OTIMIZAÇÃO DE PLANTA DE AGITAÇÃO E SEDIMENTAÇÃO DE ESCALA LABORATÓRIAL, PARA TRATAMENTO DE UMA CONCENTRAÇÃO PADRÃO DE CHAMOTE

ÁREA

Química de Materiais

Autores

Favacho, M.S. (UEAP) ; Souza, C. (UEAP) ; Melo, T. (UEAP) ; Filho, I. (UEAP) ; Lopes, J. (UEAP) ; Tavares, F.F.C. (UEAP) ; Almeida, M.D.C. (UEAP)

RESUMO

Este trabalho visou otimizar um equipamento de bancada de agitação/sedimentação de uso acadêmico aplicado para a clarificação de uma solução padrão de chamote. Assim, foram realizados os reparos: 1 - no agitador (com a instalação de chicanas para evitar a formação de votex); 2 - na tubulação de comunicação entre agitador e sedimentador (para o ajuste da vazão) e 3 - no tanque de sedimentação (foi instalada a tubulação interna responsável pela alimentação da solução padrão no nível superior do leito, além da manutenção das pás responsáveis pelo arraste dos sólidos sedimentados no fundo do sedimentador). A solução padrão foi ajustada a nível de concentração de sólidos e pH do fluído.

Palavras Chaves

CHAMOTE; SEDIMENTAÇÃO; OTIMIZAÇÃO

Introdução

A sedimentação é a neutralização das cargas superficiais das partículas, permitindo que estas sejam aproximadas por meio da ação de contra-íons inorgânicos adsorvidos na superfície das partículas ou por forças eletrostáticas (PEARSE, 2003). O processo de sedimentação na indústria acaba sendo, na maioria das vezes, contínuo, e precauções devem ser tomadas, tais como: o controle de operação (vazões de entrada e saída) e o tipo de mineral que vai estar no processo, isso sendo associada a melhoria as condições operacionais do equipamento, visando sempre diminuir custos e aumentando a eficiência de trabalho (CETEM, 2010). Desta forma, em escala acadêmica, o objetivo deste trabalho foi avaliar e ajustar as instalações de um sistema de bancada de agitação e sedimentação em escala de bancada.

Material e métodos

Foi avaliado o sistema de bancada (conforme o indicado na Figura 1) contendo as operações unitárias de agitação e sedimentação construído por acadêmicos do curso de Engenharia Química da Universidade do Estado do Amapá (UEAP). Nos testes originais, utilizava-se uma concentração da solução aquosa de chamote de 23 g/L com partículas na granulometria de 500 µm e para a floculação, usava-se a solução de 1 g/L de sulfato de alumínio com pH igual a 4,5. Para ajustar a solução de ensaio e com o objetivo de evitar obstruções hidráulicas, a granulometria do chamote foi reduzida para 250 µm. Foi mantida a quantidade de 1 g/L de sulfato de alumínio (seguindo a recomendação do fabricante), porém, foi adicionado óxido de cálcio para ajustar o pH da solução de ensaio para 11. Iniciou-se o dimensionamento da planta avaliando a curva de sedimentação da solução de ensaio em proveta, seguindo o método de Kynch (1952). Os tempos e suas respectivas alturas Z foram determinadas. A partir do teste de proveta foi possível monitorar a curva de sedimentação para a solução de chamote. Observou-se que o gráfico gerou uma reta linear, sem a região exponencial. Chicanas nas dimensões 3 x 15 cm foram instaladas no tanque de agitação usando a relação padrão Wb = T/10 (onde WB é a largura da chicana e T o diâmetro interno do tanque) (CREMASCO, 2012). As conexões e tubulações originais na de saída do tanque de agitação foram substituídas por outras com o dobro de diâmetro. Também foram realizados os ajustes no sedimentador: troca dos raspadores e instalação da tubulação responsável pela alimentação no leito do sedimentador.

Resultado e discussão

As chicanas instaladas no tanque de agitação (Figura 2) promoveram a redução da centrifugação, mantendo o escoamento homogêneo nas tubulações e a alimentação do sedimentador. As trocas de conexões permitiu o transporte de material sem entupimento. Já a substituição do sistema de raspagem no fundo do sedimentador tornou a extração da torta mais eficiente. O ajuste de pH proporcionou uma melhor reação do floculante, o qual, com a instalação da tubulação responsável pela alimentação no nível superior do leito (o que causava muita turbulência durante a operação), permitiu uma dinâmica menos turbulenta de partículas para o fundo do sedimentador.

Conclusões

As instalações de componentes no agitador e no sedimentador (chicanas e raspadores, respectivamente) bem como os ajustes do pH e da granulometria da solução padrão, foram primordiais para a otimização das condições de operação do equipamento. Portanto, a prática identificou a importância da manutenção e avaliação periódica das condições operacionais de uma planta de operações unitárias, mesmo em escala de bancada.

Agradecimentos

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ - UEAP; NÚCLEO TECNOLÓGICO DE ENGENHARIA - NTE; PROFº ME. FELIPE FERNANDO DA COSTA TAVARES

Referências

CREMASCO, M.A. Operações Unitárias em Sistemas Particulados e Fluidomecânicos. São Paulo: Editora Blücher, 2012
CETEM, Centro de Tecnologia Mineral, Tratamento de Minérios 5ª Edição. p. 595-647. Rio de Janeiro: Ed. Adão Benvindo da Luz, João Alves Sampaio e Silvia Cristina Alves França, 2010.
KYNCH, G. J, A Theory of Sedimentation. Trans. Faraday Society, 48, 166-177, London. 1952.
PEARSE, M.J. Historical use and future development of chemicals for solid-liquid separation in the mineral processing industry. Minerals Engineering, 16, 103-108, 2003.