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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo da geração de bolhas de diversos tamanhos em coluna de flotação
Author: Reis, Angelica da Silva
First Advisor: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
First member of the Committee: Vieira, Luiz Gustavo Martins
Second member of the Committee: Damasceno, João Jorge Ribeiro
Third member of the Committee: Santos, Mariana Alves dos
Summary: A flotação é um processo complexo no qual estão presentes fenômenos físico-químicos e hidrodinâmicos. Diversas são as aplicações industriais da flotação, e sua utilização na separação e concentração mineral tem se apresentado como a mais importante e bem sucedida operação unitária. O desempenho da flotação está relacionado com a probabilidade de colisão bolha-partícula e a estabilidade do agregado formado. A eficiência de colisão é uma função do diâmetro de partícula e da bolha de ar. Portanto, uma maior compreensão da interação bolha-partícula é fundamental para melhorar o desempenho do processo de flotação. Atualmente, um dos maiores desafios da indústria mineral é a flotação de partículas finas e ultrafinas por apresentarem baixa probabilidade de colisão, devido a suas características intrínsecas como por exemplo, sua pequena massa. A literatura científica tem mostrado que uma possível solução, para aumentar a recuperação dessas partículas finas, é a utilização de bolhas com tamanho intermediário (200-600 m). Portanto, determinar e controlar o tamanho de bolhas tornam-se ações importantes para produzir bolhas na faixa de diâmetros desejada. Várias técnicas têm sido desenvolvidas para determinação do tamanho de bolhas, e dentre essas técnicas, a de análise de imagens tem se apresentado como a mais utilizada, e com resultados mais próximos do real. Desta forma, este trabalho teve por objetivo estudar a caracterização e controle do tamanho de bolhas em uma coluna de flotação, e verificar a capacidade do sistema em produzir bolhas com tamanho intermediário. As bolhas foram geradas em uma coluna de flotação através da passagem da corrente de recirculação por um Venturi aerado. Assim, através de análises estatísticas, foi avaliada a influência de variáveis do processo de flotação no diâmetro de bolha e no holdup para operações com o sistema ar-água, sem e com a adição de tensoativos, e também, durante o processo de flotação com minério (sistema trifásico). Para determinação do tamanho das bolhas foi utilizada a técnica de amostragem de bolhas e filmagem direta no sistema ar-água. A técnica que utiliza sondas do tipo PVM e FBRM também foi usada para determinação da distribuição do tamanho de bolhas (DTB), no sistema ar-água e na flotação de minério, sendo os dados obtidos em tempo real. Os resultados obtidos mostraram que o sistema com o Venturi produziu, satisfatoriamente, bolhas intermediárias. No sistema ar-água, sem adição de tensoativo, a vazão de ar foi a variável que mais influenciou no processo, e as condições testadas resultaram na geração, preferencial, de bolhas grandes com baixos valores de holdup. Assim, a adição de tensoativos mostrou-se como uma boa alternativa para produção de bolhas menores, alcançando em algumas condições uma DTB com 80-90% de bolhas intermediárias, e holdup na faixa de 10-12%. Na flotação com minério, foi observado o mesmo efeito da adição de tensoativos na redução do tamanho de bolhas, e notou-se que o tamanho de bolhas diminuiu quando minério é adicionado ao sistema. No estudo de cinética do processo de flotação observou-se que a diminuição do teor de apatita está relacionada com o empobrecimento (redução de partículas minerais) da fase de espuma e a diminuição de tamanho de bolhas, de acordo com os dados obtidos no método online utilizando as técnicas PVM e FBRM.
Abstract: Flotation is a complex process in which is present physicochemical and hydrodynamic phenomena. There are several industrial applications of flotation, and their use in separation and mineral concentration has emerged as the most important and successful unit operation. The flotation performance is related to the probability of bubble-particle collisions and stability of aggregate formed. The collision efficiency is a function of particle diameter and air bubbles. Therefore, a better understanding of the bubble-particle interaction is critical to improving the performance of the flotation process. Currently one of the biggest challenges of the mining industry is the flotation of fine and ultrafine particles because of their low probability of collision due to their intrinsic characteristics, such as their small mass. The scientific literature has shown that a possible solution to increase the recovery of these fine particles is the use of bubbles with intermediate size (200-600m). Therefore, determining and controlling the bubble size become important actions to produce bubbles in the range of desired diameters. Several techniques have been developed to determine the bubbles size, and among these techniques the image analysis has emerged as the most used and closer to the real results. Thereby, this task aimed to study the characterization and the control of bubble sizes in a flotation column, and check the system\'s ability to produce bubbles with intermediate size. The bubbles were generated in a flotation column by passing the recycle stream by a Venturi aerated. Thus, by statistical analysis, the influence of the flotation process variables in bubble diameter and the air holdup was evaluated for operation with air-water system with and without addition of surfactants, and also during the ore flotation process (three-phase system). To determine the size of the bubbles was used sampling and direct shoot bubbles techniques in the air-water system. The PVM and FBRM techniques were also used to determine the bubble size distribution (BSD) on air-water system and ore flotation, and the data obtained in real time. The results showed that the Venturi system produced satisfactorily intermediate bubbles. In the air-water system, without added surfactant, the air flow rate was the variable that most influenced the process, and the conditions tested resulted in the generation, preferred, large bubbles with low holdup values of air. Thus, the addition of surfactants showed up with a good alternative for the production of smaller bubbles, reaching in some conditions one BSD with 80-90% of intermediate bubbles and holdup in the 10-12% range. In ore flotation, the same effect was observed by the addition of surfactants in reducing the size of bubbles, and it was observed that the bubble size decreased when ore is added to the system. In the kinetic study of the flotation process it was observed that decreasing the apatite content is related to the depletion (reduced mineral particles) foaming phase and bubble size reduction, according to the data obtained in the online method using the PVM and FBRM techniques.
Keywords: Flotação em coluna
Diâmetro de bolhas
Técnicas de filmagem
Column flotation
Bubble diameters
Filming techniques
Flotação
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: REIS, Angelica da Silva. Estudo da geração de bolhas de diversos tamanhos em coluna de flotação. 2015. 132 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15258
Date of defense: 10-Feb-2015
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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