A qualidade da dispersão de gás em células de flotação é comumente caracterizada através de parâmetros como velocidade superficial do gás (Jg), hold-up do gás (?g), distribuição de tamanho de bolha (db ou D3,2) e fluxo de superfície de bolha (Sb). Sendo um processo de separação de minerais que é dependente da interação (colisão + adesão) entre partículas hidrofóbicas e bolhas de ar, a flotação tem seu desempenho dependente de uma dispersão de gás apropriada na polpa de minério. Desta forma, este trabalho objetivou caracterizar o estado da dispersão de gás de duas células em um banco composto por quatro células Wemco de 42,5 m³ (subaeradas), operando em série na usina da Vale Fertilizantes (Cajati-SP). Realizaram-se três campanhas de medidas que foram conduzidas sob diferentes condições operacionais: a) Diâmetro do rotor (D) de 1,09 m e rotação (N) entre 145 RPM e 175 RPM; b) D = 0,99 m e N entre 110 RPM e 190 RPM; c) D = 0,99 m e N de 120 RPM e de 130 RPM. Observaram-se os seguintes valores de dispersão de gás: 0,7 <= Jg <= 5,4 cm/s, 7 <= ?g <= 15%, 1,6 <= D3,2 <= 2,4 mm e Sb na faixa de 24 a 162 s-1. A magnitude de Jg medida na 1ª e 2ª campanhas mostrou-se acima dos valores reportados pela literatura, indicando necessidade de modificação de condições operacionais dos equipamentos, assim como cuidadosa manutenção. Posteriormente, a 3ª campanha indicou maior conformidade dos parâmetros de dispersão de gás em relação à literatura, constatando-se uma considerável melhora de desempenho do processo de flotação. / The quality of gas dispersion within flotation cells is usually characterized by superficial gas velocity (Jg), gas hold-up (?g), bubble size distribution (db or D3,2) and bubble surface area flux (Sb). Because flotation is a separation process which depends largely on the interaction (collision + adhesion) of hydrophobic particles and air bubbles, process performance is dependent on appropriate gas dispersion within the slurry. Thus, this study aimed to characterize the gas dispersion of two flotation cells on a flotation bank composed of four 42.5 m³ Wemco cells (sub aerated), operating in series at the plant of Vale Fertilizantes (Cajati-SP). There were three measurement campaigns conducted under different operating conditions: a) Impeller diameter (D) of 1.09 m and impeller rotation speed (N) between 145 and 175 min-1; b) D = 0.99 m and 110 <= N <= 190 min-1; c) D = 0.99 m and N = 120 and 130 min-1. The following gas dispersion values were determined: 0.7 <= Jg <= 5.4 cm/s, 7 <= ?g <= 15%, 1.6 <= D3,2 <= 2.4 mm and Sb in the range of 24 to 162 s-1. The magnitude of Jg at 1st and 2nd campaigns showed to be higher than the values reported in literature, calling for modification of operational conditions of the equipments, as well as carefully maintenance. In addition, results from the 3rd campaign indicated values of gas dispersion parameters that matched those reported by current literature, accompanied by considerable mprovement in process performance.

O presente trabalho constou da concepção de um reator anaeróbio em regime de batelada com circulação da fase aquosa contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano. O reator foi operado em ciclos de 8 h e mantido a 30 ± 1ºC tratando água residuária sintética elaborada à base de glicose, com concentração de aproximadamente 500 mgDQO/L. O estudo hidrodinâmico realizado com velocidade superficial de recirculação entre 0,16 e 0,80 cm/s indicou que o tempo de mistura obtido em todas as condições pode ser considerado desprezível quando comparado ao tempo total do ciclo, e também permitiu considerar o comportamento do escoamento no leito como o de um reator pistonado. O desempenho do reator no tratamento da água residuária foi avaliado para a condição sem circulação e também para velocidades superficiais de recirculação entre 0,03 e 0,30 cm/s. Os resultados obtidos indicaram que o reator apresentou desempenho satisfatório e boa estabilidade, apresentando eficiências de até 96% de remoção da matéria orgânica. O aumento da velocidade superficial de recirculação diminuiu a resistência a transferência de massa na fase líquida, ocasionando um aumento de 115% na velocidade global de reação, estimada através do ajuste dos valores experimentais da concentração de substrato ao modelo de primeira ordem. / A new configuration of an anaerobic bioreactor with external circulation of the liquid phase wherein the biomass was immobilized on a polyurethane foam matrix is proposed. 8-hours cycles were cartied out at a temperature of 30 ± 1°C treating glucose synthetic wastewater at a concentration around 500 mg/L. A hydrodynamic study performed at 0.16 to 0.80 cm/s showed that the obtained mixture time is insignificant compared to the total cycles time, and the flow through the polyurethane foam bed can be represented by a plug flow. The reactor\'s performance assessed without circulation and with circulating liquid superficial velocity between 0.03 and 0.30 cm/s. The reactor attained operating stability and a COD removal efficiency of 96% was achieved. The increase in the liquid superficial velocity decreases the liquid resistance mass transfer, resulting in an increase of 115% in the global reaction velocity, estimated through the fit of a first model equation on the substrate concentration experimental values.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3602.pdf: 6626298 bytes, checksum: 37082215cbad7185dd94995afede1d94 (MD5) Previous issue date: 2010-03-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / A study on the compressibility of gas filtration cakes through their porosity investigation is presented in this work. The experimental unit consisted of a circular filter with a filtration area of 249 cm2 and a data acquisition system; mass flow rate and relative air humidity were controlled. The filter media used were a polyester felt (weighing 600 g/cm2) and an acrylic felt (weighing 550 g/cm2). A phosphate concentrate phosphate (&#961;p = 3.20 g/cm3 and dSt = 5.6 &#956;m) and a magnesium silicate (talc) (&#961;p = 3.09 g/cm3 and dSt = 2.5 &#956;m) were used as powder materials. Superficial filtration velocity was kept constant at 10 cm/s during phosphate concentrate filtration trials and five maximum pressure drops were set (100, 300, 600, 900 and 1200 mmH2O) at constant mass flow rate. Superficial filtration velocity was kept constant at 10 cm/s during talc filtration trials and four maximum pressure drops were set (300, 600, 900 and 1200 mmH2O) at constant mass flow rate. Trials at different filtration velocities (7.5 cm/s, 10 cm/s, 12.5 cm/s and 15.0 cm/s) were also performed. Initially, porosity data as a function of pressure drop per time were obtained. Each cake underwent a process to acquire the necessary resistance to be cut and embedded and then analyzed by a Scanning Electron Microscope. The obtained images were treated and analyzed in an image analyzing software which provided cakes porosity values. Afterwards, the influence of gas superficial velocity on average porosity was evaluated for cakes formed by talc powder. The porosity values obtained with the SEM images were compared to those obtained with equations found in the literature. A difference of 20 to 48% between experimental average porosity and estimated porosity was found for the phosphate concentrate cakes and of less than 13% for the talc cakes obtained at constant velocity. The average porosity values found for talc cakes were higher than those found for phosphate concentrate cakes, which was probably due to the fact that talc particles shape is extremely different from the spherical shape. A compressibility behavior for cakes of the two materials was possible to be observed. Talc cake porosity decreased with the increase of superficial filtration velocity. / Nesse trabalho apresenta-se um estudo da compressibilidade de tortas de filtração de gases através da investigação de sua porosidade. A unidade experimental consistiu de um filtro circular com área livre de filtração de 249 cm2, com vazão mássica e umidade relativa do ar controladas e um sistema de aquisição de dados. Os meios filtrantes utilizados foram um feltro de poliéster (gramatura 600 g/cm2) e um de acrílico (gramatura 550 g/cm2). Os materiais pulverulentos usados foram um concentrado fosfático (&#961;p = 3.20 g/cm3 e dSt = 5,6 &#956;m) e um silicato de magnésio (talco) (&#961;p = 3,09 g/cm3 e dSt = 2,5 &#956;m). Para os ensaios de filtração com a rocha fosfática foi fixada a velocidade superficial de filtração em 10 cm/s e cinco quedas de pressão máximas (100, 300, 600, 900 e 1200 mmH2O) à vazão mássica constante. Para os ensaios de filtração com o talco foi fixada a velocidade em 10 cm/s e quatro quedas de pressão máximas (300, 600, 900 e 1200 mmH2O) à vazão mássica constante. Também foram realizados ensaios para o talco a diferentes velocidades (7,5 cm/s, 10 cm/s, 12,5 cm/s e 15,0 cm/s). Inicialmente, obtiveram-se dados experimentais de porosidade em função da queda de pressão por tempo de filtração. Cada torta obtida passou por um tratamento para adquirir resistência necessária e ser analisada em um Microscópio Eletrônico de Varredura. As imagens obtidas foram tratadas e analisadas em um programa de análise de imagem fornecendo o valor da porosidade da torta. Posteriormente, analisou-se a influência da velocidade superficial de filtração na porosidade média de tortas de filtração formadas pelo talco. Compararam-se os valores de porosidade obtidos pelas imagens geradas no MEV com os obtidos por equações da literatura. Encontrou-se uma diferença de 20 a 48% entre os valores de porosidade média experimental e estimada para as tortas de rocha fosfática e de menos de 13% para o talco a velocidade constante. Os valores de porosidade média encontrados para o talco foram maiores que os encontrados para a rocha, provavelmente devido ao fato de que o formato das partículas de talco se distancia muito do formato esférico. Foi possível detectar um comportamento de compressibilidade para as tortas dos dois materiais. A porosidade das tortas de talco tendeu a diminuir com o aumento da velocidade superficial de filtração.

A qualidade da dispersão de gás em células de flotação é comumente caracterizada através de parâmetros como velocidade superficial do gás (Jg), hold-up do gás (?g), distribuição de tamanho de bolha (db ou D3,2) e fluxo de superfície de bolha (Sb). Sendo um processo de separação de minerais que é dependente da interação (colisão + adesão) entre partículas hidrofóbicas e bolhas de ar, a flotação tem seu desempenho dependente de uma dispersão de gás apropriada na polpa de minério. Desta forma, este trabalho objetivou caracterizar o estado da dispersão de gás de duas células em um banco composto por quatro células Wemco de 42,5 m³ (subaeradas), operando em série na usina da Vale Fertilizantes (Cajati-SP). Realizaram-se três campanhas de medidas que foram conduzidas sob diferentes condições operacionais: a) Diâmetro do rotor (D) de 1,09 m e rotação (N) entre 145 RPM e 175 RPM; b) D = 0,99 m e N entre 110 RPM e 190 RPM; c) D = 0,99 m e N de 120 RPM e de 130 RPM. Observaram-se os seguintes valores de dispersão de gás: 0,7 <= Jg <= 5,4 cm/s, 7 <= ?g <= 15%, 1,6 <= D3,2 <= 2,4 mm e Sb na faixa de 24 a 162 s-1. A magnitude de Jg medida na 1ª e 2ª campanhas mostrou-se acima dos valores reportados pela literatura, indicando necessidade de modificação de condições operacionais dos equipamentos, assim como cuidadosa manutenção. Posteriormente, a 3ª campanha indicou maior conformidade dos parâmetros de dispersão de gás em relação à literatura, constatando-se uma considerável melhora de desempenho do processo de flotação. / The quality of gas dispersion within flotation cells is usually characterized by superficial gas velocity (Jg), gas hold-up (?g), bubble size distribution (db or D3,2) and bubble surface area flux (Sb). Because flotation is a separation process which depends largely on the interaction (collision + adhesion) of hydrophobic particles and air bubbles, process performance is dependent on appropriate gas dispersion within the slurry. Thus, this study aimed to characterize the gas dispersion of two flotation cells on a flotation bank composed of four 42.5 m³ Wemco cells (sub aerated), operating in series at the plant of Vale Fertilizantes (Cajati-SP). There were three measurement campaigns conducted under different operating conditions: a) Impeller diameter (D) of 1.09 m and impeller rotation speed (N) between 145 and 175 min-1; b) D = 0.99 m and 110 <= N <= 190 min-1; c) D = 0.99 m and N = 120 and 130 min-1. The following gas dispersion values were determined: 0.7 <= Jg <= 5.4 cm/s, 7 <= ?g <= 15%, 1.6 <= D3,2 <= 2.4 mm and Sb in the range of 24 to 162 s-1. The magnitude of Jg at 1st and 2nd campaigns showed to be higher than the values reported in literature, calling for modification of operational conditions of the equipments, as well as carefully maintenance. In addition, results from the 3rd campaign indicated values of gas dispersion parameters that matched those reported by current literature, accompanied by considerable mprovement in process performance.

O presente trabalho constou da concepção de um reator anaeróbio em regime de batelada com circulação da fase aquosa contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano. O reator foi operado em ciclos de 8 h e mantido a 30 ± 1ºC tratando água residuária sintética elaborada à base de glicose, com concentração de aproximadamente 500 mgDQO/L. O estudo hidrodinâmico realizado com velocidade superficial de recirculação entre 0,16 e 0,80 cm/s indicou que o tempo de mistura obtido em todas as condições pode ser considerado desprezível quando comparado ao tempo total do ciclo, e também permitiu considerar o comportamento do escoamento no leito como o de um reator pistonado. O desempenho do reator no tratamento da água residuária foi avaliado para a condição sem circulação e também para velocidades superficiais de recirculação entre 0,03 e 0,30 cm/s. Os resultados obtidos indicaram que o reator apresentou desempenho satisfatório e boa estabilidade, apresentando eficiências de até 96% de remoção da matéria orgânica. O aumento da velocidade superficial de recirculação diminuiu a resistência a transferência de massa na fase líquida, ocasionando um aumento de 115% na velocidade global de reação, estimada através do ajuste dos valores experimentais da concentração de substrato ao modelo de primeira ordem. / A new configuration of an anaerobic bioreactor with external circulation of the liquid phase wherein the biomass was immobilized on a polyurethane foam matrix is proposed. 8-hours cycles were cartied out at a temperature of 30 ± 1°C treating glucose synthetic wastewater at a concentration around 500 mg/L. A hydrodynamic study performed at 0.16 to 0.80 cm/s showed that the obtained mixture time is insignificant compared to the total cycles time, and the flow through the polyurethane foam bed can be represented by a plug flow. The reactor\'s performance assessed without circulation and with circulating liquid superficial velocity between 0.03 and 0.30 cm/s. The reactor attained operating stability and a COD removal efficiency of 96% was achieved. The increase in the liquid superficial velocity decreases the liquid resistance mass transfer, resulting in an increase of 115% in the global reaction velocity, estimated through the fit of a first model equation on the substrate concentration experimental values.