BR0309681B1 - Aparelho de diluição para um espessador e Método de diluição de líquido de alimentação em um tal aparelho - Google Patents

Description

APARELHO DE DILUIÇÃO PARA UM ESPESSADOR E MÉTODO DE

DILUIÇÃO DE LÍQUIDO DE ALIMENTAÇÃO EM UM TAL APARELHO

CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO A presente invenção se refere a dispositivos de separação para suspensões e polpas líquidas e em particular para reciclagem de solução (licor) de sobrefluxo em espessadores. Estes dispositivos foram desenvolvidos primordialmente para utilização em separação de polpa mineral a partir de uma suspensão líquida e irão ser descritos aqui posteriormente com referência a este pedido de patente. Entretanto, deverá ser observado que a presente invenção não está limitada para este particular campo técnico de utilização.

PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO A apresentação a seguir do estado da técnica está intencionada para apresentar a presente invenção em um contexto técnico apropriado e possibilitar que sua significância seja apropriadamente avaliada. A menos que precisamente indicado de outra maneira, entretanto, referência a qualquer estado da técnica neste relatório descritivo não deveria ser considerada como uma admissão de que tal estado da técnica é amplamente conhecido ou que faz parte do conhecimento geral e rotineiro neste campo técnico.

Os espessadores são conhecidos como um recurso de separação de polpas suspensas. Estes espessadores são rotineiramente utilizados no campo técnico de processamento e de extração de minerais, bem como em outras indústrias.

Os espessadores conhecidos tipicamente incluem um tanque de espessamento e um poço de alimentação. 0 poço de alimentação inclui uma câmara possuindo uma admissão para recepção de pasta fluida de alimentação e uma salda em comunicação fluida com o tanque de espessamento. Em utilização, a floculação acontece no tanque de espessamento, por intermédio do que polpa de densidade. relativa mais alta tende a se decantar na direção do fundo do tanque de espessamento, formando um leito de polpa espessada, e solução (licor) diluída de densidade relativa mais baixa é conseqüentemente deslocada na direção do topo do tanque de espessamento. 0 poço de alimentação está configurado para reduzir a turbulência da pasta fluida de alimentação sendo admitida, para possibilitar que floculantes sejam misturados no líquido, e para possibilitar suficiente tempo de residência para a reação entre floculantes e reagentes, antes que o líquido tratado seja descarregado para o tanque de espessamento. A configuração do poço de alimentação é tipicamente também intencionada para promover distribuição uniforme de pasta fluida fluindo a partir de sua saída para o tanque de espessamento. A concentração de pasta fluida de alimentação afeta a taxa de formação de floco, e a taxa de dosagem de floculante requerida para conseguir separação otimizada.

Esta concentração também afeta performance de espessador em termos de limpidez de sobrefluxo e densidade de subfluxo versus consumo de floculante. Conseqüentemente, a pasta fluida de alimentação sendo admitida para o poço de alimentação freqüentemente requer diluição de maneira a conseguir um resultado otimizado.

As tecnologias existentes conseguem diluição de pasta fluida de alimentação por vários métodos. Alguns métodos envolvem bombeamento de sobrenadante ou de liquido novo para a corrente de alimentação. Os métodos relativamente mais novos, entretanto, utilizam liquido a partir de dentro do tanque de espessamento para diluir a corrente de alimentação. Estes métodos mais novos tipicamente empregam mecanismos de densidade diferencial ou de transferência de quantidade de movimento para movimentar o liquido a partir do tanque de espessamento para a corrente de alimentação.

Todos estes métodos existentes possuem desvantagens.

Aqueles utilizando bombas requerem considerável trabalho de tubulação e energia elétrica para transferir o líquido de diluição. Reciprocamente, os sistemas internos, que utilizam mecanismos de densidade diferencial ou de transferência de quantidade de movimento, são relativamente mais simples e requerem de pouca a nenhuma energia elétrica, mas faltam recursos para precisamente controlar diluição sob todas as condições de operação. É um objetivo da presente invenção ultrapassar ou substancialmente aperfeiçoar uma ou mais das deficiências do estado da técnica, ou pelo menos proporcionar uma alternativa útil.

APRESENTAÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO

Em concordância com um primeiro aspecto, a presente invenção proporciona um aparelho de diluição para um espessador do tipo possuindo um tanque de espessamento e um poço de alimentação disposto a montante do tanque de espessamento para receber líquido de alimentação, o referido aparelho de diluição incluindo: - uma bomba submersível adaptada para submersão pelo menos parcial dentro do tanque de espessamento, para retirada de líquido de diluição sobrenadante diretamente a partir do tanque de espessamento e injeção do referido líquido de diluição para o líquido de alimentação, para efetuar diluição do mesmo antes da transferência do líquido de alimentação a partir do poço de alimentação para o tanque de espessamento.

Preferivelmente, o aparelho adicionalmente inclui recurso de controle para regular a taxa de fluxo do líquido de diluição em resposta a -um ou mais parâmetros de sistema selecionados. A taxa de fluxo é preferivelmente variada pelo ajustamento da velocidade de bomba.

Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, o poço de alimentação está disposto substancialmente dentro do tanque de espessamento, a bomba está posicionada substancialmente dentro do tanque de espessamento, e todo encanamento e trabalho de tubulação para a bomba está predominantemente contido dentro de um perímetro externo do tanque de espessamento.

Preferivelmente também, a bomba está posicionada proximamente adjacente ao poço de alimentação de maneira a assim minimizar encanamento intermediário e trabalho de tubulação dentro do tanque de espessamento. A bomba é preferivelmente uma bomba de fluxo axial, incluindo um vaso de recepção geralmente configurado em taça adaptado, em utilização, para estar submerso no líquido de diluição sobrenadante. A bomba preferivelmente inclui um propulsor montado sobre um eixo rotativo para retirar liquido a partir do vaso de recepção e injetar o liquido para o poço de alimentação. 0 eixo é preferivelmente tracionado por um motor e uma caixa de câmbio (de transmissão).

Preferivelmente também, o propulsor e o eixo estão .alojados em uma câmara alongada orientada geralmente verticalmente se estendendo ascendentemente a partir de baixo do propulsor. A câmara é preferivelmente cilíndrica em configuração, e inclui um canal de saída para direcionar fluido bombeado para o poço de alimentação.

Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, o líquido de diluição é injetado para uma tubulação de alimentação a montante do poço de alimentação. Em concordância com uma concretização alternativa da presente invenção, entretanto, o líquido de diluição é injetado diretamente para o poço de alimentação.

Em concordância com um segundo aspecto, a presente invenção proporciona um espessador incluindo: - um tanque de espessamento; - um poço de alimentação localizado a montante do referido tanque de espessamento para receber líquido de alimentação; e um aparelho de diluição como precedentemente definido; - a bomba submersível estando pelo menos parcialmente submersa dentro do tanque de espessamento, para retirar líquido de diluição sobrenadante diretamente a partir do tanque de espessamento, e injeção do referido líquido de diluição para o líquido de alimentação, para efetuar diluição do mesmo, antes da transferência do liquido de alimentação para o tanque de espessamento.

Preferivelmente, o espessador adicionalmente inclui recurso de controle para regular a taxa de fluxo do liquido de diluição em resposta a vim ou mais parâmetros de sistema selecionados.

Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, o poço de alimentação está disposto substancialmente dentro do tanque de espessamento, a bomba está posicionada substancialmente dentro do tanque de espessamento, e todo encanamento e trabalho de tubulação para a bomba está substancialmente contido dentro do perímetro externo do tanque de espessamento.

Preferivelmente também, a bomba está posicionada proximamente adjacente ao poço de alimentação de maneira a assim minimizar encanamento intermediário e trabalho de tubulação dentro do tanque de espessamento. 0 poço de alimentação está preferivelmente posicionado substancialmente centralizadamente dentro do tanque de espessamento.

Em concordância com um terceiro aspecto, a presente invenção proporciona um método de diluição de líquido de alimentação em um espessador do tipo possuindo um tanque de espessamento e um poço de alimentação localizado a montante do referido tanque de espessamento para receber líquido de alimentação, o referido método incluindo as etapas de: - proporcionar uma bomba submersível; - submersão da bomba pelo menos parcialmente dentro do tanque de espessamento; - acionamento da bomba de maneira a assim retirar liquido de diluição sobrenadante diretamente a partir do tanque de espessamento, e injeção do referido liquido de diluição para o liquido de alimentação, para efetuar diluição do mesmo, antes da transferência do liquido de alimentação a partir do poço de alimentação para o tanque de espessamento.

Preferivelmente, o método inclui a etapa adicional de controle da taxa de fluxo do liquido de diluição em resposta a um ou mais parâmetros de sistema selecionados.

Preferivelmente, o método também inclui a etapa adicional de manutenção de uma diferença de pressão de liquido relativamente pequena entre uma superfície de líquido no poço de alimentação e uma superfície de líquido no tanque de espessamento.

Em concordância com a concretização preferida da presente invenção, o método inclui as etapas adicionais de posicionamento do poço de alimentação substancialmente dentro do tanque de espessamento, posicionamento da bomba substancialmente dentro do tanque de espessamento, e contendo todo o encanamento e o trabalho de tubulação para a bomba substancialmente dentro do perímetro externo do tanque de espessamento. Preferivelmente também, a bomba está posicionada proximamente adjacente ao poço de alimentação de maneira a assim minimizar o encanamento intermediário e o trabalho de tubulação dentro do tanque de espessamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO

Uma concretização preferida da presente invenção irá agora ser descrita em maiores detalhes, para finalidade de exemplificação somente, com referência para os desenhos acompanhantes, nos quais: A Figura 1 é uma elevação lateral seccional do aparelho de diluição em concordância com a presente invenção. A Figura 2 é uma vista plana de um poço de alimentação de espessador incorporando o aparelho., de diluição em concordância com a presente invenção.

CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS DA PRESENTE INVENÇÃO

Uma aplicação preferida da presente invenção está no campo técnico de processamento, de separação e de extração de minerais, por intermédio do que minério finamente granulado está suspenso como polpa em um meio líquido adequado, tal como água, em uma consistência que permite fluxo, e decantação em condições de imobilidade.

Referindo-se aos desenhos, o aparelho de diluição inclui uma bomba de fluxo axial (1) para precisamente injetar líquido sobrenadante (2) a partir das adjacências da superfície de líquido (3) de um tanque de espessamento (não mostrado) para diluir líquido em um poço de alimentação (4). A bomba (1) inclui um vaso de recepção configurado em taça (5) submerso no líquido sobrenadante (2) . A bomba (D também inclui um propulsor submerso (6) montado sobre um eixo rotativo <7) para retirar líquido a partir do vaso de recepção (5) e injetar o líquido para o poço de alimentação (4) . 0 eixo rotativo (7) é tracionado por um motor e uma caixa de câmbio associada (não mostrados). A bomba (1) é responsiva (reage) aos parâmetros de sistema para ajustamento da taxa de fluxo do líquido sobrenadante (2) .

Na concretização ilustrada, a taxa de fluxo é ajustada pela variação da velocidade de bomba. Entretanto, em outras concretizações, a taxa de fluxo é ajustada utilizando válvulas de controle ou outros recursos. 0 propulsor (6) e o eixo (7) estão alojados em uma câmara cilíndrica vertical (8) se estendendo ascendentemente a partir de baixo do propulsor (6) . A câmara cilíndrica vertical (8) se estende acima da superfície (3) do líquido sobrenadante (2) , por intermédio disso preenchendo o requerimento para uma vedação em seu ápice (vértice) e possibilitando para acesso ao e remoção do propulsor (6) . A câmara (8) também inclui um canal de saída (9) localizado acima do propulsor (6) para direcionar fluido bombeado para uma tubulação de alimentação (10) do poço de alimentação (4).

Em utilização, o motor é acionado para tracionar o eixo (7) e o propulsor (6) . A rotação do propulsor (6) retira líquido sobrenadante (2) a partir do tanque de espessamento para o vaso (5) e ascende através da câmara (8). Isto aumenta a diferença de pressão de líquido entre o nível de líquido no tanque de espessamento e o canal de saída (9) e força o líquido através da saída e para a tubulação de alimentação (10).

Em concordância com uma concretização alternativa da presente invenção, o vaso de recepção (5) inclui uma abertura adicional em sua base para proporcionar um caminho adicional para líquido a ser retirado. 0 aparelho de diluição também inclui uma montagem de flange (11) para permitir seu travamento em cima de uma montagem de cubo de roda (12) do poço de alimentação (4) .

Em outras concretizações, o aparelho de diluição está travado em cima da lateral do poço de alimentação (4) em si mesmo para possibilitar que liquido sobrenadante (2) seja injetado diretamente para o poço de alimentação (4).

Na concretização preferida da presente invenção descrita anteriormente, a bomba (1) é uma bomba de fluxo axial. Entretanto, deverá ser observado que tipos de bomba alternativos podem também ser utilizados para injetar o liquido sobrenadante (2) para o poço de alimentação (4). As bombas de pistão e as bombas a vácuo são exemplos de alguns tipos de bomba alternativos que poderíam ser utilizados.

Deverá ser observado que o aparelho de diluição ilustrado proporciona um recurso eficiente e precisamente controlável para diluição da pasta fluida de alimentação em um espessador. Desde que as diferenças de pressão de líquido entre a superfície de líquido no poço de alimentação (6) e a superfície de líquido (3) no tanque de espessamento são mantidas em um nível similar, a bomba de fluxo axial (D requer somente uma pequena diferença de pressão de líquido para tracionar o líquido de diluição sobrenadante. A proximidade do aparelho de diluição para o poço de alimentação reduz a quantidade de tubulação requerida e também reduz o consumo de energia. Também, o aparelho de diluição não requer um propulsor resistente ao desgaste, desde que ele bombeia líquido relativamente limpo. 0 aparelho de diluição também possibilita que floculantes sejam introduzidos tanto a montante ou quanto a jusante do propulsor para conseguir dispersão e diluição de floculantes precedentemente ao contato com partículas sólidas na corrente. Nesta concretização, o floculante é adicionado através das aberturas (13) na tubulação de alimentação (10).

Em todos estes aspectos, a presente invenção representa um aperfeiçoamento prático e comercialmente significativo sobre o estado da técnica.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a um exemplo especifico, deverá ser observado por aqueles especializados no estado da técnica que a presente invenção não é para ser concretizada como estando limitada para as concretizações descritas anteriormente, mas, certamente um número de variações e de modificações adicionais em muitas outras formas são possíveis dentro do escopo das subsequentes reivindicações de patente.

Claims (26)

1. Aparelho de diluição para um espessador possuindo um tanque de espes sarnento e um poço de alimentação (4) disposto a montante do tanque para receber liquido de alimentação, caracterizado pelo fato de que referido aparelho de diluição inclui: uma bomba submersivel (1) incluindo um vaso de recepção (5) e um propulsor (6), no qual, em uso, a bomba (1) é pelo menos parcialmente submersa no tanque de espessamento, pelo que o propulsor (6) retira líquido de diluição sobrenadante (2) do tanque de espessamento no vaso de recepção (5) para injeção no poço de alimentação (4), para efetuar diluição do líquido de alimentação antes da transferência do líquido de alimentação do poço de alimentação (4) no tanque de espessamento.

2. Aparelho de diluição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o vaso de recepção (5) é ligado ao poço de alimentação (4) para comunicação de fluido com o mesmo.

3. Aparelho de diluição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de incluir meios de controle para regular uma taxa de fluxo do líquido de diluição em resposta a um ou mais parâmetros de sistema selecionados.

4. Aparelho de diluição, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a taxa de fluxo é variada pelo ajuste da velocidade de bomba.

5. Aparelho de diluição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a bomba é uma bomba de fluxo axial.

6. Aparelho de diluição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o vaso de recepção (5) é geralmente em forma de taça.

7. Aparelho de diluição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o propulsor (6) é montado sobre um eixo rotativo (7), o eixo sendo acionado por um motor e caixa de câmbio.

8. Aparelho de diluição, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o propulsor (6) e o eixo (7) são alojados em uma câmara alongada (8) orientada geralmente verticalmente se estendendo ascendentemente a partir de baixo do propulsor (6).

9. Aparelho de diluição, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a câmara (8) é geralmente cilíndrica em configuração, e inclui um canal de saída (9) para direcionar fluido bombeado para o poço de alimentação (4) .

10. Aparelho de diluição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o propulsor (6) está localizado no interior do vaso de recepção (5).

11. Aparelho de diluição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o propulsor transfere o líquido de diluição (2) para o líquido de alimentação.

12. Aparelho de diluição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o liquido de diluição (2) é injetado em uma tubulação de alimentação (10) a montante do poço de alimentação (4).

13. Aparelho de diluição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o liquido de diluição é injetado diretamente no poço de alimentação.

14. Aparelho de diluição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o aparelho de diluição é fixável a uma montagem de cubo de roda (12) do poço de alimentação (4).

15. Aparelho de diluição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o aparelho de diluição é travado a uma montagem de cubo de roda (12) do poço de alimentação (4).

16. Aparelho de diluição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que uma diferença de pressão de liquido relativamente pequena é mantida entre uma superfície de líquido no poço de alimentação (4) e uma superfície de líquido (3) no tanque de espessamento.

17. Método de diluição de líquido de alimentação em um aparelho de diluição como definido na reivindicação 1 para um espessador, possuindo um tanque de espessamento e um poço de alimentação (4) localizado a montante de referido tanque para receber líquido de alimentação, referido método sendo caracterizado pelo fato de incluir as etapas de: - proporcionar uma bomba submersível (1) incluindo um vaso de recepção (5) e um propulsor (6), no qual, em uso, a bomba (1) é pelo menos parcialmente submersa no tanque de espessamento; e - atuação da bomba (1) tal que o propulsor (6) retira líquido de diluição sobrenadante (2) do tanque de espessamento no vaso de recepção (5) para injeção no poço de alimentação (4) , para efetuar diluição do liquido de alimentação antes da transferência do líquido de alimentação do poço de alimentação (4) no tanque de espessamento.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de incluir a etapa adicional de controlar a taxa de fluxo do líquido de diluição em resposta a um ou mais parâmetros de sistema selecionados.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que a bomba é uma bomba de tipo fluxo axial.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que o vaso de recepção (5) é geralmente em forma de taça.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, caracterizado pelo fato de incluir a etapa adicional de injetar o líquido de diluição (2) no líquido de alimentação.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, caracterizado pelo fato de que o líquido de diluição (2) é injetado em uma tubulação de alimentação (10) do poço de alimentação (4).

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, caracterizado pelo fato de que o liquido de diluição é injetado diretamente no poço de alimentação (4).

24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, caracterizado pelo fato de incluir a etapa de fixação do aparelho de diluição a uma montagem de cubo de roda (12) do poço de alimentação (4).

25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, caracterizado pelo fato de incluir adicionalmente a etapa de travar o aparelho de diluição a uma montagem de cubo de roda (12) do poço de alimentação (4) .

26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 25, caracterizado pelo fato de incluir a etapa adicional de manter uma diferença de pressão de liquido relativamente pequena entre uma superfície de líquido no poço de alimentação (4) e uma superfície de líquido (3) no tanque de espessamento.