RO120062B1 - Procedeu şi dispozitiv pentru curăţarea pulberilor - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu şi la un dispozitiv pentru curăţarea pulberilor, în special pentru curăţarea mecanică a oxidului de aluminiu, care aderă la o suprafaţă. Procedeul conform invenţiei include curăţarea mecanică a unei pulberi (25), în care pulberea este proiectată la o viteză predeterminată şi la o frecvenţă determinată în timpul unei perioade de timp, definită, spre cel puţin o suprafaţă, pentru a separa din ea, particule de impurităţi (35), care aderă la suprafaţa ei. Pulberile, astfel obţinute (30, 31 şi 35), sunt apoi sortate conform mărimii lor. Dispozitivul de curăţare (1), pentru realizarea procedeului, are în componenţă un separator (2) montat în amonte, de un sortator pneumatic (3) sau de un ciclon (4). Un mod de realizare, simplificat, al dispozitivului de curăţare (1) are numai un sortator pneumatic (3). ŕ

Description

Invenția se referă la un procedeu și la un dispozitiv pentru curățarea pulberilor, în special, pentru curățarea mecanică a unor pulberi din oxid de aluminiu, de impuritățile care aderă la suprafața acestora.

Astfel de procedee sunt utilizate, de exemplu, pentru curățarea oxidului de aluminiu sub formă de pulbere, destinat fabricării aluminiului. Oxidul de aluminiu primar, sub formă de pulbere, este utilizat mai întâi, în timpul producției de aluminiu, pentru purificarea gazelor de evacuare produse în timpul electrolizei topiturii. în acest caz, gazele de evacuare sunt îndreptate spre oxidul de aluminiu primar, astfel că particulele emanate în timpul electrolizei topiturii, conținând fluoruri, fier, fosfor, carbon, siliciu, vanadiu și nichel, aderă pe suprafața oxidului de aluminiu sub formă de pulbere. înainte ca acest oxid de aluminiu, să fie introdus în electroliza topiturii, impuritățile sub formă de fier, fosfor, carbon, siliciu, nichel și vanadiu trebuie să fie îndepărtate, deoarece altfel procesul va duce la îmbogățirea, deci impurificarea aluminiului produs cu aceste elemente. Acest lucru ar avea un efect defavorabil asupra calității aluminiului produs prin electroliză și asupra eficienței procesului de electroliză. Fluorul necesar pentru efectuarea electrolizei în topitură trebuie colectat, introdus din nou în proces.

Un procedeu pentru îndepărtarea impurităților de pe suprafața unor particule sub formă de pulbere este descris în documentul FR-A-2499057. în acest procedeu, curentul de aer încărcat cu pulberea care trebuie curățată, este îndreptat spre o placă de impact. Efectul impactului este că impuritățile care aderă pe suprafața pulberii, sunt detașate de pe aceasta, impuritățile și pulberea fiind apoi separate unele de altele prin sitare. Controlul acestui procedeu este foarte scump și, în plus, el are o eficiență scăzută, în cazul în care cantitatea de pulbere trecută prin instalație este de câteva tone pe oră.

Este cunoscut, de asemenea, un procedeu pentru striparea impurităților sub formă de particule, de pe suprafața unor pulberi, în care pulberea de curățat este introdusă în două jeturi de aer încrucișate. în punctul de încrucișare a acestor jeturi, particulele sub formă de pulbere se izbesc unele de altele, prin frecare detașându-se impuritățile care aderă la suprafața pulberilor. Dat fiind că impuritățile stripate sunt mai ușoare decât particulele de pulbere care trebuie curățate, ele se pot îndepărta cu ajutorul unui curent de aer, pe când particulele mai grele de pulbere cad. Acest procedeu este dificil de realizat, atunci când este utilizat într-un proces obișnuit la scară industrială, nefiind conceput pentru curățarea unor cantități mari de particule.

DE-A-1607465 descrie un concasor cu impact, pentru concasarea materialelor dure sau de duritate medie, constituit dintr-o carcasă cu plăci de impact, care sunt dispuse opuse față de brațele de lovire ale rotorului, pe care mai are în plus un ghidaj de alimentare a materialului, precum și un orificiu de evacuare. Placa de Impact este dispusă sub ghidajul de alimentare și are o formă de acoperiș. Placa de impact are din loc în loc o lățime mai mare decât jumătate din diametrul rotorului.

US-4361290 descrie o moară cu bătătoare, rotativă, cu care materialul poate fi mărunțit în trei mărimi diferite, care se separă unele de altele. Moara cu bătătoare este prevăzută cu un rotor, ale cărui brațe au plăci pentru reducerea mărimii materialului, aceste plăci fiind fixate pe brațele rotorului.

O moară cu ciocane pentru reducerea mărimii minereului și ale unor materiale similare este descrisă în brevetul EP-A-337137. Dispozitivul este introdus într-o carcasă cilindrică, în interiorul căreia sunt montate plăcile de impact și un rotor, de care sunt fixate mai multe ciocane, la o anumită distanță unele de altele, acestea fiind utilizate pentru mărunțirea minereului sau pentru proiectarea minereului pe plăcile de impact.

Problema, pe care o rezolvă invenția, constă în realizarea unui procedeu, cu ajutorul căruia să fie posibilă striparea impurităților care aderă la suprafața pulberilor, eficient din punct de vedere economic și cu un randament superior.

RO 120062 Β1

Procedeul conform invenției rezolvă problema propusă, prin aceea că oxidul de 1 aluminiu, care trebuie curățat, este introdus într-un dispozitiv de stripare, și cu ajutorul unui mecanism de lovire este îndreptat cu o viteză de 20 până la 30 m/s, de câteva zeci de ori pe 3 secundă, într-o perioadă de timp mai mică decât 1 până la 10 s, înspre niște palete de impact care se rotesc în direcție opusă față de mecanismul de lovire, particulele de oxid de 5 aluminiu sub formă de pulbere, curățată, având o mărime de peste 10 pm, fiind separate de oxidul de aluminiu sub formă de pulbere, curățat, având o mărime sub 10 pm și impuritățile, 7 cu ajutorul unui sortator pneumatic și/sau cu un ciclon și alimentate la electroliza aluminiului, oxidul sub formă de pulbere având o mărime sub 10 pm și impuritățile fiind alimentate într-o 9 benă sau sunt prelucrate mai departe ca materie primă.

Dispozitivul pentru realizarea procedeului conform invenției cuprinde un dispozitiv de 11 stripare, la care sunt conectate un ciclon și/sau un sortator pneumatic. Construcția și modul de funcționare ale dispozitivului de stripare corespund celor ale unui concasor cu impact. în 13 acest dispozitiv, pulberea este îndreptată, printr-un rotor sau printr-un mecanism de lovire, cu o viteză predeterminată, spre niște palete de impact care se rotesc în direcție inversă față 15 de mecanismul de lovire. Cu ajutorul vitezei de rotire a rotorului sau a mecanismului de lovire și cu un timp de menținere fixat al pulberii în dispozitivul de stripare, este posibil să se 17 controleze viteza de impact a pulberii și numărul de impacturi ale pulberii pe plăci. Viteza de impact este mai mică decât 120 m/s, fiind stabilită de preferință la 20 până la 40 m/s. După 19 ce pulberea curățată și impuritățile detașate de pe ea au fost scoase din dispozitivul de stripare, pulberea curățată, având o mărime a particulelor de peste 10 pm, este separată din 21 pulberea având o mărime a particulelor de sub 10 pm și de impuritățile care, de asemenea, nu sunt mai mari decât 10 pm. Această separare este făcută, de exemplu, cu ajutorul unui 23 ciclon și/sau unui sortator pneumatic, care sunt conectați după dispozitivul de stripare. Conectarea sortatorului pneumatic după ciclon are avantajul că o fracțiune din pulberea 25 având o mărime a particulelor de peste 20 până la 30 pm este deja stripată în ciclon. De aceea este posibil să se utilizeze un sortator pneumatic mai mic. în cazuri favorabile, este 27 suficient să se conecteze numai un ciclon, după dispozitivul de stripare.

într-o realizare simplificată a dispozitivului de curățare, concasorul de impact și 29 ciclonul nu sunt utilizați, dispozitivul de curățare fiind constituit numai dintr-un sortator pneumatic. în acest caz, totuși, sortatorul pneumatic trebuie să fie proiectat în așa fel, încât 31 trecerea aerului prin interiorul său să provoace un efect de dezintegrare. Sortatorul pneumatic trebuie să fie construit în așa fel, încât pulberea care trebuie curățată să fie 33 îndreptată cu viteza indicată anterior, spre una sau mai multe suprafețe, astfel încât impuritățile care aderă la pulbere să fie stripate. Avantajul utilizării numai a unui sortator 35 pneumatic, pentru curățarea pulberii, este că separarea pulberii curățate poate fi realizată simultan cu curățarea. 37

Toate dispozitivele de curățare descrise sunt concepute în așa fel, încât este posibil să se separe pulberea curățată conform mărimii, astfel încât pulberea având o mărime a 39 particulei de peste 10 pm, este alimentată în electroliza de topitură pentru producția aluminiului. Pulberea având o mărime a particulei de sub 10 pm și impuritățile sunt stocate 41 într-o benă sau sunt prelucrate apoi ca materie primă. Prin utilizarea invenției, este posibil să se îndepărteze cel puțin 25% din fier, mai mult decât 50% din fosfor și 25% din carbon, 43 care aderă ca impuritate la oxidul de aluminiu sub formă de pulbere. Utilizând acest procedeu și acest dispozitiv mai este posibil să se recircule 60% din fluor în electroliza 45 topiturii pentru obținerea aluminiului. Cantitățile de impurități stripate de 35% în medie și cantitatea de fluor care poate fi recuperat, utilizând procedeul conform invenției, reprezintă 47 o îmbunătățire semnificativă față de rezultatele care sunt obținute utilizând procedeele cunoscute. Dat fiind că vanadiul și nichelul aderă la fier, vanadiul și nichelul sunt de 49 asemenea izolate din gazele evacuate de la electroliza topiturii, împreună cu fierul stripat, în aceeași cantitate. 51

RO 120062 Β1

Invenția este explicată mai detaliat, în continuare, în legătură și cu fig. 1...4, care reprezintă:

- fig. 1, vedere laterală a unui dispozitiv de curățare a pulberilor, conform invenției;

- fig. 2, vedere laterală a dispozitivului de curățare, în varianta cu un ciclon amplasat între dispozitivul de stripare și sortare;

- fig. 3, vedere a dispozitivului de curățare, într-o variantă simplificată;

- fig. 4, vedere în plan vertical a unui sortator pneumatic care are rol de dispozitiv de stripare și separare.

Fig. 1 arată un dispozitiv de curățare 1, pentru detașarea mecanică a unor impurități 35 care aderă la suprafața unei pulberi 25. Dispozitivul de curățare are în componență un dispozitiv de stripare 2 și un sortator pneumatic 3. Așa cum se poate vedea din figură, sortatorul pneumatic 3 este conectat direct la dispozitivul de stripare 2 și este în esență proiectat ca un concasor cu impact. El are cel puțin un rotor sau un mecanism de lovire 2R, cu ajutorul căruia pulberea 25 introdusă în dispozitivul de stripare 2 este îndreptată spre plăcile de impact fixe sau spre niște palete de impact 2P care se rotesc în direcție opusă față de mecanismul de lovire. Dispozitivul de curățare 1 este destinat curățării oxidului de aluminiu primar sub formă de pulbere 25, dar este posibil să fie utilizat și pentru curățarea altor pulberi. Mecanismul de lovire 2R și plăcile de Impact sau paletele de impact sunt confecționate din materiale potrivite pentru acest tratament al oxidului de aluminiu sub formă de pulbere, de preferință, acele componente ale dispozitivului de stripare 2, care vin în contact cu oxidul de aluminiu 25, sunt confecționate dintr-un metal dur, dintr-un materi'al ceramic sau dintr-un polimer cu proprietăți corespunzătoare. Cu ajutorul dispozitivului de curățare 1, impuritățile 35 care aderă pe suprafața pulberii 25, sunt detașate, acestea fiind particule care au o mărime de 10 pm. în oxidul de aluminiu primar 25, impuritățile constau, în mod esențial, din fluor, fier, fosfor, carbon, siliciu, nichel și vanadiu. Oxidul de aluminiu primar sub formă de pulbere 25 este utilizat mai întâi pentru curățarea gazului evacuat din electroliza în topitură. El este apoi curățat el însuși și alimentat în electroliza aluminiului. Purificarea gazului evacuat cuprinde îndepărtarea impurităților descrise anterior. Este necesar să se curețe oxidul de aluminiu 25, astfel încât electroliza în topitură să nu fie îmbogățită cu aceste impurități. Dacă curățarea nu este efectuată, atunci fosforul și vanadiul duc la o micșorare a eficienței curentului în timpul electrolizei topiturii. Aceasta înseamnă că randamentul total al procesului scade. Calitatea aluminiului este micșorată prin fierul și siliciul conținut. Oxidul de aluminiu primar sub formă de pulbere 25 este introdus în dispozitivul de stripare 2, printr-un dispozitiv de dozare 40. Debitul dispozitivului de stripare este destul de ridicat, pentru a curăța aproximativ 201 de oxid de aluminiu 25 pe oră. Oxidul de aluminiu sub formă de pulbere 25 este introdus în mod automat, în dispozitiv. Viteza de rotație a mecanismului de lovire 2R fiind în acest caz reglată, astfel încât oxidul de aluminiu 25 să lovească plăcile de impact sau paletele de impact 2P, cu o viteză de 20 până la 30 m/s. Impuritățile 35 care aderă la suprafața oxidului de aluminiu sub formă de pulbere 25, sunt stripate în timpul procesului. Aproximativ 50% din oxidul de aluminiu care trebuie curățat, are o mărime a particulei de 50 pm, restul oxidului de aluminiu 25 având o mărime a particulelor mai mare. Viteza cu care oxidul de aluminiu 25 este îndreptat spre paletele de impact sau plăcile de impact 2P, este destul de mare, pentru ca impuritățile 35 să fie stripate, dar fără ca oxidul de aluminiu sub formă de pulbere 25 să fie sfărâmat. După ce oxidul de aluminiu a fost îndreptat cel puțin de câteva zeci de ori pe secundă, cu o viteză de 20 și 30 m/s spre plăcile sau paletele de impact, el este scos împreună cu impuritățile stripate 35, din dispozitivul de stripare 2 și alimentat în sortatorul pneumatic 3. Aceste două operațiuni au loc în mod automat. Impuritățile 35, care sunt sub 10 pm, și oxidul de aluminiu 31, având aceeași mărime a particulelor, sunt dirijate spre o margine, cu ajutorul unui curent de aer. Oxidul de aluminiu 30 sub formă de pulbere, curățat, care are o mărime a particulelor de peste 10 pm, este dirijat în jos, în afara sortatorului pneumatic 3, sub efectul gravitației, și alimentat în electoliza aluminiului.

RO 120062 Β1 în cazul dispozitivului de curățare arătat în fig. 2, care are în esență aceeași structură 1 ca dispozitivul de curățare 1, conform fig. 1. între dispozitivul de stripare 2 și sortatorul pneumatic 3, este conectat un ciclon 4. Particulele de oxid de aluminiu, curățate, având o 3 mărime de mai mult decât 20 până la 30 pm, sunt izolate prin ciclonul 4 și alimentate în electroliza de topitură. Pulberea rămasă, având o mărime a particulelor mai mică de 20 până 5 la 30 pm, este alimentată în sortatorul pneumatic, pentru separarea în continuare. Acest dispozitiv de curățare are avantajul că, spre deosebire de dispozitivul conform fig. 1, poate 7 utiliza un sortator pneumatic mult mai mic, deoarece fracțiunea de oxid de aluminiu curățat, ale cărei particule sunt mai mari decât 20 până la 30 pm, s-a alimentat deja înapoi ia 9 electroliza aluminiului. Dat fiind că 50% din oxidul de aluminiu curățat are o granulație mai mare decât 50 pm, cantitatea de pulbere care trebuie să mai fie tratată în sortatorul 11 pneumatic 3, este mult mai redusă prin conectarea intermediară a ciclonului 4.

în fig. 3 este prezentat un dispozitiv de curățare 1, care are în mod esențial aceeași 13 structură ca și dispozitivul de curățare 1 conform fig. 1. în acest caz, după dispozitivul de stripare este conectat numai un ciclon 4, acest dispozitiv fiind utilizat când este suficientă 15 striparea particulelor sub 16 pm.

într-o altă variantă de realizare, conform fig. 4, se prevede numai un sortator 17 pneumatic 3 pentru striparea impurităților 35 din pulberea 25 și pentru separarea pulberii conform mărimii. Pulberea 25, care trebuie curățată, este alimentată de asemenea în acest 19 sortator pneumatic printr-un dispozitiv de dozare 40. în acest caz, se utilizează un sortator pneumatic 3 care are o zonă de dezintegrare (nereprezentată). Această zonă face posibil 21 să se alimenteze pulberea 25, care trebuie curățată cu o viteză de 20 până la 30 m/s spre cel puțin o suprafață (nereprezentată), astfel încât impuritățile să poată fi stripate. Utilizând 23 acest sortator pneumatic 3, este posibil, după aceea, să se realizeze separarea pulberii conform dimensiunii particulelor. Astfel, este posibilă separarea până la o mărime a 25 particulelor sub 8 pm.

Cu ajutorul dispozitivelor descrise anterior, este posibil să se îndepărteze cel puțin 27 25% din fier, mai mult decât 50% din fosfor și 25% din carbonul care aderă ca impuritate pe oxidul de aluminiu sub formă de pulbere 25. Se mai poate recirculă astfel 60% din fluor în 29 electroliza de aluminiu. Cantitatea de impurități înlăturate prin stripare și cantitatea de fluor care poate fi recuperat prin utilizarea dispozitivului conform invenției reprezintă o 31 îmbunătățire semnificativă față de rezultatele care se obțin cu dispozitivele cunoscute.

Claims (10)

1. Procedeu pentru curățarea mecanică a unei pulberi, mai ales a unui oxid de aluminiu primar, care este îndreptat către o suprafață, în scopul stripării impurităților sub 37 formă de particule, care aderă pe suprafața sa, caracterizat prin aceea că oxidul de aluminiu, care trebuie curățat, este introdus într-un dispozitiv de stripare și cu ajutorul unui 39 mecanism de lovire, este îndreptat cu o viteză de 20 până la 30 m/s, de câteva zeci de ori pe secundă, într-o perioadă de timp mai mică decât 1 până la 10 s, înspre niște palete de 41 impact care se rotesc în direcție opusă față de mecanismul de lovire, particulele de oxid de aluminiu sub formă de pulbere, curățată, având o mărime de peste 10 pm, fiind separate de 43 oxidul de aluminiu sub formă de pulbere, curățat, impuritățile având o mărime de sub 10 pm, cu ajutorul unui sortator pneumatic și/sau cu un ciclon și alimentate la electroliza aluminiului, 45 oxidul sub formă de pulbere având o mărime sub 10 pm și impuritățile fiind alimentate într-o benă, sunt prelucrate mai departe ca materie primă. 47

RO 120062 Β1

2. Dispozitiv pentru realizarea procedeului conform revendicării 1, având un dispozitiv de stripare, în interiorul căruia pulberea poate fi îndreptată spre o suprafață, caracterizat prin aceea că dispozitivul de stripare (2) este proiectat ca o moară cu impact, având cel puțin un mecanism de lovire (2R), cu care pulberea (25), care trebuie curățată, poate fi îndreptată cu o viteză definită spre niște palete de impact (2P), care se rotesc în direcție opusă față de mecanismul de lovire (2R), mecanismul de lovire (2R) și paletele de impact (2P) fiind confecționate dintr-un material sub formă de metal dur, material ceramic sau polimer, iar la dispozitivul de stripare (2), sunt conectate un sortator pneumatic (3) și/sau un ciclon (4).

3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că pulberea curățată, având o mărime a particulelor mai mare decât 10 pm, este izolată de impurități și apoi este prelucrată, iar pulberea, având o mărime a particulelor de sub 10 pm, împreună cu impuritățile este alimentată într-o benă sau este prelucrată mai departe ca material brut.

4. Procedeu conform revendicărilor 1...3, caracterizat prin aceea că particulele de oxid de aluminiu sub formă de pulbere curățată, având o mărime de peste 10 pm, sunt separate de oxidul de aluminiu sub formă de pulbere curățat, având o mărime a particulelor de sub 10 pm, cu ajutorul unui sortator pneumatic și/sau a unui ciclon, și alimentate la electroliza aluminiului, iar oxidul de aluminiu sub formă de pulbere, având o mărime a particulelor sub 10 pm, și impuritățile sunt alimentate într-o benă sau sunt prelucrate mai departe ca materie primă.

5. Procedeu conform uneia din revendicările 1 ...4, caracterizat prin aceea că oxidul de aluminiu, care trebuie curățat, este introdus într-un dispozitiv de stripare, și cu ajutorul mecanismului de lovire, este îndreptat cu o viteză de 20 până la 30 m/s, de câteva zeci de ori pe secundă, într-o perioadă de timp de sub 1 până la 10 s, către niște plăci de impact sau către paletele de impact care se rotescîn direcție opusă față de mecanismul de lovire, pentru a izola oxidul de aluminiu având o mărime a particulelor sub 10 pm și a impurităților, oxidul de aluminiu curățat și impuritățile fiind alimentate într-un sortator pneumatic sau într-un ciclon.

6. Procedeu conform uneia din revendicările 1...4, caracterizat prin aceea că pulberea care trebuie să fie curățată, pentru striparea impurităților și pentru separarea pulberii curățate, precum și impuritățile în mărimi ale particulelor sub 10 și peste 10 pm sunt introduse într-un separator pneumatic.

7. Dispozitiv de curățare, pentru detașarea mecanică a impurităților sub formă de particule, de pe suprafața unei pulberi, caracterizat prin aceea că are în componență un dispozitiv de stripare (2), după care se conectează un sortator pneumatic (3) și/sau un ciclon (4).

8. Dispozitiv de curățare conform revendicării 6, caracterizat prin aceea că dispozitivul de stripare (2) este proiectat ca un concasor cu impact, având cel puțin un mecanism de lovire (2R), cu ajutorul căruia, pulberea (25) care trebuie curățată, poate fi îndreptată cu o viteză definită spre plăci de impact fixe sau spre palete de impact (2P), care se rotesc în direcție opusă față de mecanismul de lovire (2R), mecanismul de lovire (2R), plăcile de impact și paletele de impact (2P) fiind confecționate dintr-un material sub formă de metal dur, material ceramic sau polimer.

9. Dispozitiv de curățare, pentru detașarea mecanică a impurităților sub formă de particule, de pe suprafața unei pulberi, caracterizat prin aceea că, după dispozitivul de stripare (2), este conectat numai un ciclon (4).

10. Dispozitiv de curățare, pentru detașarea mecanică a impurităților sub formă de particule, de pe suprafața unei pulberi, caracterizat prin aceea că, pentru curățare și separare, este prevăzut un sortator pneumatic (3).