RESUMO

A capacidade de bombeamento de rotores pode ser expressa em função de sua vazão de bombeamento (Qb) ou de seu número de bombeamento (NQ). Ambos parâmetros são muito úteis na caracterização hidrodinâmica de células mecânicas de flotação. Nesse trabalho, utilizou-se o micromolinete, para determinar Qb, NQ e, também, a velocidade de escoamento da água (vb), na descarga do sistema rotor/estator de uma célula Denver, modelo de laboratório. Em sua faixa de trabalho (900rpm<N<1400rpm), tanto na ausência, como na presença de ar, tal equipamento operou com vb=20-30 cm/s, Qb=298-454 cm³/s e NQ~0,06. O valor de NQ do modelo de laboratório exibiu valor muito próximo ao de uma célula industrial (NQ~0,05). Tal constatação indica que NQ pode ser útil no escalonamento de equipamentos. A presença de ar no sistema se mostrou capaz de diminuir a magnitude, tanto de vb, quanto de Qb, mormente na situação em que o rotor operou em rotações (N) mais elevadas. A perda de capacidade de bombeamento se deve ao fato de que tais células são do tipo sub-aeradas, onde o ar é introduzido no sistema através de vácuo gerado pela rotação do rotor.

Palavras-chave: Células de flotação, hidrodinâmica, bombeamento.

ABSTRACT

The ability of impellers to produce bulk fluid flow may be expressed by the impeller flow rate (Qb) or the pumping number (NQ). Both parameters are very useful to characterize the hydrodynamics of mechanical flotation cells. In this work, an apparatus composed of a micromolen attached to an optic sensor was used to determine the impeller’s water flow velocity (vb), Qb and NQ of a Denver laboratory flotation cell from the Laboratory of Mineral Processing, University of São Paulo. Under usual working conditions (1,100-1,300 rpm), in the presence and absence of air, the equipment operates at vb=20-30 cm/s, Qb=298-454 cm³/s e NQ~0,05. The value of NQ related to a laboratory cell was similar to an industrial one (NQ~0.05). Since Denver cells are sub-aerated, the presence of air in the system decreased the magnitude of vb and Qb when the impeller operated under higher rotational speed.

Keywords: Flotation cell, hydrodynamics, pumping. 

1. Introdução

Em células mecânicas de flotação, para que ocorra colisão entre bolhas e partículas, é necessário que essas estejam adequadamente suspensas no meio aquoso. Tal suspensão advém da ação mecânica do rotor (também chamado de impelidor) sobre o meio, promovendo, continuamente, um fluxo ascendente de polpa dentro da célula, como está ilustrado na Figura 1. Tal fluxo se contrapõe à natural tendência das partículas à sedimentação, decorrente da influência do campo gravitacional da Terra. As linhas de fluxo decorrentes da ação do impelidor encontram-se em uma região da célula denominada zona de coleta, região onde ocorrem as interações partícula-bolha, ou seja, colisão e adesão.

Assim como bombas centrífugas, células mecânicas de flotação são membros da família das turbo-máquinas. Em tais equipamentos, a polpa entra no sistema paralelamente ao eixo do rotor e é arremessada para a periferia em trajetória normal ao eixo (Figura 2). O volume de polpa por unidade de tempo deslocado pelo sistema é denominado de vazão de bombeamento (Qb).

Devido à ação dos rotores, fluidos exibem dois tipos de movimento no interior de um tanque agitado: bombeamento e vibração. O bombeamento, também chamado de bulk fluid flow (BFF), está associado à macroturbulência no interior do tanque; enquanto que a vibração, ou turbulent fluid motion (TFM), é decorrente de microturbulência. Nas células mecânicas de flotação, BFF é responsável pela suspensão das partículas no interior do tanque, assim como pela qualidade da mistura efetuada pelo impelidor. TFM é responsável pela dispersão das bolhas de ar no interior do tanque e, também, pela colisão entre partículas e bolhas.

A capacidade exibida por rotores de gerar BFF pode ser caracterizada por sua vazão de bombeamento (Qb) ou por parâmetro adimensional denominado Número de Bombeamento (NQ). De acordo com a equação 1, NQ é função não somente de Qb, mas da rotação (N) e diâmetro (D) do rotor.¦lt;br /> (equação1)

Para impelidores de mesma geometria e fluido de operação, Qb varia em função de seu diâmetro (D) e rotação (N). Na verdade Qb

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