Por que a fase de moagem coloca os dutos de mineração sob forte desgaste?

Introdução

A retificação é uma das etapas mais abrasivas do processamento mineral.

Após a britagem, o minério é alimentado em equipamentos de moagem, comomoinhos de bolas ou moinhos SAG, onde o minério é reduzido ao tamanho de partícula necessário para posterior classificação e flotação.

O processo de moagem produz uma pasta contendo água e partículas minerais. Dependendo do minério e do circuito de moagem, a polpa pode conter partículas duras e angulares que interagem continuamente com a superfície interna do mineroduto.

Para o gasoduto, o problema não é simplesmente transportar água.

Está transportandosólidos abrasivos em movimento contínuo.

É aqui que a seleção do material do tubo se torna crítica.

1. O que acontece com a tubulação após a moagem?

Um circuito de moagem simplificado pode ser descrito como:

Britagem → Moagem → Pasta → Classificação → Flotação

Após a moagem, o minério é misturado com água para formar uma pasta.

A lama pode então ser transportada por bombas através de:

Linhas de descarga de moagem

Linhas de descarga do reservatório

Linhas de alimentação de hidrociclones

Circuitos de classificação

Reciclar linhas

Tubulações de alimentação de flotação

Essas tubulações podem operar continuamente, expondo a parede interna do tubo a repetidos contatos com partículas.

图 1

2. Por que a pasta de moagem é altamente abrasiva?

A gravidade do desgaste da tubulação depende das características reais da lama.

Vários fatores são particularmente importantes.

Dureza das Partículas

Minerais como quartzo e outros minerais de ganga duros podem causar abrasão significativa.

Forma de Partícula

Partículas angulares geralmente criam um contato mais agressivo com a parede do tubo do que partículas arredondadas.

Tamanho de partícula

Partículas maiores podem produzir um impacto mais forte, especialmente onde a direção do fluxo muda.

Concentração de Sólidos

Uma concentração mais alta significa mais partículas sólidas passando pelo tubo durante o mesmo período.

Velocidade de fluxo

O aumento da velocidade pode aumentar a frequência e a intensidade da interação-com a parede de partículas.

Portanto:

Partículas duras + alta concentração de sólidos + alta velocidade=condições exigentes de desgaste da tubulação.

3. Onde ocorre o maior desgaste?

O tubo reto não é necessariamente o local mais crítico.

Seções retas

O deslizamento contínuo das partículas ao longo da parede interna remove gradualmente o material.

Cotovelos

Quando a pasta muda de direção, as partículas podem impactar a parede do cotovelo.

O raio externo de um cotovelo pode se tornar uma área de alto-desgaste.

Redutores

Mudanças na área da seção-transversal podem alterar as condições de fluxo e criar turbulência localizada.

Descarga da bomba

Maiores flutuações de velocidade e pressão de fluxo podem aumentar as demandas mecânicas nos componentes da tubulação a jusante.

Válvulas e Conexões

Mudanças na direção e na geometria do fluxo podem criar desgaste localizado.

Por esta razão, uma tubulação de polpa de moagem deve ser avaliada como um sistema completo, em vez de considerar apenas seções retas do tubo.

4. Por que considerar o UHMWPE para pasta de moagem?

UHMWPE significaPolietileno de Ultra Alto Peso Molecular.

Com um peso molecular comumente acima1,5 milhão, o UHMWPE oferece uma combinação de resistência à abrasão, resistência ao impacto e baixo atrito.

Para aplicações de lamas de moagem, as características mais importantes são:

Alta resistência à abrasão

A superfície interna do UHMWPE foi projetada para resistir ao contato contínuo com partículas minerais abrasivas.

Isso o torna adequado para o transporte de polpa, onde o desgaste é uma grande preocupação de manutenção.

Baixo atrito

O UHMWPE possui superfície interna lisa e baixo coeficiente de atrito.

Isto pode ajudar a reduzir a resistência ao fluxo de lama e deve ser considerado ao calcular a perda de pressão na tubulação.

Resistência ao Impacto

Os circuitos de moagem podem conter partículas relativamente grossas.

A resistência ao impacto do UHMWPE ajuda-o a tolerar o contato repetido com partículas sem se comportar como um material quebradiço.

Resistência Química

Os circuitos de processamento mineral podem conter água de processo e reagentes ácidos, alcalinos ou salgados-.

O UHMWPE oferece boa resistência a muitos ambientes químicos.

图 2

5. UHMWPE versus aço puro em pasta de moagem

O aço puro proporciona alta resistência mecânica, mas a superfície do aço fica diretamente exposta a partículas abrasivas.

Com o transporte contínuo da lama, a parede interna pode tornar-se gradualmente mais fina.

UHMWPE altera a superfície de desgaste.

Em vez de permitir que a pasta abrasiva entre em contato direto com o aço, a camada de UHMWPE atua como superfície interna-resistente ao desgaste.

Aço nu

Estrutura de aço → Superfície de aço → Pasta abrasiva

Aço revestido com UHMWPE

Estrutura de aço → Revestimento UHMWPE → Pasta abrasiva

O aço fornece suporte estrutural.

O revestimento UHMWPE faz o contato abrasivo.

Esta é a principal razão pela qual o tubo de aço revestido com UHMWPE pode ser atraente para aplicações exigentes de pasta de moagem.

6. E quanto ao tubo de aço-revestido de borracha?

O aço revestido-de borracha também é usado no processamento mineral.

A borracha pode fornecer boa absorção de impacto e resistência à abrasão em condições adequadas.

No entanto, o UHMWPE oferece um perfil de desempenho diferente.

A vida útil real depende da lama e das condições operacionais. Nenhum material deve ter uma vida útil fixa sem dados de aplicação.

7. Quando o aço revestido com UHMWPE deve ser considerado?

Para tubulações de polpa de moagem, os requisitos de pressão podem ser tão importantes quanto a resistência à abrasão.

Se o sistema exigir resistência mecânica substancial ou capacidade de pressão mais alta, umTubo de aço revestido com UHMWPEpode ser considerado.

A estrutura básica é:

Tubo de aço externo

→ Fornece resistência estrutural

Forro interno UHMWPE

→ Fornece superfície de fluxo-resistente à abrasão

Esta configuração é particularmente relevante para:

Tubulações de descarga de bombas

Linhas de polpa-de alta pressão

Tubulações de alimentação de hidrociclones

Pasta de moagem concentrada

Transporte-de lama abrasiva em longa distância

A classificação de pressão real deve ser determinada a partir do projeto do tubo de aço, estrutura do revestimento, temperatura, sistema de conexão e condições operacionais.

图 3

8. Como o tubo UHMWPE deve ser selecionado para moagem de lama?

O tubo não deve ser selecionado apenas com base no diâmetro.

No mínimo, os seguintes parâmetros devem ser avaliados:

Parâmetros de tubulação

DN

Pressão/PN

Espessura da parede

Comprimento do tubo

Tipo de conexão

Parâmetros de pasta

Tipo de minério

Concentração sólida

Densidade da pasta

Tamanho de partícula

Tamanho máximo de partícula

Dureza das partículas

Forma de partícula

pH

Parâmetros operacionais

Taxa de fluxo

Velocidade de fluxo

Pressão operacional

Temperatura

Comprimento do gasoduto

Diferença de elevação

Esses parâmetros determinam as condições mecânicas e de desgaste reais dentro da tubulação.

9. Parâmetros típicos do tubo UHMWPE

Para aplicações de mineração, as especificações típicas de tubos UHMWPE podem incluir:

A especificação final deve ser confirmada de acordo com a aplicação real e o padrão de fabricação aplicável.

10. Não se esqueça dos cotovelos do circuito de retificação

Se uma tubulação de polpa de moagem usar tubo reto de UHMWPE, mas cotovelos de material convencional, os cotovelos ainda poderão se tornar um gargalo de manutenção.

A razão é simples:

A pasta muda de direção no cotovelo.

O impacto das partículas torna-se concentrado.

Portanto, o projeto-resistente ao desgaste deve considerar o caminho completo do fluxo:

Tubo Reto + Cotovelo + T + Redutor + Flange + Conexão

Os cotovelos UHMWPE podem ser usados ​​quando a aplicação exigir uma superfície interna-resistente ao desgaste em mudanças de direção.

11. O UHMWPE pode lidar com todas as aplicações de retificação?

Não automaticamente.

O UHMWPE é altamente resistente ao desgaste, mas a seleção do material ainda deve ser baseada nas condições reais de operação.

Aplicações particularmente severas podem envolver:

Partícula muito grosseira

Concentração de sólidos extremamente alta

Alta velocidade de fluxo

Alta pressão operacional

Grandes diferenças de elevação

Impacto severo nos cotovelos

Nestes casos, a tubulação deve ser avaliada tecnicamente antes de selecionar a estrutura da tubulação.

Para aplicações-de pressão mais alta,Aço revestido com UHMWPEpode ser mais apropriado do que um tubo de polímero independente.

O objetivo não é simplesmente escolher o material mais-resistente ao desgaste.

O objetivo é adequar a estrutura do tubo ao circuito completo de moagem.

12. Exemplo prático de seleção

Suponha que uma planta de processamento de cobre precise de uma tubulação para transportar a lama de moagem do circuito de moagem até a classificação.

O comprador fornece:

DN400

Alta concentração de sólidos

Partículas minerais abrasivas

Operação contínua

Vários cotovelos

Pressão operacional significativa

O processo de seleção deve então considerar:

1. Diâmetro do tubo → DN400

2. Pressão → Determine a estrutura de suporte de PN/pressão necessária-

3. Pasta → Avalie o tamanho e a concentração das partículas

4. Desgaste → Identifique cotovelos e acessórios-de alto desgaste

5. Estrutura → Compare o tubo UHMWPE e o aço revestido de UHMWPE

6. Conexão → Combine tubos, cotovelos e flanges

Esta é uma abordagem muito mais confiável do que simplesmente encomendar um tubo DN400 com base no diâmetro.

Perguntas frequentes

Por que a fase de moagem é tão abrasiva?

A moagem produz uma pasta mineral contendo partículas que podem deslizar continuamente e impactar a parede interna do tubo. A dureza, o tamanho, a concentração e a velocidade do fluxo das partículas influenciam o desgaste resultante.

O tubo UHMWPE pode ser usado para moer lama?

Sim. O UHMWPE pode ser usado para transporte de lama mineral abrasiva quando sua pressão, temperatura e requisitos mecânicos estão dentro da especificação do tubo selecionado.

O UHMWPE é melhor do que o aço para moagem de lama?

Para resistência à abrasão interna, o UHMWPE pode fornecer uma vantagem significativa sobre o aço puro. No entanto, o aço pode fornecer maior resistência estrutural, portanto, aplicações de alta-pressão podem exigir aço revestido com UHMWPE em vez de UHMWPE independente.

Por que os cotovelos da pasta de moagem se desgastam mais rapidamente?

A pasta muda de direção em um cotovelo, fazendo com que as partículas impactem e deslizem contra áreas localizadas da parede do cotovelo. O desgaste resultante pode ser maior do que em seções de tubos retos.

Quais informações são necessárias para selecionar um tubo de polpa de moagem?

FornecerDN, pressão operacional, vazão, concentração de lama, densidade de lama, tamanho de partícula, tamanho máximo de partícula, comprimento da tubulação e número de cotovelos.

Conclusão

O estágio de moagem cria um dos ambientes mais exigentes para pipelines de processamento-mineral.

A combinação departículas minerais duras, fluxo contínuo, concentração de sólidos e mudanças na direção do fluxopode criar abrasão interna severa.

O UHMWPE fornece uma superfície interna lisa e{0}}resistente ao desgaste que pode ser considerada para transporte de polpa de moagem.

Onde maior resistência estrutural e resistência à pressão são necessárias,O tubo de aço revestido de UHMWPE combina uma estrutura de aço-que suporta pressão com um revestimento resistente ao desgaste-de UHMWPE.

O ponto mais importante é:

Não selecione uma tubulação de polpa de moagem apenas por DN.

Avalie olama + pressão + velocidade + tamanho de partícula + geometria da tubulaçãoantes de selecionar o tubo.

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