Introdução
A Índia, juntamente com a China, são e continuarão a ser os motores de crescimento do setor global de pigmentos. Essa é a conclusão de um estudo realizado pelo departamento de pesquisa de mercado da JM Financial em 2020. A Índia também está aumentando substancialmente a demanda doméstica e o volume de exportação. Com uma taxa de crescimento do PIB de 11% prevista para os próximos 5 anos, os fabricantes estão se concentrando em atender às expectativas dos usuários finais, que estão sempre acompanhando as tendências da moda. Além disso, seu desafio é maior devido ao comportamento crítico do fluxo de seus pós ao longo de todo o processo de produção. Aqui, gostaríamos de apresentar uma série de processos de moagem que apresentam soluções adequadas e econômicas para a moagem fina de uma ampla variedade de pigmentos secos usados no setor.
Por que a moagem tem um papel importante na qualidade dos pigmentos:
Os pigmentos estão presentes em muitas aplicações. Eles são usados para colorir outros materiais, como tinta, plástico, tecido, cosméticos e até mesmo alimentos. Por um lado, temos pigmentos secos insolúveis e, por outro, temos corantes na forma de um composto líquido ou solúvel. Como resultado dessa forma seca, a intensidade e a coloração dos pigmentos são fortemente influenciadas pela finura e pelo formato de suas partículas. Uma moagem mais eficiente pode, portanto, resultar em um pigmento mais intenso, melhorando a dispersão do pigmento no material colorido. Além disso, o tamanho e o formato específicos das partículas conferem uma aparência particular à superfície. A absorção e a refração da luz são modificadas, o que, por sua vez, afeta a coloração.
Critérios que devem ser levados em consideração ao escolher a tecnologia de moagem:
Como já mencionado, existe uma grande variedade de pigmentos com origens muito diferentes. Os mais antigos são os pigmentos naturais, como o ultramarino natural feito de minerais e o carmim feito de insetos. Atualmente, a maioria dos pigmentos usados é de origem sintética. Exemplos de pigmentos orgânicos são a ftalocianina ou a quinacridona e exemplos de pigmentos inorgânicos são o óxido de cromo ou o óxido de ferro.
Dependendo da origem, é óbvio que cada um desses pigmentos é o resultado de um processo particular com etapas de produção específicas, como purificação, síntese, oxidação, calcinação, precipitação etc. Assim, para definir a operação de moagem que deve ser realizada posteriormente, devemos sempre levar em conta o comportamento e as propriedades do produto resultante desse processo. Uma possibilidade é que o pigmento já apresente partículas elementares muito finas e o único processo subsequente necessário seja a desaglomeração. Nesse caso, a tecnologia de moagem a ser usada não deve incluir alta velocidade de impacto. O oposto também ocorre com os pigmentos para esmalte. Esses materiais podem ter uma dureza de até 9 Mohs e somente a moagem a jato pode ser usada.
Por todos esses motivos, é preciso conhecer as características do pigmento antes de selecionar a tecnologia de moagem mais adequada.
Condux® moinhos mecânicos de impacto fino
Os moinhos de impacto rotativos são usados para moagem fina de materiais macios e de dureza média. A área de finura típica para o tamanho médio das partículas está entre 20 e 500 µm. São alcançadas velocidades circunferenciais entre 25 e 150 m/s. Uma versão também pode ser oferecida em operação de contra-rotação com até 250 m/s. O fluxo de ar, que depende do tipo de rotor, garante uma moagem com temperatura estável.
O rotor é montado em um arranjo de eixo horizontal. A vedação do eixo é baseada nas altas velocidades circunferenciais do eixo com labirintos sem contato. O produto é alimentado centralmente pela porta e sai da máquina com o ar, que, ao mesmo tempo, realiza as tarefas de transporte e resfriamento.
As características desses moinhos os tornam perfeitamente adaptados aos pigmentos, para os quais a desaglomeração é necessária, por exemplo, após uma etapa de secagem. Além disso, o fácil acesso após a abertura da porta frontal permite a limpeza em um curto espaço de tempo quando a cor é alterada. Além disso, a grande variedade de ferramentas de moagem que podem ser montadas nos moinhos da Condux® significa que eles podem ser usados para processar vários produtos e proporcionar diferentes finuras.
Tabela 1: Dados de referência sobre o Condux® 300
| Produto | Finura [µm] | Finura [µm] | Capacidade [kg/h] |
| Azul ultramarino | d50 = 1.85 | d99 = 3.1 | Cerca de 200(*) |
| Vermelho tartrazina | d50 = 9.4 | d99 = 23 | Cerca de 89(*) |
| Pigmento orgânico azul | 24% > 63 | 2% > 250 | 600 |
| Base de preparação de pigmento PVB | d50 = 99 | d90 = 255 | 340 |
| Óxido de zinco | d50 = 6.4 | d90 = 14 | 1490 |
(*) Projeto de contra-rotação do disco de pinos
ConJet® Moinhos a jato de leito de alta densidade
ConJet® os moinhos de jato espiral são equipados com uma roda classificadora dinâmica que cria um leito de material de alta densidade dentro da câmara de moagem. Eles são usados para a redução de tamanho de materiais macios a mais duros. O gás de moagem é fornecido por meio do distribuidor de gás de moagem anular. O gás entra na câmara de moagem por meio de bicos, expande-se e forma jatos em alta velocidade. O material a ser moído entra na câmara de moagem por meio de um injetor ou gravimetricamente por meio de uma válvula, tangencialmente por um tubo de alimentação curto, é captado pelo jato de gás, acelerado e cominuído por impactos partícula-partícula. O gás expandido transporta as partículas moídas para a roda classificadora, que é acionada por um motor ajustável. O material fino correspondente aos parâmetros definidos é descarregado do moinho com o gás expandido. As partículas superdimensionadas retornam à área do jato para serem moídas novamente.
Esse princípio operacional do ConJet® é especialmente adequado para a produção de pigmentos. A alta velocidade de impacto proporciona uma alta finura, por exemplo, d99 = 5-7 µm na moagem de pigmentos minerais. O moinho classificador controla perfeitamente a distribuição do tamanho das partículas, que é ajustável, estreita e livre de partículas de tamanho excessivo. Além disso, o acesso livre por meio de uma porta frontal montada em dobradiças significa que a operação de limpeza no ConJet® é fácil e rápida.
Tabela 2: Dados de referência para ConJet® 50
| Produto | Finura d50 [µm] | Finura [µm] | Capacidade [kg/h] |
| Pigmento orgânico amarelo | 1.5 | d99 = 6.6 | cerca de 134 |
| Pigmento orgânico magenta | 3.2 | d99 = 9.8 | 81 |
| Pigmento orgânico vermelho | 1.5 | d99 = 5.5 | 193 |
| Pigmento orgânico fluorescente | 3.3 | d99 = 9.1 | 104 |
| Óxido de ferro sintético | 0.94 | d99 = 5.9 | 92 |
| Dióxido de titânio | 0.9 | d97 = 2.8 | 103 |
| Dióxido de titânio | 2.2 | d97 = 6.5 | 243 |
s-Jet® Moinhos de jato de vapor
O s-Jet® é um sistema de moagem a jato que tem as vantagens da moagem a seco com vapor superaquecido. Ele é usado para moagem ultrafina de materiais macios a extremamente duros em um leito fluidizado. Com o uso de um classificador de ar integrado ao moinho, o tamanho máximo de partícula é limitado e é possível obter uma finura na faixa submicrônica.
Benefícios significativos são obtidos com o uso de vapor superaquecido como meio de moagem em vez de ar. A energia do jato, que é consideravelmente maior em comparação com a do ar (é possível atingir velocidades de jato de até 1.200 m/s), aumenta a entrada de energia discreta, e a energia cinética de impacto das partículas do produto é quadruplicada. Esse é o ponto mais decisivo para a obtenção de finuras na faixa submicrônica. Além disso, como o vapor tem uma velocidade de som consideravelmente mais alta do que o ar, a velocidade do fluxo periférico possível dentro da roda do classificador também aumenta e, com isso, as forças de aceleração que afetam o produto que está sendo classificado.
Devido à alta temperatura do vapor de mais de 300°C e ao aumento da superfície da partícula no processo de moagem, a umidade contida nas partículas é evaporada. Além disso, os moinhos s-Jet® oferecem a possibilidade de secar ou, pelo menos, finalizar a operação de secagem dos pigmentos. Dessa forma, o processo s-Jet® permite o uso total da energia da pressão e da temperatura, moendo simultaneamente as melhores qualidades e atingindo teores de umidade residual tão baixos quanto 0,5%.
Tabela 3: Dados de referência em s-Jet® 500
| Produto | Finura d50 [µm] | Finura d99 [µm] | Capacidade [kg/h] |
| Óxido de ferro sintético | 0.07 | 0.37 | 61 |
| Negro de fumo | 0.6 | 3.6 | 28 |
| Negro de fumo | 1.0 | 9.2 | 94 |
| Óxido de zinco | 0.13 | 0.35 | 6.1 |
| Óxido de zinco | 0.87 | 4.8 | 183 |
| Dióxido de titânio | 0.13 | 0.34 | 191 |
| Pigmentos cerâmicos | 0.6 | 1.95 | 26 |
| Pigmentos cerâmicos | 0.9 | 4.6 | 102 |
Proteção contra explosão de poeira
Se o produto que estiver sendo moído for um pigmento orgânico, os valores característicos aplicáveis à explosão de pó exigirão atenção especial. Isso se refere principalmente à energia mínima de ignição, à temperatura de ignição e ao valor Kst. Dependendo desses dados e quando os limites forem excedidos, deverá haver proteção adequada. A primeira solução é uma construção da planta resistente a choques de pressão, incluindo elementos específicos, como válvulas de explosão e discos de ruptura. Uma segunda solução é operar sob gás inerte com controle confiável do conteúdo de oxigênio na planta.
Resumo
Tendo em vista o fato de que há uma grande variedade de pigmentos disponíveis e que as primeiras etapas do processo de produção lhes conferem qualidades variáveis, é importante selecionar e otimizar a tecnologia de moagem mais adequada. Condux® Os moinhos de impacto mecânicos são bem adaptados para moagem relativamente grossa e para desaglomeração. ConJet® Os moinhos de jato de leito de alta densidade podem fornecer produtos mais finos com um PSD controlado de forma ideal. Os moinhos a jato de vapor s-Jet® atingem o mais alto nível de desempenho em termos de finura e, ao mesmo tempo, oferecem um efeito de secagem. O uso da tecnologia mais adequada possibilita o manuseio de pigmentos que geralmente têm características de fluxo críticas e a obtenção da finura e da qualidade solicitadas do produto final. Essa otimização do processo de moagem também agrega valor ao produto e economiza energia e outros custos de produção.