Modelagem matemática e simulação do circuito de moagem de cimento

Abstract

Este trabalho de pesquisa foi desenvolvido numa fábrica de cimento, situada no Sul do Brasil, Candiota, no circuito de moagem de clinquer de cimento. O principal objetivo foi descrever o desempenho do moinho de bolas, usando o MBP e do classificador dinâmico usando curvas de partição, a fim de que, num futuro próximo, possa ser otimizado o processo de moagem de cimento, reduzindo gastos com energia e substituição de peças, além de agregar maior qualidade ao produto. O clinquer, a cinza e o gesso constituem a alimentação do moinho de bolas a ser modelado; a cominuição desses três materiais a uma granulometria de aproximadamente 98%, em média, passante em 25 µm, vem a ser o cimento que é embalado e vendido no comércio do estado do Rio Grande do Sul. Para modelar o moinho foi necessário obter os parâmetros essências das funções seleção (Si), função quebra (Bij) e função de classificação (Ci), bem como da função de distribuição de tempo de residência (DTR). Para tanto, foi utilizada a técnica do retrocálculo, baseando-se nas amostras coletadas na fábrica de cimento, tratando o material como algo homogêneo, que é o habitual nestes casos. Acredita-se que existindo um modelo ajustado para escala industrial, ainda que inicial (não validado), neste caso, o mesmo fornece mais informações do que se fossem realizados apenas ensaios de laboratório. Foi utilizado o modelo do balanço populacional (MBP) para prever a granulometria do produto, a partir da granulometria de alimentação (e vice-versa), modificando as condições operacionais do circuito, tais como, flap e rotação do separador, grau de enchimento e taxa de alimentação. Como conseqüência prática deste trabalho, cita-se, por exemplo, a determinação das faixas "ideais" de operação para o separador, em função da umidade, e a recomendação para modificar a situação de moagem atual (sobremoagem), para uma de menor consumo enregético, sem prejuízo da qualidade do produto, com base numa argumentação coerente com as amostragens realizadas, que por sua vez, ilucidaram o mecanismo de funcionamento do sistema e estabeleceram alternativas melhores no modo de operação do mesmo.

This research work was developed in a cement works, placed in South of Brazil, Candiota, in the circuit clinker grinding. The main objective was to analyse the performance of the mill and the separator through the population balance model (PBM) and partition curves, in order to, in the next future, the cement griding process to get optimmum performance, reducing costs with energy and wear of the parts, beyond adding quality to the cement. The clinker, the ash and the gypsum constitute the ball mill feed, the cominution of these materials (98% less than 25 µm) resulting the cement that is saled in trade of the Rio Grande do Sul. To analyse the mill was necessary obtain the essencial parameter of the selection function (Si), breakage function (Bij), and classification function (Ci), as well as residence time distribution function (DTR). It was utilized back-caculation technic, based in the samples collected in the cement works, considering the material homogeneous, calculating the size distribution of the conbined mill feed through individual size distribution and tonnages of the componentes. One think that existing one model adjusted to industrial scale, not validated yet, in this case, it provide more information than only laboratory studies. Simulation studies were carried out to verify the model structure by predicting the mill product for a different operating condition of feed size distribution, feed rate, mill filling, flap and rotation of the separator. As pratical consequence of this work, one cite, for example, the determination of the better operation ranges to the separator, in agreement with humidity, and recommendation to modify presente situation of overgriding, reducing the consumption of energy, without harms to the product quality.