PT99716B

PT99716B - Processo e instalacao industrial para a trituracao fina de particulas solidas minerais por desaglomeracao selectiva

Info

Publication number: PT99716B
Application number: PT99716A
Authority: PT
Inventors: Maurice Paliard; Jacques Dupuis
Original assignee: Cle
Priority date: 1990-12-06
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1999-02-26
Also published as: FR2670135A1; FR2670135B1; DE69116115D1; DE69116115T2; EP0489633B1; JPH067694A; DE489633T1; ES2084798T3; US5333798A; ATE132396T1; PT99716A; EP0489633A1

Description

Descrição referente à patente de invenção de C L E, francesa, industrial e comercial, com sede em 170, Place Henri-Régnault, 92400 Courfeevoie,França, (inventores: Maurice Paliard e Jacques Dupuis, residentes na França), para processo g instalação industrial PARA k TRITURAÇÃO FIHA 3Ξ PARTÍCULÃS SÓLIDAS I-ÍIHERzlIS POR DESAGLOMEEÃg/ÃO SELECTIVA

Ά presente invenção refere-se a un processo aperfeiçoado para a trituração fina de partículas sólidas e substâncias quebráveis, nomeadamente de partículas sólidas de substâncias minerais quebráveis.

Por substâncias quebrável,© entende-se as substâncias que se roapea, sob a acção de forças mecânicas, en fragmentos mais pequenos mesmo quando uma deformação elástica precedo s rotura. As substâncias plásticas que se deformam essencialmente ser. rotura são assim excluídas desta definição.

Foi já anteriormente proposto, triturar (moer) finalmente partículas sólidas mais ou raenos grosseiras substâncias sólidas quebráveis utilizando diversos aparelhos, nomeadaaente trituradores de compressão lenta tais como trituradoras de cilindros, como as descritos, por exemplo, nas patentes FR=2 610 540, 2 682 412 e 2 634 402, ou ainda trituradoMIC res de més ou determinados trituradores de pequenas bolas que provocam também uma formação de aglomerados.

A trituração de partículas de carga neste aparelho é acompanhada com efeito, por uma aglomeração das partículas finas obtida sob a forma de agregados ou aglomerados que é necessário em seguida dissociar por intermédio de uma acção mecânica posterior cuja intensidade ê babitualmente menor do que a aplicada aquando da trituração/aglomeração. Para isto pode utilizar-se um triturador de pequenas bolas, um grupo único distribuidor/separador pneumático ou um calibrador separador. Pode também utilizar-se um aparelho que tenha apenas uma acção de desintegração (-84 383 e FR - 2 616 359).

t igualmente conhecido destes dois úHimos documentos a reciclagem de uma parte dos produtos que saiem do triturador para este mesmo triturador tal qual como eles estão, depois de uma simples tamisagem mecânica ou por ar (neste caso não se reciclam senão partículas ou aglomerados recusados pelo dispositivo de tamisagem) ou, depois de desintegração e tamisagem (neste caso nao se reciclam senão partículas não quebradas ou insuficientemente quebradas e não aglomerados uma vez que estes, se desintegraram).

Com a finalidade de simplificar o procedimento e a instalação numa das invenções foi igualmente descrita e utilizada uma instalação incluindo um triturador de cilindros associado com um dispositivo de desaglomeração para a trituração fina, estando o referido dispositivo de desaglomeração de preferência integrado no separador permitindo assim seleccionar o produto acabado que sai da instalação de trituração (M. PALIARD-F, COCHET-Zement Kalk Gips-2-1990-pp 71 a 76).

Na instalação industrial assim descrita foi escolhido um dispositivo de desaglomeração com grande capacidade (taxa de desaglomeração entre 80 e 85%) para permitir extrair em cada passagem o maior número possível de produto acabado. A exploração da instalação industrial mostrou que esta

- 2 originava um consumo importante de energia unicamente para a desaglomeração e dificuldades en produzir cimentos mais finos

O objectivo da presente invenção ê evitar um desperdício inútil de energia para desaglomerar os aglomera dos mais resistentes formados aguando da trituração por prensa e verificou-se» assim gue podem ser desintegrados muito economicamente por uma nova aplicação do esforço de trituração por compressão de corte na presença de cilindro.

objectivo desta invenção ê igualmente uma instalação de trituração que permita a trituração dos produtos mais finos em condições económicas co» uma prensa de cilindros*

Assim» esta invenção refere-se a um processo e a um equipamento que permitam reduzir o consumo global de energia e o desgaste dos equipamentos numa instalação de trituração que contenha principalmente uma prensa de cilindros um desaglomerador e um separador de partículas, de preferência um separador pneumático.

efeito pretendido é obtido mantendo a taxa global de desaglomeração entre 10 e 60% e, de preferência entre 20 e 50% do desaglomerador colocado no circuito (medido por passagem a 350). isto tem como efeito a transferência de uma parte do trabalho da desaglomeração do equipamento principal de trituração» para a prensa de cilindros onde esta desaglomeração se efectua por um custo energético e de desgaste suplementar desprezável.

Assim esta invenção baseia-se na observação surpreendente segundo a qual uma desagloeração selectiva permite utilizar mais economicamente, por um lado, as forças de compressão do triturador de cilindros e, por outro lado» as forças de impacto do desaglomerador*

processo da presente invenção consiste em submeter a um triturador_t numa nona de trituração sob compressão lenta, em particular num triturador fie cilindros, uma substância bruta quebrável, constituída por grãos elementares iniciais, nas condições de formação de agregados de grãos elementares mais pequenos que os grãos elementares da substância bruta Inicial, sendo a referida trituração seguida de uma desaglomeração controlada dos referidos agregados, numa zona de desaglomeração a de separação entre partículas sufucientemente finas, que são retiradas do processo, e partículas insuficientemente finas, que são recicladas para a zona de trituração, caracterizado pelo facto de a taxa (rendimento) de desaglomeração ser mantida entre 10 e 60% e, de preferência, entre 20 e 50% na zona de desaglomeração» A taxa (rendimento) de desaglomeração é definida como a relação ponderai entre a quantidade de partículas passantes libertadas pela desaglomeração e a quan tidade máxima de partículas libertáveis medidas para uma dimensão de grãos determinada e de preferência, para uma malha d50 do produto acabado.

Para ama melhor compreensão desta invenção referem-se em seguida as três figuras em anexo.

A figura 1 representa u® circuito de trituração conhecido, em circuito fechado, onde a substância bruta da conduta 1 Chega ao triturador t e depois entra no separador 3. Depois da selecção o produto acabado sal em 4 e as partículas «ais grossas saiem pela conduta 5 e são recicladas para o triturador em 6» Este circuito de trituração ê utilizado, de preferência, quando as substâncias não se aglomeram ou só se aglomera® muito pouco durante a trituração.

A figura 2 representa uma outra forma de realização conhecida do sistema de trituração utilizado quando se submete a substância a uma aglomeração durante o processo de trituração. Neste caso, as substâncias brutas trituradas aglomeradas no aparelho 2 sofrem uma desintegração no aparelho — 4 —

para destruir os aglomerados formados. As substâncias sao, em seguida,triadas no separador 3 para extrair o produto acabado e só as partículas elementares mais grossas são recicladas para o triturador em 6. Nas instalações industriais conhecidas deste tipo para se efectuar uma desintegração mais completa das substâncias utiliza-se, em geral, como desintegrador n^a.7 um equipamento do tipo triturador de percursão, triturador de vibração ou ainda um triturador de bolas pequenas. Efectua-se, assim, uma desintegração muitas vezes acompanhada por uma trituração complementar das substâncias.

É evidente que o dispositivo da figura 2 se pode utilizar para o processo de acordo com esta invenção. Neste caso limita-se a taxa de desaglomeração no desaglomerador 7 de forma a dar-lhe um valor definido mais elevado.

A figura 3 representa uma forma particular e preferida de realização conforme esta invenção.

As substâncias brutas provenientes de 1 são repartidas pela pala direccional 12 para a alimentação do triturador 1 por 11 e para o aparelho n^s 8 por intermédio de 13

As substâncias trituradas e aglomeradas no triturador 2 sao divididas em dois fluxos pela pala direccio nal 14, sendo uma parte destas substâncias directamente reciclada pela conduta 16 para o triturador 1 sem sofrerem qualquer tratamentro, enquanto a outra fracção da substância é dirigida pela conduta 15 para o aparelho 8.

aparelho 8 é um desaglomerador que funciona em condições que asseguram uma desaglomeração parcial e selectiva dos agregados presentes nas substâncias que vêm da conduta 15. 0 aparelho 9 é um separador, por exemplo, um separa dor aéreo (pneumático) que recebe as substâncias vindas do desaglomerador selectivo 8. Este último ê, de preferência, concebido de forma a estar integrado no separador 9 para efectuar simultaneamente as funções de desaglomeração e de triagem.

produto acabado é evacuado do separador 9 pela conduta 4 enquanto os rejeitados do separador 9 são evacuados pela conduta 5 e reenviados para o triturador 2 com as substâncias que vêm da conduta 16.

Ê evidente que, como variante, pode não se utilizar a conduta 13 e/ou a conduta 16 nem, neste caso, os separadores de fluxo 12 e 14.

Para se obter uma desaglomeração parcial e selectiva dos agregados que saiem do triturador submetem-se os referidos agregados a esforços mecânicos, de preferênia a choques controlados. Os factores nos quais se podem actuar são, por exempip a intensidade dos choques, o seu número, a forma das superfícies que exercem os choques, a velocidade de rotação no caso de pás rotativas em torno de um eixo e o tempo de permanência.

equipamento utilizado para efectuar uma desaglomeração parcial o mais economicamente possível do produto triturado por prensa de cilindros combina os choques, de preferência com velocidade de impacto fraca, com superfícies duras e forças de corte numa camada densa de substâncias em suspensão no ar ou outro gás inerte. A velocidade média de im pacto estã com vantagem, compreendida entre 3 e 100 m/seg., de preferência, entre 5 e 30 m/seg.

desaglomerador é, com vantagem, um desaglomerador de eixo vertical; está, de preferência, integrado na construção do separador pneumático e mantido em rotação sobre o mesmo eixo da turbina de selecção do separador (PE -80 104 199.7). Com este aparelho as pás de impacto em metal, cerâmica ou outro material resistente ao desgaste são repartidas sobre um anel horizontal que roda a uma velocidade tal que a velocidade de impacto no centro da pá (velocidade média

de impacto) esta, de preferência, compreendida entre 8 e 26 m/seg e de forma ainda mais preferida entre 8 e 16 m/seg.

Descrevem-se em seguida as condições preferidas da forma de realização.

As pás de impacto giram no interior de um cilindro revestido de uma blindagem cujo relevo se opõe ao movimento de rotação das substâncias retidas pelas pás. A ampli tude deste relevo está compreendida, com vantagem, entre 1% e 6% do diâmetro deste cilindro e de preferência entre 2% e

4% do diâmetro.

As forças de corte exercem-se essencialmente na câmara de corte entre as placas de impacto e a blindagem do cilindro exterior. 0 volume desta câmara está compreendido entre 0,0001 e 0,001 m³ por t/b de produto a desaglomerar, de preferência, entre 0,00015 e 0,0006 m³ por t/b de produto a desaglomerar.

A superfície de impacto das pás é orientada para cima e para o exterior relativamente ao plano vertical que contêm o raio do disco que passa pelo centro da placa.

O ângulo de orientação virado para cima está de preferência compreendido entre 3 e 30®, e o ângulo de orientação para o exterior está de preferência compreendido entre 5 e 452.

As substâncias são alimentadas, por um ou vários canais, por gravidade à direita da face superior do anel descrito pelas pás de impacto e escoa-se por gravidade para a parte inferior da câmara de corte.

Na forma de realização preferida o desaglomerador está situado no interior do separador pneumático e as substâncias escoam-se directamente da câmara de corte para o prato de repartição situado na face superior da turbina de selecção do separador pneumático.

Para uma melhor compreensão desta invenção apresentam-se, em seguida, as definições dos termos utilizados.

- Grãos elementares: são grãos de substancias frágeis caracterizados pelo facto de, depois da aplicação de um esforço suficiente e observa uma rotura destes grãos sem deformação plástica anterior significativa (uma deformação elástica pode no entanto ser observada.

- Agregados ou aglomerados: trata-se de um conjunto de grãos elementares aglomerados entre si cuja coesão pode ser destruida por aplicação de um esforço inferior ao necessário à rotura dos grãos elementares.

- Substâncias brutas: trata-se de substâncias introduzidas pela primeira vez no sistema de trituração»

- Granulanometria aparente: trata-se da granolumetria das substâncas tal como recolhidas no circuito de trituração» Estas substâncias podem ser constituídas por agregados e por grãos elementares.

- Granulometria elementar: trata-se da granulometria de substân cias que foram submetidas a uma desaglomeração que permite libertar completamente os grãos elementares.

- Quantidade de partículas passantes a uma dimensão (d): trata-se da proporção entre grãos (expressa em percentagem da massa total da amostra) cuja dimensão média ê inferior a (d).

- Taxa de desaglomeração: é definida pela relação entre a quantidade de partículas passantes (para uma malha de tamisagem dada) libertadas pelo desaglomerador e a quantidade de partículas passantes, (para a mesma malha de tamisagem) máxima libertáveis.

A taxa de desaglomeração para um circuito de trituração mede-se, de preferência, para a malha da tamisagem correspondente a d50 do produto acabado (esta é a malha de tamisagem teórica para a qual 50% do produto acabado a atravessa) .

A taxa de desagiomeraçao para um produto dado é medida sobre as partículas passantes a d.50 do produto acabado da forma seguinte :

Para se obter «ma desaglomeração completa do produto alimentado ao desaglomerador sem trituração complementar deste, este produto (A) é colocado em suspensão num líquido gue não reaja com ele e disperso, por agitação mecânica e aplicação de ultra-sons durante o tempo necessário, para que a granulometria não evolua mais* O líquido ê» por exemplo, um álcool tal eom metanol, etanol ou propanoi, um éter ou um hidrocarboneto tal como benzeno, hexano ou análogos. Depois desta desaglomeração (dita total) mede-se, por granulometria “laser* em meio líquido, a granulometria verdadeira (sem aglomerados) do produto e, am particular, a percentagem de produto que passa pela malha da fracção correspondente a d5C do produto acabado. Mede-se igualmente, por granulometria “laser* em meio liquido, a granulometria aparente (mínimo de agitação e se» aplicação de ultra-sons) do produto tal como â alimentado ao desaglomerador (A) e tal como sai deste último (s) e, em particular, a percentagem de produto que passa pela malha da fracção correspondente a d50 do produto acabado.

A malha d5d do produto acabado á medida no produto acabado disperso em meio liquido, por agitação e aplicação de ultra-sons durante o tempo necessário para que a granulometria não evolua mais. Efectua-se a medição por granulometria “laser* em maio líquido. A malha Ú50 é a dimensão tal que 50% das partículas são superiores a esta dimensão e 50% das partículas são inferiores a esta dimensão.

A taxa de desaglomeração (t) para produto dado (medida para dSO do produto acabado) £ definida da forma seguintes

Xt ê a percentagem de partículas passantes a dSÔ (pf) depois da desaglomeração total do produto.

Xa é a percentagem de partículas passantes d50 (pf) na alimentação do desaglomerador mecânico.

Xs e a percentagem de partículas passantes a d50 (pf) à saída do desaglomerado mecânico.

Xs - Xa t(%) -----------X 100

Xt - Xa

A título de exemplo colocou-se em funcionamento uma instalação constituída por um triturador de cilindros alimentada por escória de cimento, um desaglomerador e um separador pneumático. Analisou-se a granulometria antes e depois da passagem no desaglomerador de acordo com o método explicado anteriormente e obtiveram-se os resultados seguintes:

d50(pf) = 16.10-³ mm

Xt = 9,4%

Xa « 6,9%

XS « 7,7% logo

7,7 - 6,9 t(%) = 100 x ---------9,4 - 6,9 t(%) - 32%

As vantagens obtidas por este processo são principalmente as seguintes:

Para uma mesma quantidade de produto, o processo de trituração de acordo com esta invenção permite reduzir em mais de 50% a energia de desaglomeração sem aumento da energia de trituração relativamente ao estado anterior da arte ou seja uma economia de 0,2 a 0,6 Rwh/t de produto acabado. Isto corresponde a uma economia de 1 a 3% relativamente

à energia de trituração.

Além disso, para a trituração de cimentos finos eia substâncias em partículas (superfície de Blaine superior a 3500 cm²/g) deve reciclar-se para a prensa uma quantidade muito importante de partículas finas mais pequenas que 200 micra, estas partículas ao reterem ar na carga provocam um escoamento instável das substâncias na prensa. 0 processo de trituração de acordo eom esta invenção permite reciclar estas partículas finas na forraa de aglomerados assegurando a estabilidade da alimentação da carga à prensa. Para as partículas muito finas o processo de acordo com esta invenção permite aumentar entre 20 e 10075 a velocidade de rotação da prensa e assim o seu débito.

Finalmente ao nível do desaglomerador o processo de trituração de acordo com esta invenção permite utilizar o mesmo dispositivo de transporte (motor, redutor, eino) para o desaglomerador e para o selector pneumático o que ê uma fonte de economia de investimento e de exploração e isto sem o recurso a sistemas sofisticados (séries múltiplas de trituração por exemplo) dispendiosos em peças de desgaste.

Esta invenção refere-se ígualmente a uma instalação industrial para a realização do processo anteriormente descrito. Esta instalação inclui pelo menos um triturador de compressão lenta, meios para desaglomerar o fazer a triagem do produto saído do triturador, por compressa© lenta e meios para recolher as partículas finas tríadas e para reenviar para a triturador por compressão lenta as partículas grossas tríadas. Esta instalação é equipada de meios para recolher s analisar gelo menos uma fracção dos produtos de alimentação dos meios para âesaglomerar e, pelo menos, uma fracção doa produtos saídos do desaglomerador, estando os meios ds análise adaptados para determinar a taxa de desaglomeração entre a entrada c a saída do sistema de desaglomeração.

De preferência a instalação ê tal que o triturador é um triturador de cilindros e o sistema para desaglomerar e triar inclui um sistema para simultâneamente colocar as partículas em suspensão no gás e submeter as partículas em suspensão no gás a choques e separar as partículas relativamente finas das partículas relativamente grossas que resultam destes choques.

Claims

Processo para a trituração fina de partículas sólidas de substâncias quebráveis, que consiste en submeter a uma trituração, numa zona de trituração scb compressão lenta, em particular numa trituradora de cilindros, uma substância bruta quebrável, constituída por grãos elementares iniciais, em condições de formação, pelo menos parcial, de agregados de grãos elementares mais pequenos que os grãos elementares iniciais, sendo essa trituração seguida de uma desaglomeração controlada dos referidos agregados numa zona de desaglomeração e seguida também pela separação entre partículas suficientemente finas que são retiradas e constituem o produto, e partículas insuficientemente finas que são recicladas para a zona de trituração, caracterizado pelo facto de a taxa de desaglomeração ser mantida num valor compreendido entre 10 e 60% na zona de desaglomeração, sendo a taxa de desaglomeração definida pela relação, ponderai entre a quantidade de parti cuias passantes libertadas pela desaglomeração e a quantidade máxima de aprtículas libertáveis, cujas dimensões são determinadas pelo calibre de um crivo determinado em função do produto desejado.

- 23 Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se manter a taxa de desaglomeração compreendida num valor entre 20 e 50%.

- 33 Processo de acordo coa qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de se efectuar a desaglomeração submetendo a .substância e desaglomerar a choques com superfícies duras.

Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de esses choques serem efectnados com uma velocidade média de impacto compreendida entre 3 e 100 m/s e de preferência compreenida entre 5 e 30 m/s.

- 53 Processo de acordo com as reivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo facto de os choques se efectuarem com o auxílio de pás rotativas no interior de um invólucro cilíndrico de eixo sensivelmente vertical^ estando o ângulo de orientação das pás no sentido vertical compreendido entre 3 e 30^e e no sentido exterior entre 5 e 45⁹.

- 62 Processo de acorde com qualquer cias reivin dicações anteriores, caracterizado pelo facto de o volume compreendido entre as superfícies duras de impacto e as blindagens periféricas situadas à direita dessas superfícies de impacto estar compreendido entre 0,0001 e 0,001 m³ por t/h de produto a desaglomerar e de preferência estar compreendido entre 0,00015 e 0,0006 m³ por t/h de produto e desaglomerar.

Processo de acordo com qualquer das reivin dicações anteriores, caracterizado pelo facto de as partículas finas fornadas no decurso da desagloíaeração ser separadas e evacuadas a medida gue se vão formando, de preferência por arrastamento com uma corrente de ar.

- 83 Instalação industrial 'para a implementação do processo de acordo cce qualquer das reivindicações anteriores constituída pelo menos por uma trituradora de compressão lenta, meios para dessejlomerar e efectuar a triagem do produto que sai da trituradora por compressão lenta e meios para recolher as particuias finas tríadas e para remeter para a trituradora por compressão lenta as partículas grossas triadas, caracterisada pelo facto âe estar equipada com meios para fazer uma amostragem e analisar pelo menos usa fracção dos produtos da trituradora no ponto de alimentação dos meios para desaglomerar e pelo menos uma fracção dos produtos que saiern do desaglomerador, estando os meios de análise adaptados para determinar a taxa de desaglomeraçao entre a entrada e a saida dos meios de deseglomeração.

- 93 Instalação industrial de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de a trituradora ser uma trituradora de cilindros e na qual os meios para desaglome rar e efectuar a triagem possuem um sistema para colocar simul taneamente as partículas em suspensão num gás e para submeter essas partículas em suspensão num gás a diversos choques e para separar as partículas relatívamente finas das partículas relativamente grossas que resultam desses choques.

ί Λ

A requerente reivindica a prioridade do pedido de patente francês, apresentado em 6 de Dezembro de 1990, sob o n^a. 90 15 315.