Título: ESTUDO DA EFICIÊNCIA DE MOAGEM DE CLÍNQUER EM UM MOINHO DE BOLAS
Título alternativo: STUDY OF CLINKER GRINDING EFFICIENCY IN A BALL MILL
Autoria de: Amanda Cristina Gomes Machado
Orientação de: Suellen Mendonca Nascimento
Presidente da banca: Suellen Mendonça Nascimento
Primeiro membro da banca: João Moreira Neto
Segundo membro da banca: Iara Hernandez Rodriguez
Palavras-chaves: Moagem, Moinho de Bolas, Clínquer, Simulação, DEM
Data da defesa: 11/12/2019
Semestre letivo da defesa: 2019-2
Data da versão final: 15/12/2019
Data da publicação: 15/12/2019
Referência: Machado, A. C. G. ESTUDO DA EFICIÊNCIA DE MOAGEM DE CLÍNQUER EM UM MOINHO DE BOLAS . 2019. 62 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
Resumo: A moagem em um moinho de bolas é um processo bastante importante em várias plantas químicas de vários segmentos e consiste, basicamente, em um tambor que gira em torno de seu próprio eixo e que contém, em seu interior, corpos moedores e o material a ser moído. Visto que a moagem é uma operação que exige um alto gasto de energia em uma indústria, estudá-la a fundo é importante para uma maior otimização do processo, garantindo um produto de melhor qualidade e prevenindo gastos desnecessários. Pretendeu-se com este trabalho, estudar o processo de moagem de clínquer em um moinho de bolas, analisando a influência de variáveis, como velocidade de rotação e quantidade de corpos moedores. Para isso, foram realizados experimentos, variando-se as velocidades em 15, 31 e 47 rpm e as frações de enchimento em 2, 4 e 6 em volume de corpos moedores. Posteriormente, foram calculados os diâmetros médios de Sauter para esses experimentos e feita uma análise estatística dos dados. Foram realizadas também simulações para comparação com os resultados experimentais e posterior explicação para alguns comportamentos observados na prática. Com isso, foi possível concluir que todas as moagens se apresentaram satisfatórias logo nos primeiros 5 minutos de moagem, visto que os diâmetros, em todas as velocidades de rotação, nesse tempo, apresentaram valores consideravelmente menores do que o diâmetro inicial encontrado para as partículas. Dentre todas as quantidades de corpos moedores, o experimento com 4 foi o que apresentou maior diminuição dos diâmetros, após 15 minutos de moagem, se comparados ao inicial. Quanto às velocidades, os experimentos a 2 e 6 em volume de carga moedora apresentaram melhor moagem a 31 rpm. Já no experimento a 4 em volume de bolas, a velocidade de 15 rpm apresentou menor diâmetro, em relação ao inicial, após 15 minutos de moagem. Para as análises das superfícies de resposta, concluiu-se que, em todos os tempos de moagem, os menores diâmetros foram alcançados tanto em velocidades quanto em frações de enchimento intermediárias. Isso não foi exatamente observado na prática, pois o experimento a 4 em volume de carga moedora, teve como melhor velocidade de moagem, 15 rpm. Essa diferença entre o ajuste e o experimental é devida ao fato de o valor de R2 da superfície de resposta a 15 minutos não ser tão próximo de 1. Analisando-se as colisões entre partícula-partícula e as colisões partícula-parede, observou-se que, à medida que a fração de bolas dentro do moinho aumenta, o número de colisões também aumenta em ambas as análises. As forças de colisão entre as partículas são maiores para o tambor operando com 4 do volume preenchido por corpos moedores, o que se observa também nos resultados experimentais, visto que o experimento com essa fração de enchimento foi o que apresentou menores diâmetros ao final da moagem. Este trabalho permitiu perceber a importância de se realizar um estudo detalhado do processo de moagem, incluindo simulações, para que todas as influências das variáveis sejam previstas e manipuladas para o sucesso da moagem.
Abstract: Grinding in a ball mill is a very important process in several chemical plants of various segments and basically consists of a drum that revolves around its own axis and contains, in its interior, grinding bodies and the material to be ground. Since grinding is an operation that requires a high expenditure of energy in an industry, studying it in depth is important for a greater optimization of the process, ensuring a product of better quality and preventing unnecessary costs. The purpose of this work was to study the clinker grinding process in a ball mill, analyzing the influence of variables such as rotation speed and number of grinding bodies. For this purpose, experiments were performed, varying the speeds in 15, 31 and 47 rpm and the filling fractions in 2, 4 and 6 in volume of grinding bodies. Subsequently, the mean Sauter diameters were calculated for these experiments and a statistical analysis of the data was performed. Simulations were also performed for comparison with experimental results and further explanation for some behaviors observed in practice. Thus, it was possible to conclude that all milling was satisfactory within the first 5 minutes of milling, since the diameters, at all rotational speeds, at this time, showed values considerably lower than the initial diameter found for the particles. Among all the quantities of grinding bodies, the experiment with 4 was the one that showed the greatest decrease in diameters after 15 minutes of grinding, when compared to the initial one. Regarding velocities, the experiments at 2 and 6 in grinding load volume showed the best grinding at 31 rpm. In the experiment at 4 in ball volume, the 15 rpm velocity presented a smaller diameter than the initial one after 15 minutes of grinding. For the analysis of the response surfaces, it was concluded that, in all grinding times, the smallest diameters were reached both in velocities and in intermediate filling fractions. This was not exactly observed in practice, because the experiment at 4 in volume of grinding load, had the best grinding speed, 15 rpm. This difference between the adjustment and the experimental one is due to the fact that the R2 value of the 15-minute response surface is not so close to 1. Analyzing the collisions between the particle-particle and the particle-wall collisions, it was observed that, as the ball fraction inside the mill increases, the number of collisions also increases in both analyses. The collision forces between the particles are higher for the drum operating with 4 of the volume filled by grinding bodies, which is also observed in the experimental results, since the experiment with this filling fraction was the one with the smallest diameters at the end of grinding. This work allowed us to realize the importance of performing a detailed study of the grinding process, including simulations, so that all the influences of the variables are predicted and manipulated for the success of the grinding.
URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20192201510605
URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/44197
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Amanda Cristina Gomes Machado e Universidade Federal de Lavras
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