Otávia - Relatório II

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Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas
DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas
Teste de sedimentação em proveta
Nomes: 
Lucas Fonseca Rodrigues Oliveira
Victor Lucas Bretas
João Alceu
Professor: Otávia Martins
Disciplina: Processamento de Minerais III
25 de Junho de 2013
1 - Introdução
As operações de separação sólido-líquido são importantes etapas nas usinas de processamento mineral, desse modo é necessário compreender com exatidão os processos de sedimentação. 
O espessamento é a operação de separação sólido-líquido baseada na sedimentação das partículas, em função de sua densidade e campo gravitacional, através da polpa. É uma operação utilizada para: recuperação de água de polpas contendo rejeitos para descarte, preparação de polpas com densidades mais adequadas para etapas subsequentes (filtragem, moagem, flotação, lixiviação, preenchimento de cavidades), separação das espécies dissolvidas dos resíduos lixiviados.
Dimensionar espessadores é, pois, basicamente determinar as suas características geométricas (área e profundidade) para que o serviço desejado (atender a vazão e atingir a porcentagem de sólidos desejada no underflow) possa ser executada com segurança. (CHAVES, 2004).
Os principais experimentos utilizados para dimensionamento de espessadores são os testes de sedimentação em proveta, que consistem basicamente na análise da sedimentação de polpas com diferentes porcentagens de sólidos em provetas para se alcançar uma porcentagem de sólidos no underflow pré-determinada.
Neste trabalho, dimensionou-se um espessador por intermédio de testes de sedimentação em proveta para obtenção de um underflow com 57% de sólidos de uma polpa de lama de minério de ferro. Foram realizados dimensionamentos pelo método de Coe e Clevenger para polpas com 5%, 10% e 15% de sólidos com dosagem de floculante A100 (25 g/t) e pelos métodos de Talmage-Fitch e Oltmann para a polpa com 15% de sólidos, com e sem dosagens do mesmo floculante. 
2 – Objetivo Geral
Dimensionamento de um espessador por intermédio de testes de sedimentação em proveta para obtenção de um underflow com 57% de sólidos. 
2.1 - Objetivos Específicos
Dimensionamento de um espessador por intermédio de testes de sedimentação em proveta para obtenção de um underflow com 57% de sólidos, pelo método de Coe e Clevenger para polpas com 5%, 10% e 15% de sólidos com dosagem de floculante. 
Dimensionamento de um espessador por intermédio de testes de sedimentação em proveta para obtenção de um underflow com 57% de sólidos, pelos métodos de Talmage-Fitch e Oltmann para uma polpa com 15% de sólidos, com e sem dosagem de floculante.
3 – Materiais e Metodologia
Neste trabalho, realizaram-se testes de sedimentação em proveta com uma polpa de lama de minério de ferro, com a finalidade de dimensionar um espessador para atingir um underflow com 57% de sólidos. 
Foram realizados dimensionamentos pelo método de Coe e Clevenger para polpas com 5%, 10% e 15% de sólidos com dosagem de floculante A100 (25 g/t) e pelos métodos de Talmage-Fitch e Oltmann para a polpa com 15% de sólidos, com e sem dosagens do mesmo floculante. 
3.1 – Teste de sedimentação em proveta
Primeiramente, fixou-se um papel milimetrado em todas as provetas de 1000ml, adicionou-se as massas de minérios e água até que fosse atingido 1000ml e agitou-se a polpa para que as partículas de minério ficassem suspensas
Em seguida, cessada a agitação anotou-se a altura da coluna de particulas, sendo esta a altura inicial do experimento.
 Iniciou-se o cronômetro e em média a cada intervalo de 30 segundos anotou-se a altura das partículas. Esse procedimento foi realizado até atingir o ponto de compressão dos sólidos, em que não houvesse mais alterações significativas de altura da coluna de partículas com o passar do tempo.
Com esses intervalos de tempo e valores de altura, pôde-se plotar a curva de sedimentação para posterior dimensionamento do espessador.
O mesmo procedimento foi realizado com massas de minérios diferentes, obtendo diferentes porcentagens de sólidos e com e sem adição do floculante A100 (25g/t). 
4 – Resultados e Discussões
Após a realização dos testes de sedimentação, foram obtidas as tabelas 1, 2 e 3, 4 e 5 em que são apresentados os valores de variação de altura da polpa em relação ao tempo, para polpas de 15%, 10% e 5% de sólidos, respectivamente, com e sem adição de floculante A100 (25g/t). 
Tabela 1 - Testes de sedimentação para 15% de sólidos com e sem adição de floculante
	
	Altura (cm)
	Tempo (s)
	sem floculante
	com floculante
	0
	34,7
	34
	30
	33,6
	30,1
	60
	32,6
	26,1
	90
	31,9
	23,9
	120
	31,1
	22
	150
	30,4
	19,3
	180
	29,7
	17,3
	210
	29
	16,2
	240
	28,1
	15,1
	270
	27,45
	14,2
	300
	26,75
	13,4
	330
	26,05
	12,8
	360
	25,3
	12,2
	390
	24,5
	11,7
	420
	23,7
	11,1
	450
	23,1
	10,6
	480
	22,5
	10,15
	510
	21,6
	9,85
	540
	20,75
	9,65
	570
	20,05
	9,35
	600
	19,05
	9,15
	630
	17,95
	8,95
	660
	17,15
	8,75
	690
	16,55
	8,65
	720
	15,85
	8,45
	750
	15,05
	8,35
	780
	14,35
	8,25
	810
	13,55
	8,15
	840
	12,75
	8,05
	870
	11,95
	7,95
	900
	11,25
	7,85
	930
	10,5
	7,75
	960
	9,7
	7,65
	990
	9,15
	7,55
	1020
	8,75
	
	1050
	8,4
	
	1080
	8
	
	1110
	7,7
	
	1140
	7,5
	
	1170
	7,25
	
	1200
	7
	
	1230
	6,8
	
	1260
	6,6
	
	1290
	6,35
	
	1320
	6,15
	
	1350
	5,95
	
	1380
	5,8
	
	1410
	5,7
	
	 1440
	5,6
	
	1470
	5,5
	
	1500
	5,4
	
Tabela 2 e 3 - Testes de sedimentação para 10% de sólidos com e sem adição de floculante
	
	
	
	 
	
	Altura (cm)
	
	
	
	Altura (cm)
	Tempo (s)
	sem floculante
	
	
	Tempo (s)
	com floculante
	0
	34,5
	
	
	0
	34,5
	30
	33,7
	
	
	60
	19,2
	60
	32,7
	
	
	90
	11,9
	90
	31,5
	
	
	120
	10,4
	120
	30,2
	
	
	150
	9,5
	150
	29
	
	
	180
	8,9
	180
	27,7
	
	
	210
	8,4
	210
	27
	
	
	240
	7,6
	240
	25,9
	
	
	270
	7,3
	270
	24,9
	
	
	300
	7,0
	300
	23,9
	
	
	330
	6,8
	330
	23
	
	
	360
	6,6
	360
	21,9
	
	
	390
	6,4
	390
	20,8
	
	
	420
	6,3
	420
	19,7
	
	
	450
	6,2
	450
	18,5
	
	
	480
	6,1
	480
	16,5
	
	
	510
	6,0
	510
	15,4
	
	
	540
	5,9
	540
	14,7
	
	
	570
	5,9
	570
	14,2
	
	
	600
	5,8
	600
	13,5
	
	
	630
	5,8
	630
	12,8
	
	
	660
	5,8
	660
	12,3
	
	
	
	
	690
	11,5
	
	
	
	
	720
	10,8
	
	
	
	
	750
	10
	
	
	
	
	780
	9,4
	
	
	
	
	810
	8,5
	
	
	
	
	840
	7,6
	
	
	
	
	870
	6,7
	
	
	
	
	900
	5,9
	
	
	
	
	930
	5,6
	
	
	
	
	960
	5,3
	
	
	
	
	990
	5,1
	
	
	
	
	1020
	4,9
	
	
	
	
	1050
	4,7
	
	
	
	
	1080
	4,5
	
	
	
	
	1110
	4,3
	
	
	
	
	1140
	4,1
	
	
	
	
	1200
	4
	
	
	
	
	1320
	3,9
	
	
	
	
Tabelas 3 e 4 - Testes de sedimentação para 5% de sólidos com e sem adição de floculante
	 
	Altura (cm)
	Tempo (s)
	sem floculante
	0
	34,0
	150
	32,3
	270
	22,9
	360
	20,6
	450
	17,2
	540
	13,1
	660
	7,2
	780
	3,4
	918
	1,2
	 
	Altura (cm)
	Tempo (s)
	com floculante
	0
	34,00
	30
	30,00
	60
	12,40
	90
	4,90
	120
	3,70
Pela análise das tabelas, observou-se que as polpas das provetas com adição de floculante alcançaram seus pontos de compressão com um menor tempo de sedimentação, o que evidencia a eficiência do floculante na aceleração do processo de sedimentação.
4.1 – Método de Coe e Clevenger
	O dimensionamento do espessador para obtenção de um underflow com 57% de sólidos, pelo método de Coe e Clavenger foi realizado para as polpas com 5%, 10% e 15% de sólidos, sendo todascom adição do floculante A100 (25g/t).
	A partir dos valores das tabelas com adição de floculante, plotou-se a curva de sedimentação das três polpas, mostradas na figura 1.Figura 1 - Curvas de sedimentação com adição de floculante A100 (25g/t)
Pelas curvas de sedimentação mostradas na figura 1, determinaram-se as velocidades de sedimentação de cada teste, através da regressão linear feita entre o ponto de transição, o ponto de altura inicial e os pontos entre eles. As retas de regressão linear de cada teste estão apresentadas na figura 2.
Figura 2 - Velocidade de sedimentação
Pelas equações das retas de regressão linear, mostradas figura 2, foram obtidas as velocidades de sedimentação em (m/s) para cada teste, apresentadas na tabela 5. 
Tabela 5 - Velocidade de sedimentação
	Velocidade de sedimentação (m/s)
	% de sólidos
	com floculante (25g/t)
	5
	0,0009
	15
	0,0025
	25
	0,0034
Com as porcentagens de sólidos das polpas de 5%, 10% e 15%, e com a densidade do sólido (ds=3,92g/cm3), densidade da água (da= 1,0g/cm3), obteve-se a densidade da polpa (dp) para cada polpa, através da fórmula: 
%sól = ds*(dp-da)/dp*(ds-da)
Desse modo, com o volume de polpa (vp=1000cm3), obteve a massa de polpa (mp), pela fórmula:
dp = mp/Vp
Os valores obtidos estão apresentados na tabela 6:
Tabela 6 - Densidades e massas de polpa
	 
	% sólidos
	da (g/cm3)
	ds (g/cm3)
	dp (g/cm³)
	mp (g)
	Alimentação
	5
	1,0
	3,92
	1,04
	1038,69
	
	10
	1,0
	3,92
	1,08
	1080,49
	
	15
	1,0
	3,92
	1,13
	1125,79
	Underflow
	57
	1,0
	3,92
	1,74
	1737,90
A partir da massa de polpa (mp) e as porcentagens de sólidos foram obtidos os valores de CD e CL, que são respectivamente a concentração de sólidos no underflow (massa de sólidos no underflow) e concentração de sólidos inicial (massa de sólidos na alimentação), da seguinte maneira:
CD = ms = mp*(%sól UF)/100
CL = ms = mp*(%sól inicial)/100
Foram obtidos os valores de G para cada teste apresentados na tabela 7, pela fórmula:
G= Vs/(1/CL)-(1/CD)
Tabela 7 - CL, CD e G
	% sólidos
	Cl Concentração (Kg/m3)
	CD Concentração (Kg/m3)
	G (kg/s/m2) 
	5
	51,93
	990,60
	0,05
	10
	108,05
	990,60
	0,30
	15
	168,87
	990,60
	0,69
	57
	990,60
	990,60
	
Com os valores da tabela 7, plotou-se o gráfico de G x CL, para obtenção do Gcrítico, mostrado na figura 3.
Figura 3 - Gráfico G x CL
Pela figura 3, o valor do Gcrítico obtido foi de a 0,05Kg/s/m2.
Com o valor de Gcrítico realizou-se o cálculo da área unitária (AU), pela seguinte fórmula:
AU = 1/Gcrítico
AU = 20,0 m2.s/Kg
Em seguida, com a vazão de polpa de 4500t/h e a porcentagem de sólidos de 15%, determinou-se a alimentação seca igual a 187,5Kg/s e calculou-se a área total, pela fórmula:
A = AU*alimentação seca*1,2
A = 20,0*187,5*1,2
Assim, temos que A = 4500 m2. Desse modo tem-se que o diâmetro do espessador é de 76 metros.
4.2 – Talmage-Fitch
4.3 - Oltmann
5 – Conclusão
	Pelo método de Coe e Clavenger, o diâmetro do espessador obtido foi de 76 metros
6 - Bibliografia
Tratamento de Minério I - Professor Marlúcio Dias de Souza – Araxá: CEFET-MG, março de 2006.
CHAVES, Arthur Pinto. Teoria e prática do tratamento de minérios / Volume 2 – 2 Ed. - São Paulo: Signus Editora, 2004.