FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS

A fragmentação de sólidos, também conhecida como cominuição, é a operação

unitária que pode ser definida como o agrupamento de um conjunto de técnicas que

tem por finalidade reduzir, por ação mecânica externa e algumas vezes interna um

sólido de determinado tamanho em fragmentos de tamanho menor. As técnicas de

fragmentação podem ser divididas em duas classes diferentes: a britagem e a

moagem.

A britagem ocorre quando a redução de tamanho envolvida visa à obtenção de

produtos com granulometria superior a 10 mm. A britagem se desenvolve em

estágios denominados britagem primária, secundária, terciária e eventualmente

quaternária. Os equipamentos tradicionalmente utilizados na britagem são os

britadores.

A moagem ocorre quando a redução de tamanho envolvida visa à obtenção de

produtos com granulometria inferior a 10 mm. A moagem também se desenvolve em

estágios subsequentes, considerando-se as relações de redução pertinentes. Os

equipamentos mais usados no processo de moagem são os moinhos.

A fragmentação é uma etapa muito importante em diversas atividades visto a

infinidade de aplicações que possui, dentre elas a moedura de alimentos,

beneficiamento de minérios, porcionamento de produtos industriais ou trituração de

rochas e demais materiais. Contudo, deve-se salientar que o processo de

cominuição está estreitamente ligado a gastos energéticos, e muitas requer uma

grande quantidade de energia para ser realizado.

Os processos industriais de fragmentação de partículas são bastante complexos e

apresentam baixa eficiência com relação à energia aplicada. Verifica-se que a

quantidade de energia elétrica consumida na operação dos equipamentos é muito

maior que aquela de fato necessária para fragmentar as partículas. Dessa forma,

uma pequena elevação na eficiência energética de tais processos, que pode ser

alcançada entendendo melhor as características de fragmentação das partículas,

pode resultar em redução considerável do consumo de energia elétrica e também de

custo.

O processo de cominuição possui uma série de objetivos, dentre os quais podemos

citar:

Aumento de superfícies externas, de modo que o processamento do sólido se torne

mais ágil. Dentre os principais exemplos deste objetivo, pode-se citar a moagem de

sementes oleaginosas para acelerar a extração com solventes e a moagem de

combustíveis sólidos antes da queima;

Diminuição do tamanho de partículas os principais exemplos desse objetivo é a

separação de dois ou mais constituintes de uma mistura e a produção comercial que

deva atender a especificações de tamanho de partículas bem definidas, como

abrasivos para lixas e pigmentos; Mistura entre dois sólidos, como na fabricação de

produtos farmacêuticos em pó; Modificação das propriedades de um material, como

reatividade.

A redução do tamanho de partículas também pode auxiliar em outros processos,

como o de extração ou de compressão, além de diminuir o tempo em processos de

tratamentos de calor.

PRINCÍPIOS DE FRAGMENTAÇÃO

A maioria dos minerais são materiais cristalinos, onde os átomos estão em arranjos

tridimensionais. A configuração dos átomos é determinada pelo tamanho e tipos de

ligações físicas e químicas que os mantém unidos na rede cristalina dos minerais.

Essas ligações Inter atômicas são eficientes a pequena distância, e podem ser

quebradas se tensionadas por forças externas. Estas forças podem ser geradas por

cargas de tensão ou de compressão.

Um material ideal se rompe quando o limite de ruptura é ultrapassado. Isto é,

quando se rompem todas as ligações atômicas de certo plano. Isso não ocorre

facilmente com as rochas e os minerais, pois eles são materiais heterogêneos,

anisotrópicos e contém falhas, fraturas, tanto em escala micro como macroscópica.

No campo da ciência dos materiais, as falhas microscópicas denominam-se

deslocamentos e em mecânica de rochas, "Gretas de Griffith". A existência dessas

falhas nos materiais explica sua baixa resistência mecânica. A teoria da fratura

estuda a formação de gretas a partir de falhas e sua propagação no sólido. Mesmo

quando as rochas são sujeitas a forças uniformes, as pressões internas não são

igualmente distribuídas, pois as rochas se constituem de uma variedade de minerais

dispersos com grãos de vários tamanhos. A distribuição da força depende, não só

das propriedades mecânicas de cada mineral, mas principalmente da presença de

gretas e falhas no corpo