Os princípios de funcionamento do moinho de bolas baseiam-se no impacto e na atrição, que são mecanismos responsáveis pela redução do tamanho dos materiais. Num moinho de bolas, são utilizadas bolas em movimento rápido para reduzir o tamanho de materiais frágeis através destas duas acções primárias.
Impacto refere-se à pressão exercida por dois objectos pesados, tais como as bolas no moinho, quando colidem. Esta colisão ocorre quando as bolas são levantadas a uma certa altura pela rotação do moinho e depois caem sobre o material a ser moído. A força desses impactos quebra o material em pedaços menores.
Atrição envolve a redução do tamanho do material através da fricção ou colisão de partículas umas contra as outras sob o peso das bolas. À medida que as bolas se movem e rolam dentro do moinho, elas não apenas impactam o material, mas também causam atrito entre as partículas e as próprias bolas, moendo ainda mais o material em partículas mais finas.
A eficácia de um moinho de bolas é influenciada por vários factores:
- Tempo de residência do material: Quanto mais tempo o material permanecer no moinho, mais fina será a moagem.
- Tamanho, densidade e número de bolas: As bolas maiores ou mais densas podem fornecer mais força de impacto e o número de bolas afecta a frequência dos impactos e do atrito.
- Natureza do material que está a ser moído: A dureza do material afecta a facilidade com que pode ser moído.
- Taxa de alimentação e nível no recipiente: A rapidez com que o material é adicionado e o nível de enchimento do moinho podem afetar a eficiência da moagem.
- Velocidade de rotação do cilindro: A velocidade a que o moinho roda determina a altura a que as bolas são levantadas antes de caírem, afectando a força de impacto.
Em funcionamento, materiais como minério de ferro e cerâmica são adicionados ao moinho de bolas. O moinho gira sobre o seu eixo, fazendo com que as bolas saltem e atinjam o material fechado. Esta ação tritura os materiais num meio mais fino e menos grosseiro. O moinho consiste num invólucro cilíndrico oco que é parcialmente preenchido com bolas, que são normalmente feitas de aço, aço inoxidável, cerâmica ou borracha. A superfície interna do invólucro é frequentemente revestida com um material resistente à abrasão para reduzir o desgaste.
O conceito de moinho de bolas é antigo, mas a sua implementação efectiva tornou-se possível com o advento da maquinaria industrial e da energia a vapor no século XIX. Atualmente, existem vários tipos de moinhos de bolas, que diferem nos seus princípios de funcionamento e capacidades, desde pequenos moinhos de bolas planetários a grandes moinhos de bolas de laminagem horizontal.
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