PT1555251E - Processo para calcinar sólidos minerais particulados - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

PROCESSO PARA CALCINAR SÓLIDOS MINERAIS PARTICULADOS A invenção refere-se a um processo para calcinar sólidos minerais particulados, especialmente de pedra calcária ou dolomite que se corresponde às caracteristicas do conceito geral da reivindicação 1.

Os fornos de cuba que funcionam da maneira mencionada, são muitas vezes descritos na bibliografia como fornos MAERZ e se diferenciam dos fornos de cuba de outro tipo por uma rentabilidade especialmente alta, a qual é caracterizada por uma calcinação em corrente continua com o material combustível na cuba de combustão e uma expulsão dos gases de combustão quentes na cuba de gases de combustão paralela numa contracorrente e assim numa mudança periódica das formas de funcionamento entre as duas cubas. Devido à resistência ao fluxo nos fornos de cuba cheios com material de combustão granulado, o ar de combustão e o ar frio devem ser subministrados com uma sobrepressão notável, de tal maneira a que os fornos da cuba sejam mantidos a sobrepressão, a qual por exemplo pode ser de 40 kPa (400 mbar) . Esta sobrepressão representa um obstáculo para abrir as cubas para a atmosfera durante o processo de combustão, para subministrar novo material de combustão granulado, de maneira que para isso habitualmente é utilizado o estado sem pressão durante a fase de comutação. Com a interrupção do processo de combustão que é obtida aqui esta resulta numa redução considerável do tempo de funcionamento efectivo do forno.

A partir do Pedido de Patente austríaca AT 377078 ou do Pedido de Patente norte-americana US 4708643 (Patente europeia EP 0207048) foi proposto prover oclusas à pressão para a adição de novo material de combustão granulado, de forma, a que esta possa ser efectuada ao longo de todo o processo de combustão. Num artigo H.PIRINGER no ZKG INTERNATIONAL, Bd.56 Nr.6, 2003, págs. 1/9 66-72 (XP-002502283) salienta ainda que a adição do material de combustão (pedra calcária) durante o processo de combustão pode ser efectuada duas vezes, para que as oscilações da temperatura dos qases de combustão sejam as mais baixas possíveis.

No entanto as eclusas à pressão têm a desvantagem de que precisam de um gastos espaciais e técnicos adicionais e por isso é difícil ou impossível as medidas para a dosagem precisa do produto de combustão e para a alimentação uniforme dos fornos de cuba. Além disso impedir a saída dos gases de combustão à atmosfera causa problemas na canalização do material de combustão. É um objectivo da invenção encontrar um procedimento do tipo citado que, também com um baixo custo de construção para o reequipamento das instalações de forno já existentes, possibilitem subministrar novo material de combustão granulado ao longo de todo o processo de combustão, de forma, a que possa ser melhor controlada a temperatura dos gases de combustão das instalações de forno e são facilitadas as medidas de construção para a adição e repartição mais uniformes do novo produto de combustão. A tarefa citada é solucionada de acordo com a invenção baseada nas características da reivindicação 1.

As formas vantajosas de realizar o procedimento de acordo com a invenção são objecto das reivindicações dependentes e da descrição seguinte anexas com os desenhos. Estes mostram:

Figura 1 é uma representação em corte esquemática de uma instalação de forno com duas cubas,

Figura 2 é uma representação esquemática da área superior da instalação de forno de acordo com a figura 1 com uma instalação de filtração para a limpeza dos gases de combustão, 2/9

Figura 3 é um diagrama Tempo - Temperatura para os gases de combustão que fluem através da instalação de filtração e

Figura 4 é uma representação em corte esquemática da zona superior de um forno de cuba com uma instalação de filtração.

Tal e como é conhecido per se, é adicionado por carga nas duas cubas 1 e 2 do forno 3 um produto de combustão granulado com um tamanho de grão por exemplo na ordem de 4 0 a 80 mm, como o indicado pelas setas 4 e 5. A administração de ar de combustão, igualmente desde cima, indicada pela seta 6 e de combustível indicada pela seta 7 nas agulhetas térmicas 9 dispostas verticalmente na zona de aquecimento da parte da frente 8, é realizada alternando periodicamente uma ou outra das cubas 1 ou 2. Além disso é subministrado continuamente ar frio na zona de descarga 10, 11 na parte inferior das duas cubas 1, 2 indicadas com as setas 12, 13, de forma, a que o produto calcinado, depois de ter sido arrefecido ao passar pela zona de arrefecimento 14 na direcção das setas 15, 16, possa ser descarregado continuamente mediante um dispositivo de descarga 24 controlado. O aquecimento do produto de combustão granulado para a zona de aquecimento da parte da frente 8 da cuba de combustão 1 é realizado respectivamente na cuba de gases de combustão 2 adjacente, no qual os gases de combustão depois de terem passado pela zona de combustão 18 fluem através de um canal de conexão 19 como gases de combustão na cuba de gases de combustão e seguidamente abandona-o por cima de acordo com a seta 20. Assim, estas direcções de fluxo indicadas pelas setas 6 e 20 representam a cuba 1 que é a cuba de combustão e a cuba 2 que é a cuba de gases de combustão.

Os gases de combustão da zona de combustão 18 da cuba de combustão 1 que fluem para cima desde o canal de conexão 19 com uma temperatura de por exemplo 1000 °C, ao atravessar a cuba dos 3/9 gases de combustão 2 estes aquecem o material mineral granulado que está dentro dela e arrefecendo assim esses gases, de tal maneira que estes com por exemplo 100 °C podem ser aspirados até uma instalação de filtração de aspiração 21 disposta no exterior das cubas 1, 2 mediante um ventilador 22 disposto na direcção da cuba 23.

Passado um determinado tempo de combustão o material de combustão na cuba de gases de combustão 2 aqueceu-se tanto, que os gases de combustão arrefeceram-se essencialmente menos e seguidamente o equipamento de filtração conectado recebe uma carga térmica cada vez maior. Além disso a perda de calor da instalação do forno 3 aumenta. De acordo com o estado da técnica com a adição do novo material de combustão somente durante a comutação periódica o processo de combustão na cuba de combustão 1 deve ser interrompido depois de por exemplo 12 minutos, com o fim de o mudar para a outra cuba 2. A comutação do modo de funcionamento, isto é entre o processo na cuba de combustão 1 e a regeneração do calor na cuba de gases de combustão 2 é realizada com a libertação de pressão dos fornos de cuba 1, 2 e a mudança nas direcções do fluxo do combustível, do ar de combustão e dos gases de combustão com o abrir e fechar das várias válvulas accionadas hidraulicamente assim como pelo abrir e fechar da tampa superior da cuba 23 e das eclusas inferiores da cuba 25, para introduzir um novo material combustível e extrair o produto calcinado.

Para a libertação da pressão são providas condutas 26 e 27 para o ar de combustão que terminam no lado superior e inferior de cada cuba 1, 2 e para o ar frio são providas as válvulas 28, 29, as quais durante a comutação do modo de operação entre as cubas 1, 2 possibilitam a entrada de ar na direcção das setas 30, 31.

Além disso para libertar a pressão são providas válvulas de controlo 32, 33 por cima das cubas 1, 2 que são selectivamente abertas para abrir a conduta de alimentação de ar de combustão 4/9 na direcção da seta 6 e para abrir a conduta de expulsão dos gases de combustão na direcção da seta 20 para a instalação de filtração de gases de combustão 21 e assim para a atmosfera. O tempo requerido para esta comutação no estado da técnica é de aproximadamente um minuto por cada ciclo de combustão de 12 minutos e consequentemente de duas horas ao dia.

Para poder abrir a tampa da cuba superior 23 da cuba de gases de combustão 2 também no caso de uma sobrepressão nas cubas 1, 2, de acordo com a invenção a expulsão dos gases de combustão é realizada mediante um ventilador de sucção 22, cuja potência de sucção pode ser aumentada antes de abrir a tampa da cuba 23 e até ao seu fecho depois de terminar a adição do produto de combustão, de tal forma que a sobrepressão na área da tampa da cuba 23 seja reduzida a zero e consequentemente é impedido o fluxo dos gases de combustão que estão a uma sobrepressão, através da abertura de enchimento 37 para o recipiente 38 e através deste.

Além disso devido à invenção é possível introduzir um novo produto de combustão granulado independentemente da comutação descrita do tipo de funcionamento da cuba em questão 1, 2 e portanto independentemente da sua libertação de pressão e consequentemente durante os ciclos de combustão, de tal forma que a interrupção do processo de combustão para a comutação necessária entre as cubas 1, 2 respectivamente pode ser reduzida a aproximadamente 25 segundos. Assim o tempo de combustão do forno 3 de até agora só 22 horas pode ser aumentado para aproximadamente 23,5 horas por dia e são possíveis períodos de combustão maiores de por exemplo 16 minutos em vez de por exemplo dos até agora 12 minutos.

Numa forma preferida de realizar a invenção a adição do produto de combustão granulado é realizada várias vezes durante todo o processo de combustão e por exemplo três vezes durante um ciclo de combustão com por exemplo intervalos de quatro minutos. Isto 5/9 tem a vantagem de que o novo material de combustão adicionado mais vezes e correspondentemente mais frio impede um aumento antecipado da temperatura do gás de combustão que flui pela cuba de combustão 2, de tal forma que temperaturas máximas dos gases de combustão consideravelmente mais baixas são obtidas. Além disso é também obtida a vantagem de que mediante quantidades correspondentemente menores de novo material combustível introduzido mais vezes as temperaturas minimas dos gases de combustão podem aumentar essencialmente tanto, de forma, a que é impedido atingir o ponto de congelação do gás de combustão que é prejudicial para a instalação de filtração. As curvas Temperatura - Tempo 48 correspondentemente mais planas devido ao procedimento de acordo com a invenção são representadas na figura 3 em comparação com uma curva em função do Tempo -Temperatura 49, que correspondem ao enchimento com intervalos de tempo de 12 minutos, isto é durante a comutação entre os fornos da cuba.

Devido à invenção pode também ser evitado um sistema de eclusas mencionadas no estado da técnica em si conhecido, o qual é tecnicamente custoso, para a adição do produto de combustão e em vez disso é utilizado um sistema de enchimento simples constituído por cintas transportadoras 35, 36 e dois recipientes de enchimento 38 que são introduzidos na respectiva abertura de enchimento 37. Além disso o sistema de enchimento aberto para a atmosfera permite construtivamente e de forma simples uma dosagem exacta das quantidades de enchimento em questão, para o qual o recipiente de enchimento descendente 38 é combinado com uma balança 39. Além disso este sistema de enchimento pode ser combinado de uma maneira relativamente simples com um dispositivo, com o qual uma distribuição mais uniforme dos diferentes tamanhos de grão é obtida e com ele um fluxo de gás mais uniforme através da coluna do material a granel nos fornos da cuba 1, 2. 6/9

Para os fornos da cuba 1, 2 de corte transversal circular, um dispositivo deste tipo para a distribuição uniforme do grão é por exemplo realizado mediante um recipiente de enchimento 38 realizado na forma de uma cuba giratória, a qual durante o seu enchimento por meio da cinta transportadora 36 realiza um movimento rotativo à volta do seu eixo vertical.

Para o caso de um dispositivo longitudinal e por exemplo com cubas com corte transversal quadrada, que sirva para obter uma distribuição uniforme do grão nos fornos da cuba 1, 2, esta consiste correspondendo à representação da figura 4 de uma câmara desviadora aberta para baixo 41, na qual está colocada uma placa desviadora 42 de maneira rotativa. Esta placa está disposta na pista de projecção 43, com a qual os grânulos da mistura do material granulado saem do dispositivo transportador 36. A placa de desvio 42 pode rodar à volta de um eixo horizontal 44 para outras direcções de inclinação contrárias, de tal forma que a direcção com a qual os tamanhos dos grãos da mistura de materiais são modificados no recipiente de enchimento 38 transversalmente ao eixo vertical do recipiente, é invertido por médio da rotação da placa 42. A mudança da direcção da rotação da placa de desvio 42 é realizada periodicamente com intervalos de tempo preferencialmente iguais e por exemplo depois de cada esvaziamento periódico do recipiente de enchimento 38, de tal forma que as camadas 46, 47 que são formadas subsequentemente na coluna de material a granel 45 das cubas 1, 2 produzem uma caracteristica contrária da distribuição do grão transversal à direcção da cuba. Consequentemente o ar de combustão no caso de uma corrente que atravessa a coluna do material a granel nas cubas 1, 2 não toma os canais unilaterais preferidos, mas distribui-os uniformemente.

Esta medida permite realizar também no caso das secções transversais alongadas ou rectangulares das cubas 1, 2 de maiores dimensões e assim torna-se possível, cargas maiores, de material. Estas cubas 1, 2 podem ser facilmente construídas. 7/9

Além disso a união transversal requerida 19 entre as cubas 1, 2 é conformada de uma maneira claramente mais simples quando comparada com uma união transversal entre as cubas circulares. A realização da invenção num forno já existente requer além da reprogramação do dispositivo de controlo para o accionamento das válvulas para o combustível e o ar, assim como para as tampas do forno, também a substituição do ventilador de extracção 22 por um ventilador de sucção regulável com maior potência, para poder aumentar rapidamente a potência de sucção até à magnitude requerida. Uma instalação de filtração 21 adequada para a sucção, tem por exemplo uma série de bolsas filtrantes 50, nas quais caem as fracções de pó que se desprendem de um transportador helicoidal que está no chão, o qual conduz a uma eclusa celular 52.

Lisboa, 29 de Dezembro de 2010 8/9

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo Titular tem como único objectivo ajudar o leitor e não forma parte do documento de patente europeia. Ainda que na sua elaboração se tenha tido o máximo cuidado, não se podem excluir erros ou omissões e a EPO não assume qualquer responsabilidade a este respeito.

Documentos de Pedidos de Patente citadas na descrição • AT 377078 [0003] · EP 0207048A [0003] • US 4708643 A [0003]

Literatura citada na descrição que não é Pedido de Patente H.PIRINGER. ZKG INTERNATIONAL, 2003, vol. 56 (6), 66-72 [0003] 9/9

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Um procedimento para calcinar material granulado e mineral especialmente de pedra calcária ou dolomite, num forno de cuba (3), o qual apresenta pelo menos duas cubas (1, 2) conectadas entre si através de um canal de circulação (19), os quais com uma mudança periódica de combustível e ar de combustão a uma das respectivas cubas (1, 2), conformam de maneira alternada uma cuba de combustão (1) e uma cuba de gases de combustão (2), apresentando uma administração superior distanciada espacialmente entre si do produto de combustão granulado e do ar de combustão de forma periodicamente alternante a respectivamente uma das cubas (1, 2) e uma saída de material que terminou o processo de calcinação nas extremidades inferiores das cubas, na qual os gases de escape da cuba de combustão são conduzidos através do canal de circulação (19) até à cuba dos gases de combustão (2), onde depois de atravessar uma zona de aquecimento na parte da frente (8) superior fluem mais frios e são sugados através de uma instalação de filtração (21) externa, onde se dá outra administração de ar desde a extremidade inferior das cubas (1, 2), para arrefecer numa zona de arrefecimento inferior o material combustível que desce desde a zona de combustão (18) numa zona de arrefecimento (14) e para a administração periódica do produto de combustão granulado durante o processo de combustão à respectiva cuba de gases de combustão (2) entre esta e um recipiente de enchimento (38) aberto para a atmosfera, produz periodicamente uma conexão, caracterizado por durante esta administração de produto de combustão os gases de combustão serem aspirados com maior potência, de tal maneira que a pressão na área da abertura de enchimento (37) da cuba (1, 2) é reduzida à pressão atmosférica e consequentemente o fluxo dos gases de escape através da abertura de enchimento (37) é impedida.
2. 2. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma temperatura máxima dos gases de escape ser limitada ao 1/3 sair da cuba dos gases de escape (2) por uma administração múltipla do produto de combustão granulado durante um periodo de combustão da cuba de combustão (1) e o periodo de combustão respectivo ser prolongado até à obtenção de um valor máximo da temperatura dos gases de escape.
3. 3. Procedimento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por este obter uma distribuição de grão uniforme numa cuba (1, 2) em corte transversal circular, a administração periódica do produto de combustão ser realizada através de um recipiente de enchimento (38) rotativo num eixo vertical, o qual roda continuamente durante o seu enchimento.
4. 4. Procedimento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por no caso de um forno de cuba (1, 2) realizado com um corte transversal longitudinal ou rectangular, a direcção da separação que é realizada ao encher o recipiente de enchimento com grãos do material combustível granulado com tamanhos que vão aumentando, mediante a modificação da direcção de enchimento, de tal forma que a distribuição do tamanho de grão é modificado por camadas na coluna de material a granel que é formada no forno de cuba (1, 2).
5. 5. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, 3 ou 4, caracterizado por a respectiva quantidade de enchimento a ser introduzida no recipiente de enchimento (38) ser controlada por meio da pesagem do recipiente de enchimento (38), para o qual este está conectado a um dispositivo de pesagem (39).
6. 6. Procedimento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a modificação da direcção dos tamanhos de grão que crescem de acordo com o transporte, ser realizado mediante uma calha de escoamento (42), cuja direcção de transporte é modificada periodicamente mediante a rotação na direcção contrária. 2/3
7. 7. Procedimento de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a direcção de transporte da rampa de escoamento (42) ser invertida depois de cada esvaziamento de carga por uma carga dos recipientes de enchimento (38) ou depois de vários esvaziamentos das cargas, de tal forma que o volume das camadas da coluna de material a granel no forno de cuba (1, 2) corresponda a uma distribuição da separação em sentido inverso do volume de uma ou várias cargas.
8. 8. Procedimento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por as duas direcções de enchimento alternadas da rampa de escoamento (42) se estenderem em paralelo à direcção longitudinal do corte transversal da cuba (1, 2) . 3/3