Granulometria

Experimento: Determinação Granulométrica

Bruna E. R. Paz¹, Cássia A. Souza2, Kaíque S. G. C. Oliveira3*, Larissa G. Fonseca4, Thiago M. Pedroza5.

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Resumo

O tamanho das partículas e a porcentagem em peso de cada fração em relação à massa total da amostra podem ser determinados a partir da análise granulométrica. O método utilizado foi o das peneiras padronizadas. O material sólido moído já estava disponível e foi resultante da mistura de amostras de processos de moagem no moinho de bolas com parâmetros de operação distintos. O sólido moído foi pesado e colocado no topo de uma série de peneiras organizadas em ordem decrescente de abertura de malha. Posteriormente, o conjunto de peneiras foi colocado no vibrador para agitação, durante 10 min. Foram pesadas as massas contidas em cada peneira para o cálculo do tamanho das partículas. Através dos resultados das análises, calculou-se o diâmetro de Sauter (1,038 mm) e por meio dos coeficientes de correlação encontrados para cada modelo de distribuição granulométrica, verificou-se que o melhor ajuste foi o modelo RRB (R² = 0,946).

Palavras-chave: análise granulométrica, peneiras, moagem.

 

Introdução

A moagem é uma operação unitária de fragmentação que objetiva a redução do tamanho das partículas de um material sólido por meio da aplicação de forças de impacto, compressão e abrasão (1).  O produto resultante da moagem pode ser classificado a partir da análise granulométrica, que se caracteriza pela determinação das dimensões e porcentagens de ocorrência das partículas presentes no material moído. Um dos métodos mais antigos de análise granulométrica é o peneiramento. Outros métodos também utilizados são a microscopia ótica e a microscopia eletrônica.  O peneiramento é o processo de separação de um material granular não coeso em duas ou mais diferentes classes de tamanho de partículas, mediante uma ou mais superfícies vazadas com aberturas de dimensões definidas (2). Com os dados obtidos a partir do peneiramento é possível conhecer a distribuição granulométrica do material e representá-la a partir de modelos matemáticos como GGS, Weibull e RRB. Na engenharia química, o diâmetro médio é muito utilizado em uma análise granulométrica, em especial o diâmetro de Sauter, Dessa forma, características físicas do material particulado podem ser determinadas.

Experimental

Metodologia

Realizou-se o peneiramento a seco do material (biscoitos) que já havia sido moído e fornecido pelo professor. Primeiramente foram pesadas sete peneiras, incluindo o fundo, e colocados no aparelho vibrador na sequência: primeiro o fundo (bandeja cega) até o topo (em ordem crescente de abertura). O material particulado foi depositado na peneira do topo. Assim ligou-se o aparelho vibratório com 75% da frequência total e um tempo de 10 minutos para o término do peneiramento.  Atingido o tempo do peneiramento o aparelho desligou-se automaticamente. O conjunto de peneiras e o fundo foram levados para a balança. Cada peneira foi pesada separadamente com o material particulado retido. Os valores das massas das peneiras e do material retido, foram anotados na tabela 1. A figura 1 apresenta o conjunto de peneiras acoplado à mesa vibratória utilizado no experimento.

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Figura 1. Conjunto de peneiras e mesa vibratória.

Resultados e Discussão

A caracterização de um sólido particulado e assim prever suas características, é indispensável em vários processos na indústria química. Cada método irá depender dos dispositivos de medidas usados. Um dos mais comuns utilizados é o das peneiras padronizadas (1). Para a análise granulométrica, utilizou-se um material em que as partículas sólidas apresentavam diâmetros variados.

O cálculo das frações retidas em cada peneira foi realizado de acordo com a equação 1:

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Δx = [pic 3]

Onde:

ms = massa do sólido;

mt= massa total;

∆x = fração de sólidos retidos.

A massa total do material usado é soma de todas as massas retidas nas peneiras. Para calcular a massa retida nas peneiras usou-se a equação 2:

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mretido = mtotal - mpeneira

Assim, foi possível calcular a fração de sólidos que atravessaram a peneira (X), com o uso da equação 3:

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Os valores obtidos pelas equações 1, 2 e 3 são mostrados na tabela 1.

Tabela 1: Valores de massas e frações dos sólidos.

Peneira	D (mm)	Massa da peneira mp (g)	Massa total mp + ms (g)	Massa do sólido ms (g)	∆x (g)	X   (g)
1	3,35	394	632	238	0,459	0,541
2	1,4	410	504	94	0,181	0,360
3	0,5	348	424	76	0,146	0,214
4	0,3	404	478	74	0,142	0,072
5	0,25	346	378	32	0,0618	0,0102
6	0,15	398	400	2	0,00386	0,0063
Fundo	0	346	348	2	0,00386	0,0024

Os valores da Distribuição Acumulativa (X) versus Diâmetro foram plotados no software Excel, como mostrada na figura 2.

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Figura 2. Gráfico de Distribuição Acumulativa.

Nesta figura 2, o gráfico gerado mostra que para a menor abertura, ou seja o menor da diâmetro da peneira, menos partículas são retidas. Dessa forma o material fornecido acumulou-se nas primeiras peneiras com diâmetro até 3,35mm.