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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Influência das condições de processo na granulação de super simples em tambor rotativo
Author: Rodrigues, Rafaella da Fonseca
First Advisor: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
First coorientator: Ataide, Carlos Henrique
First member of the Committee: Duarte, Claudio Roberto
Second member of the Committee: Béttega, Rodrigo
Third member of the Committee: Taranto, Osvaldir Pereira
Fourth member of the Committee: Martins, Jader
Summary: O Processo de Granulação é utilizado em inúmeros ramos de indústrias, por diferentes razões que vão desde aspectos ambientais, como redução de pós em suspensão em ambientes de trabalho, melhoria de fluidez e escoamento de produtos, até o controle de tempos de absorção de ativos. Com o aumento da população mundial e a necessidade cada vez maior de produção de alimentos, e, considerando a escassez de terras cultiváveis no planeta terra: apenas 24% das terras do mundo são consideradas cultiváveis, 27% são adequadas apenas para pastagens e 47% da superfície da terra é considerada improdutiva, ou não propícia a atividades agrícolas (Fertilizer Manual), o aumento da produção de alimentos deverá ocorrer, necessariamente pelo aumento de produtividade, que só poderá ser atingido através do suprimento dos nutrientes essenciais para a planta, ou seja, através de adubação via fertilizantes. Os fertilizantes são ativos minerais não renováveis, e, portanto, sua produção deverá ser baseada em sustentabilidade. Assim sendo, maximizar a eficiência na produção de fertilizantes é um processo desejável e imprescindível para aumentar a vida útil de reservas. Obter um produto de alta qualidade, com menores custos de produção, são exigências do mercado atual. Tendo em vista a importância da produção de fertilizantes no âmbito da alimentação mundial das gerações atuais e futuras, a principal proposta deste trabalho foi a de encontrar as condições de processo que levassem às melhores condições de eficiência de granulação e dureza de produtos granulados, fatores críticos que impactam nos custos operacionais e qualidade do produto final. Foram realizadas granulações em bancada, utilizando super simples pó oriundo de acidulações de rocha ígnea originada em Araxá, nestes experimentos foram avaliadas as variáveis: tempo de granulação, enchimento do tambor, taxa de reciclo, fase líquida, dosagem de neutralizante, velocidade de rotação do tambor e acidez do super simples pó (SSP pó). Os experimentos foram feitos utilizando-se a técnica do Planejamento Composto Central (PCC) e os dados foram analisados através de regressão múltipla. Foram realizadas otimizações para avaliação das condições de processo nas quais foram atingidas as respostas mínimas esperadas para dureza e eficiência de granulação, em um dos planejamentos estudados, assim como uma otimização multiresposta considerando todos os experimentos. Utilizando-se análises de microscópio (lupa) e MEV, alguns fenômenos físicos foram utilizados para explicar o comportamento das variáveis e suas influências nas respostas avaliadas. As variáveis escolhidas influenciaram significativamente o comportamento da granulação, mecanismos de formação de partícula e qualidade do produto final. Observou-se que as condições de processo que propiciaram as melhores eficiências de granulação não foram as mesmas que levaram às melhores resistências físicas do produto granulado, sendo necessário, portanto, trabalhar com condições intermediárias, que satisfaziam as condições de especificação destes produtos, mas não maximizavam estas respostas. Os resultados sugerem grandes interações entre as variáveis, possibilitando a escolha de diferentes condições de processo, dependendo da característica desejada do produto e das possibilidades e flexibilidade do processo. Taxas de reciclo em torno de 1:1, com rotações de aproximadamente 38% v.c., tempos de granulação de 4 5 min, enchimentos do tambor de cerca de 11%, acidez do SSP pó entre 9 e 10%, aliados à baixas fase líquida, mostraram ser uma boa opção de trabalho.
Abstract: Granulation or enlargement of particle size plays an important role in industry for many reasons, such as improving the flowability of powders, reduction of environmental impact and ease to handle. In the fertilizer industry, the granulation can promote slower and more efficient absorption of the nutrients by the plants. The demand for agricultural production is increasing quickly because of the world´s population is growing fast and the Planet has a scarce agriculture resources. Only 24% of the world lands are farmable, 27% can be used just for pastures and 47% of superficies are considered unproductive. Besides of that, to respond of those demands for food will, the world needs to develop new ways to produce more in less land. So, fertilizers have a fundamental importance to the world in order to feed all these people. Fertilizers are mineral actives non renewable and their production must be based on sustainability, this way an granulation production with low costs, high quality and maximum efficiency could increase service life of the reserves. Considering the main importance of Fertilizer in the world´s food production and the criticism of this subject by new generations, the main purpose of this work was found the best conditions in granulation process to reach best granulation efficiency and hardness of particles. Granulation efficiency is an important response of the process since it determines production plant productivity, throughput, and, consequently, the size of industrial equipment, as well as the process and product quality conditions. Both of these characteristics are critical in costs and quality of fertilizers. The granulation´s experiments were performed using ordinary super phosphate from igneous Araxá rock and the evaluated variables were rotation speed, liquid phase, granulation time, fill level of the drum granulator, recycle rate, single super phosphate acidity and dosage of neutralizing. Central Composite Design (CCD) was used to choose the experimental conditions. The correlation between data and process variables was established using Multiple Regression. Images analyses made from microscopic and SEM (scanning electron microscope) with EDX, energy dispersive x-ray detector were used to explain the behavior of process granulation, the mechanism of granule´s formation and quality of granules. The results showed that the best efficiency and the best mechanical proprieties were found in different process conditions. The responses, efficiency of granulation and hardness of the product were found to be greatly dependent on the variable studies. Recycle rate about 1:1, drum´s rotation of 38% cs (critical speed), granulation time around 4-5 min, filling of drum about 11%, super phosphate acidy about 9 10% and small liquid phases showed to be a good condition of work.
Keywords: Adubos e fertilizantes
Granulação
Fosfato
Fertilizantes
Granulação em tambor
Fosfato super simples
Condições de processo
Fertilizer
Single super phosphate
Drum granulation
Process condition
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: RODRIGUES, Rafaella da Fonseca. Influência das condições de processo na granulação de super simples em tambor rotativo. 2012. 225 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15092
Date of defense: 13-Apr-2012
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

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