Moagem – Redução de Tamanho

Moagem tradicional do fubá de milho – Angola

5 . Moagem (Redução de tamanho) 

A moagem é uma operação unitária de redução de tamanho, em que o tamanho médio dos sólidos é reduzido pela aplicação de forças. As indústrias que trabalham com material sólido, geralmente, necessitam dividi-los a fim de que satisfaçam certas especificações de granulometria ou para que possam ser convenientemente empregados nos processos a que devem ser submetidos.

As razões para redução de tamanho podem ser:

1) Aumentar área externa (superfície de contato – relação superfície/volume) para aumentar a velocidade de processamento do sólido.

Exemplos: moagem de cristais para facilitar a sua dissolução, o britamento e a moagem de combustíveis sólidos para facilitar a queima, moagem de sementes oleaginosas para acelerar a extração por solvente.

2) Uniformidade do tamanho das partículas do produto. Exemplos: talco, meio de cultura, levedura utilizada no processo de cerveja.

3) Promover a mistura íntima entre dois sólidos (o objetivo mais importante), auxiliando na homogeneização de produtos em pó ou na solubilização dos mesmos. Exemplos: produtos farmacêuticos em pó, elaboração de sopas e misturas doces.

Em alguns casos, a moagem não tem como objetivo a redução  do tamanho de partículas. A moagem de cana para fabricação de aguardente, por exemplo, tem a finalidade de extrair o caldo da cana.

Mecanismo de FragmentaçãoOs sólidos podem sofrer redução de tamanho através de várias maneiras, porém apenas quatro são utilizadas industrialmente. São elas:

Compressão (compactação, esmagamento)

Impacto (choque)

Atrito superficial (esfregar)

Corte (cisalhamento agudo)

Geralmente a redução de tamanho em uma industria exige uma combinação destas operações em uma certa seqüência .

Operação de Moagem

A moagem pode ser realizada a seco ou a úmido. A moagem a seco é realizada quando o teor de umidade do material não ultrapassa a 4% em peso. A moagem a úmido é mais vantajosa, pois:

a) Economiza 25% de energia;

b) O controle de pós é mais perfeito;

c) A classificação do material na saída da operação é mais simples;

d) As forças de atração entre as partículas diminuem, impedindo a aglomeração das partículas.

Quanto ao tipo de operação a moagem pode ser realizada de forma:

a) Descontínua (batelada): carrega-se o equipamento e procede-se a moagem. Após o término da operação (tempo), para-se o equipamento e realiza-se a descarga do mesmo.

b) Contínua: o carregamento e a retirada do produto são realizados com o equipamento em operação. Neste tipo de operação tem-se ainda:

b.1) Circuito aberto: o material é alimentado ao equipamento e passa uma única vez pela máquina, sendo retirado do circuito após a moagem.

b.2) Circuito fechado: o produto bruto passa por uma separação; os grãos finos constituem o produto os grãos grossos retornam ao equipamento para outra moagem. Neste tipo de operação o custo inicial é mais elevado, mas o consumo de energia por tonelada de produto é menor e evita-se a produção de quantidade exagerada de finos, minimizando a poluição e a perda de material processado.

Características gerais dos equipamentos

Além dos detalhes construtivos específicos de cada tipo de operação, todo equipamento deve apresentar as seguintes características:

a) Permitir o afastamento rápido do sólido fragmentado da superfície de trabalho. Os finos que se produzem na moagem, se permanecerem junto a superfície de trabalho funcionam como amortecedores do contato com as novas partículas a serem moídas. A descarga rápida do material moído pode ser feita por meio de água, ar comprimido ou por força centrífuga.

b) Segurança: os britadores podem expelir partículas com grande energia durante a operação e, também, os moinhos podem provocar a queima ou explosão do material em decorrência do aquecimento excessivo ou acúmulo de pó fino durante a moagem. Somente uma operação bem conduzida poderá evitar estes problemas.

Classificação dos equipamentos

A classificação é feita a partir do tamanho das partículas da alimentação e do produto. As máquinas que efetuam fragmentação grosseira são chamadas britadores e as que dão produtos finos são chamados moinhos.

Equipamentos: - Britadores: grande para médio; - Trituradores: para graus médios de divisão; - Moinhos: reduzir médios a pó.

Principais tipos de equipamentos usados para redução de tamanho

a) Britadores (partículas grossas e finas)1. Britador de mandíbula2. Triturador giratório3. Moinho de rolos

b) Trituradores (tamanho intermediário e fino)1. Moinho de martelos2. Moinho de rolos 3. Moinhos de discos4. Moinho de bolas

c) Trituradores Ultrafinos1. Moinho de bolas com classificação interna2. Trituradores que usam fluidos auxiliares3. Moinhos giratórios

d) Trituradores de corte 1. Moinho de facas 2. Escova de pinos

Tipos de equipamentos

Britador de mandíbulas Sua principal aplicação é em materiais duros e abrasivos. É um equipamento adequado à quebra inicial de rochas e/ou minérios. Muitas vezes o material alimenta outros moinhos na busca de granulometrias menores. O britador de mandíbulas atende várias necessidades - desde rochas duras e abrasivas até vários materiais de reciclagem. Os britadores de mandíbulas possuem vantagens e desvantagens, como mostrado na tabela abaixo:

  

Vantagens Desvantagem

Possuem uma grande capacidade de trabalho

Produto ao sair do britador não possui grande uniformidade.

Mecânica simples, facilitando a operação (não ocorre entupimento)

Custo de manutenção  baixo, devido sua mecânica simplificada

Baixo consumo de energia

Funcionamento básico:

O britador de mandíbulas possui uma mandíbula móvel e outra fixa, a móvel se movimenta em direção a sem movimento causando a britagem. Este movimento é possível através de um motor que integra o equipamento.

Empresa Shanghai Zenith

Corte de um britador de mandíbulas de dois eixos

Moinho de Rolos

Ideais para misturar dispersar, homogeneizar e reduzir partículas, fornece um produto de textura mais uniforme. Dois ou mais cilindros pesados giram em direções contrárias, a velocidades iguais ou diferentes. Partículas na alimentação são submetidas a forças de compressão. A distância entre os rolos, que giram em sentidos opostos, é regulável e deve ser ajustada às condições da matéria prima.

Moinho de martelos

Este tipo de moinho é utilizado para fragmentar materiais frágeis não abrasivos. Utiliza-se igualmente para materiais fribosos, como milho, soja e café, pois uma parte da ação de fragmentação é por corte. Os maiores servem para trabalho pesado como britamento de carvão, calcáreo, barita, cal, xisto e osso em pedaços de 20 a 50 cm.

Funcionamento básico:Um rotor de alta velocidade gira no interior de uma capa cilíndrica. No exterior do rotor é acoplada uma série de martelos nos pontos de articulação. O material se rompe pelo impacto dos martelos e se pulveriza ao passar por uma esteira na abertura entre os martelos e a capa.

Os martelos danificados ou desgastados podem ser substituídos com facilidade.A moagem é feita predominantemente por impacto do material com os martelos e com as placas de britamento, mas o corte e o atrito também são importantes.

Variações: os martelos podem ser substituídos por cortadores - desintegrador de facas rotativas (usado para processamento de frutas).

A carga é feita pela parte superior e o produto sai pelo fundo onde há barras que formam uma grelha. Nos modelos menores as barras são substituídas por uma placa metálica perfurada.

Moinho de bolas

Há diversas variantes, razão pela qual costuma-se usar as vezes a denominação geral de moinhos de queda para englobar todos os modelos. É um dos poucos equipamentos desta área que pode trabalhar tanto em meio seco como úmido. É um aparelho próprio para moagem ultrafina

Velocidade de operação Se a rotação for muito baixa, as bolas apenas rolam no interior do moinho e a ação de moagem é bastante reduzida. A medida que a velocidade aumenta, as bolas são levadas até posições cada vez mais elevadas e a ação de moagem torna-se mais intensa. Porém, há uma rotação crítica do tambor a partir da qual as bolas começam a centrifugar e então a ação de moagem cai a valores bastante baixos. As bolas normalmente são feitas de cerâmica ou de aço e ocupam entre 30% e 50% do volume do moinho. 

Funcionamento básico:Uma capa cilíndrica, que gira em um eixo horizontal, é carregada com bolas de aço ou porcelana. A redução de tamanho é feita pela ação do impacto e da fricção das bolar ao girar o moinho.

Moinho de bolas utilizado na moagem do minério de cobre.

Uso laboratorialVolume de 21 L

Operação contínua

Operação em batelada

Moinho de almofariz

Utilizados em escala laboratorial no preparo de amostras para análises e indústria farmacêutica. São usados para triturar, misturar e homogeneizar por meio de pressão e atrito.

Funcionamento básico:O material a moer é conduzido por uma raspadeira no almofariz em rotação entre a parede deste e a mão. Essa condução forçada assegura que todo o material introduzido seja continuamente submetido ao processo de moagem e atrito, sendo intensamente misturado. A posição da mão é excêntrica em relação ao almofariz, girando automaticamente em razão do contato com o almofariz em rotação e o material moído. A pressão necessária à moagem é proporcionada pelo próprio peso da mão e a pressão ajustável de uma mola que atua sobre o eixo da mão.

Moinho de Discos

Funcionamento básico:O material é introduzido através do funil alimentador no compartimento de moagem sendo conduzido centralizadamente por entre dois discos moedores em posição vertical. Um disco móvel gira contra um fixo e arrasta o material. Os efeitos de trituração desejados decorrem de esforços de pressão e atrito. O denteamento progressivo dos discos moedores proporciona uma ruptura inicial do material, que é então conduzido por meio de força centrífuga para o segmento exterior dos discos, onde se dá a trituração fina. A amostra moída sai pela fenda de moagem e é recolhida num vaso coletor.