• JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
 
  Bookmark and Share
 
 
Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-10082021-145639
Documento
Autor
Nome completo
André Soares Braga
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Leal Filho, Laurindo de Salles (Presidente)
Bergerman, Maurício Guimarães
Monte, Marisa Bezerra de Mello
Pinto, Thiago Cesar de Souza
Rodrigues, Wendel Johnson
Título em português
Cinética de flotação de silicatos: macro e micro abordagem.
Palavras-chave em português
Cinética
Flotação
Silicatos
Resumo em português
Esta tese busca contribuir para a integração de aspectos macro e micro da cinética de flotação de silicatos, no contexto de dois circuitos industriais brasileiros: Cajati e Brucutu. A cinética do processo de flotação sofre influência de variáveis que atuam em micro escala (tempo de indução, ângulo de contato, tensão superficial, tamanho de bolhas) e em macro escala, como oferta de ar (surface bubble flux - Sb) e qualidade da mistura. Aspectos macro e micro do processo de flotação se integram de modo sinérgico no modelo cinético de primeira ordem, onde a recuperação metalúrgica (R) depende do tempo de residência (t) da polpa no interior da célula de flotação e também da constante cinética (k), que é função da oferta de ar (Sb) e da Eficiência de Coleta (Ek) de partículas minerais por bolhas de ar. No circuito industrial de Brucutu, o mineral que se deseja flotar (quartzo) apresentou elevado ângulo de contato (?=57°), baixo tempo de indução (?i=15ms) e adequada tensão superficial (?=51mN/m > tensão crítica de molhabilidade do quartzo, ?c), indicando alta probabilidade de coleta (Ek). Já no circuito industrial de Cajati, a polpa exibe tensão superficial (?=28mN/m) inferior à tensão superficial crítica de molhabilidade dos silicatos (?c = 35mN/m), destacando-se o mineral flogopita que exibe baixo ângulo de contato (?=12°) e ?i > 6.105ms, o que aponta para uma baixa Ek. O circuito de Brucutu opera com adequada dispersão de gás, exibindo na primeira célula rougher (Wemco#164) Jg = 1,0cm/s, D3,2 = 1,5mm, ?g = 14,4% e Sb = 40s-1. O circuito de Cajati, sob condições de N = 130min-1, opera com inadequada dispersão de gás, apresentando Jg = 0,7cm/s, D3,2 = 1,6mm, ?g = 8,0% e Sb = 26s-1 na primeira célula (Wemco#190) dobanco de flotação. A análise de distribuição de tempos de residência (DTR) para 1ª célula de cada banco de flotação resultou em: a) Brucutu: tempo médio (tm) de 4,6min e número de tanques ideais n = 1,2; enquanto que sua polpa passa pelo impelidor 4,6 vezes (nto); b) Cajati (sob uma rotação de N = 130min-1): tm = 4,2min, n = 2,4 e nto = 1,7, indicando menor probabilidade de coleta de partículas por bolhas de ar. Os resultados experimentais de recuperação metalúrgica em função do tempo mostraram adequada aderência aos modelos clássicos de cinética de 1ª ordem, tanto em escala industrial quanto em laboratório. A constante cinética (k) do circuito de Brucutu (0,10min-1) é 2,5 vezes a do circuito de Cajati (0,04min-1). Em relação ao tempo de residência médio total, em Brucutu tem-se 37,6min de flotação, enquanto Cajati observou-se apenas 16,8min. Utilizando-se valores experimentais de k e de Sb, foi possível estimar Ek de Brucutu como sendo 72% maior que Cajati. O sinergismo entre tm, Sb e Ek resulta numa recuperação de SiO2 em Cajati de 35,5% versus 99,2% em Brucutu. O desempenho inferior de Cajati se deve à flotação ocorrer em menor tempo, em um ambiente com menor oferta de ar e cinética mais lenta.
Título em inglês
Flotation kinetics of silicates: macro and micro approaches.
Palavras-chave em inglês
Flotation kinetics
Induction time
Mechanical cells
Residence time distribution
Resumo em inglês
This thesis aims at contributing towards the integration of macro and micro aspects of flotation kinetics of silicates within the domain of two Brazilian industrial circuits: Brucutu and Cajati. Flotation kinetics is either influenced by variables that actuate in micro scale (induction time, contact angle, surface tension, bubble diameter) or macro scale, as air offer (Surface Bubble Flux - Sb) and quality of mixing. Both macro and micro variables are synergistically integrated in the existing first order kinetic models, where the metallurgical recovery (R) depends largely on the residence time (t) of the slurry in the cells and also on the kinetic constant (k) which is function of surface bubble flux (Sb) and collection efficiency (Ek). For the Brucutu site, the mineral quartz presents high contact angle (?=57°), low induction time (?i=15ms) and adequate surface tension (?=51mN/m > critical wettability tension, ?c). For the Cajati site, bulk silicate flotation exhibits ?=28mN/m (<?c = 35mN/m), highlighting that the mineral phlogopite exhibits low contact angle (?=12°) and high ?i (>6.105ms), which points out to a low value for Ek. The industrial circuit of Brucutu operates with an adequate gas dispersion, showing in the 1st rougher cell (Wemco#164) Jg = 1,0cm/s, D3,2 = 1,5mm, ?g = 14,4% e Sb = 40s-1. The industrial circuit of Cajati (flotation cells operating at impeller rotational speed of 130min-1) works with inadequate gas dispersion, presenting Jg = 0,7cm/s, D3,2 = 1,6mm, ?g = 8,0% e Sb = 26s-1 in the 1st cell (Wemco#190) of the flotation bank. The residence time distribution (RTD) for the 1st cell of each flotation bank resulted in: a) Brucutu average time (tm) of 4.6 min and number of ideal tanks n = 1.2, while the pulp passes through the impeller 4.6 times (nto); b) Cajati (N = 130min-1): tm = 4.2 min, n = 2.4 and nto = 1.7, indicating lower probability of collecting particles by air bubbles. The experimental data of metallurgical recovery as a function of time showed adequate adherence to the classic 1st order kinetic models, in industrial scale as in laboratory. The kinetic constant (k) of the Brucutu circuit (0.10min-1) is 2.5 times higher than the one for the Cajati circuit (0.04min-1). Regarding the average total residence time, in Brucutu there is 37.6 min of flotation, while Cajati was observed only 16.8 min. By applying experimental values of k and Sb, it was possible to estimate Ek of Brucutu as 72% higher than Cajati. The synergism between tm, Sb and Ek results in a 35.5% SiO2 recovery in Cajati versus 99.2% in Brucutu. The lower performance presented in the Cajati flotation circuit is due to the shorter flotation time, in an environment with less air supply and slower kinetics.
 
AVISO - A consulta a este documento fica condicionada na aceitação das seguintes condições de uso:
Este trabalho é somente para uso privado de atividades de pesquisa e ensino. Não é autorizada sua reprodução para quaisquer fins lucrativos. Esta reserva de direitos abrange a todos os dados do documento bem como seu conteúdo. Na utilização ou citação de partes do documento é obrigatório mencionar nome da pessoa autora do trabalho.
Data de Publicação
2021-08-11
 
AVISO: Saiba o que são os trabalhos decorrentes clicando aqui.
Todos os direitos da tese/dissertação são de seus autores
CeTI-SC/STI
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP. Copyright © 2001-2022. Todos os direitos reservados.