Pourquoi l’étape de broyage soumet-elle les pipelines miniers à une usure importante ?

Introduction

Le broyage est l’une des étapes les plus abrasives du traitement des minéraux.

Après concassage, le minerai est introduit dans des équipements de broyage tels quebroyeurs à boulets ou broyeurs SAG, où le minerai est réduit à la taille de particule requise pour une classification et une flottation ultérieures.

Le processus de broyage produit une bouillie contenant de l'eau et des particules minérales. Selon le minerai et le circuit de broyage, la boue peut contenir des particules dures et anguleuses qui interagissent continuellement avec la surface interne du pipeline.

Pour le pipeline, le problème n’est pas simplement le transport de l’eau.

C'est transportersolides abrasifs en mouvement continu.

C’est là que le choix du matériau des tuyaux devient critique.

1. Qu'arrive-t-il au pipeline après le broyage ?

Un circuit de broyage simplifié peut être décrit comme suit :

Concassage → Broyage → Boue → Classification → Flottation

Après broyage, le minerai est mélangé à de l’eau pour former une bouillie.

Le lisier peut ensuite être transporté par des pompes à travers :

Conduites de déchargement de meulage

Conduites de refoulement de puisard

Conduites d'alimentation des hydrocyclones

Circuits de classement

Lignes de recyclage

Pipelines d'alimentation par flottation

Ces pipelines peuvent fonctionner en continu, exposant la paroi interne du tuyau à un contact répété avec des particules.

图 1

2. Pourquoi les boues de broyage sont-elles très abrasives ?

La gravité de l'usure du pipeline dépend des caractéristiques réelles du coulis.

Plusieurs facteurs sont particulièrement importants.

Dureté des particules

Les minéraux tels que le quartz et autres minéraux de gangue dure peuvent provoquer une abrasion importante.

Forme des particules

Les particules angulaires créent généralement un contact plus agressif avec la paroi du tuyau que les particules arrondies.

Taille des particules

Les particules plus grosses peuvent produire un impact plus fort, en particulier là où la direction du flux change.

Concentration de solides

Une concentration plus élevée signifie qu’un plus grand nombre de particules solides traversent le tuyau sur la même période.

Vitesse d'écoulement

L'augmentation de la vitesse peut augmenter la fréquence et l'intensité de l'interaction des particules-parois.

Donc:

Particules dures + concentration élevée de solides + haute vitesse=conditions d'usure exigeantes des pipelines.

3. Où se produit la plus grande usure ?

Le tuyau droit n’est pas nécessairement l’endroit le plus critique.

Sections droites

Le glissement continu des particules le long de la paroi interne élimine progressivement la matière.

Coudes

Lorsque le coulis change de direction, des particules peuvent impacter la paroi du coude.

Le rayon extérieur d'un coude peut devenir une zone d'usure importante.

Réducteurs

Les modifications de la section transversale-peuvent modifier les conditions d'écoulement et créer des turbulences localisées.

Décharge de la pompe

Une vitesse d'écoulement plus élevée et des fluctuations de pression peuvent augmenter les exigences mécaniques sur les composants du pipeline en aval.

Vannes et connexions

Les changements de direction d'écoulement et de géométrie peuvent créer une usure localisée.

Pour cette raison, une canalisation de boues de broyage doit être évaluée comme un système complet plutôt que d’examiner uniquement les sections de canalisation droites.

4. Pourquoi envisager l'UHMWPE pour le broyage des boues ?

UHMWPE signifiePolyéthylène de poids moléculaire ultra élevé.

Avec un poids moléculaire généralement supérieur1,5 million, UHMWPE offre une combinaison de résistance à l'abrasion, de résistance aux chocs et de faible frottement.

Pour les applications de boues de broyage, les caractéristiques les plus importantes sont :

Haute résistance à l'abrasion

La surface interne de l'UHMWPE est conçue pour résister au contact continu avec des particules minérales abrasives.

Cela le rend adapté au transport de lisier où l'usure constitue un problème de maintenance majeur.

Faible frottement

L'UHMWPE a une surface interne lisse et un faible coefficient de frottement.

Cela peut aider à réduire la résistance à l’écoulement du lisier et doit être pris en compte lors du calcul de la perte de pression du pipeline.

Résistance aux chocs

Les circuits de broyage peuvent contenir des particules relativement grossières.

La résistance aux chocs de l'UHMWPE lui permet de tolérer un contact répété avec des particules sans se comporter comme un matériau fragile.

Résistance chimique

Les circuits de traitement des minéraux peuvent contenir de l'eau de traitement et des réactifs acides, alcalins ou salés.

L'UHMWPE offre une bonne résistance à de nombreux environnements chimiques.

图 2

5. UHMWPE vs acier nu dans les boues de broyage

L'acier nu offre une résistance mécanique élevée, mais la surface de l'acier est directement exposée aux particules abrasives.

Avec le transport continu du lisier, la paroi intérieure peut progressivement devenir plus fine.

L'UHMWPE modifie la surface d'usure.

Au lieu de permettre à la boue abrasive d'entrer directement en contact avec l'acier, la couche UHMWPE agit comme une surface interne résistante à l'usure.

Acier nu

Structure en acier → Surface en acier → Boue abrasive

Acier doublé UHMWPE

Structure en acier → Revêtement UHMWPE → Boue abrasive

L'acier fournit un support structurel.

Le revêtement UHMWPE prend le contact abrasif.

C’est la principale raison pour laquelle les tuyaux en acier revêtus d’UHMWPE peuvent être intéressants pour les applications exigeantes de boues de broyage.

6. Qu'en est-il des tuyaux en acier à revêtement en caoutchouc ?

L'acier revêtu de caoutchouc-est également utilisé dans le traitement des minéraux.

Le caoutchouc peut fournir une bonne absorption des chocs et une bonne résistance à l’abrasion dans des conditions appropriées.

Cependant, UHMWPE offre un profil de performances différent.

La durée de vie réelle dépend du lisier et des conditions de fonctionnement. Aucun matériau ne doit se voir attribuer une durée de vie fixe sans données d'application.

7. Quand faut-il envisager l’acier revêtu d’UHMWPE ?

Pour le meulage de canalisations à lisier, les exigences en matière de pression peuvent être tout aussi importantes que la résistance à l'abrasion.

Si le système nécessite une résistance mécanique importante ou une capacité de pression plus élevée, unTuyau en acier revêtu d'UHMWPEpeut être envisagée.

La structure de base est la suivante :

Tuyau d'acier extérieur

→ Fournit une résistance structurelle

Doublure intérieure UHMWPE

→ Fournit une surface d'écoulement résistante à l'abrasion-

Cette configuration est particulièrement pertinente pour :

Conduites de refoulement de pompe

Conduites de lisier à haute-pression

Canalisations d'alimentation des hydrocyclones

Boue de broyage concentrée

Transport de boues abrasives sur de longues-distances

La pression nominale réelle doit être déterminée à partir de la conception du tuyau en acier, de la structure du revêtement, de la température, du système de connexion et des conditions de fonctionnement.

图 3

8. Comment les tuyaux UHMWPE doivent-ils être sélectionnés pour le broyage des boues ?

Le tuyau ne doit pas être sélectionné uniquement en fonction de son diamètre.

Au minimum, les paramètres suivants doivent être évalués :

Paramètres de canalisation

DN

Pression / PN

Épaisseur de paroi

Longueur du tuyau

Type de connexion

Paramètres du lisier

Type de minerai

Concentration solide

Densité du lisier

Taille des particules

Taille maximale des particules

Dureté des particules

Forme des particules

pH

Paramètres de fonctionnement

Débit

Vitesse d'écoulement

Pression de service

Température

Longueur du pipeline

Différence d'altitude

Ces paramètres déterminent les conditions mécaniques et d’usure réelles à l’intérieur du pipeline.

9. Paramètres typiques des tuyaux UHMWPE

Pour les applications minières, les spécifications typiques des tuyaux UHMWPE peuvent inclure :

La spécification finale doit être confirmée en fonction de l'application réelle et de la norme de fabrication applicable.

10. N'oubliez pas les coudes du circuit de meulage

Si une canalisation de boues de broyage utilise un tuyau droit UHMWPE mais des coudes en matériaux conventionnels, les coudes peuvent toujours devenir un goulot d'étranglement pour la maintenance.

La raison est simple :

Le coulis change de direction au niveau du coude.

L'impact des particules devient concentré.

Par conséquent, une conception-résistante à l'usure doit prendre en compte l'intégralité du chemin d'écoulement :

Tuyau droit + Coude + Té + Réducteur + Bride + Raccordement

Les coudes UHMWPE peuvent être utilisés lorsque l'application nécessite une surface interne-résistante à l'usure lors des changements de direction.

11. L'UHMWPE peut-il gérer toutes les applications de meulage ?

Pas automatiquement.

L'UHMWPE est très résistant à l'usure, mais le choix des matériaux doit toujours être basé sur les conditions de fonctionnement réelles.

Les applications particulièrement sévères peuvent impliquer :

Particule très grossière

Concentration de solides extrêmement élevée

Vitesse d'écoulement élevée

Pression de fonctionnement élevée

Grands dénivelés

Fort impact aux coudes

Dans ces cas, le pipeline doit être évalué techniquement avant de sélectionner la structure du tuyau.

Pour les applications-à pression plus élevée,Acier revêtu UHMWPEpeut être plus approprié qu’un tuyau en polymère autonome.

L'objectif n'est pas simplement de choisir le matériau le plus-résistant à l'usure.

L'objectif est d'adapter la structure des tuyaux au circuit de broyage complet.

12. Exemple de sélection pratique

Supposons qu'une usine de traitement du cuivre ait besoin d'un pipeline pour transporter la boue de broyage du circuit de broyage vers la classification.

L'acheteur fournit :

DN400

Concentration élevée de solides

Particules minérales abrasives

Fonctionnement continu

Plusieurs coudes

Pression de fonctionnement importante

Le processus de sélection doit alors prendre en compte :

1. Diamètre du tuyau → DN400

2. Pression → Déterminer la structure portante PN / pression- requise

3. Boue → Évaluer la taille et la concentration des particules

4. Usure → Identifiez les coudes et les raccords à forte-usure

5. Structure → Comparez les tuyaux UHMWPE et l'acier revêtu d'UHMWPE

6. Connexion → Faire correspondre le tuyau, les coudes et les brides

Il s'agit d'une approche beaucoup plus fiable que la simple commande d'un tuyau DN400 en fonction de son diamètre.

FAQ

Pourquoi l’étape de broyage est-elle si abrasive ?

Le broyage produit une boue minérale contenant des particules qui peuvent continuellement glisser contre la paroi interne du tuyau et heurter celle-ci. La dureté, la taille, la concentration et la vitesse d'écoulement des particules influencent toutes l'usure qui en résulte.

Les tuyaux UHMWPE peuvent-ils être utilisés pour broyer du lisier ?

Oui. L'UHMWPE peut être utilisé pour le transport de boues minérales abrasives lorsque ses exigences en matière de pression, de température et mécaniques sont conformes aux spécifications du tuyau sélectionné.

L'UHMWPE est-il meilleur que l'acier pour broyer les boues ?

Pour la résistance à l'abrasion interne, l'UHMWPE peut offrir un avantage significatif par rapport à l'acier nu. Cependant, l'acier peut offrir une résistance structurelle plus élevée, de sorte que les applications à haute -pression peuvent nécessiter de l'acier revêtu d'UHMWPE plutôt que de l'UHMWPE autonome.

Pourquoi les coudes des boues de broyage s’usent-ils plus rapidement ?

La boue change de direction au niveau d'un coude, provoquant l'impact et le glissement des particules contre des zones localisées de la paroi du coude. L'usure qui en résulte peut être plus importante que dans le cas de sections de conduites droites.

Quelles informations sont nécessaires pour sélectionner un tuyau de boue de broyage ?

FournirDN, pression de fonctionnement, débit, concentration de la boue, densité de la boue, taille des particules, taille maximale des particules, longueur de la canalisation et nombre de coudes.

Conclusion

L'étape de broyage crée l'un des environnements les plus exigeants pour les pipelines de traitement des minéraux.

La combinaison departicules minérales dures, flux continu, concentration de solides et changements de direction d'écoulementpeut créer une grave abrasion interne.

L'UHMWPE offre une surface interne lisse et-résistante à l'usure qui peut être envisagée pour le transport des boues de broyage.

Là où une résistance structurelle et une résistance à la pression plus élevées sont requises,Les tuyaux en acier revêtus d'UHMWPE combinent une structure portante en acier-avec un revêtement en UHMWPE-résistant à l'usure.

Le point le plus important est :

Ne sélectionnez pas un pipeline de boues de broyage uniquement par DN.

Évaluer leboue + pression + vitesse + taille des particules + géométrie du pipelineavant de sélectionner le tuyau.

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