PT683824E - Processo para a granulacao e pulverizacao de materiais fundidos e materiais de moagem e dispositivo para a realizacao deste processo - Google Patents
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Description
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DESCRIÇÃO
PROCESSO PARA A GRANULAÇÃO E PULVERIZAÇÃO DE MATERIAIS FUNDIDOS E MATERIAIS DE MOAGEM E DISPOSITIVO PARA A REALIZAÇÃO DESTE
PROCESSO A invenção refere-se a um processo para a granulação e pulverização de materiais fundidos e materiais de moagem, em que a massa fundida é introduzida numa câmara de mistura, água, vapor de água e/ou misturas de ar/água são injectadas na câmara de mistura e a água evaporada é expulsada, juntamente com a escória solidificada, através de um difusor.
Normalmente, a escória líquida saída do alto-forno é granulada com a ajuda de água, a fim de obter um produto amorfo que solidifica na fase de vidro, ou seja, numa fase metastável. Depois de um processo de moagem, um produto deste tipo poderá ser adicionado a cimentos, como o componente hidraulicamente activo. Com esse modo de procedimento, o calor de fusão da massa fundida é transformado num calor de baixa temperatura da água e não tem outro aproveitamento.
Também durante o arrefecimento das escórias de aço líquidas, o calor é arrefecido, normalmente, por meio de processos de radiação e convecção que usam o ar ambiental. Também o aproveitamento deste calor de saída não é possível, tecnicamente, sem outras medidas.
Da US-A-2 450 978 é conhecido um processo em que água sob alta pressão é forçada a entrar num funil e dirigida, juntamente com uma corrente de escória, contra uma placa de impacto. Na DE-A-24 44 197, a escória de alto-forno granulada é obtida pela introdução de um jacto de escória dirigido para a água.
De uma maneira geral, em todos os processos conhecidos para a granulação ou o arrefecimento de escórias, o calor de fusão da escória é aproveitado, termodinâmica e tecnicamente, apenas numa percentagem ínfima, sendo que a energia inicialmente contida é usada, essencialmente, para armazenar a energia contida na forma da fase de vidro metastável do produto final e para impedir uma transformação num estado cristalino estável. 1 A invenção tem por objectivo criar um processo do tipo acima indicado que permita aproveitar, termodinamicamente, muito melhor o calor de fusão das escórias e melhorar, energeticamente, o trabalho de moagem normalmente necessário quando se trata da utilização como agregado de cimento ou da moagem de clínquer para a produção de cimento. Para atingir este objectivo, o processo de invenção é constituído, no seu essencial, pelo facto de a massa fundida ser introduzida sob pressão na câmara de mistura e o jacto de saída do difusor ser dirigido contra um jacto de saída de um outro difusor. Visto que a massa fundida é introduzida, por exemplo, com ar comprimido numa câmara de mistura e que na câmara de mistura é injectada água, vapor de água e/ou misturas de ar/água, verifica-se uma dispersão do material fundido a solidificar que se expande rapidamente sendo que a corrente de gás a expandir é expulsada por meio de um difusor. A corrente de gás que arrasta consigo as partículas solidificadas agora em forma de vidro de escória amorfo, aumenta o seu volume de forma extrema, sendo que a energia térmica é transformada numa energia cinética que permite uma corrente dirigida do material granulado que se formou. A pressão na câmara de mistura corresponde, essencialmente, às perdas de corrente do vapor de água fortemente sobreaquecido que se formou. O calor da escória é transformado, principalmente, em energia de corrente, e as partículas de vidro de escória amorfo são arrastadas pela corrente. A energia cinética elevada encontra agora a sua aplicação directa na pulverização de grânulos demasiado grandes, sendo o processo realizado de modo a que o jacto de saída do difusor é dirigido contra um jacto de saída de um outro difusor. Devido à colisão com outras correntes de partículas que saem com uma energia cinética elevada, verifica-se um aproveitamento da energia cinética para a redução da energia necessária durante o processo de moagem, e, assim, o calor contido na massa fundida poderá ter outras aplicações que vão bastante além das que se verificaram nos processos conhecidos.
Devido ao rápido aumento de volume e à expansão daí resultante na direcção da abertura de saída do difusor de vapor, na zona da velocidade de corrente máxima poderá ser formada uma baixa pressão, de modo a que nesse local seja possibilitada a dosagem de aditivos aproveitando o efeito de injecção. Favoravelmente, o processo de acordo com a invenção é realizado de modo a que entre a câmara de mistura e o difusor sejam introduzidos, por meio de um injector, outros materiais de moagem ou aditivos. A seguir, o fluido heterogéneo, constituído por uma mistura de vapor de água e partículas sólidas, passa pelo difusor de vapor, o que resulta na respectiva redução da velocidade de corrente. A fim de evitar que a expansão continue de forma não controlada depois da 2 saída do difusor, tem toda a vantagem realizar o processo de modo a que a velocidade de saída do jacto de vapor que sai do difusor seja ajustado abaixo da velocidade do som. O vapor formado no âmbito do processo de acordo com a invenção apresenta, em comparação com os dispositivos de granulação de escórias tradicionais, um nível de temperatura bastante mais elevado, e a temperatura de vapor pode ser recuperada de modo convencional. O procedimento favorável é extrair o vapor formado, conduzi-lo a um permutador de calor e introduzir o condensado novamente na câmara de mistura, de modo a que também a água usada entre no circuito. O dispositivo de acordo com a invenção é constituído, essencialmente, pelo facto de estar ligada a uma câmara de mistura uma tubagem para a escória líquida, por desembocarem na câmara de mistura tubagens de água, vapor de água e/ou misturas de ar/água, por estar ligado à câmara de mistura um difusor e por se encontrarem na abertura de saída superfícies de impacto ou outras aberturas de saída destinadas a partículas aceleradas cujo eixo se cruza com o eixo da abertura de saída do difusor. Um dispositivo deste tipo não permite apenas a solidificação do granulado formado a partir da escória de alto-forno na fase de vidro amorfo, mas, aproveitando a energia cinética formada pela transformação da energia térmica, este também pode ser pulverizado de modo a que mais um processo de moagem se torne supérfluo. Assim, a energia termodinâmica da massa fundida é aproveitada directamente para o processo de moagem. O dispositivo de acordo com a invenção é desenvolvido, favoravelmente, de modo a que a tubagem para a escória líquida desemboque na câmara de mistura, através de um portador de injectores equipado com injectores anelares que se encontra sob ar comprimido, o que permite obter uma melhor dispersão na câmara de mistura concebida como vaporizador de granulação. A dispersão muito fina, obtida com a ajuda do ar comprimido, permite prever dispositivos muito mais simples para a introdução da água sob pressão ou do vapor, sendo que o jacto de água pode ser introduzido na câmara de mistura, por exemplo, de forma radial. O dispositivo é executado, favoravelmente, de modo a que entre a câmara de mistura e o difusor se encontre uma câmara de injecção que apresenta uma secção transversal eficaz inferior à da abertura de saída do difusor e à qual se encontra ligada uma tubagem para outros materiais de moagem ou aditivos, de modo a que, aproveitando o efeito de 3 injecção, seja possível uma aspiração ou uma introdução doseada de aditivos ou de outros materiais de moagem no dispositivo de acordo com a invenção.
Para a recuperação do calor palpável e latente do vapor e para fazer circular a água necessária para a granulação, o dispositivo é executado, favoravelmente, de modo a que a seguir à abertura de saída do difusor se encontre um dispositivo de aspiração de vapor e a tubagem de aspiração de vapor esteja ligada a pelo menos um permutador de calor, o que permite introduzir o condensado novamente na câmara de mistura, com a ajuda de uma bomba. A possibilidade de realizar, dentro do dispositivo de acordo com a invenção, e devido à energia cinética elevada, um processo de moagem aproveitando a energia cinética das partículas, oferece a vantagem principal de um grânulo demasiado grande que resta no circuito poder ser introduzido novamente no dispositivo de acordo com a invenção, a fim de ser submetido a mais um processo de pulverização. Para este fim poderá ser aproveitado, de modo favorável, o efeito de injecção já acima mencionado, sendo a execução favoravelmente realizada, de modo a que a seguir ao difusor se encontre um dispositivo de crivagem ou separação e que o transbordo do crivo ou o grânulo demasiado grande possa ser reconduzido à câmara de injecção, por meio de um dispositivo de transporte. A seguir, a invenção é explicada mais em pormenor, com a ajuda de um exemplo de execução representado esquematicamente no desenho. Nesse desenho, o número de referência 1 designa um recipiente de fusão de escórias, de onde é extraída uma massa de escória líquida 2, através de uma abertura de sangria 3. Por meio de um injector anelar 4, a abertura de sangria 3 desemboca numa câmara de mistura 5 do dispositivo para a granulação e pulverização da escória de acordo com a invenção que, de uma maneira geral, é designado com o número de referência 6. Por meio de um canal anelar 7 situado no exterior é introduzido no injector anelar 4 ar comprimido, o que permite obter uma dispersão homogénea do jacto de escória na câmara de mistura 5. Na câmara de mistura 5 desembocam ainda outras tubagens 8 que se destinam à agua sob pressão. A água sob pressão introduzida na câmara de mistura 5 por meio das tubagens 8 expande com uma velocidade elevada e pode sair na direcção da seta 9. Neste processo de saída na direcção da seta 9, as partículas granuladas são dotadas de energia de corrente, de modo a que a corrente de partículas possa sair da abertura de saída 10 de um difusor de vapor 4 11 juntamente com o vapor, a uma velocidade elevada e, por conseguinte, com uma energia cinética elevada das partículas contidas na corrente. A meio de caminho entre a câmara de mistura 5 e o difusor de vapor 11 está prevista uma área com uma secção transversal reduzida 12, onde simultaneamente com a velocidade de corrente máxima possa ser formada uma baixa pressão, de modo a que, por meio de uma tubagem 13 possam ser aspirados outros materiais de moagem ou agregados ou aditivos, segundo o princípio de injecção. Para uma introdução doseada de agregados ou materiais de moagem, está previsto um reservatório 14 e no canal que alimenta a câmara de injecção um dosificador de hélice 15.
No fim da desembocadura 10 do difusor de vapor encontra-se indicada, esquematicamente, uma outra desembocadura difusora 16 de um outro difusor de vapor 17 ao qual se segue um outro dispositivo que, no seu essencial, é equivalente ao dispositivo 6. Os eixos 18 e 19 das correntes de partículas que saem dos difusores 11 ou 17 formam um ponto de intersecção numa secção de pulverização de granulado indicada esquematicamente e designada com o número de referência 20, o que provoca uma transformação intensiva da energia cinética em energia de moagem, sendo as partículas ainda mais pulverizadas. O mesmo objectivo tem também a placa de impacto designada com o número de referência 21 na qual embatem as correntes de partículas, eventualmente desviadas por partículas vindas da segunda unidade, sendo pulverizadas devido ao aproveitamento do resto da energia cinética.
Depois da crivagem, o material de moagem designado com o número de referência 22 poderá ser usado directamente como cimento ou agregado de cimento. Os grânulos demasiado grandes eventualmente ainda existentes podem ser introduzidos novamente na câmara de injecção 12, por meio da tubagem 13.
Lisboa, 13 MAR. 2000 “HOLDERBANK” Financière Glarus AG
EN6? MAWÊW&ONIZ PEREIRA Agente Oficial da Propriedade industrial Arco da Conceição, 3, 1Ϊ- 1100 LISBOA 5
Claims (9)
- REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a granulação e pulverização de materiais fundidos e materiais de moagem (22), em que a massa fundida é introduzida numa câmara de mistura (5), água, vapor de água e/ou misturas de ar/água são injectadas na câmara de mistura (5) e a água evaporada é expulsada, juntamente com a escória solidificada, através de um difusor (11), caracterizado por a massa fundida ser introduzida na câmara de mistura sob pressão e o jacto de saída do difusor (11) ser dirigido contra um jacto de saída de um outro difusor (17).
- 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por entre a câmara de mistura (5) e o difusor serem introduzidos, por meio de um injector, outros materiais de moagem (22) ou aditivos.
- 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o vapor formado ser extraído e conduzido a um permutador de calor e por o condensado ser introduzido novamente na câmara de mistura (5).
- 4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a velocidade de saída do jacto de vapor que sai do difusor (11) ser ajustado abaixo da velocidade do som.
- 5. Dispositivo para a granulação e pulverizarão de escórias de alto-forno, clínquer ou materiais similares, em que a massa de escória líquida é arrefecida com água ao mesmo tempo que se forma uma fase de vidro, caracterizado por uma tubagem (13) para a massa de escória líquida estar ligada a uma câmara de mistura (6), por desembocarem na câmara de mistura (6) tubagens para a água (8), vapor de água e/ou misturas de água/ar, por estar ligado à câmara de mistura (6) um difusor (11) e por o eixo (18) da abertura de saída (10) do difusor (11) apontar para uma superfície de impacto (21) e se cruzar com a abertura de saída (16) de pelo menos mais um outro difusor (17).
- 6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a tubagem (3) para a massa de escória líquida (2) desembocar na câmara de mistura, através de um portador de injectores equipado com injectores anelares (4) que se encontra sob ar comprimido. 1
- 7. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado por entre a câmara de mistura (5) e o difusor (11) se encontrar uma câmara de injecção (12) que apresenta uma secção transversal eficaz inferior à da abertura de saída (10) do difusor (11) e à qual se encontra ligada uma tubagem (13) para outros materiais de moagem ou aditivos.
- 8. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 5, 6 ou 7, caracterizado por a seguir à abertura de saída (10) do difusor (11) se encontrar um dispositivo de aspiração de vapor e a tubagem de aspiração do vapor estar ligada a pelo menos um permutador de calor, o que permite introduzir o condensado novamente na câmara de mistura (5), com a ajuda de uma bomba.
- 9. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 5 a 8, caracterizado por a seguir ao difusor (11) se encontrar um dispositivo de crivagem ou separação e por o transbordo do crivo ou o grânulo demasiado grande poder ser reconduzido à câmara de injecção (12), por meio de um dispositivo de transporte. Lisboa, 1 3 MAR. 2000 “HOLDERBANK” Financière Glarus AGAgente Oficial da Propriedade Industrial Arco da Conceição, 3, 1! - 1100 LISBOA 2 RESUMO PROCESSO PARA A GRANULAÇÃO E PULVERIZAÇÃO DE MATERIAIS FUNDIDOS E MATERIAIS DE MOAGEM E DISPOSITIVO PARA A REALIZAÇÃO DESTE PROCESSO Para a granulação e pulverização de materiais fundidos e materiais de moagem propõe-se introduzir a massa fundida sob pressão numa câmara de mistura (5) e injectar na câmara de mistura (5) água sob pressão, vapor ou misturas de água/vapor, por meio de tubagens (8). Devido à rápida expansão, é estabelecida uma pressão que por meio de um difusor (11) provoca a expulsão das partículas solidificadas, sendo que a energia cinética das partículas pode ser aproveitada para a pulverização.
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