Introdução

No transporte de lama de mineração, o material do tubo fica exposto a muito mais do que a pressão interna.

As partículas minerais movem-se continuamente através da tubulação, criando abrasão por deslizamento e impacto de partículas. Dependendo do minério e das condições de processamento, a lama também pode conter ácidos, álcalis, sais ou produtos químicos de processo.

Isto cria uma questão prática para engenheiros de minas e compradores:

Qual material de revestimento pode fornecer o equilíbrio certo entre resistência ao desgaste, resistência ao impacto, resistência química e temperatura operacional?

As opções comuns incluem tubo de aço-revestido de cerâmica, tubo de aço-revestido de borracha eTubo de aço revestido-de UHMWPE.

A comparação abaixo mostra por que o UHMWPE é considerado para muitas aplicações abrasivas em tubulações de mineração.

UHMWPE vs Cerâmica-Aço Revestido vs Borracha-Aço Revestido

1. Por que a resistência ao desgaste é importante em dutos de mineração?

A lama de mineração pode conter partículas minerais duras e angulares.

Quartzo, sílica, fragmentos de rocha e outros sólidos abrasivos podem entrar em contato contínuo com a superfície interna do tubo. Com o tempo, esse deslizamento e impacto repetidos podem reduzir a espessura da parede das tubulações de aço convencionais.

O desgaste é particularmente importante em:

Dutos de rejeitos

Dutos de concentrado mineral

Dutos de polpa de minério

Circuitos de moagem

Linhas de hidrociclones

Linhas de descarga da bomba

Cotovelos e outras mudanças-de direção do fluxo

A gravidade do desgaste depende de mais do que apenas a concentração de partículas. A dureza das partículas, o tamanho das partículas, o formato das partículas e a velocidade da pasta afetam o mecanismo de desgaste real.

É por isso que um revestimento-resistente ao desgaste pode se tornar uma parte importante do projeto do pipeline de mineração.

2. Por que o UHMWPE é usado como revestimento de tubos

UHMWPE significaPolietileno de Ultra Alto Peso Molecular.

O material é conhecido por sua alta resistência ao desgaste, superfície de baixo-atrito, resistência ao impacto e resistência química.

Quando usados ​​como revestimento interno de um tubo de aço, os dois materiais desempenham funções diferentes:

O aço fornece suporte estrutural.

O UHMWPE protege a superfície interna do fluxo.

Esta combinação é particularmente útil quando a tubulação requer resistência mecânica e proteção contra desgaste interno da lama.

Em vez de exigir que apenas a parede de aço resista à abrasão contínua, o revestimento de UHMWPE se torna a principal superfície-resistente ao desgaste.

3. UHMWPE vs Cerâmica: A resistência ao desgaste não é o único fator

O tubo de aço-revestido de cerâmica é conhecido por sua alta dureza e resistência à abrasão.

Isto torna a cerâmica atraente em aplicações que envolvem forte abrasão por deslizamento e altas temperaturas de operação. Alguns sistemas-revestidos de cerâmica podem operar em temperaturas muito além da faixa dos revestimentos de polímero.

No entanto, a cerâmica tem um comportamento material diferente do UHMWPE.

A cerâmica é dura, mas relativamente frágil. Impacto, vibração e choque térmico podem tornar-se considerações importantes dependendo do projeto do sistema.

UHMWPE oferece uma combinação diferente:

Resistência à abrasão + resistência ao impacto + resistência química

Para sistemas de lama de mineração onde tanto a abrasão quanto o impacto repetido são preocupações, esta combinação pode ser importante.

A escolha do material deve, portanto, depender do mecanismo de desgaste dominante, em vez de simplesmente selecionar o material com maior dureza.

4. UHMWPE vs Borracha: Impacto e Condições Químicas

O revestimento de borracha é amplamente utilizado em aplicações de lama porque sua elasticidade permite absorver o impacto das partículas.

Isto pode ser útil em sistemas onde a carga de impacto é uma grande preocupação.

Contudo, o desempenho da borracha depende fortemente da formulação da borracha e do ambiente químico. Diferentes compostos de borracha são selecionados para diferentes condições químicas e operacionais.

O UHMWPE aborda o problema de maneira diferente.

Sua alta resistência ao impacto é combinada com uma superfície lisa, de baixo{0}}atrito e ampla resistência química.

Para aplicações de mineração onde a abrasão e a exposição química ocorrem juntas, o UHMWPE pode, portanto, ser considerado como um material de revestimento alternativo.

5. A resistência química é importante na mineração

A abrasão nem sempre é o único problema.

Dependendo do minério e do processo de processamento, a lama de mineração pode conter:

Componentes ácidos

Produtos químicos alcalinos

Cloretos

Sulfatos

Reagentes de processo

Drenagem ácida de minas

O aço pode ser suscetível à corrosão eletroquímica quando exposto a certos ambientes químicos.

O UHMWPE tem boa resistência a muitos ácidos, álcalis e sais, o que é um dos motivos pelos quais os revestimentos de polímero são considerados para serviços de lama quimicamente agressivos.

Contudo, a resistência química nunca deve ser tratada como uma afirmação absoluta.

A compatibilidade real deve ser avaliada de acordo com:

Tipo químico

Concentração

Temperatura

Período de exposição

Composição da pasta

6. Por que os cotovelos precisam de proteção especial contra desgaste

Uma das áreas mais importantes em uma tubulação de polpa de mineração é o cotovelo.

Numa seção reta, as partículas geralmente seguem a direção principal do fluxo.

Num cotovelo, a direção do fluxo muda. O momento da partícula faz com que os sólidos abrasivos se movam em direção a áreas específicas da curvatura, aumentando o impacto localizado e a abrasão por deslizamento.

Isso pode fazer com que os cotovelos se desgastem mais rapidamente do que seções de tubos retos próximos.

Por esta razão, um pipeline completo de mineração de UHMWPE pode incluir:

Tubo reto-revestido com UHMWPE

Cotovelos forrados-com UHMWPE

Camisetas-forradas em UHMWPE

Redutores revestidos-de UHMWPE

Conexões de flange

Usar o mesmo conceito de revestimento-resistente ao desgaste em acessórios críticos ajuda a manter uma proteção mais consistente em todo o pipeline.

7. Temperatura: onde a cerâmica tem vantagem

A temperatura é uma área onde os três materiais na comparação são claramente diferentes.

O gráfico mostra uma faixa operacional aproximada de:

Aço revestido-de UHMWPE:-40 graus a +80 graus

Aço-revestido de borracha:até aproximadamente 70 graus

Aço-revestido de cerâmica:até aproximadamente 400 graus

A cerâmica, portanto, torna-se relevante para aplicações que envolvem temperaturas além da faixa prática de revestimentos de polímero ou borracha.

No entanto, para transporte de polpa de mineração em temperatura-normal, a temperatura pode não ser o principal fator de seleção.

Nesses casos, a abrasão, o impacto, a compatibilidade química, a pressão e a configuração da tubulação podem ter maior influência na seleção do material.

8. Revestimento e Manutenção

Os oleodutos de mineração eventualmente exigem inspeção e manutenção.

A facilidade de reparar ou substituir o revestimento interno pode, portanto, influenciar a estratégia geral de manutenção.

O tubo de aço revestido-de UHMWPE pode ser projetado para que o revestimento-resistente ao desgaste e o revestimento de aço estrutural executem funções separadas.

Dependendo da construção do produto, o revestimento ou substituição pode ser considerado quando o revestimento interno atingir seu limite de serviço.

Isso pode ser particularmente útil para tubulações de mineração de longa-distância, onde a substituição de uma tubulação de aço inteira envolveria um trabalho de instalação significativo.

9. Onde é usado o tubo de aço revestido-de UHMWPE?

Tubos de aço revestidos-de UHMWPE podem ser considerados para uma variedade de aplicações de mineração e{1}}processamento mineral.

Transporte de Rejeitos

Os rejeitos podem conter partículas minerais duras e podem ser transportados por longas distâncias.

A combinação de uma camada estrutural de aço e um revestimento resistente ao desgaste de UHMWPE-pode ser considerada quando são necessários suporte mecânico e proteção interna contra abrasão.

Concentrado Mineral

O transporte de concentrados pode envolver altas concentrações de sólidos e partículas abrasivas.

A seleção real do tubo deve ser baseada no tamanho das partículas, dureza, concentração, velocidade e pressão.

Processamento Mineral

As tubulações em torno de moagem, classificação e outras etapas de processamento podem sofrer desgaste localizado.

Cotovelos, conexões de bombas e outras mudanças na direção-do fluxo devem receber atenção especial.

Transporte de Polpa

Tubos de aço revestidos-de UHMWPE podem ser considerados onde o fluxo contínuo de lama abrasiva cria um problema significativo de desgaste interno.

10. Especificações de tubos de aço revestidos-UHMWPE

Para uma aplicação de mineração, os compradores não devem selecionar um tubo revestido apenas pelo diâmetro nominal.

Parâmetros técnicos importantes incluem:

As especificações reais devem ser confirmadas de acordo com a estrutura específica do tubo e as condições operacionais.

11. Como os compradores de mineração devem escolher o material de revestimento?

Não existe um único material de revestimento adequado para todas as aplicações de mineração.

Em vez disso, comece com o mecanismo de falha real.

Se a abrasão for a principal preocupação

Avaliar:

Dureza das partículas

Tamanho de partícula

Concentração de pasta

Velocidade de fluxo

Geometria do pipeline

Se o impacto é a principal preocupação

Preste atenção especial a:

Partículas grossas

Cotovelos

Descarga da bomba

Mudanças de direção

Vibração

Se a exposição química for significativa

Avaliar:

pH

Tipo químico

Concentração

Temperatura operacional

Período de exposição

Se a temperatura estiver extremamente alta

Cerâmica ou outro material-de alta temperatura pode precisar ser considerado em vez de selecionar um revestimento de polímero simplesmente por causa de sua resistência ao desgaste.

Esta é a chave para a seleção adequada do material:

Não selecione o revestimento apenas com base na resistência à abrasão. Selecione-o de acordo com a condição operacional completa.

Por que considerar o UHMWPE para dutos de mineração?

A comparação no gráfico mostra o principal motivo pelo qual o UHMWPE atrai a atenção em aplicações de mineração.

Ele fornece uma combinação de propriedades em vez de depender de uma única característica de desempenho:

Alta resistência ao desgaste

Boa resistência ao impacto

Boa resistência química

Superfície interna lisa

Baixo atrito

Manutenção e revestimento relativamente fáceis

Para aplicações de lama de mineração operando dentro de sua faixa de temperatura e pressão, esta combinação pode tornarTubo de aço revestido-de UHMWPEuma opção prática.

A carcaça de aço fornece suporte estrutural, enquanto o revestimento UHMWPE é projetado para proteger a superfície interna do contato contínuo com lama abrasiva.

Perguntas frequentes

O tubo de aço revestido-de UHMWPE é adequado para rejeitos?

Pode ser adequado para transporte de rejeitos onde a abrasão e a exposição química são considerações importantes. A seleção final deve ser baseada nas características dos rejeitos, pressão, velocidade, temperatura e configuração da tubulação.

O tubo de aço-revestido de cerâmica é mais resistente ao desgaste-do que o UHMWPE?

A cerâmica pode fornecer dureza e resistência à abrasão extremamente altas, especialmente em aplicações adequadas de alta-temperatura ou abrasão-deslizante severa. O UHMWPE oferece um equilíbrio diferente entre resistência à abrasão, resistência ao impacto e resistência química.

Por que escolher UHMWPE em vez de revestimento de borracha?

O UHMWPE pode ser considerado onde a resistência à abrasão e a resistência química são importantes juntas. A borracha continua útil onde sua absorção de impacto e flexibilidade são vantajosas. A escolha correta depende da lama real e das condições operacionais.

O tubo de aço revestido-de UHMWPE consegue lidar com lama de mineração-de alta pressão?

A carcaça de aço fornece suporte de pressão estrutural, mas a pressão permitida depende do diâmetro do tubo, da espessura da parede do aço, da estrutura do revestimento, do projeto da junta e da classificação de pressão. A classificação PN específica deve ser confirmada antes do pedido.

Os cotovelos revestidos-de UHMWPE precisam de consideração especial?

Sim. Os cotovelos costumam ser locais de alto{1}}desgaste porque a lama muda de direção e as partículas abrasivas podem se concentrar no raio externo da curva.

Conclusão

A seleção de tubulações de polpa de mineração não é simplesmente uma escolha entre aço, borracha e cerâmica.

Cada material tem uma combinação diferente deresistência ao desgaste, resistência ao impacto, resistência química, capacidade de temperatura e características de manutenção.

A cerâmica é atraente para altas-temperaturas e condições de abrasão severa. A borracha pode fornecer forte absorção de impacto em serviços de lama adequados.O tubo de aço revestido-de UHMWPE oferece uma combinação equilibrada de resistência à abrasão, resistência ao impacto e resistência química para muitas aplicações de lama de mineração.

Para dutos de rejeitos, concentrados e lamas minerais, a decisão final deve ser baseada na situação realcaracterísticas das partículas, concentração de lama, velocidade, pressão, temperatura e geometria da tubulação.

É aí que os tubos de aço revestidos-de UHMWPE podem se tornar uma solução prática para sistemas exigentes de dutos de mineração.

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