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Análise fludodimâmica de uma coluna de flotação por meio de distribuição de tempos de residência

Resumo: Foi realizado um trabalho para avaliação da fluidodinâmica de uma coluna piloto de flotação, por de residência – DTR, em função das variáveis mais importantes do processo de flotação, como velocidade superficial de alimentação, de ar e de água de lavagem, e da concentração de espumante. Foi ainda realizado um estudo comparativo entre as diferentes metodologias utilizadas para determinação dos parâmetros hidrodinâmicos de DTR, como ajuste dos modelos CSTR (Continuous Stirred-Tank Reactor) em série e PFR (Plug-Flow Reactor) de dispersão axial, aos dados experimentais.

Introdução: A teoria da Distribuição de Tempos de Residência – DTR foi criada a partir do estudo do escoamento em sistemas contínuos reais com vista a quantificar os desvios ao comportamento ideal (Danckwerts, 1953). A análise da DTR constitui em um instrumento útil e valioso para estimar a qualidade da mistura que ocorre dentro de equipamentos, incluindo as células de flotação. A técnica consiste em adicionar um elemento traçador ou marcador na entrada das células ou dos equipamentos e analisar a concentração deste traçador na saída (Levenspiel, 1999; Lima et al., 2005; Santos, 2005). No processo de flotação em coluna podemos citar algumas vantagens em relação às células convencionais, como maior rendimento no processamento de minérios de granulometria mais fina, melhor controle de tamanho das bolhas geradas e adição de água de lavagem no topo da coluna, diminuindo o arraste indesejável de partículas hidrofílicas para a espuma (Dobby e Finch, 1985). De acordo com Shukla et al. (2010), Mavros (1993) e Santos (2005), quanto menor a turbulência na zona de coleta, melhor o desempenho da coluna, justificado como sendo um dos principais fatores que afeta a coleta e o desprendimento da partícula mineral da bolha. Quando a mistura das fases é efetuada de maneira adequada, a ocorrência de zonas mortas ou curto-circuito é minimizada, oferecendo condições hidrodinâmicas mais apropriadas para melhor desempenho do processo de flotação. Neste sentido, o presente estudo torna-se oportuno levando-se em consideração que a eficiência do processo de flotação é afetada pelas características fluidodinâmicas do sistema. Existem poucos trabalhos na literatura sobre o tema, contendo uma análise mais aprofundada e comparativa de adequação dos principais modelos utilizados: Reator perfeitamente agitado ou Continuous Stirred-Tank Reactor – CSTR em série (tanks-in-series model) e do tipo empistonado ou Plug-Flow Reactor – PFR com dispersão axial (axial dispersion model). O objetivo do presente estudo é avaliar a fluidodinâmica de uma coluna piloto de flotação, por meio de ensaios de DTR da fase líquida, em função de variáveis chaves do processo, tais como: velocidade superficial da alimentação, do ar e da água de lavagem e concentração de espumante. Um estudo comparativo para a determinação dos parâmetros hidrodinâmicos por ajuste não linear dos modelos CSTR em série e dispersão axial aos dados experimentais, será apresentado.

Autores: H. J. B. COUTO, R. A. E. OLIVEIRA e P. F. A. BRAGA.

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