Cristalização e separação de KCI a partir de carnalita : síntese de processo, simulação e viabilidade econômica
Ano de defesa: | 2018 |
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Universidade Federal de São Carlos
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Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ
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Resumo: | Due to the increasing demand for potassium in Brazil, it is feasible to exploit carnallite in order to supply part of the national need for this alkali metal, whose reserves of raw material - in this case sylvite - are depleted and, therefore, at imminent risk of scarcity. This work proposes to develop, simulate and verify the economic feasibility of the process of dissolution and crystallization of potassium chloride (KC1) from the Carnallite ore, based on theoretical and practical data available in the literature. By means of applied methods and observation of the results, it was verified that the reconstruction of the system diagram KCl-NaCl-MgCl2-H2O (Hoffman, 2004) and the obtaining of its representative equation presented positive results, verified during the comparison between values calculated in the equation and values collected from the original diagram. Another crucial factor in obtaining the equation is that it makes it possible to calculate the concentrations of potassium chloride (KCl) and magnesium chloride (MgCl2) at various temperatures, from 0ºC to 105ºC, which is more imprecise from the interpolation of the limited diagram temperatures. The proposed process provided more than 85% crystallization of potassium chloride, demonstrating its superior performance compared to existing procedures. In this work the simulation of 3 process trajectories was developed, with all its variables and results. These were effective for studies of the determination of the crystallization processes of potassium chloride (KCl) and its economic feasibility, since in Brazil the situation is of a market with great demand and possibility of expansion, an agricultural country and in full development of technologies to expand production, which may mean an increasing demand for potassium chloride (KCl) as fertilizer. The best simulated configuration (higher yield) provides a return rate of 93.71% of the capital invested in a year. |
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Tavares, Jaciomar AlvesBernardo, Andréhttp://lattes.cnpq.br/5705402824877708Giulietti, Marcohttp://lattes.cnpq.br/7703659740618915http://lattes.cnpq.br/31910212307109292018-04-10T21:56:18Z2018-04-10T21:56:18Z2018-02-21TAVARES, Jaciomar Alves. Cristalização e separação de KCI a partir de carnalita : síntese de processo, simulação e viabilidade econômica. 2018. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9715.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9715Due to the increasing demand for potassium in Brazil, it is feasible to exploit carnallite in order to supply part of the national need for this alkali metal, whose reserves of raw material - in this case sylvite - are depleted and, therefore, at imminent risk of scarcity. This work proposes to develop, simulate and verify the economic feasibility of the process of dissolution and crystallization of potassium chloride (KC1) from the Carnallite ore, based on theoretical and practical data available in the literature. By means of applied methods and observation of the results, it was verified that the reconstruction of the system diagram KCl-NaCl-MgCl2-H2O (Hoffman, 2004) and the obtaining of its representative equation presented positive results, verified during the comparison between values calculated in the equation and values collected from the original diagram. Another crucial factor in obtaining the equation is that it makes it possible to calculate the concentrations of potassium chloride (KCl) and magnesium chloride (MgCl2) at various temperatures, from 0ºC to 105ºC, which is more imprecise from the interpolation of the limited diagram temperatures. The proposed process provided more than 85% crystallization of potassium chloride, demonstrating its superior performance compared to existing procedures. In this work the simulation of 3 process trajectories was developed, with all its variables and results. These were effective for studies of the determination of the crystallization processes of potassium chloride (KCl) and its economic feasibility, since in Brazil the situation is of a market with great demand and possibility of expansion, an agricultural country and in full development of technologies to expand production, which may mean an increasing demand for potassium chloride (KCl) as fertilizer. The best simulated configuration (higher yield) provides a return rate of 93.71% of the capital invested in a year.Devido à crescente demanda de potássio no Brasil, torna-se factível a explotação de carnalita, a fim de suprir parte da necessidade nacional desse metal alcalino, cujas reservas de matéria-prima - neste caso, a silvinita - apresentam-se em exaustão e, portanto, em risco iminente de escassez. Desta forma, com base em dados teóricos e práticos disponíveis na literatura, este trabalho propôs desenvolver, simular e verificar a viabilidade econômica do processo de dissolução e cristalização do cloreto de potássio (KC1) a partir do minério carnalita. Por meio de métodos aplicados e observação dos resultados, verificou-se que a reconstrução do diagrama do sistema KCl-NaCl-MgCl2-H2O (Hoffman, 2004) e a obtenção de sua equação representativa apresentou resultados positivos, constatados durante a comparação entre valores calculados na equação e valores coletados do diagrama original. Outro fator importante na obtenção da equação é que ela possibilita os cálculos das concentrações de cloreto de potássio (KC1) e cloreto de magnésio (MgCl2) em várias temperaturas, de 0ºC a 105ºC, o que é mais impreciso a partir da interpolação do diagrama limitado às temperaturas descritas. O processo proposto proporcionou mais de 85% de cristalização de cloreto de potássio, demonstrando seu desempenho superior, em comparação com os procedimentos existentes. Neste trabalho desenvolveu-se a simulação de 3 trajetórias de processos, com todas as suas variáveis e resultados. Estas, apresentaram-se eficazes para estudos de determinação de processos de cristalização de cloreto de potássio (KCl) e suas viabilidades econômicas, uma vez que no Brasil a situação é de um mercando com grande demanda e possibilidade de expansão, por se tratar de um país agrícola e em pleno desenvolvimento de tecnologias para ampliação de produção, o que pode significar uma crescente demanda de cloreto de potássio (KCl) como fertilizante. A melhor configuração (maior produção) simulada, proporciona uma taxa de retorno de 93,71% do capital investido em um ano.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQUFSCarCarnalitaCristalizaçãoCloreto de potássioSíntese de processosViabilidade econômicaCarnallitePotassium chlorideCrystallizationProcess synthesisEconomic feasibilityENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICAENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICACristalização e separação de KCI a partir de carnalita : síntese de processo, simulação e viabilidade econômicaCrystallization and separation of KCl from carnalite : synthesis of process, simulation and economic viabilityinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisOnlineinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9715/3/license.txtae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD53ORIGINALTAVARES_Jaciomar_2018.pdfTAVARES_Jaciomar_2018.pdfapplication/pdf25432900https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9715/4/TAVARES_Jaciomar_2018.pdf6c154782af43804837b1c075e5428e9bMD54TEXTTAVARES_Jaciomar_2018.pdf.txtTAVARES_Jaciomar_2018.pdf.txtExtracted texttext/plain275121https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9715/5/TAVARES_Jaciomar_2018.pdf.txt0733f6f50f09ef2b797d451cae0e013dMD55THUMBNAILTAVARES_Jaciomar_2018.pdf.jpgTAVARES_Jaciomar_2018.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg8143https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9715/6/TAVARES_Jaciomar_2018.pdf.jpg8283d015a7bf4011552fd24d61a872bfMD56ufscar/97152019-09-11 03:09:07.782oai:repositorio.ufscar.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T12:55:42.417180Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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