Introduction

Lors du transport des boues minières, le matériau des conduites est exposé à bien plus que la pression interne.

Les particules minérales se déplacent continuellement dans le pipeline, créant une abrasion par glissement et un impact de particules. Selon le minerai et les conditions de traitement, la boue peut également contenir des acides, des alcalis, des sels ou des produits chimiques de traitement.

Cela crée une question pratique pour les ingénieurs miniers et les acheteurs :

Quel matériau de revêtement peut offrir le bon équilibre entre résistance à l’usure, résistance aux chocs, résistance chimique et température de fonctionnement ?

Les options courantes incluent les tuyaux en acier à revêtement en céramique-, les tuyaux en acier à revêtement en caoutchouc- etTube en acier revêtu de UHMWPE-.

La comparaison ci-dessous montre pourquoi l'UHMWPE est envisagé pour de nombreuses applications de pipelines miniers abrasifs.

UHMWPE vs Céramique-Acier revêtu vs Caoutchouc-Acier revêtu

1. Pourquoi la résistance à l’usure est-elle importante dans les pipelines miniers ?

Les boues minières peuvent contenir des particules minérales dures et anguleuses.

Le quartz, la silice, les fragments de roche et autres solides abrasifs peuvent entrer en contact continu avec la surface interne du tuyau. Au fil du temps, ces glissements et impacts répétés peuvent réduire l’épaisseur de paroi des canalisations en acier conventionnelles.

L’usure est particulièrement importante dans :

Pipelines de résidus

Pipelines de concentrés minéraux

Pipelines à boues de minerai

Circuits de meulage

Lignes d'hydrocyclones

Conduites de refoulement de pompe

Coudes et autres changements de direction-de l'écoulement

La gravité de l’usure ne dépend pas uniquement de la concentration des particules. La dureté des particules, la taille des particules, la forme des particules et la vitesse de la boue affectent toutes le mécanisme d'usure réel.

C'est pourquoi un revêtement-résistant à l'usure peut devenir un élément important de la conception d'un pipeline minier.

2. Pourquoi l'UHMWPE est utilisé comme revêtement de canalisation

UHMWPE signifiePolyéthylène de poids moléculaire ultra élevé.

Le matériau est connu pour sa résistance élevée à l'usure, sa surface à faible-friction, sa ténacité aux chocs et sa résistance chimique.

Lorsqu'ils sont utilisés comme revêtement interne d'un tube en acier, les deux matériaux remplissent des fonctions différentes :

L'acier fournit un support structurel.

L'UHMWPE protège la surface d'écoulement interne.

Cette combinaison est particulièrement utile lorsque la canalisation nécessite à la fois une résistance mécanique et une protection contre l'usure interne des boues.

Au lieu de demander au mur en acier de résister seul à une abrasion continue, le revêtement UHMWPE devient la principale surface résistante à l'usure.

3. UHMWPE vs céramique : la résistance à l’usure n’est pas le seul facteur

Les tuyaux en acier à revêtement céramique-est bien connu pour sa dureté élevée et sa résistance à l'abrasion.

Cela rend la céramique intéressante dans les applications impliquant une abrasion par glissement sévère et des températures de fonctionnement élevées. Certains systèmes à revêtement céramique-peuvent fonctionner à des températures bien supérieures à la plage des revêtements en polymère.

Cependant, la céramique a un comportement matériel différent de l'UHMWPE.

La céramique est dure mais relativement cassante. Les impacts, les vibrations et les chocs thermiques peuvent devenir des considérations importantes en fonction de la conception du système.

UHMWPE propose une combinaison différente :

Résistance à l'abrasion + ténacité aux chocs + résistance chimique

Pour les systèmes de boues minières où l’abrasion et les impacts répétés sont des préoccupations, cette combinaison peut être importante.

Le choix du matériau doit donc dépendre du mécanisme d’usure dominant plutôt que de simplement sélectionner le matériau ayant la dureté la plus élevée.

4. UHMWPE vs caoutchouc : impact et conditions chimiques

Le revêtement en caoutchouc est largement utilisé dans les applications de boues car son élasticité lui permet d'absorber l'impact des particules.

Cela peut être utile dans les systèmes où les charges d'impact sont une préoccupation majeure.

Cependant, les performances du caoutchouc dépendent fortement de la formulation du caoutchouc et de l’environnement chimique. Différents composés de caoutchouc sont sélectionnés pour différentes conditions chimiques et de fonctionnement.

L'UHMWPE aborde le problème différemment.

Sa résistance élevée aux chocs est combinée à une surface lisse à faible friction et à une large résistance chimique.

Pour les applications minières où l’abrasion et l’exposition chimique se produisent simultanément, l’UHMWPE peut donc être considéré comme un matériau de revêtement alternatif.

5. La résistance chimique est importante dans le secteur minier

L'abrasion n'est pas toujours le seul problème.

Selon le minerai et le procédé de traitement, les boues minières peuvent contenir :

Composants acides

Produits chimiques alcalins

Chlorures

Sulfates

Réactifs de processus

Drainage minier acide

L'acier peut être sensible à la corrosion électrochimique lorsqu'il est exposé à certains environnements chimiques.

L'UHMWPE a une bonne résistance à de nombreux acides, alcalis et sels, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles les revêtements en polymère sont envisagés pour le service avec des boues chimiquement agressives.

Toutefois, la résistance chimique ne doit jamais être considérée comme une affirmation absolue.

La compatibilité réelle doit être évaluée selon :

Type chimique

Concentration

Température

Délai d'exposition

Composition du lisier

6. Pourquoi les coudes ont besoin d'une protection spéciale contre l'usure

L’une des zones les plus importantes d’un pipeline de boues minières est le coude.

Dans une section droite, les particules suivent généralement la direction principale du flux.

Au niveau d'un coude, la direction du flux change. L'élan des particules amène les solides abrasifs à se déplacer vers des zones spécifiques du coude, augmentant ainsi l'impact localisé et l'abrasion par glissement.

Cela peut entraîner une usure plus rapide des coudes que celle des sections de tuyaux droites à proximité.

Pour cette raison, un pipeline minier UHMWPE complet peut inclure :

Tuyau droit doublé UHMWPE-

Coudes doublés UHMWPE-

UHMWPE-t-shirts doublés

Réducteurs doublés UHMWPE-

Connexions à bride

L'utilisation du même concept de revêtement-résistant à l'usure au niveau des raccords critiques permet de maintenir une protection plus cohérente sur l'ensemble du pipeline.

7. Température : là où la céramique a un avantage

La température est un domaine dans lequel les trois matériaux de la comparaison sont clairement différents.

Le graphique montre une plage de fonctionnement approximative de :

Acier revêtu UHMWPE- :-40 degrés à +80 degrés

Acier recouvert de caoutchouc- :jusqu'à environ 70 degrés

Acier revêtu de céramique- :jusqu'à environ 400 degrés

La céramique devient donc pertinente pour les applications impliquant des températures dépassant la plage pratique des revêtements en polymère ou en caoutchouc.

Cependant, pour le transport des boues minières à température normale-, la température peut ne pas être le principal facteur de sélection.

Dans ces cas-là, l’abrasion, l’impact, la compatibilité chimique, la pression et la configuration du pipeline peuvent avoir une plus grande influence sur le choix du matériau.

8. Regarnissage et entretien

Les pipelines miniers nécessitent éventuellement une inspection et un entretien.

La facilité de réparation ou de remplacement du revêtement interne peut donc influencer la stratégie globale de maintenance.

Les tuyaux en acier revêtus d'UHMWPE-peuvent être conçus de telle sorte que le revêtement-résistant à l'usure et la coque en acier de construction remplissent des fonctions distinctes.

En fonction de la construction du produit, un regarnissage ou un remplacement peut être envisagé lorsque le revêtement interne atteint sa limite de service.

Cela peut être particulièrement utile pour les pipelines-d'exploitation minière longue distance où le remplacement d'un pipeline en acier entier impliquerait des travaux d'installation importants.

9. Où sont utilisés les tuyaux en acier revêtus d'UHMWPE- ?

Les tubes en acier revêtus de UHMWPE-peuvent être envisagés pour une gamme d'applications minières et de-traitement des minéraux.

Transport des résidus

Les résidus peuvent contenir des particules minérales dures et être transportés sur de longues distances.

La combinaison d'une couche structurelle en acier et d'un revêtement UHMWPE-résistant à l'usure peut être envisagée lorsqu'un support mécanique et une protection interne contre l'abrasion sont requis.

Concentré Minéral

Le transport des concentrés peut impliquer des concentrations élevées de solides et de particules abrasives.

La sélection réelle des tuyaux doit être basée sur la taille des particules, la dureté, la concentration, la vitesse et la pression.

Traitement des minéraux

Les pipelines autour du broyage, de la classification et d’autres étapes de traitement peuvent subir une usure localisée.

Les coudes, les raccords de pompe et autres changements de direction d'écoulement doivent faire l'objet d'une attention particulière.

Transport du lisier

Les tuyaux en acier revêtus d'UHMWPE- peuvent être envisagés lorsque le flux continu de boues abrasives crée un problème d'usure interne important.

10. Spécifications des tuyaux en acier revêtus UHMWPE-

Pour une application minière, les acheteurs ne doivent pas sélectionner un tuyau revêtu uniquement en fonction de son diamètre nominal.

Les paramètres techniques importants comprennent :

Les spécifications réelles doivent être confirmées en fonction de la structure spécifique du tuyau et des conditions de fonctionnement.

11. Comment les acheteurs miniers devraient-ils choisir le matériau de revêtement ?

Il n’existe pas de matériau de revêtement unique adapté à chaque application minière.

Commencez plutôt par le mécanisme de défaillance réel.

Si l’abrasion est la principale préoccupation

Évaluer:

Dureté des particules

Taille des particules

Concentration du lisier

Vitesse d'écoulement

Géométrie du pipeline

Si l’impact est la principale préoccupation

Portez une attention particulière à :

Particules grossières

Coudes

Décharge de la pompe

Changements de direction

Vibration

Si l’exposition chimique est importante

Évaluer:

pH

Type chimique

Concentration

Température de fonctionnement

Délai d'exposition

Si la température est extrêmement élevée

Il faudra peut-être envisager la céramique ou un autre matériau-haute température plutôt que de choisir un revêtement en polymère simplement en raison de sa résistance à l'usure.

C’est la clé d’une bonne sélection de matériaux :

Ne sélectionnez pas la doublure uniquement en fonction de sa résistance à l’abrasion. Sélectionnez-le en fonction de la condition de fonctionnement complète.

Pourquoi envisager l'UHMWPE pour les pipelines miniers ?

La comparaison dans le graphique montre la principale raison pour laquelle l'UHMWPE attire l'attention dans les applications minières.

Il offre une combinaison de propriétés plutôt que de s’appuyer sur une seule caractéristique de performance :

Haute résistance à l'usure

Bonne résistance aux chocs

Bonne résistance chimique

Surface interne lisse

Faible frottement

Entretien et regarnissage relativement faciles

Pour les applications de boues minières fonctionnant dans sa plage de température et de pression, cette combinaison peut faireTube en acier revêtu de UHMWPE-une option pratique.

La coque en acier fournit un support structurel, tandis que le revêtement UHMWPE est conçu pour protéger la surface interne du contact continu avec la boue abrasive.

FAQ

Les tuyaux en acier revêtus d'UHMWPE- conviennent-ils aux résidus ?

Il peut convenir au transport de résidus où l’abrasion et l’exposition aux produits chimiques sont des considérations importantes. La sélection finale doit être basée sur les caractéristiques des résidus, la pression, la vitesse, la température et la configuration du pipeline.

Les tuyaux en acier-revêtus de céramique sont-ils plus résistants à l'usure-que l'UHMWPE ?

La céramique peut offrir une dureté et une résistance à l'abrasion extrêmement élevées, en particulier dans les applications appropriées à haute -température ou à une abrasion par glissement sévère-. L'UHMWPE offre un équilibre différent entre résistance à l'abrasion, résistance aux chocs et résistance chimique.

Pourquoi choisir l'UHMWPE au lieu d'un revêtement en caoutchouc ?

L'UHMWPE peut être envisagé lorsque la résistance à l'abrasion et la résistance chimique sont importantes ensemble. Le caoutchouc reste utile là où son absorption des chocs et sa flexibilité sont avantageuses. Le choix correct dépend du lisier réel et des conditions d'exploitation.

Les tuyaux en acier à revêtement UHMWPE-sont-ils capables de gérer des boues minières à haute-pression ?

La coque en acier fournit un support de pression structurel, mais la pression admissible dépend du diamètre du tuyau, de l'épaisseur de la paroi en acier, de la structure du revêtement, de la conception du joint et de la pression nominale. La note PN spécifique doit être confirmée avant de commander.

Les coudes doublés UHMWPE- nécessitent-ils une attention particulière ?

Oui. Les coudes sont souvent des endroits à forte-usure car la boue change de direction et les particules abrasives peuvent se concentrer dans le rayon extérieur du coude.

Conclusion

La sélection des pipelines de boues minières ne se résume pas simplement à un choix entre l’acier, le caoutchouc et la céramique.

Chaque matériau a une combinaison différente derésistance à l'usure, résistance aux chocs, résistance chimique, capacité de température et caractéristiques de maintenance.

La céramique est intéressante pour les-températures élevées et les conditions d'abrasion sévères. Le caoutchouc peut fournir une forte absorption des chocs dans un service de lisier approprié.Les tuyaux en acier revêtus d'UHMWPE-offrent une combinaison équilibrée de résistance à l'abrasion, de résistance aux chocs et de résistance chimique pour de nombreuses applications de boues minières.

Pour les pipelines de résidus, de concentrés et de boues minérales, la décision finale doit être basée sur lescaractéristiques des particules, concentration de la boue, vitesse, pression, température et géométrie du pipeline.

C'est là que les tuyaux en acier revêtus d'UHMWPE- peuvent devenir une solution pratique pour les systèmes de pipelines miniers exigeants.

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