Estudo experimental e numérico da operação de moagem em um moinho de bolas com suspensores

• Autor(a) principal: Machado, Marcela Vieira Caixeta
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29590; http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.99
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA; Moinho de bolas; Parâmetros DEM; Abordagem Lagrangeana; DEM; Colisões; Energia de colisão; Suspensores; Ball mill; DEM parameters; Lagrangian approach; Collision; Energy collision; Lifters; Engenharia química; Moinhos e trabalhos em moinhos

Em um moinho de bolas, a interação entre os corpos moedores e o material a ser moído vai determinar o desempenho da operação de moagem. A ocorrência dos eventos de quebra é resultado das inúmeras colisões entre os materiais e da energia envolvida nos impactos. A dinâmica do material particulado no interior do moinho pode ser melhor compreendida por meio de estudos experimentais e simulações numéricas. Com este propósito, a abordagem Lagrangeana (ou DEM) surge como uma ferramenta consolidada, mas envolve algumas limitações, como a necessidade de especificação de alguns parâmetros físicos que vão determinar a correta representação da dinâmica granular. Desta forma, o presente estudo realizou a medida experimental destes parâmetros, a saber o coeficiente de restituição e os coeficientes de atrito estático e de rolamento, e analisou a influência de diferentes condições de ensaio sobre estas medidas. Por meio de simulações numéricas DEM, foi investigado como os valores medidos dos parâmetros DEM influenciam no número de colisões e na energia de colisão entre os corpos de moagem no interior do moinho de bolas em diferentes condições experimentais e, consequentemente, como eles podem vir a afetar o resultado da simulação da operação de moagem. Observou-se que diferentes valores medidos dos parâmetros para uma mesma interação de pares de materiais permutados no papel partícula-superfície não foram iguais, com uma diferença máxima de 43,8%. Isto requer o correto entendimento da aplicação dos parâmetros nos cálculos do modelo DEM, já que os diferentes valores medidos destes parâmetros alteraram os valores resultantes de número de colisões e energia de colisão, o que pode afetar diretamente nas previsões de desempenho da operação de moagem dadas pela simulação numérica. Foi investigado também como as características de revestimento de um moinho de bolas, como a quantidade e a geometria dos suspensores podem afetar o número de colisões e a energia de colisão, definindo, assim, a sua influência sobre o desempenho da operação de moagem. Por fim, foi realizada a moagem de partículas de quartzito, tanto experimentalmente, quanto por meio de simulações numéricas, utilizando o Modelo das Partículas Ligadas (BPM). Em ambas as situações, foram empregadas as condições de máximo número de colisões e energia de colisão, e a condição otimizada destas duas respostas simultaneamente através da função desejabilidade. Constatou-se que a condição otimizada foi a que acarretou na melhor eficiência de quebra das partículas de quartzito (59,2%), ao invés de se utilizar apenas as condições máximas individuais de cada resposta “número de colisões” (38,7%) e “energia de colisão” (47,5%).