Análise do impacto da filtração sobre um hidrociclone concentrador de geometria otimizada / Analysis of the impact of filtration on a concentrator hydrocyclone of optimized geometry
DOI:
https://doi.org/10.34117/bjdv8n2-104Keywords:
hidrociclonagem, filtração, separação.Abstract
Versáteis na separação sólido-líquido, os hidrociclones são separadores centrífugos usados tanto na clarificação quanto na concentração de minérios. Apesar de serem equipamentos bastante conhecidos, uma nova geometria de hidrociclones cônico-filtrantes, oriunda da otimização por Técnicas de Superfície de Resposta e pelo Algoritmo de Evolução Diferencial, apresenta características altamente concentradoras, sem prejuízos à sua alta eficiência, o que ressalta um grande potencial de aplicação industrial. Desta forma, este estudo se propôs a comparar o desempenho do novo hidrociclone nas suas formas convencional e cônico-filtrante, mediante a combinação de diferentes diâmetros de underflow. Assim, através de ensaios experimentais, foram determinadas as respostas comumente relacionadas à hidrociclonagem, tais como número de Euler, razão de líquido e eficiência total. Destarte, concluiu-se que a filtração teve um efeito benéfico nos custos energéticos, posto que houve uma diminuição média de aproximadamente 2% no número de Euler utilizando-se o cone filtrante, ao passo que ainda foi possível observar acréscimos médios de 38% na razão de líquido e incrementos da ordem de 5% na eficiência total do hidrociclone filtrante, se comparado à configuração convencional.
References
Cavalcante, I. R. M.; Storti, F. C.; Costa Filho, J. A.; Noleto, L. G., 2019. Modelagem e simulação numérica de escoamento bifásico para estudo de hidrociclone via CFD. Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 9, p. 15362-15378, sep. 2019. DOI:10.34117/bjdv5n9-122
Cunha, M. V.; Alves, J. V. S.; Oliveira, M. S., 2021. Avaliação da deslamagem de minério fosfático utilizando diferentes geometrias de hidrociclone. Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 7, n. 3, p. 30314-30330, mar. 2021.
Gonçalves, S.M., Barrozo, M.A.S., Vieira, L.G.M., 2017. Effects of Solids Concentration and Underflow Diameter on the Performance of a Newly Designed Hydrocyclone. Chem. Eng. Technol. 40, 1750–1757. https://doi.org/10.1002/ceat.201600496
Gonçalves, S.M., Kyriakidis, Y.N., Ullmann, G., Barrozo, M.A. de S., Vieira, L.G.M., 2020. Design of an Optimized Hydrocyclone for High Efficiency and Low Energy Consumption. Ind. Eng. Chem. Res. 59, 16437–16449. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c02871
Kyriakidis, Y.N., Silva, D.O., Barrozo, M.A. de S., Vieira, L.G.M., 2018. Effect of variables related to the separation performance of a hydrocyclone with unprecedented geometric relationships. Powder Technol. 338, 645–653. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.07.064
Lanna, A. E.; Barrozo, M. A. S.; Damasceno, J. J. R. 1992. Estudo de desempenho de um hidrociclone filtrante. Revista Ciência & Engenharia, p. 175-186.
Matta, E. N.; Assis, W. O.; Gomes, M. M.; Barbosa, V. P.; Gedraite, R.; Ataíde, C. H. 2019. Contribuição para o melhor aproveitamento de fluído de perfuração de poços de petróleo – uma abordagem utilizando processamento de imagem. Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 4, p. 3645-3659, apr. 2019.
Medeiros, A. R. S.; Farias Neto, S. R.; Ferreira, D. D. A.; Romero, M. J. A.; Gonzaga, L. M. 2020. Análise granulométrica e DRX para caracterização do rejeito de caulim da região do Seridó da Paraíba visando uma nova rota de beneficiamento. Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 6, n. 6, p. 33575-33588, jun. 2020. DOI:10.34117/bjdv6n6-058
Salvador, F.F., Barrozo, M.A.S., Vieira, L.G.M., 2016. Effect of a Cylindrical Permeable Wall on the Performance of Hydrocyclones. Chem. Eng. Technol. 39, 1015–1022.
Salvador, F.F., Barrozo, M.A.S., Vieira, L.G.M., 2019. Filtering cylindrical–conical hydrocyclone. Particuology 47, 54–62. https://doi.org/10.1016/j.partic.2018.11.003
Silva, D. O.; Vieira, L. G. M.; Lobato, F. S.; Barrozo, M. A. S., 2012. Optimization of the Design and Performance of Hydrocyclones by Differential Evolution Technique. Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2012, 61, 1–7.
Silva, D.O., Vieira, L.G.M., Barrozo, M.A.S., 2015. Optimization of Design and Performance of Solid-Liquid Separators: A Thickener Hydrocyclone. Chem. Eng. Technol. 38, 319–326. https://doi.org/10.1002/ceat.201300464
Silva, N.K.G., 2014. Estudo da Otimização da Configuração do Hidrociclone Filtrante, PPGEQ/Faculdade de Engenharia Química da UFU, Uberlândia-MG. (Dissertação de Mestrado), 102 f.
Svarovsky, L., 2000. Solid-Liquid Separation. 4th Edition. Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP: Butterworth-Heinemann. 554 p.
Ullmann, G; Gonçalves, S. M.; Kyriakidis, Y. N.; Barrozo, M.A.S., Vieira, L.G.M. Optimization study of thickener hydrocyclones. Minerals Engineering 170 (2021) 107066. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2021.107066
Vieira, L.G.M., Barbosa, E.A., Damasceno, J.J.R., Barrozo, M.A.S., 2005. Performance analysis and design of filtering hydrocyclones. Brazilian J. Chem. Eng. 22, 143–152. https://doi.org/10.1590/S0104-66322005000100015.
Vieira, L.G.M., Damasceno, J.J.R., Barrozo, M.A.S., 2010. Improvement of hydrocyclone separation performance by incorporating a conical filtering wall. Chem. Eng. Process. Process Intensif. 49, 460–467. https://doi.org/10.1016/j.cep.2010.03.011
