cap 2 separação solido liquido

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Material Separação solido liquido Ufop

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MINRIO DE FERRO PROCESSOS DE OBTENO E SUA UTILIZAO NA SIDERURGIA

Separao slido-lquido(Adaptado de notas de aula da disciplina de Separao Slido-Lquido, 2009. Valado.)Otvia Martins Silva Rodrigues

INTRODUOOBJETIVOSrecuperao / recirculao de gua no circuitopreparao de polpas para operaes subsequentesdesaguamento final de concentradospreparao de rejeitos para descarte / utilizao

TCNICASdesaguamento mecnicoespessamentofiltragemoutros: secagem, centrifugao e flotao

INTRODUOIMPORTNCIAprocessoeconmicaambiental

SELEO DE EQUIPAMENTOSdiversas opes no mercadotarefa executada por mais de um tipo de equipamentodiversos roteiros para seleo de equipamentos esto disponveis na literaturaPurchas:Tipo de servio (escala, operao, objetivo)Caractersticas de sedimentao Velocidade de formao de torta

EXERCCIOTarefa: a e gSedimentao: A E HFiltragem: K a e g A E H K

a e g A E H KCentrfugas SedimentaoFiltros Tambor Alim BaixoFiltros de DiscoFiltros HorizontaisCentrfugas Filtragem

INTRODUO

Tcnicas de separao slido lquido em funo do tamanho de partcula ou microrganismo (Valado, 2009).

Fatores eu influenciam no projeto e na operao de sistemas de separao slido lquido:Distribuio granulomtrica do slido;Forma da partcula (caractersticas morfolgicas do material);Caractersticas de superfcie;Porcentagem de slidos na polpa / diluio;Viscosidade do lquido;Presena de partculas coloidais e ultrafinas;Pr-tratamento com reagentes que auxiliem na sedimentao;Vazo de material;Geometria do tanque de sedimentao.

Desaguamento mecnicoUsado na indstria mineral para reduzir umidade de produtos intermedirios ou finais. Os equipamentos empregados so: peneira, ciclone ou classificador espiral.

Ciclonagem

Hidrociclone: Usa a fora centrfuga como agente para realizar aclassificao das partculasConstitudo por uma parte cilndrica e outra cnica e trs orifcios:

(inlet)(vortex)(apex)

ApexVortex

Alimentao

Sada em leque

Sada em cordaPresso de alimentao ClassificaoDesaguamento

Outras maneiras de estrangular o apex:Inseres dentro do orifcio;Dispositivos de regulagem a ar comprimido;Apex de borracha apertados por braadeiras.Superviso e manuteno peridicas

CURVA DE PARTIO

% da alimentao para o underflow X tamanho da partcula tamanho de corte d50 = 50% das partculas vo para underflow prtica industrial = d95 no overflow nitidez do corte em funo da inclinao da curva

Hidrociclone - curva de partio - Real e Corrigida

By pass - partculas que vo para o underflow sem classificao

Correo Ycr = (Y - R) / (100 - R)Ycr = frao em massa corrigida que se dirige para o underflowY = frao em massa que se dirige para o underflowR = frao da gua da alimentao que vai para o underflow

By pass

Baterias - presso constante

AplicaoDesaguam bem at diluies de 75% (33% de umidade);

Usados para preparar polpas para condicionamento, separao magntica, espessamento ou filtragem;

Partculas perdidas no overflow podem ser recuperadas por outra operao unitria, por exemplo espessamento (Tapira, MG. Antiga Fosfrtil), ou no prejuzo na sua perda.

ExercciosUm ciclone de 6 tem apex de 1. Ele desagua 7,7st/h de slidos. Qual o Fp do underflow? A densidade dos slidos 2,65g/cm3.

Curvas de capacidade aproximada dos apexes para slidos com densidade 2,65g/ml. (Krebs)Fp 68%Capacidade de descarga de slidos com densidade 2,65g/ml pelo apex (sht/h)

2) Se o apex do ciclone do exerccio anterior desgastar , o que acontece com a % de slidos obtida no underflow?

3) Ainda em relao ao nmero 1, o que acontece com o FP no underflow se a estimativa adotada para a densidade do minrio estiver errada, e a densidade verdadeira for 4,2g/ml? Fp 59%

Os clculos devem ser revistos. O valor da vazo de slidos que sai pelo apex ser:

(2,65/4,2) x 7,7 = 4,9 st/h

Fp 60%

CLASSIFICAO EM MEIO FLUIDOOs classificadores mecnicos so indicados para classificao por tamanhoe desaguamento de polpas. So equipamentos empregados, mais frequentemente, em usinas de pequeno e mdio porte. Classificador espiral ou de parafuso (0,8 mm - 44m)

ABCD

alimentao

overflowunderflow

DA= Camada de fundoB= Material sedimentando e que ser transportado pelas espiraisC= Slidos mantidos em suspenso, funciona como meio classificador = Corrente horizontal em direo ao vertedouro BO desaguamento no classificador mecnico realizado pelo arraste do underflow ao longo do fundo do equipamento (parte inclinada). A partir de determinada altura o underflow sai do banho e a gua escorre ao longo da calha gerando um produto desaguado com % de slidos entre 65% e 75%.

CLASSIFICADOR ESPIRALunderflowoverflow

AplicaoProduz underflow com % slidos entre 65% e 75% (54% e 33% de umidade);

Baixo custo operacional;

Utiliza-se imerso maior da rolha para diminuir perda de finos no overflow (imerso de at 150%);

Modelos cuja a calha mais longa (inclinao maior) fornecem melhor resultado de desaguamento

Exemplo: uso na produo de areia. Neste caso tambm fornece areia deslamada (areia lavada). Lavagem no topo do equipamento ajuda reduzir ainda mais a quantidade de lama no under, o que ajuda no desaguamento pois a lama um grande portador de umidade no minrio.

Tem perdido espao na indstria mineral para os hidrociclones

27PeneiramentoEquipamento: peneira estacionria

Aplicao:Desaguamento de carvo (peneiras DSM)

27

DSM peneira desaguadora para finos

PeneiramentoEquipamento: peneira estacionria

Peneiramento: 2,5 a 1/8 a seco (64mm a 3,36mm) 2,5 a 48# a mido (64mm a 0,297mm)

Fora desta faixa sua eficincia to baixa que retm as partculas e deixa passar apenas a gua. Assim como na ciclonagem ocorre perda de finos na frao passante.

Alguns autores afirmam que o desgaste menor quando a tela horizontal (comparando-se tela com angulao ou curvada).

29PeneiramentoEquipamento: peneira vibratria

Aplicao:Preparao da alimentao dos britadores Secundrios at Quaternrios (Brucutu).Adequar a granulometria do produto sinter feed frao grossa (Brucutu).Desaguamento do sinter feed frao grossa (Brucutu). Ex: Derrick.

Caractersticas construtivas: Chassi robusto apoiado em molas.Um, dois ou trs decks.Podem ser horizontais ou inclinadas (inclusive com inclinao negativa para favorecer o desaguamento)

Caractersticas de funcionamento: Malha maior: amplitude maior - frequncia menor.Malha menor: amplitude menor - frequncia maior.

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peneira vibratria horizontalmovimento da partcula

SedimentaoDefinio: processo pelo qual a separao de um lquido com slidos suspensos (ou dois lquidos) ocorre quando o sistema deixado em repouso. A fase mais densa, por ao da gravidade, destina-se ao fundo. Baseia-se em propriedades de transporte onde partculas slidas em suspenso esto sujeitas a ao das foras de gravidade, empuxo e resistncia ao movimento.

ANTES DE ENTRARMOS NO CONTEDO DE ESPESSAMENTO, VAMOS RELEMBRAR ASPECTOS DE SEDIMENTAO.

Partculas minerais cominudas, suspensas em uma polpa, adquirem carga eltrica superficial devido:

sua estrutura cristalina e composio qumica, tal como ocorre com alguns argilo-minerais;

s interaes slido/soluo aquosa, ou seja, ionizao, adsoro de ons presentes na soluo ou dissoluo de ons pertencentes a rede cristalina dos minerais;

Aproximao de ons com carga eltrica contrria, dando origem a formao de uma dupla camada eltrica.

A estabilidade dos sistemas coloidais tratada pela teoria DLVO, desenvolvida na dcada de 40 por cientistas russos e holandeses, e baseia-se nas variaes de energia que so observadas quando partculas slidas em suspenso aproximam-se umas das outras. Apenas interaes de Van der Waals (atrativa) e eletrostticas (repulsiva) so consideradas.

Aps 50 anos de existncia, a teoria DLVO clssica foi revista com a incorporao de foras estruturais, sugeridas anteriormente por um de seus precursores (CHURAEV e DERJAGUIN, 1985), resultando na teoria DLVO estendida (extended DLVO theory ou X-DLVO).

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Finos:100m a 10m

Lamas:10m a 1m

Colides:1m a 0,01m (outros autores afirmam: 0,1m a 0,01m)

Teoria DLVO Influncia de caractersticas eltricas sobressaem influncia da gravidade quando se refere sedimentao de partculas colidais.

Comportamento de partculas slidas em meio fludo

Foras atuantes durante a sedimentao

Fora da gravidadeEmpuxo + ResistnciaP

RE

Comportamento de partculas slidas em meio fluido

Foras atuantes durante a sedimentao F = 0 = P - E - RP = peso da partcula, E = empuxo R = resistncia oferecida pelo fluidom g - m g - R = 0v g - v g - R = 0R = v g - v g R = v g ( - ) m = massa da partcula = densidade da partculam = massa de meio deslocada = densidade do meiov = volume da partculaP

RE

Comportamento de partculas slidas em meio fluidoP

RE

Stokes : Para escoamento laminar e partculas esfricasR = 3 d V d = dimetro da partculaV = velocidade de sedimentao = viscosidade do meioR = 3 d V R = v g ( - ) d g ( - ) 18 2V =

Conhecendo-se g, , , determina-se V ou d Aplica-se a sistemas diludos - escoamento laminar Resultados bons para partculas de forma irregular Partculas entre 1m e 50m e nmero Re < 0,2 Re =V d

Teoria de NEWTONPartculas > 5mm (500m) o regime passa ser turbulento

R = Q(/2)dfr2v2

VT2=8gr/3Q[(ds-df)/df]

ondeR=fora de resistncia partculaQ=coeficiente de resistnciadf=densidade do fluidor=raio da partcula (m)v=velocidade da partcula (m/s)g=acelerao da gravidade (m/s2)ds=densidade do slido

Exemplo: