Aplicações da Placa de Desgaste CCO na Mineração: Correias, Peneiras e Revestimentos de Trituradores

Uma mina de minério de ferro na Austrália Ocidental estava substituindo os revestimentos da goteira de descarga de seu britador primário a cada 11 semanas. As placas de aço macio de 12 mm duravam tempo suficiente para a equipe de manutenção completar um revestimento completo da goteira antes do ciclo começar novamente em outra seção do circuito. A mina processava aproximadamente 65 milhões de toneladas de minério por ano através de seis estações de britagem. Distribuído por todas as estações, o custo anual de substituição do revestimento — material, mão-de-obra e produção perdida — chegou a aproximadamente US$ 2,8 milhões.

Depois de trocar as seções da goteira com maior desgaste para revestimentos de CCO wear plate, o intervalo de substituição nessas zonas se estendeu para aproximadamente 14 meses, e o custo anual caiu em aproximadamente 41%.

A mineração apresenta o ambiente de desgaste mais agressivo no manuseio de materiais industriais. A combinação de partículas de rocha duras e angulares, altas taxas de fluxo e cargas de impacto de material em queda cria condições que superam os revestimentos de aço padrão em semanas ou meses. Chromium carbide overlay wear plateA tecnologia tornou-se a solução padrão de proteção contra desgaste para uma parcela crescente de equipamentos de mineração porque fornece uma camada de desgaste espessa, metalurgicamente unida, que os aços padrão não podem igualar. Este artigo examina como as placas CCO são aplicadas nos principais pontos de desgaste em uma operação de mineração típica.

1. Por que a proteção contra desgaste na mineração exige materiais especializados

O desgaste na mineração é dominado por três mecanismos que operam simultaneamente. A abrasão por arranhamento de baixa tensão ocorre quando partículas finas de minério deslizam sobre as superfícies de aço em alta velocidade, removendo gradualmente o material por meio de micro-corte e arado. A abrasão por moagem de alta tensão ocorre quando grandes fragmentos de rocha são esmagados entre as superfícies de aço sob alta pressão de contato — o mecanismo que destrói as placas dos mandíbulas de britadores e os revestimentos de invólucro giratório. O desgaste por impacto resulta de rochas caindo das polias de descarga dos transportadores sobre os pisos das calhas e as paredes dos bunkers, deformando e fraturando a superfície do aço.

Graus padrão de aço estrutural — Q235, A36, S275 — têm uma dureza Brinell na faixa de aproximadamente 120 a 160 HB. O quartzo, o mineral duro mais comum em corpos de minério, tem uma dureza de aproximadamente 1.100 HV. A razão de dureza entre o abrasivo e a superfície de desgaste excede 7:1, o que coloca o desgaste firmemente no regime severo.

Nessa razão, até os aços resistentes ao desgaste, como o AR400 (aproximadamente 400 HB), desgastam-se a taxas que os tornam econômicos para revestimentos de gotejadores de alto rendimento. Os carbonetos de cromo em um revestimento CCO, com aproximadamente 1.400 a 1.800 HV, invertem a razão de dureza — a fase dura da placa agora é mais dura do que as partículas abrasivas que a atacam.

2. Gotejadores de transferência: A zona de maior desgaste no circuito de transporte

Os gotejadores de transferência são onde duas fitas transportadoras se encontram e a corrente de material muda de direção. Uma roldana de cabeça descarrega minério a velocidades de 3 a 5 metros por segundo em um piso de gotejador ou placa de impacto, muitas vezes com uma altura de queda de 3 a 10 metros. A combinação de velocidade, impacto e deslizamento torna os gotejadores de transferência os componentes mais intensivos em desgaste do sistema de manipulação de material da mina.

As placas de desgaste CCO são aplicadas em três zonas distintas dentro de uma goteira de transferência. A zona de impacto — a área diretamente abaixo da descarga da polia de cabeça — recebe toda a força das rochas em queda. Para esta zona, Jiangsu Wodon Wear Resistant New Material Co., Ltd. geralmente recomenda uma configuração de 10+6 ou 10+8, onde a placa base espessa resiste à deformação e a camada superior espessa absorve tanto o impacto quanto a abrasão.

A zona de deslizamento — o piso da goteira a jusante do ponto de impacto — pode usar uma configuração de 8+4 ou 8+6, pois as forças de impacto diminuem e a abrasão por deslizamento se torna o mecanismo dominante. A zona da parede lateral geralmente apresenta taxas de desgaste mais baixas e pode ser protegida com placas de 6+4.

Especificar corretamente a configuração da placa para cada zona — em vez de usar a mesma placa em toda a goteira — otimiza o equilíbrio entre a vida útil do desgaste e o custo do material. A zona de impacto requer a camada superior mais espessa. A zona de deslizamento se beneficia da fração volumétrica máxima de carboneto para resistência à abrasão por deslizamento. As paredes laterais precisam de camada superior suficiente para resistir a golpes ocasionais de rochas sem acrescentar custos desnecessários.

3. Hoppers and Surge Bins: Managing Abrasion in Storage and Feeding

Os caçambos e os silos de sobretensão armazenam material temporariamente e o alimentam para o equipamento a jusante a uma taxa controlada. Ao contrário dos canais, onde o material flui continuamente sobre uma superfície, os caçambos experimentam uma combinação de pressão estática do material, abrasão por fluxo em funil e impacto do material caindo em um silo vazio ou parcialmente cheio.

As placas das paredes dos caçambos sofrem o maior desgaste na zona de fluxo — a seção do cone inferior onde o material acelera em direção à abertura de descarga. À medida que o silo se esvazia, a coluna de material acima da zona de fluxo exerce pressão nas paredes convergentes, e a velocidade de deslizamento das partículas contra a superfície da parede aumenta. As placas CCO nesta zona são tipicamente 8+4 ou 8+6, dependendo da dureza do minério e da capacidade de processamento do caçambo. As paredes verticais superiores, em contraste, apresentam taxas de desgaste muito menores e podem ser adequadamente protegidas com placas 6+3, ou até mesmo sem revestimento se o minério for macio e não abrasivo.

Uma consideração prática para aplicações de peneiras é o método de instalação. As paredes das peneiras são frequentemente curvas ou cônicas, exigindo que as placas CCO sejam enroladas para corresponder ao raio da peneira. O processo de enrolamento pode abrir fissuras de alívio de tensão existentes na camada de revestimento se o raio de curvatura for muito pequeno.

Uma diretriz geral é que o raio de curvatura deve ser pelo menos 10 vezes a espessura total da placa. Para uma placa de 12 mm, o raio de curvatura mínimo recomendado é de aproximadamente 120 mm. Wodon Wear Resistant New Material pré-enrola as placas com o raio especificado na fábrica, eliminando o risco de danos na formação in loco.

4. Revestimentos de britadores e aberturas de alimentação

Os britadores são o coração do circuito de moagem, e seus componentes sujeitos a desgaste — placas de mandíbula, revestimentos de invólucro e barras de impacto — são tipicamente feitos de aço austenítico de alto manganês (aço Hadfield) ou fundições de ferro branco de alto cromo. As placas de desgaste CCO não são um substituto para essas peças de desgaste primárias dos britadores. Seu papel nos circuitos de britagem é diferente: proteger a carcaça do britador e as aberturas de alimentação e descarga do fluxo de material abrasivo que entra e sai do britador.

A garganta de alimentação do britador — a estrutura que guia o minério para a câmara de britagem — é uma aplicação crítica. O material cai na abertura de alimentação de cima, muitas vezes com energia de impacto significativa. O revestimento da garganta de alimentação deve absorber o impacto sem rachar e resistir ao desgaste por abrasão deslizante do minério que flui sobre sua superfície para a garganta do britador. Uma configuração 10+6 ou 10+8 CCO é típica, com a placa-base espessa fornecendo a integridade estrutural para abranger entre as nervuras de suporte e o revestimento superior fornecendo a superfície de desgaste.

A área de descarga do britador, onde o produto britado sai a alta velocidade, apresenta um desafio de desgaste diferente. O tamanho das partículas foi reduzido, aumentando a área total da superfície de partículas abrasivas em contato com as paredes da garganta de descarga. Partículas mais finas tendem a deslizar em vez de impactar, favorecendo formulações de revestimento com alta fração volumétrica de carboneto em relação a formulações com alta resistência ao impacto. China Wodon pode ajustar a química do revestimento e os parâmetros de soldagem para otimizar a microestrutura para o mecanismo de desgaste específico em cada posição do britador — maior fração de carboneto para o fluxo de descarga de partículas finas, matriz mais resistente para a zona de alimentação de partículas grossas.

5. Paneis de peneiras para material abaixo do tamanho e superfícies de classificação

As peneiras vibratórias separam o minério britado em frações de tamanho, e o material abaixo do tamanho — as finas que passam pelo crivo da peneira — se acumula em um pote abaixo da peneira e flui para um chute de descarga. Esse material abaixo do tamanho geralmente é angular, recentemente britado e se move a alta velocidade pela superfície do pote. Essa combinação torna os poteis de peneira um dos componentes mais suscetíveis ao desgaste na planta de processamento.

As placas de resistência ao desgaste CCO instaladas como revestimentos de pote para material abaixo do tamanho devem atender a dois requisitos além da resistência ao desgaste padrão. As placas devem ser finas o suficiente para evitar adicionar peso excessivo ao conjunto da peneira vibratória — uma restrição que limita a espessura da placa-base a 6 mm ou 8 mm na maioria dos projetos. Elas também devem ser fixadas com segurança para resistir às vibrações sem se soltarem.

A soldagem por plugue através de furos pré-drillados ou a soldagem em costura ao longo das bordas são os métodos padrão de fixação. Fixações por parafusos usando parafusos cônicos são usadas quando as placas precisam ser substituíveis sem soldagem.

6. Selecionando a Configuração Correta da Placa CCO por Aplicação na Mineração

A tabela abaixo resume as configurações recomendadas de placas CCO para pontos comuns de desgaste na mineração, com base em experiência de campo em vários locais de mineração e tipos de minério.

Essas recomendações são pontos de partida. A dureza do minério, a distribuição do tamanho das partículas, a taxa de produção e o teor de umidade influenciam todas as taxas de desgaste reais, e uma avaliação de desgaste específica do local sempre deve orientar a especificação final da placa.

7. Exemplos de casos de operações minerárias

A mina de minério de ferro da Austrália Ocidental mencionada na introdução substituiu a zona de impacto da saída da peneira primária pela peneira com placas CCO 10+8 depois que os revestimentos de aço macio de 12 mm originais falhavam a cada 11 semanas. As placas CCO foram instaladas em uma configuração modular com parafusos, com placas individuais pesando aproximadamente 120 kg cada - leve o suficiente para que dois técnicos possam manusear sem uma guindade. Depois de 14 meses, as placas da zona de impacto mostraram aproximadamente 2,5 mm de desgaste da camada de revestimento nas áreas de maior impacto.

As placas da zona de deslizamento, instaladas como 8+6, mostraram aproximadamente 1,1 mm de desgaste. A equipe de manutenção projetou a substituição em aproximadamente 20 meses para a zona de impacto e 30+ meses para a zona de deslizamento.

Uma mina de cobre no Chile converteu a peneira de alimentação do moinho SAG de revestimentos de aço de manganês fundido para placas CCO 10+8. Os revestimentos de manganês estavam endurecendo durante o serviço - como esperado - mas o impacto de pedras de minério de 150 mm estava causando descamação nas bordas dos revestimentos, onde a tensão se concentrava ao redor dos furos de parafusos. As placas CCO eliminaram o problema de descamação porque a rede de rachaduras da camada de revestimento absorveu a energia do impacto sem produzir rachaduras grandes e propagadas.

8. Perguntas Frequentemente Feitas

8.1 As placas CCO podem substituir o aço de manganês fundido em componentes de britadores?

As placas CCO não são um substituto direto para o aço de manganês fundido em peças de desgaste de britadores primários, como placas de mandíbula, invólucros de cone ou barras de impacto. O aço de manganês fundido endurece sob impacto, desenvolvendo uma dureza superficial que pode exceder 500 HB, e sua toughness permite que ele se deformem sem quebrar — propriedades essenciais para componentes que sofrem impacto pesado repetido. As placas CCO servem para uma função diferente em circuitos de britagem: proteger a carcaça do britador, os canais de alimentação e os canais de descarga do fluxo de material abrasivo. Elas complementam as peças de desgaste de manganês fundido em vez de substituí-las.

8.2 Como eu determino quando substituir os revestimentos de canal CCO?

A substituição deve ser acionada pela medição da espessura do revestimento, não apenas pelo tempo calendário ou pela inspeção visual. Medidores de espessura ultrassônicos calibrados para o material do revestimento podem medir a espessura restante do revestimento através da superfície da placa, normalmente com uma precisão de ±0,1 mm. Um limite de substituição de aproximadamente 1,0 a 1,5 mm de revestimento restante é comum — uma margem de desgaste suficiente para programar a substituição durante a próxima parada planejada. Esperar até que a placa base seja exposta coloca em risco o dano à estrutura do canal e cria um perigo de segurança se as placas desgastadas se soltarem e entrarem no fluxo de material.

8.3 As placas de desgaste CCO são adequadas para ambientes mineros úmidos e corrosivos?

As placas CCO apresentam bom desempenho em ambientes úmidos onde a principal preocupação é o desgaste abrasivo com exposição incidental à umidade. No entanto, em condições de água de mina altamente ácida — comum no processamento de minérios de sulfeto, onde o pH pode cair abaixo de 3 — a placa base de aço carbono pode corroer do lado de trás, mesmo que a superfície do revestimento permaneça intacta. Para essas condições, especificar uma placa base de aço inoxidável (como 304L ou 316L) ou aplicar um revestimento protetor no lado de trás da placa pode aumentar a vida útil. O próprio revestimento é resistente a muitos ambientes químicos, mas não é uma barreira anti-corrosão para a placa base.

8.4 Qual é o método de fixação recomendado para as placas CCO em chuteiras?

A soldagem por plugue através de furos pré-drillados na placa CCO é o método de fixação mais comum para revestimentos de chuteiras. Os furos são drillados através da placa do lado do revestimento, e a placa é soldada à estrutura da chuteira através desses furos usando um eletrodo de aço macio padrão. A solda deve ser feita do lado do revestimento, garantindo a penetração na estrutura da chuteira.

Para aplicações que exigem substituição frequente, os projetos com parafusos com cabeças afundadas abaixo da superfície da cobertura permitem a troca rápida sem soldagem. A soldagem de parafusos - soldar parafusos roscados na parte de trás da placa antes da instalação - é uma terceira opção que combina a segurança da fixação soldada com a capacidade de substituição de uma conexão parafusada.