Molino de bolas

Un molino de bolas es un tipo de trituradora llena de bolas de molienda, que se utiliza para moler o mezclar materiales para su uso en procesos de procesamiento de minerales , pinturas, pirotecnia, cerámica y sinterización selectiva por láser . Funciona según el principio de impacto y abrasión: la reducción de tamaño se produce por impacto cuando las bolas caen desde cerca de la parte superior de la carcasa.

Un molino de bolas consta de una carcasa cilíndrica hueca que gira sobre su eje. El eje de la carcasa puede ser horizontal o estar ligeramente inclinado con respecto a la horizontal. Está parcialmente lleno de bolas. El medio de molienda son las bolas, que pueden ser de acero ( acero al cromo ), acero inoxidable, cerámica o caucho. La superficie interior de la carcasa cilíndrica suele estar revestida con un material resistente a la abrasión, como acero al manganeso o caucho. Los molinos revestidos de caucho sufren menor desgaste. La longitud del molino es aproximadamente igual a su diámetro.

La idea general del molino de bolas es antigua, pero no fue hasta la Revolución Industrial y la invención de la máquina de vapor que se pudo construir una máquina de molienda de bolas eficaz. Se dice que se utilizó para moler sílex para cerámica en 1870. ^{[ 1 ]}

En el caso de un molino de bolas de funcionamiento continuo, el material a moler se alimenta desde la izquierda a través de un cono de 60° y el producto se descarga a través de un cono de 30° hacia la derecha. A medida que la carcasa gira, las bolas se elevan por la parte superior y luego caen en cascada (o caen sobre la alimentación) desde cerca de la parte superior de la carcasa. De esta manera, las partículas sólidas entre las bolas y el material molido se reducen de tamaño por impacto.

Los molinos de bolas se utilizan para moler materiales como minerales, carbón, pigmentos y feldespato para cerámica. La molienda puede realizarse en húmedo o en seco, pero la primera se realiza a baja velocidad. Los molinos de bolas se utilizan a menudo en trabajos científicos para reducir el tamaño de las partículas , eliminar la aglomeración, cambiar la forma de las partículas, proporcionar aleación mecánica , mezcla, producir polvos y cambiar las propiedades de los materiales. ^{[ 2 ]} Se ha diseñado un molino de bolas de código abierto que se puede fabricar con una impresora 3D por unos pocos cientos de dólares. ^{[ 3 ]} Puede funcionar tanto conectado a la red para trabajos de laboratorio como fuera de la red con energía solar fotovoltaica y una batería para trabajos de campo. ^{[ 3 ]} La mezcla de explosivos es un ejemplo de una aplicación para bolas de goma. ^{[ 4 ]} Para sistemas con múltiples componentes, se ha demostrado que la molienda de bolas es eficaz para aumentar la reactividad química en estado sólido . ^{[ 5 ]} Además, se ha demostrado que la molienda de bolas es eficaz para la producción de materiales amorfos. ^{[ 5 ]} También puede ser útil separar gases como el hidrógeno y almacenarlos en forma de polvo. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Un molino de bolas, un tipo de trituradora , es un dispositivo cilíndrico que se utiliza para moler (o mezclar) materiales como minerales , productos químicos, materias primas cerámicas y pinturas. Los molinos de bolas giran alrededor de un eje horizontal, parcialmente lleno con el material a moler y el medio de molienda. Se utilizan diferentes materiales como medio, incluyendo bolas de cerámica , guijarros de sílex y bolas de acero inoxidable . Un efecto de cascada interno reduce el material a un polvo fino. Los molinos de bolas industriales pueden funcionar de forma continua, alimentándose por un extremo y descargándose por el otro. Los molinos de bolas de tamaño grande a mediano giran mecánicamente sobre su eje, pero los pequeños normalmente consisten en un recipiente cilíndrico con tapa que se asienta sobre dos ejes de transmisión ( se utilizan poleas y correas para transmitir el movimiento rotatorio). Un tambor de pulido de rocas funciona con el mismo principio. Los molinos de bolas también se utilizan en pirotecnia y en la fabricación de pólvora negra , pero no se pueden utilizar en la preparación de algunas mezclas pirotécnicas, como la pólvora flash, debido a su sensibilidad al impacto. Los molinos de bolas de alta calidad pueden ser costosos y pueden moler partículas de la mezcla hasta un tamaño de tan solo 5 nm , lo que aumenta enormemente la superficie y las velocidades de reacción.

El proceso de molienda se basa en el principio de velocidad crítica. La velocidad crítica se define como aquella a partir de la cual las bolas de acero encargadas de la molienda de las partículas dejan de girar en la misma dirección que el dispositivo cilíndrico, cesando así la molienda.

Los molinos de bolas se utilizan ampliamente en el proceso de aleación mecánica , ^{[ 8 ]} en el que se utilizan para moler y para soldar en frío, produciendo aleaciones a partir de polvos. ^{[ 9 ]}

El molino de bolas es un equipo clave para la molienda de materiales triturados y se utiliza ampliamente en líneas de producción de polvos como cemento, silicatos, materiales refractarios, fertilizantes, vitrocerámica, etc., así como para el procesamiento de minerales de metales ferrosos y no ferrosos. El molino de bolas puede moler minerales y otros materiales, tanto en húmedo como en seco. Existen dos tipos de molinos de bolas según su sistema de descarga: de rejilla y de rebose. Muchos tipos de medios de molienda son adecuados para su uso en un molino de bolas, cada material con sus propias propiedades y ventajas específicas. Las propiedades clave de los medios de molienda son el tamaño, la densidad, la dureza y la composición.

• Tamaño: Cuanto más pequeñas sean las partículas del medio de molienda, menor será el tamaño de partícula del producto final. Las partículas del medio de molienda deben ser considerablemente más grandes que las piezas más grandes del material que se va a moler.
• Densidad: El medio de molienda debe ser más denso que el material que se está moliendo. Si el medio de molienda flota sobre el material, se convierte en un problema.
• Dureza: El material de molienda debe ser lo suficientemente resistente para moler el material, pero, en la medida de lo posible, no tan duro como para desgastar también la pulidora.
• Composición: Las distintas aplicaciones de molienda tienen requisitos especiales. Algunos de estos requisitos se basan en la presencia de algunos de los medios de molienda en el producto final, mientras que otros se basan en cómo reaccionarán dichos medios con el material que se está moliendo.
• Cuando el color del producto final es importante, se debe tener en cuenta el color y el material del medio de molienda.
• Cuando la baja contaminación es importante, el medio de molienda puede seleccionarse por su facilidad de separación del producto final (por ejemplo, el polvo de acero producido con medios de acero inoxidable puede separarse magnéticamente de los productos no ferrosos). Una alternativa a la separación es utilizar medios del mismo material que el producto que se está moliendo.
• Los productos inflamables tienden a volverse explosivos en forma de polvo . Los medios de molienda de acero pueden generar chispas, convirtiéndose en una fuente de ignición para estos productos. Por lo tanto, se debe seleccionar un medio de molienda húmedo o uno que no genere chispas, como cerámica o plomo .
• Algunos materiales, como el hierro, pueden reaccionar con sustancias corrosivas. Por este motivo, se pueden utilizar medios de molienda de acero inoxidable , cerámica y sílex cuando hay sustancias corrosivas presentes durante el proceso.

La cámara de molienda también puede llenarse con un gas inerte de protección que no reacciona con el material que se está moliendo, para evitar la oxidación o las reacciones explosivas que podrían producirse con el aire ambiente dentro del molino.

La molienda con bolas presenta varias ventajas sobre otros sistemas: el coste de instalación y del medio de molienda es bajo; la capacidad y la finura se pueden ajustar modificando el diámetro de la bola; es apta tanto para el funcionamiento por lotes como continuo; es apta para la molienda en circuito abierto y cerrado; y es aplicable a materiales de todos los grados de dureza.

Además de los molinos de bolas comunes, existe un segundo tipo llamado molino de bolas planetario . Los molinos de bolas planetarios son más pequeños que los molinos de bolas comunes y se utilizan principalmente en laboratorios para moler muestras de material hasta obtener tamaños muy pequeños. Un molino de bolas planetario consta de al menos un recipiente de molienda dispuesto excéntricamente sobre una rueda solar. La dirección de movimiento de la rueda solar es opuesta a la de los recipientes de molienda (relación: 1:−2 o 1:−1). Las bolas de molienda en los recipientes están sometidas a movimientos rotacionales superpuestos, las llamadas fuerzas de Coriolis . La diferencia de velocidades entre las bolas y los recipientes de molienda produce una interacción entre las fuerzas de fricción e impacto, que libera altas energías dinámicas. La interacción entre estas fuerzas produce el alto y muy efectivo grado de reducción de tamaño del molino de bolas planetario.

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