Título: ESTUDO EXPERIMENTAL E DE SIMULAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA VELOCIDADE DE ROTAÇÃO E DA FRAÇÃO DE MATERIAL NA MOAGEM DE CLÍNQUER EM MOINHO DE BOLAS
Título alternativo: EXPERIMENTAL AND SIMULATION STUDY OF THE INFLUENCE OF ROTATION SPEED AND MATERIAL FRACTION ON CLINKER GRINDING IN BALL MILL
Autoria de: Amanda Aparecida de Lima Santos
Orientação de: Suellen Mendonca Nascimento
Presidente da banca: Suellen Mendonca Nascimento
Primeiro membro da banca: Isabele Cristina Bicalho
Segundo membro da banca: Tiago José Pires de Oliveira
Palavras-chaves: moagem, produção de cimento, DEM, simulação, moinho de bolas
Data da defesa: 09/12/2019
Semestre letivo da defesa: 2019-2
Data da versão final: 14/12/2019
Data da publicação: 14/12/2019
Referência: Santos, A. A. d. L. ESTUDO EXPERIMENTAL E DE SIMULAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA VELOCIDADE DE ROTAÇÃO E DA FRAÇÃO DE MATERIAL NA MOAGEM DE CLÍNQUER EM MOINHO DE BOLAS. 2019. 61 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
Resumo: Uma das indústrias que está apresentando constante crescimento é a de cimento. Este fato é justificável devido ao aumento de verbas do governo destinados a programas habitacionais, a busca dos cidadãos pela casa própria e a inserção de grupos brasileiros no mercado externo. O cimento é resultado da moagem fina de vários componentes, sendo o clínquer o seu majoritário. O processo de moagem de clínquer é uma operação importante, pois interfere na qualidade do produto. E é a etapa de fabricação do cimento que mais consome energia, cerca de 30 a 70 da energia total. Nas indústrias, para realizar a moagem utiliza-se moinho de bolas, devido sua simplicidade operacional. Esse equipamento constitui-se por um tambor horizontal que realiza movimento rotatório ao redor do seu próprio eixo e possui em seu interior corpos moedores que permitem a quebra das partículas. Dessa maneira, a fim de avaliar a influência da velocidade de rotação do moinho e da fração de enchimento do material na moagem de clínquer, realizou-se experimentos variando-se as velocidades em 15, 31 e 47 rpm e as frações de enchimento do material a ser moído em 2,5, 5 e 7,5 do volume do tambor. Além disso, foram feitas simulações utilizando a Abordagem Lagrangeana e empregando o Método dos Elementos Discretos para verificar o comportamento dos corpos moedores no interior do moinho e calcular as forças atuantes sobre as partículas. Como resultados obteve-se que, ao decorrer do tempo da operação de moagem, o diâmetro médio das partículas sofreu uma redução, conforme esperado. No entanto, observou-se que para velocidade de rotação intermediária e menor fração de enchimento, obtêm-se menores diâmetros, devido ao maior contato das esferas moedoras com o clínquer. Além disso, a simulação foi capaz de representar bem o comportamento dos corpos moedores no interior do moinho, sendo possível observar o regime de catarateamento das bolas esféricas. Como esperado, a velocidade de 47 rpm apresentou maior força de colisões partícula-parede. Já a velocidade de 15 rpm apresentou um comportamento inesperado, apresentando as maiores forças e número de colisões partícula-partícula. Demonstrando assim, que mesmo o número de colisões entre os corpos moedores e a força de colisões serem grandes, não traduz na obtenção do menor diâmetro. Os diâmetros para as velocidades de 31 e 47 rpm se aproximaram devido ao comportamento dos corpos moedores, e suas distâncias que queda no interior do moinho. De maneira geral, o presente trabalho permitiu a compreensão de conceitos acerca da moagem e aprimoração do conhecimento, além de salientar a importância da simulação para compreensão da dinâmica das cargas, construção e resolução de problemas da engenharia.
Abstract: One of the industries that is showing constant growth is cement. This fact is justifiable due to the increase in government funds allocated to housing programs, the search of citizens for their own homes and the insertion of Brazilian groups in the foreign market. Cement is the result of fine grinding of various components, with clinker being the majority. The clinker grinding process is an important operation because it interferes in the quality of the product. And it is the cement manufacturing stage that consumes the most energy, about 30 to 70 of the total energy. In industries, ball mills are used for grinding, due to their operational simplicity. This equipment consists of a horizontal drum that rotates around its own axis and has inside grinding bodies that allow the particles to break. Thus, in order to evaluate the influence of the mill rotation speed and the filling fraction of the material in the clinker grinding, experiments were performed varying the speeds at 15, 31 and 47 rpm and the filling fractions of the material to be ground in 2.5, 5 and 7.5 of the drum volume. In addition, simulations were performed using the Lagrangean Approach and using the Discrete Element Method to verify the behavior of the grinding bodies inside the mill and calculate the forces acting on the particles. As results it was obtained that, during the time of the grinding operation, the average diameter of the particles suffered a reduction, as expected. However, it was observed that for intermediate rotation speed and smaller filling fraction, smaller diameters are obtained due to the greater contact of the grinding balls with the clinker. In addition, the simulation was able to well represent the behavior of the grinding bodies inside the mill, being possible to observe the cataracting regime of the ball balls. As expected, the speed of 47 rpm showed greater strength of particle-wall collisions. On the other hand, the speed of 15 rpm presented an unexpected behavior, presenting the highest forces and number of particle-particle collisions. Thus, demonstrating that even the number of collisions between the grinding bodies and the collision force are large, does not translate into obtaining the smallest diameter. The diameters for velocities of 31 and 47 rpm approached due to the behavior of the grinding bodies, and their distances that fall inside the mill. In general, the present work allowed the understanding of concepts about grinding and knowledge improvement, besides highlighting the importance of simulation to understand load dynamics, construction and engineering problem solving.
URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20192201511274
URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/44200
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 Aparecida de Lima Santos e Universidade Federal de Lavras
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