PT94321A - Processo e dispositivo para a separacao de impurezas pesadas a partir de suspencoes fibrosas em ligacao com um sistema de bombagem - Google Patents

Description

Descrição referente à patente de invenção de A.Ahlstrom Corporation, finlândesa, industrial e comercial, com sede em SF-29600 Noormarkku, Finlândia (inventores:Kaj Henricson, Raimo Pitkãnen e Pentti VikiQ, residentes na Finlândia), para "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A SEFARASAO DE IMPOREZAS PESADAS A PARTIR DE SUSPENSÕES FIBROSAS EM LIGAgAO COM OM SISTEMA DE BOMBAGEM"

DESCRIÇÃO

Antecedentes da invenção A presente invenção refere-se a um processo e a um aparelho para a separação de impurezas pesadas de supensões de fibra numa bomba centrífuga. 0 método e o aparelho desta invenção são particularmente adequados para o tratamento de suspensOes de fibra na indústria de processamento de madeira. A matéria prima tratada na indústria de pasta e de papel contém, frequentemente, impurezas pesadas, por exemplo, bocados de metal ou areia. A areia é muitas vezes transportada para a indústria com a matéria prima, isto é, com a madeira ou papel residual. 0 metal pode vir de vários dispositivos de tratamento da própria indústria ou pode chegar com a matéria prima. Os fragmentos de metal chegam às indústrias de papel com o papel residual, como grampos ou agrafos de papel. 0 aspecto comum de todos os objectos pesados e duros desta espécie é que são muito prejudiciais para os processos e têm que ser removidos. A areia e os metais provocam perturbações por desgaste dos dispositivos do processo e por recolha no dispositivo e seu entupimento.

As partículas pesadas são normalmente separadas da matéria prima por vários separadores vórtex que têm sido desenvolvidos para diferentes aplicações. Vai-se discutir aqui, a titulo de exemplo, dois tipos deles.

Um removedor convencional de baixa consistência funciona normalmente a uma consistência inferior a 1% e é um separador vortex semelhante ao indicado na figura 1 com referência ao número 10. A matéria prima é introduzida a uma velocidade elevada por intermédio de uma ligação tangencial 12 a uma porção cilíndrica 14 do separador onde as partículas são recolhidas nas paredes e descem ao longo delas num percurso expirai até uma porção cónica 16 do separador, do fundo do qual elas são rejeitadas por intermédio de uma ligação 18. A matéria prima mais leve, 1

purificada é recolhida à volta do eixo do separador 10, sobe e é descarregada por uma ligação 20 na extremidade superior do separador 10. Este tipo de separador vortex é um purificador bom e eficiente como tal, mas possui duas desvantagens, nomeadamente baixa consistência de operação e consumo elevado de energia. 0 consumo de energia é elevado, devido à baixa consistência de operação, uma grande quantidade de água tem que ser bombada através do removedor vórtex e a perda de pressão no aparelho é grande.

Outro aparelho geralmente utilizado para separar fragmentos e areia é um removedor de elevada consistência. 0 removedor de elevada consistência 30 mostrado na figura 2 é noutros aspectos idêntico ao removedor vórtex convencional mas á dotado com um rotor 32. 0 rotor roda, normalmente, na extremidade superior de uma porção cónica 34 do removedor 30 próximo de uma ligação de alimentação 36 e de um recebedor da descarga 38. 0 rotor 32 tem duas funções. Orna delas é aumentar a velocidade do movimento da matéria prima de alta consistência e assim a turbulência na suspensão até um nível ao qual os fragmentos e a areia se podem mover em relação ás fibras, isto é, os fragmentos não ficam ligados pelas fibras e flocos de fibras. Se o nível de turbulência for demasiado baixo a rede de fibras torna a suspensão semi-sólida e assim as partículas de areia e fragmentos não podem mover-se fácilmente na suspensão. A segunda função do rotor 32 é submeter a suspensão da matéria prima a um movimento circular rápido e, assim, criar uma força centrífuga que força as partículas pesadas para a periferia do separador. Este tipo de removedor é aplicavel a uma consistência compreendida entre 3 e 5%. Os inconvenientes do removedoir são o seu elevado consumo de energia guando se pretende obter uma eficiência de separação adequada. Além disso, o removedor, apesar do seu rotor, não é capaz de criar pressão, por outras palavras, não pode passar o material, mas o material a ser removido tem que ser fornecido ao aparelho a uma pressão de tal modo elevada que o material seja também subsequentemente descarregado do aparelho.

Objectivo da invenção 0 obejctivo da presente invenção é resolver ou minimizar os problemas dos aparelhos da técnica anterior na separação de areia e fragmentos da matéria prima. 0 aparelho da presente invenção é pequeno e o seu consumo de energia é baixo. 2

0 método desta invenção é caracterizado, por exemplo, por um movimento rotativo da suspensão da fibra eriado por uma bomba ser utilizado na separação de impurezas pesadas da suspensão a ser bombada, impurezas que se movimentam para a periferia, por fluxo rotativo, de onde são removidas da bomba como um fluxo separado do resto da suspensão. 0 aparelho desta invenção é caracterizado por o abrigo da bomba possuir pelo menos uma abertura de descarga para remoção das impurezas pesadas recolhidas na parede do abrigo.

Esta invenção é agora descrita com mais pormenor por intermédio de exemplos, com referência aos desenhos que a acompanham, dos quais :

Descrição dos desenhos um separador baixas; A figura 1 ilustra, esquemáticamente, vórtex da técnica utilizada para consistências Ά figura 2 ilustra, esquemáticamente, um separador vórtex da técnica anterior utilizado para consistências elevadas; A figura 3 é uma secção transversal, esquemática, do eixo de rotação de uma forma de realização preferencial de um aparelho de acordo com esta invenção; A figura 4 é uma secção, paralela ao eixo de rotação de outra forma de realização preferencial de um aparelho de acordo com esta invenção.

Descrição das formas preferidas de realização A figura 3 ilustra, esquematicamente, uma bomba centrífiga 40 possuindo um abrigo de bomba 42, uma hélice 44, ligaçfies de descarga da matéria prima ou saídas de pressão 46 e uma ligação de descarga 48 para partículas pesadas. A hélice 44, quando roda a uma velocidade elevada no abrigo da bomba 42, submete a matéria prima a ser bombada a um movimento de rotação de velocidade elevada. 0 movimento rotativo, e a força centrífuga criada, leva as partículas pesadas a acumularem-se na periferia exterior do interior do abrigo de bomba 42. Este projecto de abrigo leva a que as partículas pesadas sejam recolhidas e fluam para a ligação de descarga 48 conseguindo assim a sua separação, sem a 3

necessidade de criar, em separado, um campo de força centrífuga, num aparelho separado, para a separação. Assim, a separação das partículas pesadas e a sujeição da matéria prima à pressão, isto é, o aumento de pressão para a transferência da matéria prima, podem efectuar-se no mesmo aparelho. A bomba ilustrada na figura 3 pode ser utilizada em qualquer processo parcial da indústria de pasta de papel. A figura 4 ilustra outra forma de realização preferencial de uma bomba centrífuga 50 de acordo com esta invenção, em que um abrigo de bomba 52 possui uma primeira porção 54 dentro da qual se coloca uma hélice 56, e uma segunda porção 58 dentro da qual se proporciona a vedação e o suporte do eixo da bomba 60. A forma da primeira porção 54 do abrigo 52 é essencialmente idêntica à forma de um abrigo de bomba centrífuga convencional com excepçâo de que a referida porção de abrigo 54 não possuí saída da bomba mas a primeira porção 54 do abrigo 52 continua como uma voluta ou uma espiral curva ou como zonas anelares sucessivas para formar a segunda porção 58 do abrigo 52 e termina numa saída de pressão tangencial 62 da bomba. A primeira porção 54 do abrigo da bomba 52 é, como é convencional, dotada com uma entrada de uma abertura/ligação de sucção 64. Dm aspecto característico das porçOes 54 e 58 do abrigo de bomba 52 é que a sua área de fluxo de secção transversal diminui ligeiramente em direccao à saída de pressão 62 de forma a acelarar a velocidade de rotação em espiral do material a ser removido/bombado. Isto melhora a eficiência da separação da bomba e a pressão da matéria prima fica essencialmente invariável, mesmo se o material pesado for removido por intermédio das saídas de descarga 66 proporcionadas no espiral. A diminuição da área de secção transversal do fluxo atrás descrito pode efectuar-se como ilustrado na figura 4, em que a vedação e os suportes da bomba são encerrados num envólucro essencialmente cilíndrico e em que o diâmetro da expirai se reduz em direcção à saída de pressão, ou por arranjo do envólucro, que é cónico e encerra os referidos suportes e vedações para se abrir em direcção ao motor da bomba 68, caso em que o diâmetro da espiral da bomba pode ser invariável ao longo de todo o seu comprimento. A forma de realização ilustrada na figura 4 pode, naturalmente, ser substítuida por uma solução invertida em que o abrigo helicóidal da bomba é arranjado à volta da abertura de sucção da bomba. Neste caso, a abertura de 4

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sucção pode ser cilindrica, se necessário, ou pode ser cónica como atrás descrito. Existem bons fundamentos para este tipo de arranjo tais como a manutenção dos suportes e vedações da bomba e o controle da operação que é nitidamente mais fácil numa bomba em que os suportes e as vedações são fácilmente manuseáveis e não estão dentro do abrigo espiral da bomba.

Uma forma de realização alternativa desta invenção é também, uma solução em que o abrigo que se projecta em espiral é substituido por várias porções anelares de abrigo em que as partículas pesadas que circulam na parede de abrigo não podem ser conduzidas das hélices em direcção à abertura de salda de pressão em circulação nas referidas porções anelares a partir das quais são fáceis de descarregar.

Para remover as partículas pesadas a espiral ou as porções anelares do abrigo são dotadas com aberturas/1igações de descarga por intermédio dos quais a porção de matéria prima que contém partículas pesadas é removida do fluxo principal e guiada para outro separador correspondente ou, por exemplo, para o ciclone da técnica anterior. Depois, o material do segundo dispositivo de separação pode ser reciclado para a entrada do separador da primeira fase ou, se a porção de descarga da segunda fase é adequada, directamente para o fluxo da primeira fase. Arranjando a descarga de forma adequada para uma contra-pressão adequada ou por intermédio de uma abertura adequadamente estreita pode-se garantir que a pressão gerada pela bomba não pode significativamente "falhar” através desta abertura de descarga. A seguir, são descritos alguns exemplos.

Numa indústria de pasta de papel residual, chega areia e metal ao dispositivo de formação da pasta, com o papel. Depois de se efectuar a transformação da pasta o material é normalmente bombado para uma fase de processo seguinte. Quando o método desta invenção de separação de areia e fragmentos é aplicada nesta fase de bombagem, os problemas que, de outro modo, estariam presentes na bombagem a seguir à fase de processo são evitados.

Um segundo exemplo de aplicação é a alimentação do material por uma bomba a um crivo. No crivo, existe um rotor de rotação próximo da superfície do crivo, e tanto o rotor como a superficie do crivo ficam fortemente desgastadas se a areia e os fragmentos de metal entram em contacto com o crivo. Separando a areia e os fragmentos na bomba de alimentação do crivo pode reduzir-se o desgaste. 5

Um terceiro exemplo de aplicação é a alimentação do material a um refinador. No refinador, o material é tratado entre duas superfícies de pás metálicas rotativas. 0 passo das pás é muitas das vezes muito pequeno, mesmo inferior a lmm. É evidente que a separação dos fragmentos e da areia na bomba de alimentação do refinador reduz o desgaste das pás do refinador.

Um quarto exemplo é a alimentação do material a um lavador de material, um tanque de armazenagem ou qualquer outro espaço no qual o caudal é menor. Neste tipo de espaços, as partículas pesadas tendem a depositar-se no fundo e assim entupirem gradualmente o dispositivo. Separando as partículas pesadas na bomba de alimentação pode-se reduzir este problema.

Um aspecto comum a todos os exemplos anteriores é que a bomba de alimentação do material é utilizada numa tentativa para eliminar ou reduzir os problemas provocados pelas partículas pesadas nos aparelhos. Em adição a estes exemplos, encontraram-se mais aplicações nas industrias de pasta de papel.

Como se pode entender do atrás exposto, o método e aparelhos desta invenção tornam possível a eliminação ou minimização das desvantagens de uma variedade de sistemas da técnica anterior e assim os sistemas de tratamento do material tornam-se mais simples e a vida dos aparelhos, necessários para os sistemas, nitidamente mais longa. 6

Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES - la - Processo para a separação de impurezas pesadas a partir de suspensões fibrosas em ligação com um sistema de bombagem em gue se fornece a suspensão fibrosa a uma bomba centrífuga, se aumenta a pressão da suspensão fibrosa na bomba e se descarrega a suspensão fibrosa a partir da bomba a uma pressão mais elevada do gue a pressão de fornecimento, caracterizado por o movimento de rotação da suspensão fibrosa criado pela bomba ser utilizado na separação das impurezas pesadas a partir da suspensão a bombar para fora da periferia do fluxo de rotação a partir do gual as impurezas pesadas são removidas da bomba como um fluxo separado do resto da suspensão. - 2a - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material a bombar ser circulado no corpo da bomba durante pelo menos um ciclo. - 3â - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a suspensão a bombar ser circulada no corpo da bomba durante pelo menos dois ciclos. 4a Processo para a separação de impurezas pesadas a partir de suspensões fibrosas em ligação com um sistema de bombagem, em gue se fornece a suspensão fibrosa a uma bomba centrífuga, a sua pressão na bomba é aumentada e a suspensão fibrosa é descarregada a partir da bomba a uma pressão mais elevada do que a pressão de fornecimento, caracterizado por se fornecer a suspensão fibrosa a partir de um dispositivo para a preparação de polpa a uma bomba centrífuga a partir da gual a areia e outras impurezas pesadas gue fluem com a suspensão são separadas pela força centrífuga para a parede espiralada da bomba de onde as referidas impurezas são descarregadas ao mesmo tempo gue se aumenta a pressão da suspensão para transferir a suspensão para o passo seguinte do processo. - 5ã - Processo para a separação de impurezas pesadas e de suspensões fibrosas em ligação com bombagem, em gue se fornece a suspensão fibrosa a uma bomba centrífuga, se aumenta a sua pressão na bomba, e se descarrega a suspensão fibrosa a partir da bomba a uma pressão superior à da pressão de fornecimento, caracterizado por se separar as impurezas pesadas para a parede espirada da bomba, a partir 7 da suspensão fornecida â bomba, as quais são descarregadas da bomba ao mesmo tempo que se utiliza a bomba para se aumentar a pressão da suspensão para se fornecer essa suspensão a um crivo. - 6ã - Processo para a separação de impurezas pesadas a partir de suspensões fibrosas em ligação com um sistema de bombagem, em que a suspensão fibrosa é fornecida a uma bomba centrífuga, se aumenta a sua pressão na bomba e se descarrega a suspensão fibrosa a partir da bomba a uma pressão superior à pressão de fornecimento, caracterizado por se separarem as impurezas pesadas para a parede espiralada da bomba a partir da suspensão fornecida à bomba, as quais são descarregadas a partir da bomba ao mesmo tempo que se utiliza a bomba para aumentar a pressão da suspensão de forma a fornecer a suspensão a um dispositivo de refinação. - 73 - Processo para a separação de impurezas pesadas a partir de suspensões fibrosas em ligação com um sistema de bombagem, em que se fornece a suspensão fibrosa a uma bomba centrífuga, se aumenta a pressão na bomba e se descarrega a suspensão fibrosa a partir da bomba a uma pressão superior à pressão de fornecimento, caracterizado por se separar as impurezas pesadas para uma parede espiralada da bomba a partir da suspensão fornecida à bomba, as quais são descarregadas a partir da bomba ao mesmo tempo que se utiliza a bomba para aumentar a pressão da suspensão de forma a fornecer a suspensão a um reservatório de armazenagem, um tanque de armazenagem, ou a um espaço correspondente no qual as partículas pesadas se poderiam depositar no fundo e poderiam obstruir a descarga do tanque ou um dispositivo correspondente. - 8a - Dispositivo para a separação de impurezas pesadas a partir de suspensões fibrosas em ligação com um sistema de bombagem, constituído por um corpo de bomba possuindo uma abertura de entrada de sucção e uma abertura de saída de pressão, um hélice de impulsão colocado no corpo da bomba, possuindo uma haste de hélice de impulsão chumaceiras e vedações, e um meio de orientação para a haste caracterizado pelo corpo da bomba, ser provido com pelo menos uma abertura de descarga para descarregar as impurezas pesadas recolhidas na parede do corpo da bomba. 8 -* * λ - 9a - Dispositivo de acordo com a reivindicação 8* caracterizado por o corpo da bomba ser constituído por um hélice ligando as suas aberturas de sucção e abertura de descarga (62), sendo a hélice colocada para envolver a haste (60) da bomba pelo menos durante um ciclo completo. - 101 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de o corpo da bomba ser constituído por diversas porções de corpo anelares adjacentes em ligação com a sua abertura de sucção e a sua abertura de descarga. A requerente reivindica a prioridade do pedido finlandês apresentado em 8 de junho de 1989, sob o nS 892807. Lisboa, 8 de Junho de 1990.

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