Introdução ao Moinho de Bolas
Existem três principais etapas no processamento mineral na indústria de mineração. Estas são:
- Cominuição (trituração e moagem).
- Beneficiamento (separação e concentração).
- Fusão e refino.
Moinhos de bolas são utilizados na etapa de cominuição como equipamentos de moagem (redução de tamanho). O objetivo dos moinhos na indústria de mineração é reduzir o tamanho do material de alimentação para liberar os minerais da rocha estéril. Moinhos de bolas são os equipamentos de moagem mais comuns empregados na indústria de mineração.
A moagem pode ocorrer em uma única etapa ou em múltiplas etapas. Múltiplas etapas podem incluir um moinho de barras seguido por um moinho de bolas (circuito de duas etapas), ou um moinho de moagem semi-autógena (SAG) seguido por um moinho de bolas (circuito de duas etapas). Plantas menores tendem a adicionar etapas extras de trituração para operar apenas uma única etapa de moagem.
Se um moinho de bolas utiliza pouca ou nenhuma água durante a moagem, é um moinho 'seco'. Se um moinho de bolas utiliza água durante a moagem, é um moinho 'úmido'.
Um moinho de bolas típico terá um comprimento de tambor que é 1 ou 1,5 vezes o diâmetro do tambor. Moinhos de bolas com uma relação comprimento-diâmetro do tambor maior que 1,5 são chamados de moinhos de tubo.
Moinhos de bolas podem ser moedores primários ou secundários. Moedores primários são alimentados por trituradores como um britador de mandíbula. Moedores secundários são alimentados por outros moedores, por exemplo, um moinho de barras.
Moinhos de bolas são geralmente do tipo grelha (diafragma) ou transbordo.
Componentes do Moinho de Bolas
Moinhos de bolas consistem nos seguintes componentes:
- Entrada – minério triturado é alimentado no moinho de bolas através da entrada. Uma concha garante que a alimentação do moinho seja constante.
- Descarga – o material reduzido sai do moinho através da descarga.
Componentes do Moinho de Bolas
- Tambor – o tambor é o invólucro cilíndrico do moinho de bolas. O interior do tambor é revestido com placas de liga de aço manganês ('armadura') que protegem a carcaça de aço da abrasão; também é possível usar borracha como armadura em vez de aço manganês.
Vista Interna do Moinho de Bolas (as placas de armadura são as formas quadradas)
- Engrenagem Anelar – uma engrenagem instalada na periferia externa do tambor.
- Motor Elétrico – um motor usado para girar o tambor. O trem de acionamento do motor leva a uma caixa de engrenagens e depois a uma engrenagem anelar. O motor geralmente é equipado com um acionamento de velocidade variável (VSD) para controlar o rpm do moinho de bolas.
- Caixa de Engrenagens – usada para redução de velocidade do motor para o moinho de bolas.
- Bolas – geralmente fabricadas em liga de aço manganês, mas o material depende do material que o moinho irá moer (liga de aço cromo e borracha também estão disponíveis). O tamanho das bolas depende do tamanho do tambor, tamanhos típicos de bolas são de duas a três polegadas de diâmetro (bolas de quatro polegadas também são possíveis).
- Rolamentos - moinhos de bolas menores usam rolamentos de rolos cilíndricos antifricção. Moinhos de bolas maiores usam rolamentos de munhão.
Gostando deste artigo? Então não deixe de conferir nossos Cursos de Vídeo de Engenharia! Cada curso tem um quiz, manual, e você receberá um certificado ao concluir o curso. Aproveite!
Como Funcionam os Moinhos de Bolas
O vídeo abaixo é um extrato do nosso Curso de Vídeo Online de Engenharia Mecânica e Elétrica.
A descrição do processo a seguir é baseada em um moinho de bolas usado na indústria de mineração de rocha dura para liberar minerais do minério, mas o princípio de operação para moinhos de bolas usados em outras indústrias é o mesmo.
Minério triturado é alimentado no moinho de bolas através da entrada; uma concha (pequeno transportador de parafuso) garante que a alimentação seja constante.
Para moinhos de bolas úmidos e secos, o moinho de bolas é carregado com aproximadamente 33% de bolas (faixa de 30-45%). Polpa (minério triturado e água) preenche outros 15% do volume do tambor para que o volume total do tambor seja 50% carregado. A polpa geralmente é 75% sólida (minério triturado) e 25% água; a polpa também é conhecida como 'lama'.
Um motor elétrico é usado para girar o moinho de bolas. À medida que o moinho de bolas gira, as bolas 'grudam' na superfície interna do tambor devido à força centrífuga criada dentro do tambor. Em um certo ângulo, o peso das bolas supera a força centrífuga que as mantém contra o tambor e elas começam a cair de volta para a linha central do moinho de bolas (esta área é conhecida como 'ponta'). Desta forma, o minério é reduzido em tamanho tanto por atrito (minério esfregando contra outros pedaços de minério) quanto por impacto (bolas impactando com o minério).
O minério se move gradualmente através do moinho e depois sai pela porta de descarga. A porta de descarga pode ser coberta por uma grelha para evitar que minério de tamanho excessivo saia do moinho, ou pode não ter grelha (moinho de bolas do tipo transbordo).
À medida que as bolas se desgastam devido à abrasão, elas são substituídas por novas bolas ('bolas verdes').
Se tamanhos de partículas grandes são recuperados do moinho de bolas, o processo é conhecido como 'moagem grossa'. Se tamanhos de partículas menores são recuperados do moinho de bolas, o processo é conhecido como 'moagem fina'.
Nota
Se seixos duros são usados em vez de bolas de aço, o moinho é chamado de 'moinho de seixos'.
Se hastes são usadas em vez de bolas de aço, o moinho é chamado de 'moinho de barras'.
Máquinas de Circuito Fechado ou Aberto
Moinhos de bolas podem operar em circuito fechado ou circuito aberto. Circuitos fechados retornam uma certa quantidade da saída do moinho de bolas de volta ao moinho de bolas para uma maior redução de tamanho. Um sistema fechado típico mói o minério entre duas a três vezes.
Hidrociclones instalados diretamente após o moinho de bolas garantem que apenas material de tamanho excessivo seja retornado ao moinho de bolas. Outros tipos de classificadores podem ser usados (raspador e classificadores espirais), mas o hidrociclone é agora um dos mais comuns.
Velocidade Crítica
A velocidade crítica é definida como o ponto em que a força centrífuga aplicada à carga do moinho de moagem é igual à força da gravidade. Na velocidade crítica, a carga do moinho de moagem adere à superfície interna do moinho e não tomba.
A maioria dos moinhos de bolas opera a aproximadamente 75% da velocidade crítica, pois esta é determinada como a velocidade ótima. A verdadeira velocidade ótima depende do diâmetro do tambor. Diâmetros de tambor maiores operam a menos de 75% da velocidade crítica, enquanto diâmetros de tambor menores operam a mais de 75% da velocidade crítica.
Notas Gerais
Independentemente do tipo de máquina de moagem empregada, a moagem é um processo de baixa eficiência e intensivo em energia. Por esta razão, a etapa de moagem de uma planta de processamento mineral pode representar até 40% dos custos operacionais totais.
Como regra geral, quanto maior o diâmetro do tambor do moinho de bolas, mais eficiente será o processo de moagem. Esta regra geral cessa, no entanto, quando o diâmetro do tambor atinge aproximadamente 4m (13,1 pés).
Os moinhos de bolas são geralmente projetados com um fator de redução máximo/razão de 60:1, embora seja possível alcançar razões de redução de até 70:1.
O acionamento elétrico para um moinho de bolas deve ser capaz de lidar com cargas onde o moinho de bolas é carregado com até 45% de bolas.
Recursos Adicionais
https://www.911metallurgist.com/blog/ball-mills