Moinhos tubulares de carga cadente de bolas

Os moinhos tubulares de carga cadente de bolas, também chamados de moinhos tubulares de bolas, ou apenas moinhos de bolas, são os principais equipamentos utilizados na moagem de minérios. Segundo Wellenkamp (1999), estes moinhos podem processar material abaixo de 3 – 4 mm (moinhos de bolas) a 3 – 6 mm (moinhos de barras), gerando produtos com granulometria entre 5 e 100 m. A prática operacional demonstra que os valores sugeridos pelo autor podem variar bastante, conforme as características do circuito de moagem e do minério.

A Figura 2.6 ilustra um moinho tubular de bolas.

8 _{Não foram citados equipamentos utilizados apenas para remoagem, moagem fina ou}

ultrafina em escala laboratorial, como os moinhos de discos. Cabe destacar aqui que o foco do trabalho são os moinhos verticais de carga agitada por impelidores. Os demais moinhos serão citados apenas para ilustrar as alternativas mais utilizadas a este tipo de equipamento. Para o aprofundamento das informações sobre outros moinhos, recomenda-se o trabalho de Ozer (2011), que apresenta em detalhes os moinhos de rolos e o trabalho de Sanchez; Matsushida e Pons (198?), que apresenta os moinhos para cimento. Duffy (1994) ilustra os moinhos que não utilizam corpos moedores. Orumwense e Forssberg (1992) e Forssberg e Wang (2003) ilustram os equipamentos disponíveis para moagem fina e ultrafina.

Figura 2.6 – Moinho tubular de bolas

Fonte: Napier-Munn et al. (1999)

O consumo energético de moinhos tubulares de bolas aumenta significativamente para moagens abaixo de 75 m. Otimizações podem ser implementadas aos moinhos tubulares, de forma a melhorar sua eficiência energética, como a utilização de moinhos multicâmaras, nos quais os corpos moedores podem ser ajustados ao tamanho do material ou com o uso de classificadores (WELLENKAMP, 1999). De qualquer forma, estes moinhos tendem a se tornar não econômicos para produtos menores que 30 m (JANKOVIC, 2003) ou 20 m, de acordo com Gao; Holmes e Pease (2006). Estes mesmos autores afirmam que estas baixas eficiências para moagens mais finas resultam das baixas velocidades máximas que podem ser obtidas nos moinhos tubulares, limitadas pela velocidade crítica, acima da qual começa a ocorrer centrifugação, o que resulta em uma baixa intensidade de energia aplicada à carga. Os autores afirmam ainda que as limitações nos tamanhos mínimos dos corpos moedores utilizados impactam a eficiência em aplicações de moagem mais fina, além dos mecanismos de quebra por impacto e abrasão não serem os mais adequados para estas aplicações. Wellenkamp (1999) defende que mesmo com cargas moedoras adequadas, não é possível possibilitar energia suficiente para altas taxas de quebra de partículas finas, sendo este o motivo destes equipamentos serem raras vezes empregados na moagem ultrafina de minerais. Essa observação pode ser explicada pelo fato dos moinhos tubulares operarem com tamanho de bolas mínimos de aproximadamente

10 a 15 mm. Sachweh (1997) afirma que corpos moedores maiores são necessários nestes moinhos para garantir que energia suficiente seja transferida do moinho para as bolas, que consequentemente farão o trabalho de moagem. Como consequência do uso de bolas maiores, existem menos pontos de contato disponíveis entre os corpos moedores, significando baixa frequência de colisões. Isto leva a uma relação entre a partícula e a carga pouco adequada para aplicações de remoagem ou moagens finas/ultrafinas (JANKOVIC, 1999).

Para os moinhos tubulares de bolas, Napier-Munn et al. (1999) consideram que os processos de impacto e atrição são os principais mecanismos de quebra. O impacto ocorre no pé da carga, em função da queda de bolas que são levantadas pelo revestimento. No corpo da carga o movimento relativo das bolas promove a quebra por atrição.

Alguns autores destacam a baixa eficiência de moagem de moinhos tubulares de carga cadente. Pryor (1965) afirma que se considerarmos a energia efetivamente aplicada à moagem que produziu um aumento de área superficial do produto da moagem, a eficiência deste tipo de moinho ficará situada em torno de 0,3%. Tromans (2008) usa ensaios de compressão que seriam considerados como os mais eficientes e demonstra que a eficiência de cominuição em moinhos tubulares de bolas para diferentes materiais varia de 3 a 26%.

Partyka e Yan (2007) afirmam que moinhos tubulares não são usados para moagens mais finas devido:

- À velocidade de rotação deve ser menor que a velocidade crítica, o que limita a potência consumida pelo moinho;

- Ao tamanho da zona inativa que aumenta na medida que o tamanho de bolas é diminuído;

- A uma grande parte do moinho ter que ficar vazia para permitir que a carga se movimente.

A principal razão, destacada pelos autores, deve-se à baixa eficiência energética destes moinhos em aplicações de moagens mais finas.

Os autores defendem que, mesmo com otimizações, moagens abaixo de 25 m seriam inviáveis em moinhos tubulares de bolas. A Tabela 2.7 ilustra algumas

Tabela 2.7 - Algumas aplicações de remoagem ao redor do mundo que utilizam moinhos tubulares de bolas

Mina / Empresa Aplicação Dimensões do moinho Corpo moedor Outras informações

Diâmetro (m) Comprimento (m) Tipo Tamanho (mm)

Pajingo Gold Mine, Newmont (Partyka; Yan, 2007)

Ouro, 90 tph, 200 a

38 m 3,66 4,18 Alto Cr 25

Germano Iron Ore Concentrator, CVRD (Partyka; Yan, 2007)

Ferro, 340 tph, 120

a 32 m 5,18 10,36 Cylpebs alto Cr 20 – 22 Savage River, Savage River

Mines

(Partyka ; Yan, 2007)

Ferro, 140 tph, 140

a 43 m 3,90 8,80 Alto Cr 25 - 70

Pena Colorada, Consorcio Minero Benito Juarez

(Partyka; Yan, 2007) Ferro, 430 tph, 125 a 38 m 5,00 10,67 Alto Cr 30% Millpeb e 70% bolas 4 – 8 Milpebs e 25 bolas Beaconsfield, Allstate exploration (Partyka; Yan, 2007) Sulfeto, 2,5 tph a 20 m 1,83 2,44 Cylpebs 22x22

Trittn Copper, Tritton Copper Ltd.

(Partyka; Yan, 2007)

Cobre, 18 tph, 45 a

30 m 2,00 3,40 Bolas 25

Brunswick Mining, Noranda Mining & Exploration (Partyka; Yan, 2007) Cobre, chumbo e zinco, 25 tph, 30 a 25 m 3,20 4,00 Corpos moedores de aço de ormato irregular 19

Porgera Gold Mine, Placer Dome

(Partyka; Yan, 2007)

Pirita, 80 a 130 tph,

106 a 30 m 3,05 4,27 Bolas 30

Mina Morro Agudo, Companhia Mineira de Metais,

Votorantim (Possa; França;Cardoso,

2001)

Concentrado da flotação de

esfalerita, 11,8 t/h 2,1 1,5 Bolas 38% de enchimento

Ferbasa, Mina Ipueira (Sampaio; Carvalho; Fonseca,

2001)

Minério de cromita _{5 10 Bola 25 a 51} 20% de enchimento, 75% da velocidade crítica 56 kW

Estes equipamentos possuem uma ampla faixa de tamanhos e capacidades de produção. O fabricante Metso (2012a), por exemplo, produz moinhos tubulares de bolas para remoagem com tamanhos de 1,52 m x 2,44 m com 56 kW até 7,92 m x 12,5 m com 14.900 kW.

Frente às limitações expostas acima, a aplicação deste tipo de moinho para a remoagem vem perdendo espaço nos últimos anos para novas tecnologias. Para moagem a úmido, a aplicação de moinhos tubulares de bolas ainda encontra um grande campo de aplicações para vazões altas e produtos mais grosseiros.