Separação Sólido

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Separação Sólido - Líquido 
Arley Henrique de Souza Luz 
Moysés P. Mufarrej Waldemilson Correia da Silva 
 
Arley Henrique de Souza Luz 
Moysés P. Mufarrej Waldemilson Correia da Silva 
Separação Sólido - Líquido 
Trabalho sobre Separação Sólido – Líquido, da disciplina Tecnologia Metalúrgica, 
ministrado pelo Mestrando: Engº Lúcio da Silva Barboza Filho, Orientador: Prof. Dr. 
Eduardo de Magalhães Braga. 
 
 
1. INTRODUÇÃO 4 
2. ESPESSAMENTO 5 
3. SEDIMENTAÇÃO 6 
4. FATORES QUE AFETAM O ESPESSAMENTO 7 
4.1. NATUREZA DAS PARTÍCULAS 8 
4.2. EFEITO DE CONCENTRAÇÃO 8 
4.3. PRÉ-TRATAMENTO 8 
4.4. TANQUE DE SEDIMENTAÇÃO 9 
5. TIPOS DE ESPESSADORES 9 
5.1. ESPESSADOR CONTÍNUO CONVENCIONAL 10 
5.2. ESPESSADOR DE ALTA CAPACIDADE 10 
5.3. ESPESSADOR DE LAMELAS 1 
6. DIMENSIONAMENTO DE ESPESSADORES 12 
6.1. MÉTODO DE COE E CLEVENGER 12 
6.2. MÉTODO DE KYNCH 13 
6.3. MÉTODO DE ROBERTS 14 
6.4. MÉTODO DE TALMADGE E FITCH 14 
7. FILTRAÇÃO 15 
8. PROCESSOS DE FILTRAÇÃO 15 
9. FATORES QUE INFLUENCIAM A FILTRAÇÃO 16 
9.1. VISCOSIDADE 16 
9.2. TEMPERATURA 16 
9.3. ESPESSURA 16 
9.4. LAVAGEM 16 
9.5. O TAMANHO DA PARTÍCULA 17 
9.6. O MEIO FILTRANTE 17 
9.7. CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS 17 
10. TESTE EM ESCALA DE LABORATÓRIO 17 
 
12. AUXILIADORES DE FILTRAÇÃO 20 
13. EQUIPAMENTOS DE FILTRAÇÃO 20 
13.1. FILTROS DE PRESSÃO 20 
13.2. FILTRO PRENSA 21 
13.3. FILTROS A VÁCUO 23 
13.4. FILTROS CONTÍNUOS A VÁCUO 24 
14. CONCLUSÃO 26 
1. Introdução 
Espessadores são tanques de sedimentação empregados em um tipo particular de 
separação sólido-líquido, separação esta que é denominada de espessamento. Tais 
espessadores fazem uso da diferença de massa específica entre a fase líquida e as 
partículas sólidas que estão suspensas na referida fase líquida. No âmbito da tecnologia 
mineral, o espessamento é utilizado para aumentar a concentração de sólidos de polpas 
até valores convenientes para operações subseqüentes, como bombeamento, filtragem 
ou condicionamento com reagentes de flotação. Deste modo, a função dos espessadores 
é a de receber uma polpa diluída e gerar um produto (underflow) que exibe maior 
concentração de sólidos que a alimentação. Um segundo produto, (overflow), exibe 
concentração de sólidos menor que aquela apresentada pela alimentação. Via de regra, 
tal produto constitui a fase líquida clarificada. 
Entre as múltiplas opções oferecidas pela operação de separação de fases, este capítulo 
restringe-se às suspensões sólido-líquido e aos aspectos relacionados ao projeto e 
análise do desempenho de alguns equipamentos tradicionais para o espessamento e a 
filtração. 
No que se refere ao espessamento, será abordada a sedimentação contínua tanto no 
campo gravitacional como no campo centrífugo moderado resultante do escoamento da 
suspensão na configuração geométrica peculiar do hidrociclone. 
O diâmetro de espessadores industriais é dimensionado através de determinadas 
técnicas, as quais são baseadas no estudo do comportamento da sedimentação de 
partículas sólidas no meio aquoso. Tal estudo é executado em bateladas, embora a 
unidade industrial opere em escala contínua. Essas técnicas, apesar de seu largo uso, 
apresentam deficiências em função das muitas variáveis do processo de espessamento e, 
também, da complexidade dos mecanismos de sedimentação de partículas sólidas em 
meio fluido. O presente trabalho teve por objetivo aplicar três metodologias 
convencionais (Fluxo de Sólidos ou Metcalf-Eddy, Talmadge-Fitch e Roberts) para 
validar o dimensionamento de um espessador industrial, que já se encontra em 
operação, comparando o diâmetro calculado pelas técnicas convencionais com o 
diâmetro real do equipamento industrial. Tal comparação se justifica, não somente 
como validação das técnicas tradicionais de dimensionamento, como também para 
discussão sobre fatores de escalonamento utilizados em projetos de espessadores 
industriais. 
A filtração de suspensões, que também será abordada neste capítulo, se restringirá aos 
filtros prensa e rotativo, na qual se considera a operação descontínua e sob pressão de 
algumas atmosferas, no primeiro caso, e continuamente e sob vácuo, no segundo. 
2. Espessamento 
É um processo que tem como objetivo a separação das fases líquida e sólida da lama, 
reduzindo o seu volume e aumentando seu teor de matéria sólida. E por meio da 
sedimentação o processo de separação sólido-líquido baseia-se na diferença entre as 
densidades dos constituintes de uma suspensão; a remoção das partículas sólidas 
presentes em uma corrente líquida se dá pela ação do campo gravitacional,com o intuito 
de se obter a polpa do sólido extraído com porcentagens adequada do produto, o qual 
oferece ao processo as características de baixo custo e grande simplicidade operacional. 
A larga utilização industrial dos sedimentadores promove um crescente interesse no 
conhecimento do cujo dimensionamento e operação desses equipamentos, com a 
finalidade de melhorar a sua utilização e eficiência no atendimento aos objetivos 
operacionais. 
Os livros costumam classificar os sedimentadores em espessadores, produto de interesse 
é o sólido e são caracterizados pela produção de espessados com alta concentração de 
sólidos e os clarificadores, os quais têm como produto de interesse o líquido e se 
caracterizam pela produção de espessados com baixas concentrações de sólidos. 
No setor industrial, os espessadores são os mais utilizados e operam, geralmente, em 
regime contínuo. Em linhas gerais, esses espessadores são constituídos por: um tanque; 
um dispositivo de alimentação da polpa com mínima turbulência; um mecanismo de 
varredura. Além disso, para aumentar a eficiência do espessamento ( a velocidade da 
decantação ), são utilizados aditivos denominados de floculizantes, cuja a principal 
função é a de aglomerar as partículas em suspensão formando flocos que decantam 
rapidamente. 
Na extração mineral, os espessadores são largamente utilizados, pois há grandes 
interesses, principalmente, nos minérios com valor comercial. Esse processo tem as 
seguintes finalidades: 
• obtenção de polpas com concentrações adequadas a um determinado processo 
subseqüente; 
• espessamento de rejeitos com concentração de sólidos elevada, visando transporte e 
descarte mais eficazes; 
• recuperação de água para reciclo industrial; 
• recuperação de sólidos ou solução de operações de lixiviação, utilizados em processos 
hidrometalúrgicos. 
3. Sedimentação 
A operação de sedimentação é baseada em fenômenos de transporte, onde a partícula 
sólida em suspensão está sujeita à ação das forças da gravidade, do empuxo e de 
resistência ao movimento. O mecanismo da sedimentação descontínua auxilia na 
descrição do processo contínuo, com o uso do teste de proveta, que é baseado no 
deslocamento da interface superior da suspensão com o tempo, conforme ilustra a figura 
abaixo. Durante esse teste pode ser observada, após um tempo, a existência de cinco 
regiões distintas: a região de líquido clarificado, a de sedimentação livre e a de 
compactação. Algumas considerações físicas devem ser estabelecidas, a fim de 
caracterizar cada região: 
A- Líquido clarificado: no caso de suspensões que decantam muito rápido esta camada 
pode ficar turva durante certo tempo por causa das partículas finas que permanecem na 
suspensão; 
B- Suspensão com a mesma concentração inicial: a linha que divide A e B é geralmente 
nítida; 
C- Zona de transição: a concentração da suspensão aumenta gradativamente de cima 
para baixo nesta zona, variando entre o valor inicial até a concentração da suspensão 
espessada. A interface BC é, de modo geral, nítida; 
D- Suspensão espessada na zona de compressão: é a suspensão onde os sólidos 
decantados sob a forma de flocos se encontram dispostos unssobre os outros, sem 
atingirem a máxima compactação, uma vez que ainda existe líquido entre os flocos. A 
separação entre as zonas C e D geralmente não é nítida e apresenta diversos canais 
através dos quais o líquido proveniente da zona em compressão escoa. A espessura 
desta zona vai aumentando durante a operação; 
E- Sólido grosseiro: foram sólidos que decantaram logo no início do ensaio. A 
espessura desta zona praticamente não varia durante o ensaio. 
A figura mostra também a evolução da decantação com o tempo. As zonas A e D 
tornam-se mais importantes, enquanto a zona B diminuiu e C e E permaneceram 
inalteradas. Ao final do processo B e C desapareceram, ficando apenas o líquido 
clarificado, a suspensão em compressão e o sedimento grosso. Este é também chamado 
ponto de compressão, ou ponto crítico. A zona A aumenta enquanto que a zona D 
diminui lentamente até a superfície de separação das camadas A e D atingirem o valor. 
Este valor mínimo não corresponde necessariamente à concentração máxima da 
suspensão decantada, pois é possível, com agitação apropriada, reduzir ainda mais a 
altura da lama espessada. 
 
Decantações de suspensões concentradas. 
4. Fatores que Afetam o Espessamento 
A eficiência de um espessador é encontrada pela razão de seu espessamento expressos 
pela unidade de sólidos espessados por área ao dia e pela qualidade dos produtos 
obtidos, isto é, Pela quantidade de sólidos prestes no “overflow” e no “underflow”. A 
sedimentação de uma suspensão aquosa de partículas ou flocos pode sofrer a influencia 
de fatores tais como: 
• a natureza das partículas, como distribuição de tamanhos, forma, densidade específica, 
propriedades químicas e mineralógicas etc.; 
• a quantidade de sólidos na suspensão; 
• pré-tratamento da suspensão, para auxiliar na sedimentação; 
• dimensões do tanque de sedimentação. 
4.1. Natureza das Partículas 
Partículas esféricas ou com forma aproximada à esférica têm uma maior facilidade de 
sedimentar do que partículas de mesmo peso com formato irregular. Comportamento 
semelhante é observado na sedimentação de partículas de maior diâmetro, diante das 
muito finas. Uma alternativa para fazer face às irregularidade e ao pequeno diâmetro de 
partículas é a floculação, que promove a aglomeração das partículas resultando em 
unidades maiores e com forma mais aproximada da esférica, implementando melhorias 
às características de sedimentação da suspensão. 
formando naturalmente os aglomerados 
A floculação ocorre, geralmente, pela adição de um agente químico que dá ao meio as 
condições necessárias à floculação; porém, existem suspensões em que as partículas 
sólidas já são química ou mineralogicamente apropriadas ao meio iônico da suspensão, 
4.2. Efeito de Concentração 
Suspensões muito concentradas apresentam características de sedimentação bem 
diferentes das observadas na sedimentação de uma partícula isolada, devido ao efeito da 
concentração. Esse efeito origina o fenômeno da sedimentação impedida, fazendo com 
que a taxa de sedimentação deixe de ser constante para se tornar decrescente. 
4.3. Pré-Tratamento 
Suspensões floculadas apresentam diversas características diferentes da suspensão de 
partículas, uma delas é a taxa de sedimentação consideravelmente maior do que a da 
suspensão original, devido à grande quantidade de água que o floco contém nos seus 
interstícios. Assim, características como forma e densidade são muito pouco 
relacionadas com as características das partículas originais. Para a previsão de novas 
taxas de sedimentação, o que é extremamente complexo, faz-se necessário o 
conhecimento de um novo fator de forma e valor de densidade, que ainda são 
determinados por métodos empíricos. A grande dificuldade na determinação destas 
variáveis é a sua dependência não apenas com o tipo de floculante utilizado, mas 
também com as condições físico-químicas sob as quais ocorreu a floculação. 
4.4. Tanque de Sedimentação 
A geometria e as dimensões do tanque têm influência no processo de sedimentação; a 
existência de paredes ou obstáculos no trajeto da partícula promove a redução da taxa de 
sedimentação. A altura de suspensão no tanque não altera a taxa de sedimentação nem a 
concentração de sólidos na lama ao final do teste, porém se a concentração de sólidos é 
muito alta, é importante que o tanque seja alto o suficiente para que o processo de 
sedimentação aconteça livremente, sem que as partículas sejam indevidamente 
desaceleradas devido ao fundo do tanque. 
5. Tipos de Espessadores 
A capacidade de uma unidade de espessamento é diretamente proporcional à sua área e 
é usualmente determinada em função da taxa de sedimentação dos sólidos na suspensão, 
que independe da altura de líquido. A polpa, na sedimentação, passa através de zonas de 
concentração de sólidos variável entre a da alimentação e da descarga final; 
consequentemente, nas zonas intermediárias existentes entre esses limites de 
concentração, cada partícula encontrará diferentes taxas de sedimentação e a zona que 
exibir a menor taxa de sedimentação será a responsável pelo dimensionamento da 
unidade. 
A capacidade de uma unidade contínua de espessamento está baseada na sua habilidade 
em processar suspensões, tanto na função de espessador quanto de clarificador. A área 
da unidade controla o tempo necessário para que ocorra a sedimentação dos sólidos 
através do líquido, a uma dada taxa de alimentação do mesmo e é importante na 
determinação da capacidade de clarificação do equipamento. A altura da unidade 
controla o tempo necessário para o espessamento da polpa para uma dada taxa de 
alimentação dos sólidos e é importante na determinação da capacidade de espessamento 
da unidade. 
No projeto das unidades de espessamento, a relação entre altura e diâmetro é importante 
apenas para avaliar se o volume do tanque proporcionará um tempo de sedimentação 
necessário aos objetivos do equipamento, considerando fatores como eficiência 
operacional e projeto mecânico. 
Os tipos de espessadores variam em função da geometria ou forma de alimentação do 
equipamento. Basicamente são tanques de concreto equipados com um mecanismo de 
raspagem, para carrear o material sedimentado até o ponto de retirada, o que 
corresponde ao maior custo do equipamento. Os braços raspadores são acoplados à 
estrutura de sustentação do tubo central de alimentação da suspensão e devem ser 
projetados baseados no torque aplicado ao motor. Devem também ter flexibilidade para 
suportar diferentes volumes e tipos de cargas impostas. 
5.1. Espessador Contínuo Convencional 
O espessador contínuo convencional consiste em um tanque provido de um sistema de 
alimentação de suspensão e outro de retirada do espessado (raspadores), dispositivos 
para descarga do overflow e do underflow. Esse tipo de espessador contínuo é o mais 
utilizado industrialmente; maiores detalhes sobre a sua estrutura e mecanismos de 
operação podem ser vistos no esquema abaixo: 
 
Esquema operacional de um espessador contínuo convencional 
5.2. Espessador de Alta Capacidade 
Esse tipo de espessador é bastante semelhante ao contínuo convencional, porém com 
alguma modificação estrutural de projeto - seja por meio da inserção de lamelas ou 
modificação no posicionamento da alimentação da suspensão, entre outras – que 
promove o aumento da capacidade do equipamento. Uma das vantagens desse 
equipamento, além de aumentar a capacidade, é promover um aumento na área de 
espessamento, sem que seja aumentando o seu diâmetro. Este fato é muito atraente 
industrialmente, especialmente no que diz respeito ao espaço necessário para a 
montagem dos mesmos. 
5.3. Espessador de Lamelas 
Essa unidade de espessamento, que também é um espessador de alta capacidade, 
consiste numa série de placas inclinadas (lâminas), dispostas lado a lado,formando 
canais. A vantagem dessa configuração é a economia de espaço, uma vez que a 
capacidade de sedimentação nesses equipamentos é bem maior que no espessador 
convencional, pois a área efetiva de sedimentação é dada pela soma das áreas projetadas 
de cada lamela. Outra vantagem da configuração lamelar está na rápida sedimentação 
das partículas sólidas: como o tempo de sedimentação é proporcional à altura de queda 
vertical, este tempo pode ser reduzido, diminuindo-se o espaçamento entre as lamelas. 
Nesses espessadores, a suspensão pode ser introduzida diretamente no compartimento 
de alimentação ou numa câmara de mistura e floculação. Os sólidos sedimentam sobre 
as lamelas e deslizam até o fundo do equipamento, formando o material espessado, que 
é, em seguida, bombeado. 
 
Esquema operacional de um espessador de lamelas 
6. Dimensionamento de Espessadores u = dz / dθ 
6.1. Método de Coe e Clevenger 
A área de um espessador deve ser suficiente para permitir a decantação de todas as 
partículas alimentadas. 
Hipóteses: 
- A velocidade de sedimentação é função da concentração local : u = f(C); - As 
características essenciais do sólido não se alteram quando se passa para o equipamento 
de larga escala. 
 
Para que não haja arraste de partículas sólidas na direção do vertedor, a velocidade 
ascensional do líquido nesta seção limite deverá ser menor do que a velocidade de 
decantação das partículas. 
Q - QE = Vazão de líquido claro que sobe pelo decantador nesta seção. 
Se a área for insuficiente começará a haver acúmulo de sólidos numa dada seção do 
espessador e finalmente haverá partículas sólidas arrastadas no líquido clarificado. Esta 
Seção → Zona Limite. 
Como QA. CA = Q.C = QE. CE 
Onde: S = Área de decantação (m2); 
QA = Vazão volumétrica da suspensão (m3/s); CA = Concentração de sólidos na 
suspensão (Kg/m3); 
CE = Concentração de sólidos na lama (Kg/m3); C = Concentração na zona limite 
(Kg/m3); u = Velocidade de decantação na zona limite (m/s). 
⇒ C e u: São determinados experimentalmente. ⇒ S: Diversos cálcu 
com pares de valores de C e u. 
O maior valor de S será a área mínima do decantador! 
6.2. Método de Kynch Consiste em fazer um ensaio que forneça a curva de decantação: 
- Calculam-se diversos pares (C, u) a partir da curva de decantação; - Calcula-se: 
- O máximo valor de S será a área do decantador. 
6.3. Método de Roberts Permite localizar com exatidão o ponto crítico (entrada em 
compressão). 
⇒ Com os dados do ensaio de decantação, traçar log(z-zf); ⇒ A curva obtida mo 
uma descontinuidade no ponto crítico. 
OBS: Ponto Crítico: linha de separação entre o espessado e o clarificado. 
 
6.4. Método de Talmadge e Fitch (Método Gráfico). - Traçar a tangente à curva de 
sedimentação na zona de clarificação; 
- Traçar a tangente à curva de sedimentação na zona de espessamento; 
- Traçar a bissetriz entre as 2 retas; 
- Localizar o ponto crítico. 
 
- Traçar a tangente à curva de sedimentação passando pelo ponto crítico. 
 
- Localizar: 
- Ler θE 
- Calcular a área, que por dedução através das 3 equações do método de Roberts resulta 
em : 
7. Filtração 
A Filtração é um processo unitário que consiste na separação de uma fase sólida de uma 
fase liquida. Basicamente uma operação de separação de sólidos presentes em uma 
polpa na qual a fase liquida chamado filtrado, é compelida a passar através de um meio 
poroso, este denominado meio filtrante, ao passo que a fase sólida, nomeada torta de 
filtração, firma uma camada sobre a superfície do meio poroso. 
8. Processos de Filtração 
No processo de filtração por gravidade ocorre quando o liquido escorre pelo meio 
filtrante (meio poroso) apenas pelo efeito de pressão hidrostática. Caso esta filtração 
ocorra sob uma pressão alta em relação à atmosférica será denominada de filtração sob 
pressão, ou e uma pressão baixa, denominando-se filtração a vácuo. E por fim, a 
filtração centrifuga, quando há forças centrifugas sendo aplicadas no meio filtrante. 
A filtração é uma importante fase do processamento industrial mineral. Neste setor, esta 
operação é muito utilizada para a recuperação de sólidos e para a obtenção de líquidos 
clarificados devido aos seus respectivos valores econômicos. 
9. Fatores que influenciam a filtração 
9.1. Viscosidade 
A viscosidade da polpa a ser filtrada deve ser inversamente proporcional à razão da 
filtração. Em uma determinada fase liquida, a alta viscosidade pode ser reduzida 
diluindose com um solvente de baixa viscosidade, conseqüentemente, melhorando a 
velocidade de filtração. 
9.2. Temperatura A velocidade de filtração de polpa é marcante com o efeito da 
temperatura, principalmente relacionando-se com a viscosidade. De um modo geral, 
temperatura viscosidade estão intimamente relacionadas nos trabalhos de filtração. Em 
grande parte dos líquidos, por exemplo, o aumento de temperatura provoca certo 
decréscimo da viscosidade dando maior eficiência na filtração. 
9.3. Espessura A espessura é de extrema importância no dimensionamento de um filtro 
e dela depende o ciclo de operação, pois a velocidade média de filtração para uma dada 
quantidade de filtrado ou de torta é inversamente proporcional ao quadrado da espessura 
da torta no final da filtração. 
9.4. Lavagem Com a torta retida no leito filtrante, após a etapa de filtração, inicia-se a 
operação de lavagem utilizando-se água nova ou outro liquido compatível com o 
sistema. O objetivo desta operação é remover ou reduzir em nível desejado o volume de 
filtrado residual e/ou sólidos retidos na torta, no caso de especificação do sólido ou para 
a recuperação máxima de filtrado. A velocidade de lavagem da torta do filtro é 
inversamente proporcional à espessura da desta torta. A eficiência de lavagem muitas 
vezes não é afetada pela espessura da torta, desde que esta esteja estável. 
9.5. O tamanho da partícula É de extrema importância o controle do tamanho de 
partícula na polpa de alimentação do filtro, pois o efeito do tamanho da partícula é 
significativo sobre as resistências da torta e do tecido do filtro, já que a redução do 
tamanho da partícula faz com que a velocidade de filtração diminua e aumentando a 
retenção de umidade na torta. Porém, em alguns casos leva à melhor eficiência de 
lavagem. Para se evitar a redução de tamanho das partículas deve-se evitar a ação 
violenta da bomba e sua agitação. Em determinadas situações, nas quais a presença de 
partículas finas compromete sensivelmente a velocidade de filtração, utiliza-se pré-
condicionamento da suspensão, através de tratamento químico, causando a floculação 
de partículas finas e formação de aglomerados, conseqüentemente, viabilizando e 
facilitando a filtração. 
9.6. O meio filtrante Ao escolher o meio filtrante deve-se manter o compromisso entre a 
abertura do tecido e o tamanho da partícula, de modo que possa encontrar um tecido 
com abertura suficiente para evitar entupimentos e, concomitantemente, vazamentos 
excessivos de partículas finas. 
Fazendo uma relação com a velocidade de filtração, o efeito do entupimento sobre esta 
é bastante considerável que se torna usualmente justificativa para substituição do tecido, 
acém de justificar a utilização de um fator de segurança no calculo da capacidade do 
filtro. 
9.7. Concentração de sólidos Teoricamente, o tempo necessário para se depositar uma 
dada massa de sólido varia inversamente com relação entre massa de sólidos e do 
filtrado. Geralmente, para resultados com melhores taxas de filtração, principalmente 
para filtros a vácuo, utilizam-se suspensões com maiores concentrações de sólidos. 
10. Teste em escala de laboratório 
É de grande necessidade realizar ensaios em escala de laboratório para determinar as 
condições de um filtro parauma dada situação, pois é praticamente impossível prever o 
comportamento de um determinado produto a ser filtrado. 
O método de filtração mais empregado para o dimensionamento de filtros contínuos 
industriais é o teste de folhas (“leaf test”). Para estes ensaios são necessário 
equipamentos relativamente simples, de pequena escala e de fácil montagem. (Figura 
caso seja necessário) 
 
Figura – Primeira etapa do ensaio de teste de folha (formação da torta). 
 
Figura – Segunda etapa do ensaio de teste de folha (secagem). 
Os testes de folhas são empregados na necessidade de se prever o desempenho de filtros 
de tambor ou de discos e filtros planos, por isso devem ser conduzidos de forma a 
simular com detalhes a operação destes equipamentos. 
Deve-se iniciar um programa de ensaios de filtragem com uma série de ensaios 
preliminares, visando observar a ordem de grandeza do tempo de formação da torta e de 
desaguamento ou secagem e o nível de vácuo e seleção dos meios filtrantes que possam 
fornecer os resultados desejados. 
Recipiente com a suspensão aquosa 
As condições geralmente estudadas nos ensaios são: temperatura da polpa; concentração 
de sólidos em suspensão; tratamento prévio da polpa; nível de vácuo; lavagem e outros 
fatores que venham ser de interesse. 
Dados adquiridos nos testes de folha são: tempo total de filtração; volume de filtrado; 
espessura e uniformidade da torta; massa de torta formada; teor de unidade de torta e o 
nível de vácuo, além da velocidade e a eficiência de lavagem, o comportamento da torta 
na secagem, a ocorrência de rachaduras na torta, as características de descarga, o pH do 
filtrado, a compatibilidade química do meio filtrante e a tendência do filtrado a formar 
espuma. 
É necessário que todos os ensaios sejam executados em situações que simulem as 
condições de operação em escala industrial. 
Os resultados obtidos nos testes de folha são expressos em peso de sólido seco ou 
volume de filtrado, por unidade de área ou por ciclo, que é a razão de filtragem. Essa 
grandeza, multiplicada pelo número de ciclos por dia, permite o cálculo da área do filtro 
necessária para processar e obter uma capacidade diária de uma determinada escala de 
produção. No cálculo do ciclo da filtragem, devem ser considerados os tempos de carga, 
descarga, troca de tecidos, manutenção e previsão de expansão (Chaves, 1996). 
1. Meios Filtrantes 
A escolha do meio filtrante é de grande importância para que se possa obter uma 
operação de filtração satisfatória. Um meio filtrante adequado deve contemplar sua 
capacidade de retenção dos sólidos a serem separados do liquido durante um período 
aceitável e sua compatibilidade com o meio no qual irá trabalhar. 
Para isso basta-se observar as seguintes características ao selecionar um meio filtrante: 
a) Redução máxima da passagem de sólidos através dos poros no inicio da filtração; b) 
Apresentar a mínima resistência à passagem do liquido; c) Ter compatibilidade química 
com o meio; d) Apresentar resistência mecânica para agüentar a pressão de operação; e) 
Apresentar mínimo desgaste mecânico; f) Possuir facilidade para descarregar a torta; g) 
Baixo custo; 
Os materiais em que se encontram fabricados os meios filtrantes são: algodão, 
polímeros sintéticos, vidro, amianto, metal e outros materiais que formem fibras. 
No entanto, o algodão continua ser o material que mais se usa em virtude de seu baixo 
custo, da variedade de tipos de tecidos encontrada comercialmente e sua versatilidade. 
Porém, o grupo dos tecidos de polímeros sintéticos vem superando o algodão como 
meio filtrante devido à sua maior resistência a produtos químicos e a tolerância a 
temperaturas mais elevadas. 
12. Auxiliadores de Filtração 
Situações-problemas relativos à velocidade de filtração, entupimento do meio filtrante e 
filtrado com turbidez insatisfatória em determinados processos de filtração, há a 
alternativa de se utilizar um auxiliar de filtração que é um material granular ou fibroso, 
capas de formar no filtro uma torta permeável que incorpore os sólidos que geram 
problemas, geralmente partículas finas ou flocos deformáveis. 
Para se obter uma boa filtração, é necessário que um bom auxiliar de filtração apresente 
as seguintes características: baixa densidade para minimizar a tendência à deposição; 
alta porosidade; ter capacidade de produzir tortas permeáveis e ser quimicamente inerte 
em relação ao meio. 
A função dos auxiliadores de filtração é basicamente proteger o meio filtrante 
utilizando-se este como pré-revestimento por meio da formação de uma camada do 
material sobre o meio filtrante, evitando assim a passagem de partículas finas que 
eventualmente possam passar ao filtrado; ou utilizá-los misturados à polpa a ser filtrada 
para que as partículas que apresentarem dificuldades de filtração sejam retidas numa 
torta permeável. 
13. Equipamentos de Filtração 
O filtro de pressão do tipo prensa em batelada e os filtros contínuos a vácuo são os de 
maior uso nas usinas de tratamento de minerais. Por isso as considerações apresentada 
se limitarão a estes filtros. 
13.1. Filtros de pressão São filtros que operam acima da operação atmosférica, como a 
pressão de operação imposta por uma bomba de êmbolo, diafragma, parafusos, 
centrifuga ou ainda por corrente proveniente de um reator pressurizado. 
Vantagens ao se utilizar os filtros de pressão: a) A aplicação de altas pressões permite 
aumentar a velocidade de filtração e viabilizar separações sólido-liquido consideradas 
difíceis que seriam proibitivas de outra maneira, devido ao longo ciclo de operação; b) 
Possuem grande área de filtração por unidade de área física ocupada; c) Os filtros de 
pressão em batelada possuem maior flexibilidade que outros filtros, por um custo 
relativamente baixo. 
Desvantagens: a) Filtro de pressão continua são muito caros e apresentam pouca 
flexibilidade; b) Filtro de pressão descontinua dificilmente se adaptam a processo 
contínuo e sua operação é de alto custo. 
13.2. Filtro Prensa Os Filtros-prensa foram introduzidos por volta do século XIX e 
foram utilizados por muitos anos principalmente na separação de lamas servidas. Eles 
eram considerados máquinas de trabalho intensivo, conseqüentemente não encontraram 
muita aceitação nas indústrias de processo sofisticada e altamente automatizada. Isto 
ocorreu até meados dos anos 60 quando esta imagem mudou pela introdução de 
mecanismos avançados, orientados para obter bolos de baixa umidade que descarregam 
automaticamente e permitem a lavagem do pano ao término do ciclo de filtração. 
É o modelo mais simples dos filtros de pressão e o de maior utilização industrial. 
Consiste num conjunto alternado de quadros ocos nos quais a torta é retida durante a 
operação de filtração e placas maciças que possuem superfícies preparadas com sulcos 
ou furos que permitem a drenagem do filtrado. O meio filtrante geralmente um tecido, 
recobre ambas as faces da placa. O conjunto de placas e quadros é apoiado, de modo 
vertical, sobre um par de suportes paralelos fixos na estrutura do filtro. Para proceder à 
operação de filtração, as placas e quadros pendurados no suporte são comprimidos até o 
ponto de se evitar o vazamento entre elas, entre duas placas extremas, uma fixa e outra 
que se move através de um sistema de alavanca, ou engrenagem pinhão ou macaco 
hidráulico. 
Em um filtro prensa a descarga do filtrado pode ser do tipo fechado ou do tipo aberto. O 
tipo fechado consiste num canal por onde passa o filtrado que percorre todo o 
comprimento do filtro até um tudo de descarga na extremidade, já o de tipo aberto 
consiste de um filtrado que é drenado através de torneiras individuais localizadas em 
cada placa, para um reservatório na parte inferior do tubo. As figuras a seguir 
demonstram o diagrama esquemático deum filtro prensa e de um filtro prensa de placas 
e quadros. 
Desenho esquemático de um filtro 
 
Figura - Filtro-prensa de placas e quadros 
É comum fazer a lavagem da torta retida no filtro depois da operação de filtração, a fim 
de retirar a solução agregada à torta ou solubilizar impurezas sólidas presentes. Na 
prática há duas técnicas de lavagem que são bastante utilizadas: a lavagem simples e a 
lavagem completa. Para a primeira, o liquido de lavagem usa o mesmo sistema de 
alimentação da polpa e descarte do filtrado. Para a lavagem completa, o liquido de 
lavagem é introduzido nas faces de placas alternadas permitindo que o liquido passe 
através de toda a espessura da torta escoando sobre a superfície das outras placas que 
mantêm os canais de descarga abertos para o escoamento de solução de lavagem que 
deixa o filtro. 
Vantagens: 
- Construção simples, robusta e econômica; - Grande área filtrante por área de 
implantação; 
- Flexibilidade (pode aumentar ou diminuir o número de elementos para variar a 
capacidade); 
- Não tem partes móveis; 
- Trabalha com altas pressões; 
- Manutenção simples - Apenas substituição periódica das lonas. 
Desvantagens: 
- Operação intermitente, - Alto custo de mão-de-obra, 
- Lavagem da torta é imperfeita e demorada. 
13.3. Filtros a vácuo 
São filtros que operam sob baixa pressão, basicamente operando-se sob pressões 
inferiores à atmosférica, utilizando-se como principal ferramenta a bomba de vácuo por 
ser a fonte motriz de filtração. 
Podem ser de operação continua ou em batelada. Os filtros a vácuo contínuos possuem 
elevada capacidade de processamento, maior que as demais espécies de filtros, alem do 
fato de que a principal justificativa para o emprego de filtração a vácuo é sua fácil 
adaptação a operações continuas, já o uso de o uso de filtros a vácuo em batelada é 
bastante restrito, limitando-se a usos específicos. 
Vantagens: • Operação contínua (à exceção do filtro de Nutsche) 
• Recuperação ou remoção dos contaminantes solúveis do bolo pela lavagem em 
contracorrente (especialmente nos filtros de correia horizontal, de bandeja inclinada e de 
mesa) 
• Produção de filtrados relativamente limpos usando uma porta para o turvo ou uma 
bacia de sedimentação (nos filtros de correia horizontal, de bandeja inclinada e de mesa) 
• Permite polir soluções (em um filtro de pré-revestimento) 
• Acesso conveniente ao bolo para atividades do operador ou retirada de amostragem 
• Controle fácil de parâmetros operacionais tais como relações da espessura ou da 
lavagem do bolo 
• Grande variedade de materiais de construção 
Desvantagens: • Umidade residual mais elevada no bolo 
• Uma construção de difícil vedação para permitir presença de gases 
• Difícil de limpar (principalmente no grau necessário para aplicações com produtos 
alimentícios) 
• Consumo elevado de potência pela bomba de vácuo 
13.4. Filtros contínuos a vácuo 
Classificam-se em três categorias: Tambor rotativo, disco (ou vertical) e horizontais 
(tipos de mesa, de bandeja e de correia). 
Características: 
- Possuem uma superfície filtrante na qual a torta se deposita por efeito do vácuo no 
ponto de entrada da polpa e se move até o ponto de remoção da torta, onde se 
descarrega a torta por meios mecânicos ou pneumáticos, retornando novamente ao 
ponto de alimentação da polpa; 
- Apresentam uma válvula que regula a pressão abaixo da superfície de filtração nos 
diferentes estágios de seu percurso permitindo a drenagem do filtrado, lavagem e 
secagem da torta. 
O ciclo de operação deste filtro é na realidade uma série de etapas descontinuas muito 
próximas que simulam um processo continuo. 
É necessário considerar os seguintes aspectos ao escolher o tipo de filtro a ser 
empregado: características da polpa, operações às quais a torta deve ser submetida e 
aspecto econômico. 
 
Operação do filtro rotativo a vácuo 
Os filtros contínuos a vácuo podem operar, em função de sua alimentação, tanto conta a 
gravidade – quando a superfície filtrante girar dentro de um tanque de polpa, quanto a 
favor da gravidade – quando polpa é alimentada sobre esta superfície. Quando um filtro 
opera contra a gravidade diz-se tratar de unidade de alimentação por baixo e no caso 
contrário são unidades de alimentação por cima. As unidades de alimentação por baixo 
são indicadas para polpas que podem ser mantidas na forma de uma suspensão 
homogênea. As outras unidades são mais usadas para polpas contendo sólidos de 
granulométrica grosseira. 
Na maioria das vezes, o meio filtrante utilizado em filtros a vácuos contínuos para a 
separação sólido/liquido é um tecido, que deve ser selecionado em função do tipo do 
material a ser filtrado. O tecido deve conter as seguintes características: boa resistência 
mecânica; não entupir facilmente; possuir abertura maior possível para favorecer a 
velocidade de filtração e fechado o suficiente para evitar passagem de partículas finas. 
Dependendo da configuração da superfície de filtração, os tipos de operação poderão ser 
feitas num mesmo filtro. A operação de desaguamento pode ser realizada em qualquer 
tipo de superfície, porém, a lavagem só é feita em superfícies horizontais pouco 
inclinadas. 
O mecanismo de descarga da torta num filtro a vácuo continuo, pode utilizar o auxilio 
da gravidade, quando a torta é removida por um jato de ar comprimido, uma lamina ou 
um arame para facilitar a descarga. Opcionalmente, a descarga é feita contra a gravidade 
quando podem ser correntes metálicas, cilindros em movimento ou parafuso sem fim. 
Na operação de secagem da torta é comum o uso de corrente de ar quente ou vapor. 
 
Instalação com filtro rotativo a vácuo 
14. Conclusão 
A etapa de separação sólido-líquido está entre as operações de sedimentação mais 
importantes que hoje são empregadas em indústrias, entre elas: a indústria química, no 
processamento de alimentos, tratamento de água, resíduos e, principalmente, no 
beneficiamento de minérios, entre outras, pois muitos dos produtos industriais são 
suspensões de sólidos em líquidos. Nos processos mineralógicos, a separação de uma 
polpa diluída vem intimamente relacionada à ação da gravidade, objetivando obter um 
produto com concentração elevada de sólidos, ou uma parcela de líquido com 
baixíssimo teor de sedimentos. 
15. Referências Biográficas 
FRANÇA, S.C.A. & MASSARANI, G. Capítulo 14: Separação Sólido-Líquido. 
CETEM – Centro de Tecnologia Mineral. Ministério da Ciência e Tecnologia. Rio de 
Janeiro, 2004. 
SANT’ANA, H.B.S. Separação Sólido-Líquido em Tratamento de Efluentes: 
decantação e filtração. Pontifícia Universidade Católica de Rio de Janeiro. 
Departamento de Ciências dos Materiais e Metalurgia – Tratamento de Efluentes 
Industriais. 
KING, D.L Thickeners. In: MULLAR, A.L., BHAPPU, R.B. Mineral processing plant 
design. 2 ed. New York: SME, 1980. Cap.27, p.541-577. 
http://w.aguasdoalgarve.pt/content.php?c=105 
http://w.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisico_quimic
a_ trabalhos/processosseparmisturas.htm 
http://w.mausa.com.br/portugues/pdf/mausa007.pdf http://w.ufrnet.ufrn.br/~lair/Pagina-
OPUNIT/Filterpress.htm http://w.enq.ufsc.br/disci/eqa5313