Modelagem, simulação e otimização do processo de hidrociclonagem para tratamento de argilas bentoníticas.
Ano de defesa: | 2017 |
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Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Campina Grande
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PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
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Departamento: |
Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
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Palavras-chave em Português: | |
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Resumo: | O objetivo deste trabalho foi estudar o tratamento de argilas esmectíticas, oriundas de novos depósitos do Estado da Paraíba, situados no Município de Cubatí, usando hidrociclone, empregando técnicas planejamento fatorial, superfície de reposta e de fluidodinâmica computacional. Inicialmente foi realizada a caracterização da argila in natura e, após o processo de hidrociclonagem, por meio das técnicas de Difração de Raios X, Análise Química e Análise Granulométrica. Em seguida foi empregado o planejamento fatorial com o uso de pontos centrais, para modelagem, otimização e simulação do diâmetro médio das partículas, em função dos fatores: diâmetro do ápex, diâmetro do vórtex e pressão no duto de alimentação. Os procedimentos de fluidodinâmica computacional foram utilizados para modelar o equipamento em estudo, validar o modelo e realizar simulações com valores das variáveis do processo de hidrociclonagem não possíveis de serem aferidas no equipamento utilizado. Os resultados da caracterização evidenciaram que houve uma redução do tamanho médio equivalente das partículas e um aumento do concentrado da fração argila no overflow, bem como, uma redução considerável no percentual dos minerais acessórios, comparativamente as argilas in naturas. Nos resultados do planejamento fatorial com pontos centrais, constatou-se que as variáveis do processo têm uma influência significativa no processo de hidrociclonagem em relação a cada tipo de minerais acessórios presentes na argila. Após a aplicação da técnica de fluidodinâmica computacional, verificou-se que variando a concentração de sólido da suspensão de alimentação, a geometria do hidrociclone, a vazão e a pressão do duto de alimentação, têm influência nos valores do concentrado da fração argila e da fração silte acumuladas no overflow |
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NEVES, Gelmires de Araújo.NEVES, G. A.http://lattes.cnpq.br/3167458244674160BRITO, André Luiz Fiquene de.BRITO, A. L. F.http://lattes.cnpq.br/6217476906635491MENEZES, Romualdo Rodrigues.ALVES, José Jailson Nicácio.PEREIRA NETO, Antonio Tavernard.FERREIRA, Heber Sivini.MELO, Tomás Jeferson Alves de.GAMA, A.J.A.http://lattes.cnpq.br/3939351451676356GAMA, Alexandre José de Almeida.O objetivo deste trabalho foi estudar o tratamento de argilas esmectíticas, oriundas de novos depósitos do Estado da Paraíba, situados no Município de Cubatí, usando hidrociclone, empregando técnicas planejamento fatorial, superfície de reposta e de fluidodinâmica computacional. Inicialmente foi realizada a caracterização da argila in natura e, após o processo de hidrociclonagem, por meio das técnicas de Difração de Raios X, Análise Química e Análise Granulométrica. Em seguida foi empregado o planejamento fatorial com o uso de pontos centrais, para modelagem, otimização e simulação do diâmetro médio das partículas, em função dos fatores: diâmetro do ápex, diâmetro do vórtex e pressão no duto de alimentação. Os procedimentos de fluidodinâmica computacional foram utilizados para modelar o equipamento em estudo, validar o modelo e realizar simulações com valores das variáveis do processo de hidrociclonagem não possíveis de serem aferidas no equipamento utilizado. Os resultados da caracterização evidenciaram que houve uma redução do tamanho médio equivalente das partículas e um aumento do concentrado da fração argila no overflow, bem como, uma redução considerável no percentual dos minerais acessórios, comparativamente as argilas in naturas. Nos resultados do planejamento fatorial com pontos centrais, constatou-se que as variáveis do processo têm uma influência significativa no processo de hidrociclonagem em relação a cada tipo de minerais acessórios presentes na argila. Após a aplicação da técnica de fluidodinâmica computacional, verificou-se que variando a concentração de sólido da suspensão de alimentação, a geometria do hidrociclone, a vazão e a pressão do duto de alimentação, têm influência nos valores do concentrado da fração argila e da fração silte acumuladas no overflowThe aim of this work was to study the hydrocyclone process variables bentonite clays for treatment in Paraíba State, using physical, chemical and mineralogical characterization techniques, experimental design and computational fluid dynamics (CFD). First, the clay characterization in natura and hydrocyclonation process were carried out, through X-Ray diffraction, chemical analysis and granulometric analysis techniques. Then, factorial planning was performed using central points for modeling, optimization and mean particle diameter simulation. The computational fluid dynamics procedures were performed to model the studied equipment, model validation and perform simulations with values of hydrocyclone process variables that could not be measured in the equipment used. The characterization results showed reduction in the mean equivalent particle size and increase of the clay fraction concentrate in the overflow, as well as a substantial reduction in the percentage of the accessory minerals compared with in natura clays. The factorial planning with central points results showed that process variables have a significant influence on the hydrocyclone process related with each type of accessory minerals present in the clay. After the application of the computational fluid dynamics technique, was verified that the variation of solid concentration of the feed suspension, geometry of the hydrocyclone, flow and pressure of the feed duct influence the concentrate of the clay fraction values and silte fraction accumulated in overflow.Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2020-08-12T18:41:40Z No. of bitstreams: 1 ALEXANDRE JOSÉ DE ALMEIDA GAMA – DISSERTAÇÃO (UAEMa) 2017.pdf: 5826148 bytes, checksum: 73d1a0d1a01f93d9a2fc66ac5a194d95 (MD5)Made available in DSpace on 2020-08-12T18:41:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALEXANDRE JOSÉ DE ALMEIDA GAMA – DISSERTAÇÃO (UAEMa) 2017.pdf: 5826148 bytes, checksum: 73d1a0d1a01f93d9a2fc66ac5a194d95 (MD5) Previous issue date: 2017-04-26Universidade Federal de Campina GrandePÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISUFCGBrasilCentro de Ciências e Tecnologia - CCTEngenharia de Materiais e MetalúrgicaArgilas Bentoníticas - Caracterização Física - Química - MineralógicaArgilas EsmectíticasHidrociclonePlanejamento FatorialFluidodinâmica ComputacionalSuperfície de RepostaBentonite Clays - Physical Characterization - Chemistry - MineralogicalSmectitic ClaysHydrocycloneFactorial PlanningComputational Fluid DynamicsResponse SurfaceModelagem, simulação e otimização do processo de hidrociclonagem para tratamento de argilas bentoníticas.Modeling, simulation and optimization of the hydrocycloning process for the treatment of bentonite clays.2017-04-262020-08-12T18:41:40Z2020-08-122020-08-12T18:41:40Zhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/14028GAMA, A. J. de A. Modelagem, simulação e otimização do processo de hidrociclonagem para tratamento de argilas bentoníticas. 2017. 176 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais), Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2017. 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