Contribuição ao estudo experimental e em CFD da fluidodinâmica de colunas de bolhas com aplicações na separação de misturas oleosas e processamento mineral por ar dissolvido

AUTOR(ES)

Jânio Alves Ribeiro

FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

16/09/2012

RESUMO

Colunas de bolhas são equipamentos utilizados em diversas operações unitárias na indústria química, de alimentos, têxtil, dentre outras. As colunas de flotação e os inversores de fases são exemplos de colunas de bolhas utilizadas em processos de separação. Devido às grandes interações entre as fases contínua e dispersas são equipamentos de simples operação, porém que apresentam fluidodinâmica bastante complexa. Este trabalho trata do estudo das interações fluidodinâmica das fases de uma coluna de bolhas de geometria cilíndrica não regular, que pode ser operada tanto por ar disperso quanto por ar dissolvido. O trabalho foi realizado em duas frentes distintas que se inter-relacionam: a) estudo experimental e em CFD de fluidodinâmica da colunas de bolhas b) estudo de aplicação da coluna operada com microbolhas em processos de separação. Na primeira frente de estudos objetivou-se estudar a influência de suas características geométricas e das vazões de alimentação e de recirculação, nas propriedades fluidodinâmicas de três regiões da coluna de bolhas. Nesta etapa foram estabelecidos modelos que possibilitam relacionar as variáveis operacionais com as propriedades analisadas. Na segunda frente objetivou-se estudar a aplicação da coluna, tanto no processo de separação de misturas oleosas, compreendendo a faixa de 50000 ppm v/v até 600 ppm v/v, quanto no beneficiamento do minério apatita de granulometria fina, pelo uso de microbolhas. Nas separações oleosas utilizou-se como agente químico o polímero floculante álcool polivinílico a 20 ppm. Os maiores valores de eficiência e taxa de recuperação de óleo por inversão de fase, obtidos na faixa de concentrações de 50000 a 10000 ppm e volumes de emulsão de 0,76 a 2,24 L foram respectivamente 95% e 0,02 L de óleo/min respectivamente, obtidos para os maiores valores de concentrações e os maiores volumes de emulsão. Na separação da emulsão com concentração de 600 ppm, foram obtidas as maiores eficiências para o equipamento operando com os números e disposições dos bocais 0/4, 0/5, 1/5, 4/2 e 5/1, obtendo-se para os casos efluentes que atendem às normas brasileiras de descarte de efluentes oleosos com tempos de retenção hidráulicos entre 21 e 32 segundos. Na aplicação da coluna de bolhas na flotação da apatita, os maiores teores de P2O5 podem ser obtidos para a coluna operando com vazão de recirculação em 0,75 L/min, concentração de sólidos em 12%, pH em 11,5, entrada de recirculação em 0,65 m e com mistura saturada alimentada pelo flange intermediário, quando é esperado um teor próximo de 36% e recuperação por volta de 90%.

ASSUNTO(S)

separação (tecnologia) bolhas (física) engenharia quimica

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