Numerical analysis of the separation process of mineral particles in hydrocyclone by CFD

A mineração é uma atividade econômica relevante em diversos países. No tratamento de minérios, a água é um insumo indispensável. Para a classificação de minérios, a indústria mineral tem usado o processo de hidrociclonagem, onde a água é utilizada como meio para o transporte de partículas de minério dispersas, que são separadas do líquido através da força centrífuga no interior do equipamento denominado de hidrociclone. O avanço constante do poder de processamento dos computadores em conjunto com a evolução nas técnicas e métodos numéricos tem permitido simular com grande precisão problemas complexos de fluidodinâmica tal qual o escoamento em hidrociclones. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo estudar o processo de separação de partículas de minério em hidrociclones via software Ansys Fluent. Para a simulação fluidodinâmica utilizou-se uma modelagem matemática baseada em uma análise Euleriana-Lagrangeana. Resultados dos campos de pressão, velocidade, e fração volumétrica das fases, eficiência do processo de separação em diversas condições operacionais são apresentados e avaliados. Dos resultados verificou-se que o aumento da velocidade de escoamento na entrada do equipamento tende a aumentar o desempenho do hidrociclone na eficiência de separação até certo limiteMining is a relevant economic activity in many countries. In the treatment of ores, water is an indispensable input. For the classification of ores, the mineral industry has used the hydrocyclone process, where water is used as the medium for transporting dispersed ore particles, which are separated from the liquid by centrifugal force inside the so-called hydrocyclone equipment. The constant advance of the processing power of the computers together with the evolution in the techniques and numerical methods has allowed to simulate with great precision complex problems of fluidodynamics like the flow in hydrocyclones. In this sense, this work aims to study the process of separation of ore particles in hydrocyclones using Ansys Fluent software. For the fluid dynamics simulation, a mathematical model based on an Eulerian-Lagrangian analysis was used. Results of pressure, velocity, and volumetric fraction phases, efficiency of the separation process under various operational conditions are presented and evaluated. From the results it has been found that increasing the flow velocity at the inlet of the equipment tends to increase the performance of the hydrocyclone in the separation efficiency to a certain extent