Introdução
Quando um processo de moagem dá errado, a causa mais comum não é uma máquina ruim, mas sim a máquina errada. Se algum dos quatro requisitos principais — tamanho de partícula desejado, propriedades do material, produtividade e custo operacional — não for compatível com o equipamento, surgirão problemas como tamanho de partícula fora da especificação, alto consumo de energia, danos por calor ou contaminação por metal.
moinhos de pinos e moinhos de jato de ar Existem duas máquinas de moagem fina amplamente utilizadas. Elas funcionam com princípios diferentes e são adequadas para materiais e aplicações distintas. Este artigo explica o funcionamento de cada uma, compara-as nos pontos mais importantes e apresenta as linhas de produtos correspondentes da Epic Powder Machinery. É um guia para avaliação técnica e tomada de decisões de compra.
O que é uma fresa de pinos?
Um moinho de pinos é um moinho de impacto. Dentro da máquina, um rotor de alta velocidade suporta pinos dispostos em círculos concêntricos. Um disco estacionário suporta um conjunto correspondente de pinos. O material entra pela entrada de alimentação central e é impulsionado pelo rotor em um movimento circular de alta velocidade. Ele é repetidamente atingido, cisalhado e colidido entre os pinos estacionários e rotativos até ser moído até a finura desejada.
Um moinho de pinos abrange uma ampla faixa de tamanho de partículas. De acordo com a tabela de parâmetros oficial, a configuração para pó grosso opera entre 20 e 200 mesh, ou aproximadamente 75 a 850 µm. A configuração para pó fino opera entre 60 e 300 mesh, ou aproximadamente 48 a 250 µm. A configuração para pó ultrafino opera entre 100 e 2500 mesh, ou aproximadamente 5 a 150 µm. A configuração alcançada depende da velocidade do rotor, da configuração dos pinos e do sistema de acionamento.
As vantagens de um moinho de pinos são claras. Ele oferece alta produtividade para produção contínua em grande volume. Utiliza menos energia, pois o impacto mecânico é mais eficiente do que a aceleração por gás. Tem um custo de aquisição e operação menor, com uma estrutura simples, fácil de manter e reparar. É eficiente em materiais de dureza média e quebradiços.
As limitações também precisam ser consideradas. O rotor e os pinos de alta velocidade geram calor, e o aumento da temperatura torna-se perceptível quando o material permanece por mais tempo na câmara de moagem. Materiais sensíveis ao calor, com baixo ponto de fusão e que contenham óleo tendem a aderir à máquina ou a se degradar. Além disso, o contato mecânico entre os pinos e o material causa um pequeno desgaste metálico, o que é importante para produtos que não toleram qualquer contaminação por metal. Embora a configuração ultrafina possa atingir cerca de 5 µm, um moinho de pinos não consegue igualar um moinho de jato abaixo de 5 µm ou no controle de uma distribuição granulométrica estreita.
Moinhos de pinos da EPIC Powder Machinery
O Fresadora de pinos da série MJL-P Os equipamentos da Epic Powder Machinery possuem diversas vantagens claras em sua categoria.
Primeiramente, utiliza um disco de moagem tipo pino com estrutura sem tela. A descarga é rápida, oferece grande capacidade e gera menos calor. Comparado aos moinhos de impacto convencionais que possuem telas, o design sem tela reduz o risco de entupimento e acúmulo de material nas paredes, além de facilitar a limpeza.
Em segundo lugar, está disponível em configurações de acionamento simples e acionamento duplo. O tipo de acionamento simples possui um disco móvel e um disco estático. O tipo de acionamento duplo possui dois discos móveis. O tipo de acionamento duplo atinge uma velocidade linear relativa de até 240 m/s, proporcionando maior força de impacto e cisalhamento e um tamanho de partícula final mais fino. A configuração ultrafina corresponde a uma velocidade linear de 200 a 240 m/s.
Em terceiro lugar, pode ser equipado com um classificador de ar para controlar a finura final em tempo real, evitando a moagem excessiva e proporcionando uma distribuição granulométrica mais concentrada.
Em quarto lugar, é compacto e fácil de desmontar e limpar, o que é adequado para trocas frequentes de materiais ou ambientes de produção higiênicos.
A série MJL-P abrange diversos tamanhos, de 250 a 800, com tamanhos de partículas selecionáveis de aproximadamente 5 µm até 850 µm. O modelo exato depende da dureza, da densidade e do teor de umidade do material.
O que é um moinho de jato de ar?
Um moinho de jato de ar não utiliza peças mecânicas para impactar o material. Ele usa gás em alta velocidade para acelerar as partículas e quebrá-las por colisão partícula a partícula. Os dois tipos mais comuns são o moinho de leito fluidizado e o moinho espiral. Ar comprimido ou nitrogênio é acelerado a alta velocidade através de bicos. O material é arrastado pelo gás e acelerado. As partículas se quebram ao colidirem umas com as outras e, em menor grau, com as paredes. O pó fino se move com o gás em direção à roda de classificação, onde as partículas com o tamanho desejado são separadas e descarregadas, enquanto as partículas grossas retornam para moagem adicional.
Os principais pontos fortes de um moinho de jato de ar são a finura e a pureza. Ele pode produzir com confiabilidade partículas com granulometria D97 de 1 a 20 µm e, para alguns materiais, pode atingir a faixa submicrométrica com uma distribuição estreita. Como a moagem se baseia na colisão partícula a partícula, em vez do impacto de peças metálicas sobre o material, o produto não é contaminado pelo desgaste do metal. A expansão adiabática do gás nos bicos resfria a câmara, tornando o moinho adequado para materiais sensíveis ao calor, com baixo ponto de fusão e oxidáveis. O nitrogênio pode ser usado para moagem com gás inerte, a fim de evitar oxidação ou explosão.
As limitações de um moinho de jato de ar são o custo e a capacidade de produção. O gás de aceleração é menos eficiente em termos energéticos, portanto, o consumo de energia por unidade de produção é claramente maior do que na moagem mecânica. O moinho necessita de um sistema de ar comprimido e um sistema de coleta de poeira, o que aumenta tanto o investimento inicial quanto o custo operacional. A capacidade de produção é relativamente baixa, sendo, portanto, mais adequada para materiais de alto valor agregado que exigem granulometria fina e alta pureza, em vez de moagem convencional em grande volume.
Moinhos a jato da EPIC Powder Machinery
A gama de moinhos a jato da Epic Powder Machinery possui três séries que abrangem diferentes estruturas e aplicações.
O Série MQW O MQW é um moinho de jato de leito fluidizado horizontal e o modelo principal da linha. Sua roda classificadora é instalada horizontalmente, proporcionando um controle mais preciso da finura para materiais de baixa densidade. O método de colisão em leito fluidizado também preserva melhor o formato das partículas. O MQW pode produzir partículas com D97 de até 1 µm, tornando-o adequado para aplicações com requisitos rigorosos de tamanho de partícula.
O Série MQP É um moinho de jato espiral. Ele classifica o material dentro da câmara de moagem e possui uma estrutura mais simples, adequada para a moagem fina de pequenos lotes e múltiplos produtos.
O Série MQL É um moinho de jato de leito fluidizado vertical com dimensões reduzidas, adequado para linhas com restrições de espaço.
As três séries compartilham diversas características. Elas suportam circulação de gás inerte em circuito fechado e possuem um design à prova de explosão, permitindo o processamento de materiais inflamáveis, explosivos, oxidáveis e sensíveis à umidade. Proporcionam moagem a baixa temperatura e sem meio de moagem, sendo adequadas para materiais sensíveis ao calor, com baixo ponto de fusão, que contenham açúcar e voláteis. A máquina pode ser fabricada em aço carbono, aço inoxidável ou ligas especiais, e revestimentos cerâmicos podem ser adicionados para materiais abrasivos ou sensíveis à contaminação por metais.
Moinho de pinos vs. moinho de jato de ar: principais diferenças
| Item | Moinho de pinos | Moinho de jato de ar |
| Princípio de moagem | Impacto mecânico, cisalhamento e colisão | Colisão de gás e partícula a partícula em alta velocidade |
| Tamanho final das partículas | Aproximadamente de 5 a 850 µm, selecionável por configuração. | D97 aproximadamente de 1 a 20 µm, até submicrométrico |
| Distribuição do tamanho das partículas | Médio | Estreito |
| Consumo de energia | Baixo | Alto |
| Capacidade de processamento | Alto | Relativamente baixo |
| Aumento de temperatura | Perceptível | Baixa temperatura, resfriada por expansão adiabática |
| Contaminação por metais | Desgaste mínimo | Essencialmente nenhum |
| Materiais sensíveis ao calor / de baixo ponto de fusão | Não adequado ou limitado | Adequado |
| Proteção com gás inerte | Geralmente não é suportado | Apoiado |
| Custo do equipamento e da operação | Baixo | Alto |
A tabela aponta para uma conclusão simples. Para materiais acima de 5 µm que não sejam sensíveis ao calor, com alta demanda de produção e orçamento limitado, o moinho de pinos é a melhor opção. Para pós submicrométricos, materiais com distribuição estreita de tamanho, sensíveis ao calor ou que exijam alta pureza, o moinho de jato de ar é a melhor opção.
Materiais adequados para cada fábrica
Os moinhos de pinos são adequados para materiais de dureza média e quebradiços que não exigem extrema finura, com um objetivo acima de 5 µm, como açúcar, sal, algumas resinas, grãos, especiarias, corantes e alguns minerais. Em aplicações alimentícias e químicas, o moinho de pinos destaca-se pela sua relação custo-benefício.
Os moinhos de jato de ar são adequados para materiais de alta pureza, sensíveis ao calor, resistentes ou ultrafinos, como ingredientes farmacêuticos ativos, materiais para baterias, pós cerâmicos, pigmentos, grafite e alguns materiais funcionais. Para aplicações sensíveis à contaminação por metais ou que exigem uma distribuição estreita, o moinho de jato de ar oferece vantagens que um moinho de pinos não consegue substituir.
Fatores a considerar na escolha
Vale a pena verificar seis fatores, um por um.
O primeiro aspecto a considerar é o tamanho de partícula desejado. A exigência é de partículas acima ou abaixo de 5 µm? E requer uma distribuição estreita ou tamanho submicrométrico? A finura comum favorece o moinho de pinos, enquanto partículas submicrométricas e com distribuição estreita favorecem o moinho de jato.
O segundo fator é a dureza e a fragilidade do material. Materiais frágeis são mais eficientes em um moinho de pinos, enquanto materiais resistentes são mais fáceis de moer finamente em um moinho de jato.
O terceiro fator é a sensibilidade ao calor. O material irá amolecer, oxidar ou degradar-se à temperatura de moagem? Materiais sensíveis ao calor devem ser preferencialmente processados em moinho de jato.
O quarto requisito são os de pureza. O desgaste do metal é aceitável? Caso contrário, um moinho de jato de ar ou um moinho de pinos com tratamento especial é a única opção.
O quinto fator é a capacidade de produção. A produção contínua em grande volume favorece o moinho de pinos, enquanto pequenos lotes de material de alto valor agregado favorecem o moinho de jato.
O sexto fator é o custo total. Não considere apenas o preço do equipamento. Some os custos de energia, manutenção, peças de desgaste e sistemas de suporte, e compare o custo por tonelada em vez do custo por máquina.
Conclusão
Não existe um vencedor universal entre moinhos de pinos e moinhos de jato de ar. A diferença reside no material e no objetivo da produção. Para produção em alto volume, com custo controlado e granulometria acima de 5 µm, escolha o moinho de pinos. Para pós submicrométricos, materiais de alta pureza, sensíveis ao calor ou com distribuição granulométrica estreita, opte pelo moinho de jato de ar.
Se você não tem certeza de qual moinho é o mais adequado para o seu material, a maneira mais confiável é realizar um teste com o material em si e verificar o tamanho real das partículas, a capacidade de produção e o aumento de temperatura antes de decidir. A Epic Powder Machinery oferece suporte para testes e seleção de materiais. Entre em contato conosco para obter um plano de testes específico para o seu material.
Pó Épico
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— Emily Chen, Engenheiro