Aula Prática - Sedimentação

Prévia do material em texto

Instituto de Engenharia e Tecnologia - IET
Curso: Engenharia de Minas
Roteiro de Aula Prática
	
Disciplina: Processamento Mineral I 
	
Professor: Jean Alencar
	Belo Horizonte / /
	
Alunos: 
	Turma: EMI6AN-ESA
	Valor: 10 pts
	Nota:
Aula Prática 04 – Sedimentação
Objetivo:
Realizar um ensaio de sedimentação em batelada (teste de sedimentação em proveta), visando separar uma suspensão diluída, para obter um fluido límpido e uma “lama” com a maior parte dos sólidos e aplicar o método de Kynch para dimensionar a área de um sedimentador contínuo. 
Fundamentação Teórica
A sedimentação industrial ocorre em equipamentos denominados tanques de decantação ou decantadores, que podem atuar como espessadores ou clarificadores. Quando o produto é a “lama” se trata de espessador, e quando o produto é o líquido límpido temos um clarificador. 
O mecanismo da sedimentação pode ser descrito, da melhor forma, através da observação dos efeitos que ocorrem num ensaio de sedimentação dos sólidos numa suspensão colocada numa proveta.
A Figura 1 mostra as diferentes zonas que aparecem em um teste de sedimentação em batelada:
Figura 1: Teste de proveta (batelada).
Onde: A: líquido límpido
B: suspensão com concentração uniforme igual a inicial
C: zona de dimensões e concentração variável
D: zona de compactação (sólidos sedimentados)
Em t = 0, a solução tem uma concentração uniforme ao longo de toda a altura da proveta; as partículas de sólido são também quase uniformes. Logo que o processo de sedimentação inicia, todas as partículas começam a sedimentar e a zona D é de sólidos sedimentados que inclui, predominantemente, as partículas mais pesadas. 
Numa zona de transição, acima do material sedimentado, existem canais através do qual o fluido se eleva. Este fluido é expelido da zona D à medida que esta zona é comprimida. 
A zona C é uma região de distribuição variável de tamanhos e de concentração não-uniforme. A zona B é uma zona de concentração uniforme, com aproximadamente a mesma concentração e distribuição que a inicial. No topo da região B há uma fronteira acima da qual está a região de líquido límpido, região A. 
Num teste de proveta o chamado ponto crítico ou ponto de compressão é atingido quando as fases B e C desaparecem, ficando apenas o líquido clarificado A e a suspensão em compressão D.
Num sedimentador contínuo as mesmas zonas estão presentes, no entanto, uma vez que tenham atingido o estado permanente (quando a suspensão da alimentação é injetada à uma taxa igual a taxa de remoção da lama e do líquido límpido do decantador), as alturas de cada zona serão constantes.
Dentre os métodos de dimensionamento da área, citam-se o de Coe e Clevenger, o de Kynch, Yoshioka e Dick, e outros.
No presente relatório usaremos o método de Kynch.
Kynch desenvolveu um método que possibilitava fazer o dimensionamento de um espessador convencional, praticando-se apenas um ensaio de sedimentação em bancada (curva de decantação z x t).
- Após realizar o ensaio na proveta, determinando, ao longo do tempo (t), a altura medida do fundo da proveta até o nível inferior (z) do líquido clarificado.
- Construir a curva z versus t.
- Obter vários pares de v e C a partir da curva traçando tangentes em diversos pontos da curva. A partir dessas tangentes determina-se os valores t, z e zi. 
Abaixo as equações de cálculo da velocidade (v) e da concentração (c):
Onde,
Co = é a concentração inicial da suspensão usada no ensaio da proveta (t/m3);
Zo = é a altura inicial da suspensão na proveta (m).
Com a construção gráfica descrita calculam-se os diversos pares de valores de concentração e da velocidade de decantação, com os quais são calculados os valores correspondentes da área de seção transversal do decantador. O valor máximo obtido corresponde ã área mínima do decantador.
A área de um sedimentador contínuo pode ser dimensionada a partir da equação geral:
onde :
A = área da seção transversal (m²);
Co = concentração de sólidos na alimentação (kg/m³);
Cs=Ce =CL concentração de sólidos na lama espessada (kg/m³);
Qo = vazão volumétrica de alimentação (m³/s);
u = velocidade de sedimentação/decantação na zona limite (m/s);
C = concentração da suspensão na zona limite (kg/m³).
2) Etapas:
- Realizar o ensaio na proveta, medindo z em função de t.
- Traçar a tangente à curva de sedimentação na zona de clarificação; (A-B)
- Traçar a tangente à curva de sedimentação na zona de espessamento; (B-C) 
3) Materiais
- Minério de ferro (sínter feed)
- Proveta de 1000mL
- Escova comprida para agitação
- Cronômetro
- Funil de alimentação
- Espátula
- Régua ou trena para medição da altura
4) Procedimento experimental
- Preparar uma suspensão de minério com concentração mássica de 15% em uma proveta com 1000 mL de água;
- Agitar a suspensão com uma escova até sua uniformização;
- Medir a altura da interface inferior do líquido clarificado em função do tempo, a cada 2 min até 20 min e após este tempo medir a cada 4 min até uma altura aproximadamente constante entre as duas medidas de tempo;
- Anotar o tempo e a altura da interface correspondente ao ponto crítico.
5) Cálculos e Análises dos Resultados 
- Com os dados obtidos calcular a altura de um espessador contínuo que opera com 
uma suspensão de minério de ferro (densidade = 2,0 g/cm³) com concentração mássica de alimentação de 15%, vazão de alimentação de 15t/h, e a concentração da lama de 60%, pelo método de Kynch.
- Traçar as curvas de altura x tempo;
- Utilizar os métodos de Kynch para calcular a área do espessador;
- Analisar e discutir os resultados obtidos.