AULA 04 - Fragmentação de Sólidos Moagem - op1

Prévia do material em texto

FRAGMENTAÇÃO 
DE SÓLIDOS 
1. OBJETIVOS DA REDUÇÃO DE TAMANHOS 
 
FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS: É a operação que tem por 
objetivo reduzir o tamanho dos fragmentos de determinado 
material (matéria-prima ou produto final). 
 
a) Aumentar as superfícies: 
- Reações químicas; 
- Extração; 
- Secagem. 
 
 b) Diminuir o tamanho para separar dois ou mais 
constituintes: 
- Granito= quartzo + feldspato + areia 
c) Modificar propriedades de um material: 
- Reatividade química; 
- Poder de revestimento de pigmentos; 
- Especificação de produtos comerciais (diversas granulometrias). 
 
d) Mistura mais íntima entre dois sólidos: 
- É o caso de muitos produtos farmacêuticos em pó. 
2. MECANISMO DE REDUÇÃO DE TAMANHO 
 
São operações extremamente complexas. Os sólidos podem 
sofrer vários tipos de solicitações, dos quais quatro são 
utilizados industrialmente: 
 
- Compressão; 
- Impacto; 
- Atrito (abrasão); 
- Corte e/ou dilaceramento. 
 
Os equipamentos podem funcionar empregando um ou mais 
tipos de atuação da força simultaneamente. 
Equipamentos: 
- Britadores: grande para médio; 
- Trituradores: para graus médios de divisão; 
- Moinhos: reduzir médios a pó. 
 
Desintegração: 
- Aplicação do esforço ocasionando fissuras. 
- Concentração de esforço até valor crítico crescimento 
e ramificação das fissuras  ruptura. 
 
Se aumentarmos a força de um impacto súbito num sólido, 
aumenta o número de partículas finas, mas não diminui o 
tamanho mínimo delas. Portanto: 
-Tamanho das partículas finas: está relacionado com a 
estrutura do material. 
- Tamanho das partículas maiores: tem relação com o 
processo utilizado nesta redução de tamanho. 
Consumo de energia: 
Está relacionado com a estrutura interna do material e é 
composta de duas etapas: 
- Abertura de pequenas fissuras; 
- Formação de nova superfície. 
TIPOS DE MOINHOS 
Existem diversos tipos de moinhos, porém os mais 
empregados são: 
 
a) Moinhos Cilíndricos 
Barras 
Bolas 
b) Moinhos de Martelo 
MOINHOS CILÍNDRICOS 
• Contituídos de uma carcaça de ferro, revestidas com placas 
de borracha ou aço. 
• Gira sobre mancais. 
• Contém no interior uma carga de barras ou bolas de ferro ou 
aço. 
MOINHOS DE BOLAS 
• São utilizadas bolas como meio moedor. 
 
• Bolas tem maior área superficial por unidade de peso. 
 
• Adequadas para moagem fina. 
 
• Relação comprimento/diâmetro 1,5 a 1. 
MOVIMENTO DAS BOLAS DENTRO DA 
CARCAÇA 
• Rotação – Produzem fragmentação por compressão. 
• Translação – Não promove nenhuma fragmentação (gasto 
excessivo de energia). 
• Deslizamento - As várias camadas de bolas deslizam umas 
sobre as outras e a superfície interna do moinho dando 
origem à fragmentação por atrito. 
• Queda - Movimento resultante das bolas pela força da 
gravidade e que vai dar origem à fragmentação por 
impacto. 
 
 
 
 
• Rotação 
(compressão) 
 
• Translação 
 
• Queda (impacto) 
 
• Deslizamento 
(atrito) 
 
REGIME DE OPERAÇÃO 
• Catarata: a velocidade do moinho carrega as bolas até 
uma posição bem elevada e elas caem sobre as outras 
bolas e sobre a polpa causando fragmentação por 
impacto. 
• Deve-se usar bolas maiores para aumentar ainda mais 
a energia do meio moedor e baixo fator de enchimento 
(menos bolas). Este regime é adequado para a 
fragmentação de material mais grosso e para evitar a 
produção de finos. 
REGIME DE OPERAÇÃO 
• Cascata: a velocidade baixa do moinho e o alto fator de 
enchimento faz com que as bolas ao alcançarem uma 
certa altura rolem sobre as outras não havendo quase 
impacto e a moagem se dá por abrasão e atrito. Deve-se 
usar bolas menores. Este regime é adequado para 
obtenção de um produto final com granulometria fina. 
FATOR DE ENCHIMENTO 
• Porcentagem do volume do moinho ocupado com os 
corpos moedores, incluindo os vazios entre os mesmos. 
 
• Patenteado em 1927, na Alemanha, por Sr Curt Loesche 
• Concepção graças a criação de novos materiais mais 
resistentes, como o aço. 
• O moinho de rolos consiste, basicamente, de rolos dispostos 
em um mesmo plano. 
• Cada rolo possui diâmetro e velocidade característica. 
• O espaçamento entre cada rolo é ajustável. Quanto menor 
for o espaçamento maior será a fragmentação do material. 
• Cada rolo do moinho deve girar em sentido contrário ao rolo 
adjacente. 
MOINHO DE ROLOS 
Esquema de um moinho de rolo 
MOINHO DO TIPO HPGR 
• Esse moinho consiste, basicamente, de dois rolos. 
Porém só um gira, enquanto o outro permanece fixo. 
• O espaçamento entre os rolos é controlado por pistões 
constituídos de óleo e gás nitrogênio. 
• A vantagem básica deste tipo de moinho é que o 
material a ser moído tem a capacidade de regular o 
espaçamento entre os rolos. Se as partículas forem 
muito grandes, farão uma grande pressão contra os 
roletes e, consequentemente, o espaçamento entre os 
mesmos aumentará. 
MOINHO HGPR 
TRITURADOR DE MAXILAR 
- Equipamentos utilizados em estágios de Britagem Primária 
- Grau de Redução : aprox. 5:1 
- Eficiente para grandes volumes de sólidos à velocidades 
baixas de alimentação 
- Geralmente seguidos por outros processos de trituração 
3 
TRITURADOR DE MAXILAR - 
CARACTERÍSTICAS 
• Grande Capacidade de 
Trabalho 
 
• Mecânica Simples 
 
• Baixo Consumo de 
Energia 
 
• Custo de Manutenção 
baixo 
• Exige Alimentador 
 
• Produtos não-uniformes 
 
• Pouco Adequado para 
materiais de partículas 
lamelares 
Vantagens Desvantagens 
4 
TRITURADOR DE MAXILAR: FUNCIONAMENTO 
Método : Por meio de compressão do sólido 
Duas Maxilas Pesadas: Uma fixa e outra móvel 
Ação: Aproximação e afastamento entre as maxilas 
(movimento periódico) 
6 
Utiliza um MOTOR que transmite potência por meio de 
uma correia 
Alimentação 
Descarga 
TRITURADOR GIRATÓRIO 
O Triturador giratório consiste em um pilão com uma cavidade 
em forma de cone 
 
TRITURADOR GIRATÓRIO 
UTILIZAÇÃO 
• Indicado para rochas duras, principalmente para a 
trituração de minérios 
 
• Funcionam de maneira contínua, fácil operação 
 
• Utilizados para grandes produções 
MOINHO DE MARTELOS 
MOINHO DE FACAS 
3. LEIS DE DIVISÃO DE SÓLIDOS 
 
3.1. LEI DE RITTINGER 
 
"O trabalho necessário para fragmentar o sólido é 
proporcional ao aumento de superfície produzido". 
K - Função do tipo de máquina e do material (obtido 
experimentalmente em função de cada situação estudada). 
C - Capacidade em t/h. 
D1 - Diâmetro da partícula original. 
D2 - Diâmetro final da partícula. 







12
0
11
DD
CKW
Exemplo 01. Consome-se 30 Hp para moer 140 t/h de um 
material entre 2 mm e 1 mm. Qual a energia necessária para 
moer 120 t/h do mesmo material entre 1 mm e 0,5 mm ? 







12
0
11
DD
CKW













2
1
1
1
140
11
12
1
0
1
K
DD
CKW
HP
DD
CKW 6,51
1
1
5,0
1
12043,0
11
12
2
0
2 












Situação 1: 
Situação 2: 
30
2
1
1
1
140
11
12
1
0
1 











 K
DD
CKW
430,0K
3.2. LEI DE KICH 
 
"O trabalho necessário para fragmentar um sólido é função 
logarítmica da razão entre os tamanhos inicial e final dos 
fragmentos".(9) 
K depende do britador e do material. 
- A lei só serve para prever as alterações de consumo 
decorrentes de modificações introduzidas numa operação que 
já vem sendo realizada. 
- Aplica-se bem nas primeiras fases do britamento, quando as 
modificações da extensão superficial não são importantes. 
2
1
2
1ln
D
D
m
D
D
KW








3.3. LEI DE BOND. 
 
"O trabalho é inversamente proporcional à raiz quadrada do 
tamanho produzido". 
(10) 
wi = work index.Obtido experimentalmente quando se reduz 
uma unidade de peso da carga, a um tamanho teoricamente 
infinitesimal, até que 80% tenha tamanho inferior a 100m .É 
dependente natureza do sólido. 
D1, D2 em cm 
wi = em KWh/t 
C = capacidade em t/h 
W0 = em HP. 
kB = 0,134 unidades 
A Lei de Bond conduz a 
estimativas mais realistas. É a 
única para prever consumo de 
máquinas que ainda não foram 
instaladas. 
 







12
0
11
DD
wCkW
iB
Material 
Massa específica 
(g/cm3) 
Work index, Wi 
(kWh/t) 
Bauxita 2,2 8,78 
Cimento clinquer 3,15 13,45 
Cimento bruto 2,67 10,51 
Argila 2,51 6,3 
Carvão 1,4 13 
Coque 1,31 15,13 
Granito 2,66 15,13 
Gesso 2,69 6,73 
Minério de ferro 3,53 12,84 
Calcário 2,66 12,74 
Rocha fosfática 2,74 9,92 
Quartzo 2,65 13,57 
Observação: * para moagem a seco, deve-se multiplicar por 1,34 
Exemplo 02. (Gomide, R; p.98) Fazer uma estimativa da 
energia necessária para britar 100 t/h de calcário, desde 
um diâmetro médio de 5 cm até o diâmetro final de 8 Mesh 
Tyler (0,236 cm). 
a) Supor que 80% do peso da alimentação passam por uma 
peneira de 5 cm de malha e que o produto passa por uma 
peneira de 8 Mesh Tyler (0,236 cm). 
b) Todas as partículas da alimentação e do produto tem a 
mesma forma geométrica. 
c) Britamento a seco. 
C = 100 t/h 
wi = 12,74 . 1,34 = 17,07 KWh/t (a seco + 1/3) 
Di = 5 cm 
D2 = 0,236 cm 







12
0
11
134,0
DD
wCW
i
HPW 6,368
5
1
236,0
1
07,17100134,00 






Exemplo 03. (Gomide, R.; p.99) O britamento da hematita está 
sendo realizado a úmido numa indústria com um britador 
intermediário de cilindros lisos. Na operação atual 1/4 Hp é 
consumido para acionar o britador vazio e 14 Hp é consumido 
durante a fragmentação de 6,4 t/h do minério, desde um 
diâmetro médio de 3 mm a 1 mm. Faça uma estimativa do 
consumo de energia a ser esperado depois de um ajuste no 
espaçamento entre os cilindros (diâmetro final = 0,5 mm).. 
a) Lei de Rittinger: 







12
0
11
DD
CKW













3
1
1
1
4,6
11
12
1
0
1 K
DD
CKW
HPHP
DD
CKW 3524,34
3
1
5,0
1
4,621,3
11
12
2
0
2 












Situação 1: 
Situação 2: 
)25,014(
3
1
1
1
4,601 





 KW
21,3K
b) Lei de Kich: 
c) Lei de Bond: