The dynamic behavior of a pilot flotation column has been studied using the tracer technique.
Radioactive tracers emitting gamma radiation have been used for this purpose.
Since this is a three-phase system (air, water, and solid particles), having one entrance port and two exit flows, the residence time distribution (RTD) has been determined for both the liquid and solid phases. Moreover, the solids RTD has also been separately measured for four distinct size fractions, i.e. four determinations in all. Instantaneous pulse injections were performed in the feed flow and detected by scintillation probes with sodium iodide crystals doped with thallium, NaI(Tl), adequately collimated and placed at the tails and concentrate exit sections. The detector signals were duly counted, processed, and stored by a computer.
This setup allowed the RTD identification at the concentration and washing sections of the column to be directly obtained from the detector responses, without any interference
whatsoever with the column operation regime. All the plant operational parameters were duly logged.
An injection device was designed to introduce the tracer as close as possible to the column entrance and as instantaneously as feasible, thus simulating a Dirac delta impulse. A probe placed immediately downstream the injection position has been used to check its performance.
The Peclet number (Pe) and the average residence time ( t ) were the system parameters determined by fitting the axial dispersion model to the experimental data. The model
boundary conditions tested corresponded to the closed-closed, and open-closed B.C.s simulating the entrance-exit boundaries. It was demonstrated that recovery decreases with
increasing the collect zone degree of mixing.
By labeling both phases, the influence of the particle size distribution on the hydrodynamic behavior of the solids, as well as on the divergent behavior of the solid and liquid phases, has also checked.
The closed-closed and open-closed boundary parameters obtained with experimental data allowed the collect zone rate constant determination.
Wash water influence in solids hydrodynamic behavior was also checked.
Industrial tests allowed confirming the steady state operation conditions of the studied systems and observing stagnant zones inside them.
The solid and liquid phase tracers were produced by irradiation under a neutron flux inside the IPR-R1 TRIGA MARK II nuclear reactor at CDTN/CNEN. For labeling the liquid phase,
56Mn has been chosen for pilot scale, and 82Br for industrial scale. For the solid phase the irradiated ore itself has been used. 140La and 153Sm were the two main gamma emitter
radioisotopes detected in the activated ore. / Nesse trabalho foi realizado um estudo do comportamento dinâmico de uma coluna de
flotação piloto através do uso da técnica de traçadores radioativos emissores gama. Também
foi avaliada a aplicação da técnica em um condicionador e uma coluna de flotação em escala
industrial.
Como a flotação em coluna é um sistema trifásico (ar, água e partículas minerais), foi
determinada a distribuição dos tempos de residência (DTR) tanto para a fase líquida quanto
para a sólida, sendo as medições nesta última realizadas em quatro diferentes frações
granulométricas. Foram feitas injeções pulsadas do traçador no fluxo de alimentação e
registradas suas respostas usando detectores de cintilação de iodeto de sódio ativados com
tálio, NaI (Tl), devidamente colimados posicionados às saídas do rejeito e do concentrado da
coluna. Isto possibilitou a identificação direta da DTR dessas regiões sem nenhuma
interferência sobre o seu regime de operação. Todas as informações sobre as condições
operacionais da coluna durante os experimentos foram devidamente registradas.
Para a injeção do traçador foi desenvolvido um sistema injetor na tubulação da alimentação,
imediatamente antes da entrada na coluna, garantindo um pulso instantâneo o mais próximo
possível do ideal (função Delta de Dirac). Este desempenho foi comprovado posicionando um
terceiro detector de NaI (Tl) logo após o sistema de injeção.
Alguns parâmetros como o número de Peclet (Pe) e o tempo médio de residência ( t ) foram determinados através de ajustes dos dados experimentais aos modelos de dispersão axial, com as condições de contorno descritas na literatura: aberto-aberto, fechado-fechado, abertofechado.
Esses parâmetros permitiram demonstrar a influência das condições de mistura da zona de coleta da coluna sobre a recuperação metalúrgica do processo.
Foi quantificada a influência da granulometria no comportamento hidrodinâmico do minério e as diferenças entre o comportamento deste e o da fase líquida.
Os parâmetros determinados na marcação da fase sólida permitiram que a constante cinética da zona de coleta fosse determinada através da solução da equação da dispersão axial para o sistema fechado-fechado e aberto-fechado.
Ficou demonstrada também a influência da água de lavagem no comportamento das distintas frações granulométricas marcadas.
Em escala industrial foi possível diagnosticar informações importantes a cerca dos sistemas em estudo como a presença de regiões de fluxo estagnado e a confirmação das operações em estado estacionário.
Os traçadores da fase líquida e sólida foram produzidos através da exposição destes a um fluxo de nêutrons no reator nuclear TRIGA do CDTN/CNENPara marcação da fase líquida
foi utilizado o radioisótopo 56Mn na forma de um sal (MnCl2) diluído em água. Para a fase sólida, uma alíquota do próprio minério processado foi irradiada no reator. Os radioisótopos
140La e 153Sm foram os principais emissores gama detectados no minério ativado.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:12 |
| Date | 30 June 2005 |
| Creators | Adriano Ribeiro Santos |
| Contributors | Rubens Martins Moreira, José Aury de Aquino, Jeaneth dos Santos Benedetto, Rogério Contato Guimarães |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTMI - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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