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Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas Dimensionamento de filtro Nomes: Lucas Fonseca Rodrigues Oliveira Victor Lucas Bretas Professor: Otávia Martins Disciplina: Processamento de Minerais III 09 de Julho de 2013 – Metodologia Neste trabalho, utilizou-se areia para realização de filtragem em um filtro a vácuo para dimensionamento de um filtro pelo método de Dahlstrom e Silverblatt, com as seguintes definições preliminares: % Ciclo para secagem da torta: 40% % Ciclo para formação da torta: 25% % Sólidos da polpa: 50% pH Natural Alimentação de sólido seco: 100 t/h Umidade (%) : menor possível Aréa da folha de teste: 0,005024 m² Espessura da torta: 12 mm Fator de escala (formação/secagem): 0,8 Foram realizados 9 testes de filtragem a vácuo, variando as massas secas e os tempos de secagem. Sendo os três primeiros testes realizados com 60g de massa seca, os 3 intermediários com 90g e os 3 últimos com 120g. Os tempos de secagem utilizados foram de 5, 10 e 20 segundos, cada um destes para cada teste de cada massa seca pré-definida. – Filtragem a vácuo Para realização dos testes, primeiramente adicionou-se 100 mL de água e a massa seca a um béquer, homogeneizou-se a polpa que foi adicionada a folha de teste no filtro a vácuo. Ligou-se o sistema de sucção de ar e a filtragem se iniciou, a partir desse momento mediu-se o tempo de formação da torta com um cronômetro, até que o material tenha sido completamente desaguado. Foi determinado um valor médio do tempo de formação para os testes de mesma massa seca. Após esse tempo de formação da torta, iniciou-se o tempo de secagem, que foi específico para cada um dos três testes. Após a filtragem, com uma régua mediu-se a espessura da torta, adotando um valor médio para os testes de cada massa seca. Por fim, pesou-se a torta, obtendo a massa úmida do material. Esse procedimento foi realizado com as três massas secas já pré-estabelecidas. – Resultados e Discussões Após a realização dos testes, foram obtidos os valores médios do tempo de formação da torta, os valores de massas úmidas e umidades de cada teste, apresentados na Tabela 1. Tabela 1 - Testes de filtragem á vácuo Espessura (mm) M seca (Kg) M seca (g) M úmida (g) t formação (s) t secagem (s) Umidade (%) 6 0,06 60,0 71,16 7 5 18,60% 6 0,06 60,0 68,66 7 10 14,43% 6 0,06 60,0 67,61 7 20 12,68% 11 0,09 90,0 103,50 9 5 15,00% 11 0,09 90,0 103,30 9 10 14,78% 11 0,09 90,0 102,00 9 20 13,33% 15 0,12 120,0 142,28 12 5 18,57% 15 0,12 120,0 139,98 12 10 16,65% 15 0,12 120,0 137,90 12 20 14,92% Pela análise da tabela 1, percebeu-se que quanto maior for o tempo de secagem do processo de filtragem, menor será sua umidade. - Dimensionamento pelo método de Dahlstrom e Silverblatt Gráfico de W em função da espessura da torta: Os valores de W foram obtidos pela razão entre as massas secas e a área da folha de teste. W = massa seca (Kg) / área da folha de teste (m²) Desse modo, obteve-se um valor de W para cada valor de massa seca, sendo cada uma dessas massas referente a um valor médio de espessura da torta. Esses valores foram apresentados na figura 1. Figura 1 - Gráfico W x Espessura da torta Através da regressão linear da curva, obteve-se a equação da reta, sendo possível encontrar o valor de W referente à espessura da torta de 12 mm, pré-estabelecida. O valor de W para uma torta de 12mm foi de 19,68Kg/m². Gráfico de W em função do tempo de formação da torta: Com os valores de W obtidos, plotou-se o gráfico desses valores em função dos tempos de formação médios dos testes, apresentado na figura 2. Figura 2 - Gráfico W x Tempo de formação da torta Pela regressão linear da curva, obteve-se a equação da reta, sendo possível encontrar o valor do tempo de formação para o valor de W encontrado. O valor do tempo de formação para W igual a 19,68 Kg/m² foi de 10 segundos. Tempo de formação para a espessura desejada: Desse modo, para a espessura preliminar definida de 12 mm, tem-se o tempo de formação da torta de 10 segundos. Cálculo do tempo do ciclo com base no tempo de formação da torta: Pelas definições preliminares, tem-se que a porcentagem do tempo total do ciclo referente à formação da torta é de 25%. Sendo esses 25% equivalentes aos 10 segundos encontrados. Logo o tempo total do ciclo baseado no tempo de formação da torta é de 40 segundos. 25% do ciclo ------- 10 segundos 100% do ciclo ----- x = 40 segundos Tempo de secagem para a umidade desejada: A umidade pré-definida foi a menor possível, logo a menor umidade encontrada foi de 12,68% para o tempo de secagem de 20 segundos. Cálculo do tempo do ciclo com base no tempo de formação da torta: Pelas definições preliminares, tem-se que a porcentagem do tempo total do ciclo referente à secagem da torta é de 40%. Sendo esses 40% equivalentes aos 20 segundos encontrados. Logo o tempo total do ciclo baseado no tempo de secagem da torta é de 40 segundos. 40% do ciclo ------- 20 segundos 100% do ciclo ----- x = 50 segundos Tempo total do ciclo: O tempo total do ciclo é de 50 segundos. Cálculo da taxa unitária de filtragem (tuf): A taxa unitária de filtragem (tuf) é calculada pela seguinte fórmula: tuf = (W x fator de escala) / tempo do ciclo Com o valor definido para o fator de escala de 0,8 e os valores encontrados de W igual a 19,68Kg/m² e do tempo do ciclo de 50 segundos, obtém-se a tuf igual a 1130Kg/m²h. Cálculo da área de filtragem: A área de filtragem é calculada pela fórmula: Área = alimentação de sólido seco (Kg/h) / tuf Com o valor definido de alimentação de sólido seco igual a 100t/h e a tuf encontrada, obteve-se uma área de filtragem de 88,5m². – Conclusão Com as definições preliminares estabelecidas, o dimensionamento do filtro realizado pelo método Dahlstrom e Silverblatt obteve um resultado de área de filtragem de 88,5m².
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