evacuação destas para um meio de transporte.
15. Utilização do dispositivo descrito na reivindicação 1 para a separação e a classificação de partículas de matéria mineral, tais como partículas de cimento, clínquer, cal e carvão. Lisboa, 28 de Janeiro de 2010 4