Análise Granulométrica de Caulim por Peneiramento

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA
João Alberto Lameira de Oliveira – 201107540047
PENEIRAMENTO
BELÉM / PA
2018
PENEIRAMENTO
Relatório técnico da aula prática realizada no dia 25 de maio de 2018, apresentado como avaliação parcial para a disciplina Laboratório de Engenharia Química II, do curso de Engenharia Química, na Universidade Federal do Pará.
Prof. Msc. Darllan do Rosário
BELÉM / PA
2018
INTRODUÇÃO 
O caulim é um mineral industrial importante nos vários mercados mundiais incluindo aplicações em cobertura e carga de papel, cerâmica, tintas, plásticos, borracha, fibras de vidro, suporte de catalisadores de craqueamento de petróleo e muitas outras utilizações. Os minerais que constituem o caulim, caulinita, haloisita, dickita e nacrita, possuem composição química essencialmente similar, porém, cada um deles tem diferenças estruturais importantes. O mineral de caulim mais comum e mais importante, industrialmente, é a caulinita [Al2Si2O5(OH)4]. A caulinita pode ser formada como um produto do intemperismo residual, por alteração hidrotermal, e como um mineral sedimentar. As ocorrências residuais e hidrotermais são classificadas como primárias e as ocorrências sedimentares como secundárias (Murray e Keller, 1993).
 O caulim ocorre associado a diversas impurezas, sendo necessários processos de beneficiamento eficientes para adequá-lo ao uso industrial (Luz et al., 2008). Sua principal etapa é a classificação granulométrica, onde a polpa do minério é submetida a várias etapas de classificação através de peneiras e hidrociclones, visando eliminar as impurezas mineralógicas com tamanho de partícula maior do que 74 μm, no caso do produto destinar-se ao mercado de carga de papel, tinta e plástico.
OBJETIVOS
Realizar a análise granulométrica de uma amostra de caulim em peneira Tyler mesh e avaliar o diâmetro médio do caulim por meio de tratamento de dados e gráficos.
MATERIAIS UTILIZADOS
Agitador de peneiras;
Balança semi-analítica;
Balança analítica;
Filme PVC;
Peneira (série Tyler): #28; #60, #65; #200;
Rejeito de caulim.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Realizou-se análise granulométrica de material residual de caulim aplicando o método de peneiras Tyler Mesh. Deste modo, foram pesadas em balança semi-analítica (Modelo CT-4200AS-BI; d = 0,01g) as peneiras vazias da série Tyler #28, #60, #65, #200 e o fundo (panela).
 Em seguida, pesou-se cerca de 100g do caulim a ser alimentado no sistema de peneiramento, utilizando balança analítica (Marca BIOSCALE; Modelo 2204). As malhas foram dispostas no agitador de peneiras (Marca PRODUTEST; 0,5 HP; Amplitude 5; 60 ciclos), na ordem de maior para menor abertura na sequência descrita anteriormente.
 Posteriormente, o material de caulim foi alimentado na peneira superior (#28) e o sistema foi fechado com filme PVC. Verificou-se o encaixe correto das peneiras, ajustou-se o tempo de peneiramento para 15 minutos e, ao final do ciclo de agitação, as malhas foram repesadas em balança semi-analítica, obtendo-se valores das massas retidas em cada peneira para realizar o balanço de massa.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados das pesagens e balanço material obtidos da análise granulométrica estão dispostas na Tabela 1 e os resultados do balanço das frações podem ser visualizados na Tabela 2.
	Tyler mesh
	Abertura (mm)
	Massa Alimentada(g)
	Retido (g)
	Passante (g)
	#28
	0,5950
	100
	10,4
	89,6
	#60
	0,2500
	89,6
	12,6
	77,0
	#65
	0,2100
	77,0
	21,6
	55,4
	#200
	0,0740
	55,4
	55,0
	0,4
	Panela
	0,0370
	0,4
	0,4
	0
Tabela 1 – Dados da pesagem das peneiras após a análise
Analisando o balanço material de rejeito de caulim da Tabela 1 e a análise percentual da Tabela 2 é possível afirmar que os grossos ficaram retidos principalmente nas malhas #65 e #200, enquanto que a maior parte do material particulado passou pela malha #28, cerca de 90%, como é mostrado no Gráfico 1. Implica dizer que a granulometria característica do caulim está compreendida entre as malhas #65 e #200, indicando que a maior parte do material apresentou um diâmetro entre 0,2100 mm e 0,0740 mm.
Gráfico 1– Massa retida e passante por #Tyler.
	Tyler mesh
	Abertura
(mm)
	%Retido
	%Retido acumulado
	%Passante
	%Passante acumulado
	#28
	0,5950
	10,4
	10,4
	89,6
	89,6
	#60
	0,2500
	12,6
	23,0
	87,4
	77,0
	#65
	0,2100
	21,6
	44,6
	78,4
	55,4
	#200
	0,0740
	55,0
	99,6
	45,0
	0,4
	Panela
	0,0370
	0,4
	100
	0,0
	0,0
Tabela 2 – Balanço material e análise de rendimento do experimento com Caulim em #Tyler Mesh
O grande salto entre os diâmetros das peneiras #65 e #200 pode ser um fator prejudicial à estimativa do diâmetro médio da partícula. Devido aos diferentes formatos das partículas (que podem ser arredondadas, subarredondadas, angulares e subangulares), o uso de peneiras intermediárias poderia ser mais efetivo na distribuição granulométrica do material, pois uma grande fração que foi retida na peneira #200 pode ter um desvio significativo em razão da diferença de diâmetros para a peneira anterior.
O Gráfico 2 mostra as curvas de dispersão cumulativa para as frações mássicas (%) dos grossos (retido) e dos finos (passante) em função do diâmetro médio em milímetro (mm).
Gráfico 2 – Dispersão da fração Retida acumulada e da fração Passante acumulada em função do diâmetro médio.
Analisando o Gráfico 2 observa-se que a maior quantidade do material particulado do caulim ficou retida nas malhas com diâmetro de até 0,2 mm, sendo portanto o diâmetro médio das partículas compreendidas nestas secções tem aproximadamente o mesmo valor, desconsiderando as multiformes partículas.
De acordo com estudos realizados por Menezes et al. (2007), o diâmetro médio equivalente das partículas de caulim foram em sua maioria superiores a 40 μm, isto é, 0,04 mm, com uma distribuição cumulativa em torno de 100 μm ou 0,1 mm. Considerando que a origem do caulim analisado por Menezes et al. (2007) é diferente, os resultados obtidos neste trabalho podem ser tidos como satisfatórios.
Para Dos Anjos e Neves (2011), que também analisaram rejeitos de caulim, o diâmetro das partículas do material em estudo ficou compreendido em maior quantidade entre 10-100 μm, ou seja, entre 0,01-0,1 mm. Esses valores condizem com a análise feita por Menezes et al. (2007) e, para efeitos comparativos confirmam a análise granulométrica realizada neste experimento.
Além disso, de acordo com o Gráfico 2 o diâmetro médio responsável por 50% da fração passante é aproximadamente 0,21 mm.
CONCLUSÃO
A análise granulométrica do material ocorreu de maneira satisfatória, condizendo com os resultados observados na literatura.
REFERÊNCIAS
BALAN, E.; ALLARD, T.; BOIZOT, B.; MORIN, G. MULLER, J.P. Quantitative measurement of paramagnetic Fe3+ in kaolinite. Clays and Clay Minerals, v. 48, nº 4, p. 439-445. 2000.
CHAVES, A. P.; PERES, A. E. C. Teoria e prática do tratamento de minérios. 2ª ed. São Paulo: Signus Editora, 2003. Vol. 3: britagem, peneiramento e moagem. 662f.
BERTOLINO, L.C. Caracterização mineralógica e tecnológica do caulim da região de Prado - BA, visando a sua utilização na indústria de papel. Tese de Doutorado. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro. 149 p. 2000.
DOS ANJOS, C. M.; NEVES, G. A. Utilização do resíduo de caulim para a produção de blocos solo-cal. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, v.6.2, 91-96, 2011.
FOUST, A. S; WENZEL L. A.; CLUMP, C. W.; MAUS, L.; ANDERSON, L. B. Princípios das operações unitárias. [Principles of unit operations, 2nd ed. (inglês)]. Tradução de Horacio Macedo. 2ª ed. reimpr. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 618-630. 670f.
LUNA DA SILVEIRA, G. C.; ACCHAR, W.; GOMES, U. U.; LABRINCHA, J. A.; MIRANDA, C. M. P.; LUNA DA SILVEIRA, R. V. Avaliação do mineral caulinita presente em argilasportuguesas para uso em Grês Porcelanato. 22º CBECiMat – Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Natal/RN, 2016.
MACCABE W. L.; SMITH J. C.; HARRIOTT P. Unit Operations of Chemical Engineering, 5th ed. McGraw-Hill International Editions, Chemical and Petroleum Engineering Series, 927-1072, 1993. 1130f.
MENEZES, R.R., DE ALMEIDA, R.R., SANTANA, L.L., FERREIRA, H.S., NEVES, G.A., FERREIRA, H.C. Utilização do Resíduo do Beneficiamento do Caulim na Produção de Blocos e Telhas Cerâmicos. Revista Matéria, v. 12, n. 1, pp. 225 – 235, 2007.
LUZ, A.B.; CAMPOS, A.R.; CARVALHO, E.A., BERTOLINO, L.C. e SCORZELLI, R.B. Rochas & Minerais Industriais: usos e especificações. CETEM/MCT. Rio de Janeiro. p. 255-294. 2008.
ANEXOS
As equações utilizadas para os cálculos de rendimento das frações retidas e passantes, bem como o cálculo do diâmetro médio foram realizados aplicando as equações a seguir.
Percentual de massa retida e retida acumulada
Onde,
 é o percentual de massa de Caulim retida em cada peneira Tyler Mesh;
 é a massa em gramas (g) de Caulim retida na peneira Tyler Mesh;
 é a massa total em gramas (g) de Caulim alimentada no sistema de peneiras Tyler Mesh.
Onde,
 é o percentual de massa de Caulim retida acumulada em cada peneira Tyler Mesh;
 é o percentual em massa de Caulim retido nas peneiras anteriores.
Percentual de massa passante e passante acumulada
Onde,
 é o percentual de massa de Caulim que passou em cada peneira Tyler Mesh;
Onde,
 é o percentual em massa de Caulim passante acumulado em cada peneira Tyler Mesh.
Diâmetro médio
Onde,
 é o diâmetro médio da partícula;
 é o diâmetro de abertura da peneira analisada;
 é o diâmetro de abertura da peneira anterior.