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Fragmentação de Sólidos
Objetivos
a) aumentar a área externa de modo a tornar mais rápido o processamento do sólido; Ex.: - moagem de combustíveis sólidos antes da queima;
- moagem de sementes oleaginosas para acelerar a extração com solventes.
b) produtos comerciais que devem satisfazer a especificações de tamanho de partículas bem definidas;
- abrasivos para lixas;
- pigmentos.
c) promover a mistura íntima de dois ou mais sólidos;
- produtos farmacêuticos em pó.
Mecanismo da fragmentação
- Os mecanismos serão distintos devido à enorme variedade estrutural de materiais sólidos e os inúmeros graus de finura desejados.
- Operações de moagem são muito complexas; a teoria é de auxílio prático muito reduzido no projeto de equipamento.
- A redução de tamanho pode acontecer por quatro tipos de solicitação:
- compressão
- impacto
- atrito
- corte
- Segundo Piret, o mecanismo da fragmentação de partículas sólidas é o seguinte: a aplicação do esforço causa inicialmente o aparecimento de fissuras no material. Concentração de esforço além de um valor crítico acarreta crescimento rápido e ramificação das fissuras, ocorrendo finalmente a ruptura.
- A distribuição granulométrica das partículas no produto de uma operação de moagem depende da energia fornecida ao material.
Classificação do equipamento
Critério mais importante: tamanho das partículas da alimentação e do produto.
Britadores: fragmentação grosseira
Classificam-se em:
- Britadores Primários (produtos grosseiros)
- Britadores Secundários (produtos intermediários)
- Moinhos: fragmentação fina
Classificam-se em:
- Moinhos Finos
- Moinhos Coloidais
Características Gerais dos Equipamentos
permitir o afastamento rápido do sólido fragmentado das superfícies de trabalho. Os finos funcionam como amortecedores do contato com as partículas a serem moídas, ocasionando a "moagem obstruída" em oposição à "moagem livre". Utiliza-se ar, água ou a força centrífuga para afastar as partículas.
Segurança:
britadores podem expelir partículas com grande energia; moinhos podem provocar a queima ou explosão do material em decorrência do aquecimento excessivo.
Britadores Primários
Britador de Mandíbulas :
Apresenta como parte mais importante duas mandíbulas de aço-manganês austenítico, uma fixa e outra móvel colocadas no interior de uma carcaça metálica. A mandíbula móvel bascula em torno de um eixo que, no britador Blake, está na parte superior da máquina. No tipo Dodge, fica na parte de baixo. A outra extremidade da mandíbula é movimentada por meio de chapas articuladas na mandíbula e numa biela presa a um excêntrico. À medida que a polia motora gira, o excêntrico provoca um movimento de sobe e desce da biela, o que acarreta um movimento de vai e vem da mandíbula móvel.
Aplicação: britamento primário de materiais duros e abrasivos
Tipo Blake : maior produção e não entope com facilidade
Tipo Dodge: menor capacidade; permite trabalhar com maior relação de fragmentação; entope com mais facilidade que o Blake, porém o produto apresenta granulometria mais regular.
Britador Samson
Variante simplificada do tipo Blake
- A chapa articulada é única e o acionamento da mandíbula é feito diretamente pelo volante;
- O excêntrico é também o ponto de basculamento da mandíbula ( há, portanto, apenas um eixo nesta máquina).
Capacidade de Britadores de Mandíbulas
Fórmula empírica de Taggart:
C = 0 0845, LS
onde: C = capacidade (t/h) L= comprimento da boca de alimentação paralela ao plano da mandíbula fixa (cm) S= afastamento máximo da abertura de descarga
Britador Giratório
Opera por compressão, mais ou menos como um britador de mandíbulas, porém a ação de britamento é contínua. É constituído por um corpo cônico de carga, seguido de outro de descarga. No interior há um eixo com uma cabeça cônica de britamento. A alimentação é feita pelo
Britador de Pinos
É uma variante do britador de martelos. Os menores têm dois discos horizontais com pinos verticais. O disco inferior gira em alta velocidade com os pinos para cima. O disco superior é fixo e tem os pinos para baixo. A alimentação é feita por um furo central existente no disco fixo. Os tipos maiores têm os discos verticais. O produto é fino e uniforme. A operação pode ser contínua ou em batelada.
Britador de Rolos
Este tipo de britador intermediário é normalmente usado depois de um britador de mandíbulas ou giratório. Recomendado quando deseja-se sólidos granulares grosseiros (10-15 mesh) Sua construção é simples e robusta. O diâmetro dos rolos varia desde 10 cm até 2 m e a largura de 3 cm a 80 cm.
Moinhos Finos
Moinhos Centrífugos de Atrito
Todos os modelos desta categoria empregam a força centrífuga para lançar o material a moer contra a superfície de moagem. O elemento d emoagem rola sobre o material que está sendo moído, realizando uma dupla ação de moagem: compressão e atrito. Nesta classe temos como representantes os moinhos Babcock e Lopulco.
Moinho Babcock
Emprega esferas de aço que giram a alta velocidade entre dois anéis circulares. O anel inferior gira e o superior é estacionário. O material úmido é alimentado no centro do moinho e chega por ação centrífuga à parte periférica, onde é moído entre as esferas e os
anéis. Um ventilador na parte superior do moinho retira o material moído cuja granulometria já atingiu a especificação. O tamanho do produto é controlado por meio da rotação do ventilador e da razão de alimentação.
Moinho Lopulco
Dois rolos de moagem com a forma de troncos de cone são apertados com molas contra um anel plano de moagem, mas não chegam a encostar no anel. Os rolos são fixos, sendo o anel (também chamado de mesa de moagem) giratório. Um ventilador arrasta as partículas pela parte superior do moinho. Observa-se que neste tipo de máquina, ao contrário do que sucede com o moinho Babcock, não há desgaste quando o moinho não está sendo alimentado. É utilizado para moer produtos explosivos, pois não há qualquer perigo de faísca pelo atrito entre os elementos de moagem.
Moinhos de bolas
Tipos mais comuns:
Moinhos de bolas comum moinho de barras moinho tubular moinho de compartimentos
Moinho de Bolas Comum
Consta de um tambor cilíndrico rotativo com comprimento aproximado igual ao diâmetro e que em operação é parcialmente cheio de bolas. O material a moer é alimentado no tambor e, à medida que este gira, as bolas são levantadas até um certo ponto para depois caírem diretamente sobre o material a moer. O funcionamento pode ser contínuo ou em batelada. As bolas podem ser de aço, porcelana, pedra ou qualquer outro
onde: D = diâmetro do moinho (cm) Db = diâmetro das bolas (cm)
Utiliza-se normalmente uma velocidade real de 65 a 80% da crítica.
Custo de Moagem
Soma das seguintes parcelas:
energia consumo de bolas e revestimento depreciação mão-de-obra manutenção
Operações de Moagem
A operação de moagem pode ser conduzida a seco ou a úmido (utilizando água, por exemplo). A operação a úmido economiza cerca de 25% de energia. Alguns materiais somente podem ser moídos a seco (cimento e cal). Quando a moagem for muito fina, as forças de atração podem causar aglomeração das partículas. Para resolver este problema usa-se a moagem a úmido. Um dado importante é que apenas 0,1 a 2% da energia total fornecida à máquina é utilizada para fraturar o material. O restante é dissipado, provocando aquecimento da carga. As operações de moagem podem ser feitas de maneira contínua ou em batelada. O processo contínuo pode ser em circuito aberto ou circuito fechado.
Consumo de Energia
Leis empíricas:
Lei de Kick
Aplicável somente nas primeiras fases do britamento Æ moagem grosseira
− W = k C ln (^) DD^1 2 onde:
m = D 1 /D 2 = relação de fragmentação k = constante experimental (função do tipo de britador e do tipo de material) W = energia total consumida numa hora de operação C = capacidade do britador
Como a energia consumida na fragmentação depende de "m" e não isoladamente de D 1 e D 2 , observa-se que, pela lei de Kick, para britar o sólido desde 2 cm até 1 cm, consome-se a mesma energia que para fragmentá-lo desde 1 cm até 0,5 cm.
Lei de Rittinger
Aplicável à segunda fase da fragmentação Æ moagem fina
− W = k C ^ D^1^ − D^1 2 1
Nesta equação as variáveis têm o mesmo significado que na equação anterior.
