ES2634997T3 - Método y aparato para separar materia particulada - Google Patents

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Abstract

Un aparato de separación (2) que separa materia particulada basándose en la densidad en un proceso de trituración o de molienda, incluyendo la materia particulada principalmente materia mineral de un tamaño de partícula sustancialmente homogéneo, incluyendo el aparato de separación (2): una carcasa (3); una entrada de materia particulada (4) adaptada para permitir el acceso de la materia particulada en la carcasa (3); caracterizado por que el aparato de separación (2) comprende: al menos un tamiz de separación por tamaños (8) en la entrada de materia particulada (4); una entrada de fluido (5), adaptada para permitir el acceso de un fluido en una parte inferior de la carcasa (3) de modo que el fluido y la materia particulada forman juntos un lecho fluidizado; una primera salida (7), adaptada para permitir la evacuación de materia particulada de una primera densidad predeterminada desde una parte inferior de la carcasa (3); y una segunda salida (6), adaptada para permitir la evacuación de materia particulada de una segunda densidad predeterminada desde una parte superior de la carcasa (3), siendo la segunda densidad predeterminada menor que la primera densidad predeterminada.

Description

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DESCRIPCION
Metodo y aparato para separar materia particulada Antecedentes de la invencion
La presente invencion se refiere a un aparato y a un metodo para separar materia particulada. En particular, la presente invencion se refiere a un aparato y a un metodo tales, que son utiles para separar minerales basandose en la densidad.
En una realizacion preferida, pero no limitativa, la presente invencion se refiere a procesos espedficos para eliminar materia mineral de la materia de recirculacion dentro de un molino triturador basandose en la densidad. Los procesos espedficos incluyen una seleccion de partfculas inicial basada en el tamano usando un proceso de tamizado para seleccionar materia particulada que se ha triturado hasta un tamano, en el que la composicion es casi homogenea. Entonces se usa un segundo proceso para separar el material de baja densidad del material de alta densidad. El material de baja densidad puede alimentarse de vuelta al molino, mientras que se elimina el componente de alta densidad o puede eliminarse el material de baja densidad, mientras que el componente de alta densidad se alimenta de vuelta al molino.
Descripcion de latecnica anterior
Un aparato y un metodo para separar materia particulada se conocen, por ejemplo, por el documento US-A- 4.408.723.
Un molino de husillo vertical tfpico [80] para su uso en la trituracion de carbon, piedra caliza o algun otro material se muestra en la Figura 1. La materia prima se alimenta bajando por el centro del molino [81] a la seccion de trituracion [82] donde se machaca para dar partfculas mas pequenas. Estas partfculas se transportan normalmente mediante aire [83] dentro del molino a un clasificador [84], en el que las partfculas mas grandes [86] se separan de las partfculas finas [87] y se devuelven al proceso de trituracion [82] para una trituracion adicional. Esto da como resultado una carga de recirculacion de partfculas grandes que se llevan desde la seccion de trituracion [82] del molino a la seccion de clasificacion [84] y luego se devuelven a la seccion de trituracion [82]. La trituracion se realiza normalmente mediante ruedas [85] o bolas en la parte inferior del molino y un gas, normalmente aire, se sopla [88] sobre la seccion de trituracion [82] para llevar el material triturado al clasificador [84], ubicado normalmente en la parte superior del molino. Las partfculas mas grandes rechazadas en el clasificador [84] se devuelven normalmente a la seccion de trituracion inferior [82] por medio de un canal de descarga de rechazos [86]. Un ejemplo tfpico de un molino de husillo vertical se muestra en la Figura 1 y el proceso de recirculacion de partfculas grandes resultante se ilustra en la Figura 2. La Figura 3 muestra un detalle adicional de un molino de husillo vertical tfpico.
Este mismo proceso tiene lugar en un molino de bolas tfpico [100], ejemplos del cual se muestran en las Figuras 5 y 6. En un molino de bolas, la materia prima [81] se alimenta al interior del extremo de un tambor giratorio [90]. Grandes bolas [95] machacan la materia prima para dar partfculas mas pequenas. Las partfculas se transportan mediante aire [93] a un clasificador [94], en el que las partfculas mas grandes [96] se separan de las partfculas finas [97] y se devuelven al proceso de trituracion [82] para una trituracion adicional. De nuevo en el molino de bolas, se sopla un gas [98] sobre la seccion de trituracion [82] para llevar el material triturado al clasificador [94], que en este caso esta ubicado por separado con respecto al triturador. Las partfculas mas grandes rechazadas en el clasificador [94] se devuelven a la seccion de trituracion [82] por medio de un canal de descarga de rechazos [96].
La materia prima sin procesar que se alimenta inicialmente al molino [81] estara compuesta normalmente de un conglomerado con diferentes impurezas minerales unidas entre sf mediante otro mineral primario. Ejemplos tfpicos de esto son carbon y piedra caliza, en los que diversos componentes de impureza pueden contener minerales, tales como sflice (arena), piritas (hierro), calcio y/o alumina (en el componente de arcilla), que estan incrustados en el mineral primario en forma de partfculas o pequenas masas de las impurezas individuales. En el caso del carbon, la materia mineral primaria es carbono, mientras que en el caso de la piedra caliza la materia mineral primaria es carbonato de calcio. El proceso de molienda machaca la materia prima liberando cualquier partfcula que forme los conglomerados dentro del mineral primario. Por tanto, en el caso del carbon, ademas de las partfculas de carbono se generaran partfculas de arena, hierro y arcilla.
La separacion de los componentes minerales puede realizarse basandose en diferentes propiedades ffsicas o qrnmicas, por ejemplo la resistividad electrica o la solubilidad. En el caso del carbon, si se requiere separar el carbono de los otros minerales de baja densidad, tales como alumina, calcio o material de arcilla, puede usarse un separador electrostatico para separar el carbono de baja resistividad del material de alumina o calcio de alta resistividad. Tambien se sabe que los separadores electrostaticos se usan en la industria de extraccion de arena para separar los minerales valiosos que puedan anadirse al proceso de eliminacion de minerales actual para aumentar el grado de separacion del material o bien de baja o bien de alta densidad. La separacion adicional basandose en la solubilidad es otra opcion para el procesamiento adicional del material de baja o de alta densidad.
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El lavado del material extrafdo eliminara los componentes solubles, que pueden recuperarse posteriormente evaporando el agua, si se requiere.
Todos estos procesos de separacion de la tecnica anterior pretenden eliminar las impurezas o similares, de modo que se recupere de manera eficaz una concentracion mejorada del mineral deseado.
Sumario de la invencion
La presente invencion pretende proporcionar un aparato de separacion y un proceso para separar materia particulada mejorados, o al menos una alternativa a los conocidos.
La presente invencion tambien pretende proporcionar un aparato de separacion y un proceso de separacion, que realicen la separacion de mineral u otra materia particulada basandose en la densidad.
En una forma amplia, la presente invencion proporciona un aparato de separacion que separa materia particulada basandose en la densidad en un proceso de trituracion o de molienda, incluyendo la materia particulada principalmente materia mineral de un tamano de partfcula sustancialmente homogeneo, incluyendo el aparato de separacion:
una carcasa;
una entrada de materia particulada adaptada para permitir el acceso de la materia particulada en la carcasa; caracterizado por que el aparato de separacion comprende:
al menos un tamiz de separacion por tamanos en la entrada de materia particulada;
una entrada de fluido, adaptada para permitir el acceso de un fluido en una parte inferior de la carcasa de modo que el fluido y la materia particulada forman juntos un lecho fluidizado;
una primera salida, adaptada para permitir la evacuacion de materia particulada de una primera densidad predeterminada desde una parte inferior de la carcasa; y
una segunda salida, adaptada para permitir la evacuacion de materia particulada de una segunda densidad predeterminada desde una parte superior de la carcasa, siendo la segunda densidad predeterminada menor que la primera densidad predeterminada.
Preferiblemente, dicha entrada de fluido esta adaptada para permitir el acceso de dicha materia particulada en una parte inferior de dicha carcasa.
Tambien preferiblemente, dicha carcasa esta dividida en secciones.
Tambien preferiblemente, dicha carcasa incluye al menos un tamiz de distribucion adaptado para ayudar en la distribucion de un fluido que fluye a traves de dicho tamiz.
Tambien preferiblemente, dicho aparato incluye una pluralidad de entradas de fluido.
Tambien preferiblemente, dicha entrada de fluido esta ubicada por debajo de una placa perforada que se extiende por la carcasa.
En una forma amplia adicional, la presente invencion proporciona un dispositivo de separacion de multiples etapas para separar materia particulada, que incluye al menos dos de dichos aparatos de separacion tal como se definio anteriormente en el presente documento, en el que dicha salida de un primer aparato de separacion esta adaptada para alimentar materia particulada a dicha entrada de materia particulada de un segundo aparato de separacion.
Preferiblemente, un tamiz de separacion por tamanos esta ubicado entre dicha salida del primer dispositivo de separacion y dicha entrada de materia particulada del segundo dispositivo de separacion.
En una forma amplia adicional, la presente invencion proporciona un metodo de separacion de materia particulada que incluye principalmente materia mineral de un tamano de partfcula sustancialmente homogeneo en un dispositivo de trituracion o de molienda que usa un aparato de separacion, comprendiendo el metodo:
permitir el acceso de materia particulada de un tamano de partfcula sustancialmente homogeneo a traves de una entrada de materia particulada de una carcasa de un aparato de separacion;
caracterizado por:
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permitir el acceso de la materia particulada a traves de al menos un tamiz de separacion por tamanos;
permitir el acceso de fluido en una parte inferior de la carcasa a traves de una entrada de fluido de la carcasa de modo que el fluido y la materia particulada forman juntos un lecho fluidizado;
permitir la evacuacion de materia particulada de una primera densidad predeterminada desde una parte inferior de la carcasa a traves de una primera salida de la carcasa; y
permitir la evacuacion de materia particulada de una segunda densidad predeterminada desde una parte superior de la carcasa a traves de una segunda salida, siendo la segunda densidad predeterminada menor que la primera densidad predeterminada.
Tambien preferiblemente, el dispositivo o aparato esta instalado en un molino de husillo vertical.
Breve descripcion de los dibujos
La presente invencion se entendera de una manera mas completa a partir de la siguiente descripcion detallada de realizaciones preferidas pero no limitativas de la misma, descritas en relacion con los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista en seccion de un molino de husillo vertical tfpico de la tecnica anterior;
la Figura 2 es un molino de husillo vertical de la tecnica anterior que representa el proceso de recirculacion de partfculas grandes;
la Figura 3 es un molino de husillo vertical de la tecnica anterior;
la Figura 4 muestra la invencion instalada en un molino de husillo vertical, que incluye la entrada de aire de fluidizacion y la salida de materia particulada;
la Figura 5 es un molino de bolas tfpico de la tecnica anterior;
la Figura 6 es un molino de bolas tfpico de la tecnica anterior que representa el flujo de diversas partfculas; la Figura 7 muestra la invencion instalada en un molino de bolas;
la Figura 8 es una realizacion de dos etapas de la invencion que incluye multiples tamices de distribucion, tamices de separacion por tamanos por encima de la entrada de materia particulada y un tamiz de separacion por tamanos entre las etapas;
la Figura 9 es una vista desde arriba de una realizacion de la invencion dividida en secciones;
la Figura 10 es una realizacion de multiples etapas que incluye multiples suministros de aire, multiples tamices de distribucion y tamices de separacion por tamanos por encima de la entrada de materia particulada asf como entre las etapas; y,
la Figura 11 es una realizacion de una unica etapa que incluye un caja de distribucion de fluido y una placa perforada, multiples tamices de distribucion y tamices de separacion por encima de la entrada de materia particulada.
Descripcion detallada de la realizacion preferida
A lo largo de los dibujos, se usaran numeros de referencia parecidos para identificar caractensticas similares, excepto cuando se indique expresamente lo contrario.
La Figura 4 muestra una realizacion preferida de la invencion instalada en un molino de husillo vertical [1] y la Figura 7 muestra una realizacion preferida instalada en un molino de bolas [110]. El aparato de separacion [2] se muestra en detalle en la Figura 8. Incluye una carcasa [3], una entrada de materia particulada [4], una entrada de fluido [5] y una salida [6]. La carcasa [3] estara hecha normalmente de acero, pero puede ser de cualquier otro material o material compuesto adecuado. La materia particulada, normalmente pero sin limitarse a, carbon, piedra caliza u otros minerales, entra en el aparato [2] por medio de la entrada de materia particulada [4]. Un fluido, habitualmente aire, pero que puede ser cualquier otro fluido con propiedades apropiadas y no reacciona con la materia particulada, entra en el aparato [2] por medio de la entrada de fluido [5]. El fluido puede estar a presion y, como entenderan los expertos en la tecnica, la presion optima puede determinarse basandose en las densidades de la materia particulada, el volumen de la carcasa, el material objetivo a separar y otros factores, de modo que se produzca un mezclado o una fluidizacion apropiados entre la materia particulada y el fluido. La materia particulada de una
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densidad predeterminada sale del aparato [2] por medio de la salida [6]. Por ejemplo, si el material primario es carbon, pueden recogerse partfculas de alta densidad tales como sflice y piritas, mientras que las partfculas de baja densidad, tales como carbono, salen del aparato.
En la realizacion preferida, la entrada de fluido [5] esta ubicada de modo que entra fluido en una parte inferior de la carcasa de aparato [3]. Esto permite que el fluido fluya hacia arriba a traves de la materia particulada, haciendo que se fluidice. Entonces el material de baja densidad puede desplazarse hacia la parte superior de la carcasa [3], mientras que el material de alta densidad se mueve hacia la parte inferior.
La salida [6] esta ubicada de modo que sale materia particulada de una densidad predeterminada desde una parte superior de la carcasa de aparato [3]. Alternativamente, la salida [7] puede estar ubicada de modo que materia particulada de una densidad predeterminada salga desde una parte inferior de la carcasa de aparato [3]. Como en la realizacion mostrada, el aparato [2] puede incluir tanto una salida superior [6] como una salida inferior [7]. La Figura 4 muestra una realizacion con una salida superior [6] que permite que el material vuelva al proceso de trituracion [82] y una salida inferior [7] que conecta con una tolva de rechazos de molino [31]. Este material puede eliminarse completamente del proceso de trituracion o experimentar un procesamiento adicional.
La entrada de materia particulada [4] puede incluir al menos un tamiz de separacion por tamanos [8]. En la realizacion mostrada tambien esta presente un segundo tamiz de separacion [9]. En el caso del carbon, el primer tamiz de separacion [8] puede permitir que partfculas por debajo de aproximadamente 10 mm pasen a traves del mismo [41], permitiendo el segundo tamiz [9] que partfculas por debajo de aproximadamente 3 mm pasen a traves del mismo [42]. Estos son solo valores tipicos, determinandose los tamanos que deben separarse por la composicion de material particular que esta clasificandose. El material demasiado grande para el primer tamiz [43] o demasiado grande para el segundo tamiz [44] se devuelve normalmente al proceso de trituracion [82].
La Figura 9 muestra una realizacion de un aparato de separacion [2] que se ha dividido en secciones usando placas divisoras macizas [10] y placas divisoras perforadas [22]. La division en secciones del aparato de separacion [2] usando placas divisoras macizas [10] mejora la eficacia limitando el volumen de material que se fluidiza. Cada seccion tendra una salida independiente [7] y el tamano menor mejora la distribucion de fluido e impide la acumulacion de material de alta o baja densidad en los extremos del aparato.
La realizacion preferida tambien incluye tamices de burbujeo de lecho fluidizado, o tamices de distribucion [11], que ayudan a distribuir el flujo de fluido a traves de la carcasa [3]. Un flujo de fluido sistematico a traves del aparato garantiza que la separacion por densidad es mas eficaz, ya que flujos mayores en areas particulares provocaran que partfculas de mayor densidad se lleven hasta la parte superior.
La Figura 10 muestra una realizacion con numerosas entradas de fluido [5]. Esta es otra caractenstica que tiene como objetivo mejorar la distribucion del fluido en la carcasa [3]. Otro metodo para conseguir un flujo bien distribuido se muestra en la Figura 11, en la que la entrada de fluido [5] esta ubicada por debajo de una placa perforada [12], creando una caja de distribucion de aire [21]. Esta placa perforada garantiza que el fluido entre en la seccion de la carcasa [5] que contiene la materia particulada de la manera mas uniforme posible. Esta placa tambien puede presentar una pendiente hacia una salida [7] para ayudar a eliminar el material de alta densidad.
La Figura 8 y la Figura 10 muestran realizaciones que incluyen dos etapas. En cada caso, la salida de materia particulada [6] de la primera etapa [14] se alimenta a la entrada de materia particulada [13] de la segunda etapa [15]. En estas realizaciones, un tamiz de separacion [20] esta ubicado entre la salida [6] de la primera etapa [14] y la entrada de materia particulada [13] de la segunda etapa [15]. Esto permite que las partfculas de una baja densidad, pero todavfa por encima de un determinado tamano se devuelvan al proceso de trituracion [82], mientras que solo partfculas de una baja densidad y por debajo de un cierto tamano entren en la segunda etapa [15].
El proceso en la presente invencion puede aplicarse a cualquier proceso de trituracion en el que se trituren
conglomerados de materia mineral de densidad variable y deban eliminarse impurezas o bien de una mayor
densidad o bien de una menor densidad. Ademas de la industria energetica, en la que se tritura el carbon, y la industria cementera, en la que se tritura la piedra caliza, hay muchas otras aplicaciones en la industria
manufacturera y de procesamiento de minerales, en las que pueden eliminarse impurezas de alta densidad o baja
densidad usando este proceso.
El proceso de trituracion rompe el conglomerado liberando estas partfculas de materia mineral no primaria, las impurezas a eliminar. El proceso de tamizado que puede formar parte de la presente invencion esta disenado para evitar que las partfculas por encima de un tamano predeterminado entren en el separador por densidad, de modo que las partfculas que entran en el separador por densidad se rompen mediante el proceso de trituracion hasta que ya no son conglomerados de diferentes partfculas de mineral unidas mediante el mineral primario. Las partfculas por debajo de un tamano predeterminado estaran compuestas principalmente por la materia mineral primaria o las diversas impurezas que pueden ser el objetivo para la eliminacion. Por ejemplo, en el caso del carbon, los principales minerales que son el objetivo para la eliminacion son sflice (arena) y piritas (hierro), que presentan una densidad mayor que la materia mineral primaria, carbono. El tamano de las partfculas a las que se les permite entrar
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en el proceso de separacion por densidad se determinara sometiendo a prueba la carga de parffculas en circulacion en el molino y asignando el tamano de parffcula por debajo del cual las impurezas objetivo se concentran en parffculas individuales que contienen poco del mineral primario.
En la realizacion mostrada en la Figura 8, el proceso de separacion ffsica que limita el tamano del material que entra en el separador por densidad es un proceso de dos etapas. La separacion inicial usa un tamiz primario [8] que puede formarse a partir de una chapa de acero ranurada (ranuras de 5 mm a 10 mm) para separar las parffculas grandes, que forman el componente principal del material de recirculacion. Esto va seguido de un tamiz [9] que puede estar hecho a partir de elementos de alambre trapezoidal paralelos separados por de 1 mm a 3 mm en la entrada [4] al separador por densidad [2] para impedir que todos excepto el tamano de parffcula objetivo predeterminado (normalmente entre 1 mm y 3 mm) entren en el separador por densidad [2].
El proceso de tamizado tambien puede incluir una gama de procesos de separacion ffsica que incluyen:
Tamices compuestos por elementos paralelos separados sobre los que fluye el material permitiendo de ese modo que las parffculas mas pequenas caigan a traves de los mismos, mientras que se impide que las parffculas mas grandes entren en el espacio por debajo mediante los elementos paralelos.
Tamices en forma de una criba que usan multiples elementos transversales con una separacion fija en forma de una malla o una placa maciza con multiples orificios de un tamano fijo para impedir que parffculas mas grandes que el tamano del hueco o del orificio entren en el espacio mas alla del tamiz.
El separador por densidad [3] puede ser un recipiente vertical, entrando las parffculas pequenas seleccionadas en la parte superior [4] y saliendo las parffculas de alta densidad [7] desde la parte inferior, normalmente fuera del separador para su recogida o procesamiento adicional o alternativamente para su devolucion al proceso de molienda. El separador por densidad [2] usa un gas, normalmente aire, para fluidizar las parffculas y sacar las parffculas de baja densidad [6] en la parte superior, normalmente a traves del tamiz al canal de descarga de rechazos [17] o alternativamente fuera del separador para su recogida o procesamiento adicional. El gas de fluidizacion entra en el separador por densidad desde uno o mas colectores de distribucion [5] ubicados en la parte inferior del recipiente vertical [3]. Dentro del separador por densidad [2] hay una serie de elementos de distribucion de gas [11], normalmente tamices de malla horizontales, ubicados por encima del colector de entrada de gas [5] para garantizar que el gas de fluidizacion se distribuye de manera equitativa a traves de la separacion por densidad [3] y por todo el material contenido en la misma. Esto garantiza que todas las parffculas pequenas seleccionadas se vean afectadas por el gas de fluidizacion.
Por tanto, hay dos fuerzas primarias que actuan sobre las parffculas en el separador por densidad [2], fuerzas gravitacionales, que son proporcionales a la masa, que actuan en sentido descendente, y fuerzas viscosas, que dependen del area superficial y el flujo ascendente del gas de fluidizacion, que actua en sentido ascendente. Como resultado, las parffculas de alta densidad con una alta relacion de masa con respecto a area superficial seguiran su camino hacia la parte inferior del recipiente de separacion por densidad [3], mientras que las de baja densidad, baja relacion de masa con respecto al area superficial, se moveran hacia arriba hacia la parte superior de las parffculas fluidizadas. El grado de separacion puede controlarse mediante el flujo de gas de fluidizacion, llevando un flujo de gas creciente parffculas mas densas a la parte superior del separador por densidad [2]. Por tanto, las parffculas de alta densidad se eliminaran o se devolveran al molino desde la salida [7] en la parte inferior del separador por densidad y las parffculas de baja densidad se eliminaran o se devolveran al molino desde la salida [6] en la parte superior del separador por densidad [2].
En la aplicacion de molienda de carbon, el material de baja densidad en la parte superior del recipiente de separacion por densidad se devolvera normalmente al molino, pero puede procesarse adicionalmente para eliminar otros minerales. Puede usarse un separador electrostatico para separar las parffculas de carbono de baja resistividad de las parffculas de calcio o alumina de resistividad mucho mayor. Por tanto, es posible separar la materia particulada seleccionada en tres componentes, material de alta densidad, que comprende principalmente sflice y piritas, la materia mineral de baja densidad, que existe normalmente como arcilla que contiene minerales de calcio y alumina, y el carbono de baja resistividad y baja densidad. Esto permitira la eliminacion de la mayoffa de las impurezas de materia mineral, que no son combustibles y forman el residuo de ceniza que sale del proceso de combustion, del carbon triturado, que es el material de combustion primario. Estas impurezas de materia mineral tambien contienen la mayoffa de los contaminantes generados por el proceso de combustion, que incluyen materia particulada, azufre, metales pesados y halogenos tales como cloro y fluor. La Figura 4 muestra un ejemplo ffpico de la implementacion de este sistema de eliminacion de minerales densos [2] en un molino de carbon de husillo vertical [1]. La Figura 3 es el molino de husillo vertical sin el sistema de eliminacion de minerales densos y la Figura 4 muestra la disposicion general para instalar el sistema de eliminacion de minerales densos en la seccion inferior del molino.
Uno de los problemas con este proceso de separador por densidad es que depende del tamano de parffcula, dado que la masa y por tanto la fuerza gravitacional es proporcional al volumen de parffcula, el cubo del diametro de parffcula, y la fuerza viscosa depende del area superficial, el cuadrado del tamano de parffcula. Siempre que todas
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las partfculas en el separador por densidad sean aproximadamente del mismo tamano, esto no es un problema, pero una gran variacion de tamano dara como resultado que partfculas densas mas pequenas se lleven hasta la parte superior del separador por densidad si el flujo de gas de fluidizacion es alto o que las partfculas de baja densidad mas grandes se muevan a la parte inferior del separador por densidad si el flujo de fluidizacion es bajo. Para superar este problema, tambien es posible tener separadores por densidad de multiples etapas. La primera etapa [14] usara un flujo de gas de fluidizacion superior para separar las partfculas mas grandes, eliminandose las partfculas de alta densidad grandes [18] desde la parte inferior del separador, permitiendose que las partfculas mas pequenas entren en un segundo separador por densidad [15] desde la parte superior de la primera etapa [20] y que las de baja densidad mas grandes [6] se eliminen o se devuelvan al proceso de molienda. Esto se conseguira teniendo un tamiz [16] que separa los dos separadores que solo permita que las partfculas mas pequenas pasen al segundo separador por densidad [15]. El segundo separador por densidad [15] solo actuara sobre las partfculas mas pequenas y tendra un flujo de gas inferior. Este flujo de gas de fluidizacion inferior llevara las partfculas de baja densidad pequenas hasta la parte superior del separador por densidad de segunda etapa y permitira que las partfculas pequenas mas densas se eliminen [19] desde la parte inferior del separador.
Una aplicacion de molino de carbon tfpica puede permitir que partfculas de menos de tres milfmetros entren en el separador por densidad de primera etapa [14], pero restringir el acceso al separador de densidad de segunda etapa [15] a partfculas de menos de un milfmetro. La Figura 8 muestra un ejemplo tfpico de la implementacion de este sistema de eliminacion de minerales densos [2] usando un separador por densidad de dos etapas en un molino de carbon de husillo vertical.
Cuanto mas uniforme sea la distribucion del flujo de gas, mas eficaz sera la separacion por densidad. Flujos superiores a traves de secciones de la materia particulada provocaran que material de mayor densidad se lleve hasta la parte superior del separador por densidad, mientras que flujos inferiores permitiran que material menos denso se desplace a la parte inferior. Por tanto, es muy importante garantizar que el gas se distribuya correctamente cuando se inyecta [5] en la parte inferior del separador por densidad y continue fluyendo uniformemente a traves del lecho de materia particulada de modo que el flujo de gas salga de manera uniforme en la superficie del lecho de materia particulada. Los tamices de burbujeo de lecho fluidizado, o tamices de distribucion [11], mostrados en la Figura 8, ayudaran a mantener una distribucion uniforme del flujo de gas a traves del lecho fluidizado de material particulado.
Dividir en secciones el separador por densidad usando placas divisoras macizas o perforadas [10] para limitar el volumen de material fluidizado, mejora de ese modo la eficacia del gas de fluidizacion y la elevacion del material mas denso. La division en secciones impedira que las partfculas mas grandes o mas finas se acumulen en los extremos del separador por densidad, limitando de ese modo la eficacia del proceso de separacion. Cada seccion tendra una sistema de eliminacion de material de alta densidad independiente [7] en la parte inferior y un sistema de eliminacion de baja densidad [6] en la parte superior, potenciado de ese modo la eliminacion de material denso y la fluidizacion del material en el separador por densidad. La limitacion del tamano del lecho fluidizado dividiendo en secciones el separador por densidad mejorara la distribucion del flujo del gas de fluidizacion a traves de la materia particulada solida y proporcionara una separacion mas sistematica. La provision de multiples puntos de elevacion [7] en la parte inferior del separador por densidad aumentara la eficacia de eliminacion de material denso particularmente si presenta una pendiente hacia una boquilla de elevacion [18]. Esta disposicion se muestra en la Figura 9.
El uso de multiples colectores de gas de fluidizacion [5] en la parte inferior del separador por densidad para mejorar la distribucion del gas de fluidizacion y potenciar de ese modo la fluidizacion del material en el separador por densidad mejorara tambien la eficacia del separador, mejorando la uniformidad de la distribucion del flujo de gas en la materia particulada. La mejor manera para conseguir esto es incorporar una caja de distribucion de gas [21] en la parte inferior de cada seccion con multiples orificios en la parte superior [12], que es la parte inferior del separador por densidad, para garantizar que el flujo se distribuye uniformemente a la parte inferior del lecho de partfculas. Esta disposicion se ilustra en la Figura 10 con multiples colectores de gas de fluidizacion [5] y en la Figura 11 con una caja de distribucion de gas [21] debajo de la parte inferior del separador por densidad.
La eliminacion de los minerales densos en el proceso de molienda de carbon en calderas alimentadas con material pulverizado tiene muchos beneficios, que incluyen:
Reduccion de la contaminacion a partir de materias particuladas, SO2, SO3, Hg, metales pesados y otros contaminantes peligrosos del aire (HAPS).
Reduccion de la erosion, particularmente del componente de sflice, en el molino, las tubenas de combustible y los quemadores.
Reduccion de la formacion de escoria en la caldera debido al hierro reducido.
Reduccion de las incrustaciones en la parte trasera de la caldera debido a una carga de materia particulada reducida.
Reduccion del tiempo de parada y mantenimiento debido a problemas de desgaste en el molino.
Aumento del rendimiento total del molino debido a una eficacia de molienda aumentada.
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La capacidad de quemar carbon de menor calidad con un mayor contenido de materia mineral.
Muchos otros beneficios resultaran de la implementacion de este proceso en otras aplicaciones de molienda tales como en el proceso de cemento. Otros procesos pueden ser separar material altamente combustible o reactivo que 10 requiere un gas inerte, tal como nitrogeno, para fluidizar el material particulado para impedir una reaccion (oxidacion) con la materia particulada, que se producina si se usase aire.
El proceso de separacion de minerales descrito puede potenciarse mediante una gama de procesos de separacion adicionales, como en los ejemplos anteriores, para proporcionar minerales con caractensticas ffsicas y/o qmmicas 15 seleccionadas. Esto proporciona las bases de un mecanismo para extraer minerales espedficos a partir de un proceso de molienda con un conglomerado como la alimentacion primaria al molino.
Los expertos en la tecnica apreciaran que pueden realizarse numerosas variaciones y modificaciones a las realizaciones espedficas de la invencion que se han descrito anteriormente en el presente documento. Debe 20 considerarse que todas de tales variaciones y modificaciones se encuentran dentro del alcance de la invencion tal como se reivindica a continuacion en el presente documento.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Un aparato de separacion (2) que separa materia particulada basandose en la densidad en un proceso de trituracion o de molienda, incluyendo la materia particulada principalmente materia mineral de un tamano de partfcula sustancialmente homogeneo, incluyendo el aparato de separacion (2):
    una carcasa (3);
    una entrada de materia particulada (4) adaptada para permitir el acceso de la materia particulada en la carcasa (3);
    caracterizado por que el aparato de separacion (2) comprende:
    al menos un tamiz de separacion por tamanos (8) en la entrada de materia particulada (4);
    una entrada de fluido (5), adaptada para permitir el acceso de un fluido en una parte inferior de la carcasa (3) de modo que el fluido y la materia particulada forman juntos un lecho fluidizado;
    una primera salida (7), adaptada para permitir la evacuacion de materia particulada de una primera densidad predeterminada desde una parte inferior de la carcasa (3); y
    una segunda salida (6), adaptada para permitir la evacuacion de materia particulada de una segunda densidad predeterminada desde una parte superior de la carcasa (3), siendo la segunda densidad predeterminada menor que la primera densidad predeterminada.
  2. 2. - El aparato de separacion (2) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la entrada de fluido (5) permite que entre un caudal de fluido suficiente en la carcasa (3) para provocar que la materia particulada se fluidice, pero un caudal insuficiente para provocar que partfculas individuales se suspendan en el fluido solo.
  3. 3. - El aparato de separacion (2) segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la carcasa (2) incluye al menos un tamiz de distribucion (11) adaptado para ayudar a distribuir el fluido que fluye a traves del tamiz.
  4. 4. - El aparato de separacion (2) segun la reivindicacion 3, caracterizado por que la carcasa (2) incluye una pluralidad de los tamices de distribucion (11).
  5. 5. - El aparato de separacion (2) segun la reivindicacion 3 o 4, caracterizado por que al menos uno de los tamices de distribucion (11) esta configurado para permitir que la materia particulada pase a traves del mismo.
  6. 6. - El aparato de separacion (2) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la carcasa (3) esta divida en secciones.
  7. 7. - El aparato de separacion (2) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el aparato (2) incluye una pluralidad de entradas de fluido (5).
  8. 8. - El aparato de separacion (2) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la entrada de fluido (5) esta ubicada por debajo de una placa perforada (12) que se extiende por la carcasa (3).
  9. 9. - El aparato de separacion (2) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la materia particulada es aquella rechazada desde un clasificador.
  10. 10. - El aparato de separacion (2) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la materia particulada es principalmente carbon.
  11. 11. - El aparato de separacion (2) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la materia particulada es principalmente carbonato de calcio.
  12. 12. - Un dispositivo de separacion de multiples etapas para separar materia particulada, caracterizado por que incluye al menos dos de los aparatos de separacion (2) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la salida del primer aparato de separacion (14) esta adaptada para alimentar materia particulada a la entrada de materia particulada del segundo aparato de separacion (15).
  13. 13. - Un molino de husillo vertical (80) que incluye un dispositivo o aparato (2) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
  14. 14. - Un metodo de separacion de materia particulada que incluye principalmente materia mineral de un tamano de partfcula sustancialmente homogeneo en un dispositivo de trituracion o de molienda que usa un aparato de separacion (2), comprendiendo el metodo:
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    permitir el acceso de materia particulada de un tamano de partfcula sustancialmente homogeneo a traves de una entrada de materia particulada (4) de una carcasa (4) de un aparato de separacion (2);
    caracterizado por:
    permitir el acceso de la materia particulada a traves de al menos un tamiz de separacion por tamanos (8);
    permitir el acceso de fluido en una parte inferior de la carcasa (3) a traves de una entrada de fluido (5) de la carcasa (3) de modo que el fluido y la materia particulada forman juntos un lecho fluidizado;
    permitir la evacuacion de materia particulada de una primera densidad predeterminada desde una parte inferior de la carcasa (3) a traves de una primera salida (7) de la carcasa (3); y
    permitir la evacuacion de materia particulada de una segunda densidad predeterminada desde una parte superior de la carcasa (3) a traves de una segunda salida (6), siendo la segunda densidad predeterminada menor que la primera densidad predeterminada.
  15. 15.- El metodo segun la reivindicacion 14, en el que se permite el acceso de un caudal de fluido suficiente para provocar que la materia particulada se fluidice, pero un caudal insuficiente para provocar que partfculas individuales se suspendan en el fluido solo.
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