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Dissertações de Mestrado Defendidas: 2012

Modelagem e Simulação de Calcinadores de Hidróxido de Alumínio em Leito Fluidizado.

Autor: Eduardo Lopes Gonçalves Filho.
Orientadores: José Luiz de Medeiros, Ofélia de Queiroz Fernandes Araújo.
Laboratório: H2CIN

Resumo

Com o crescimento do consumo de alumínio no mundo, reduzir custos no processo produtivo tornou-se fundamental para a sustentabilidade e competitividade das indústrias produtoras. Atualmente, o Brasil é o maior produtor e um grande exportador de alumina calcinada, produto intermediário no processo produtivo do alumínio metálico, com destaque para a Hydro-Alunorte, maior refinaria do mundo, que apresenta um dos menores custos unitários de produção de alumina. Contudo, a alta competição entre os grandes produtores e exportadores de alumina exige que a busca por melhorias no processo sejam estudadas ao extremo, de forma a otimizar o preço do produto final.

Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um recurso computacional em MATLAB para simulação estacionária da operação unitária mais intensiva em consumo energético do Processo Bayer utilizado em usinas de refino de alumina - o calcinador de hidróxido de alumínio em leito fluidizado.

A otimização energética de calcinadores depende de recursos confiáveis para a simulação do desempenho dos mesmos, especialmente no que concerne à previsão do comportamento térmico do sistema frente a variações em diversos fatores operacionais como razão ar-sólido, configuração de contato gás-sólido, razão ar-combustível e poder calorífico do óleo combustível.

Com este intuito, foi desenvolvida a modelagem de um reator de calcinação em leito fluidizado para queima do óleo combustível, abordando o fenômeno de fluidização de leitos de partículas, além do transporte pneumático de finos e sua recuperação em ciclones. Dispositivos de troca térmica gás-sólido visando à integração energética entre correntes de sólidos quente e ar frio de injeção também foram considerados.

O modelo em forma de digrafo foi capaz de prever o comportamento das espécies envolvidas no processo, obtendo-se perfis de composições, vazões e temperaturas ao longo do sistema. Uma Unidade de Calcinação foi simulada com diferentes características em suas cargas de entrada obtendo-se perfis espaciais de variáveis relevantes na resposta do processo.