Os espessadores são utilizados para a separação sólido-líquido pelo processo de sedimentação em grande escala. De modo geral, o ativo aproveita a força da gravidade para separar os elementos. Isto é, bombeia-se continuamente a suspensão para dentro do espessador, a mistura em repouso proporciona a separação em que os sólidos mais densos precipitam e escoam por uma tubulação (underflow). Enquanto isso, o líquido sai pela tubulação localizada na parte superior do tanque.
Quanto a sua composição, basicamente, são tanques de concreto equipados com mecanismo de raspagem para retirada do material sedimentado e uma câmara central que recebe a mistura. O propósito desse compartimento é evitar que a força de entrada movimente excessivamente a mistura e, assim, atrapalhe o processo de suspensão.
O espessador contribui ainda para aumentar a densidade do espessado, organizar partículas sólidas uma sobre as outras e manter o sólido em suspensão para evitar o aterramento do espessador.
No entanto, há diversos fatores que provocam influência no processo de sedimentação, por exemplo, a natureza (tamanho e forma) das partículas, o pré-tratamento (porcentagem de sólido) da polpa, característica da superfície e viscosidade do líquido.
Principais falhas em espessadores
Estruturalmente, os espessadores tendem a não apresentar muitas falhas no tanque, rake ou tubulações. Mas, é sempre importante ficar atento a desgastes excessivos, trincas, rachaduras e vazamentos, que podem ser detectados nas rotinas de inspeção.
Outras falhas estão relacionadas aos componentes como bombas, motores e sistemas de acionamento. Para evitá-los, é possível instalar um sistema de monitoramento de desempenho, que vai contribuir para a detecção de falhas em estágios iniciais e evitar paradas não planejadas.
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Além desses problemas, existem aqueles relacionados a efetividade da operação do espessador. Sob o aspecto da separação sólido-líquido, o projeto de implementação deve ser embasado no cálculo da área da seção de sedimentação e na altura do equipamento, obtendo-se, assim, o volume de sedimentos. Caso não seja feito o dimensionamento de maneira adequada, a eficiência da operação pode ficar aquém do esperado.
Um fator relevante (e que pode se tornar um problema) é a configuração da velocidade do rastelo (rake). Visto que, se estiver a uma velocidade baixa, dificultará os movimentos dos braços. Agora, se estiver rápido demais produzirá turbulências e descompactação da polpa no underflow.
Outro problema é a presença de uma maior proporção de materiais em faixas granulométricas mais finas. Isso representa uma redução na eficiência de separação e maior consumo de reagentes agregantes. Situação que causa, portanto, maior dificuldade para a operação de filtros industriais. Assim como partículas lamelares e aciculares tendem a reduzir a produtividade do filtro e cegar o meio filtrante.
Tipos de espessadores
Existem alguns modelos principais de espessadores, dentre eles:
- Contínuo convencional: possui um sistema de alimentação e outro de retirada do espessado, além de dispositivos para descarga do overflow e underflow.
- Alta capacidade: semelhante ao convencional, mas possui modificações estruturais para aumentar a capacidade do ativo. Dentre elas, a inserção de lamelas ou modificação no posicionamento da alimentação.
- Lamelas: é um tipo de espessador de alta capacidade, mas que possui uma série de placas inclinadas formando canais. Essa configuração proporciona o aumento da capacidade de sedimentação.
- Superespessadores: a grande diferença está na alimentação à meia altura. Seu princípio está em flocular a alimentação e alimentar a polpa já floculada a meia altura. Assim, os flocos vão crescendo pela incorporação de partículas sólidas e outros flocos.
Espessadores X Clarificadores
Ambos são considerados ativos sedimentadores, mas o objeto de interesse é diverso. Isto é, nos espessadores, o objetivo é espessar o material com valor comercial ou o rejeito. Já os clarificadores têm a função de gerar um produto clarificado ao máximo (overflow). Para isso, portanto, a concentração de sólidos na alimentação da clarificação tem que ser menor de (5%) e a concentração de sólidos no underflow é geralmente acima de 40%.
Aplicações dos espessadores industriais
O espessamento produz um produto adensado (underflow), que se torna adequado para a operação seguinte: bombeamento, filtragem, condicionamento etc. Em alguns casos, aplicam-se floculantes para a agregação das partículas finas, contribuindo para a sedimentação. Sendo útil, portanto, para:
- Obtenção de polpas com concentrações adequadas como por exemplo: elevação da percentagem de sólidos de uma polpa de minério de ferro, de 45 para 70%, para ser bombeada através de um mineroduto – espessadores de concentração;
- Espessamento de rejeitos com concentração de sólidos elevada, visando transporte e descarte mais eficazes – espessadores de rejeito;
- Recuperação de água para reciclo industrial com a finalidade de recuperar o fluxo de sobrenadante, como água de recirculação para o processo de beneficiamento de minérios;
- Recuperação de sólidos ou solução de operações de lixiviação, utilizados em processos hidrometalúrgicos.