O problema sobre o qual ninguém fala na hora do orçamento
Certa vez, um gerente de obra no Sudeste Asiático me disse que seu britador cônico estava consumindo revestimentos três vezes mais rápido do que a vida útil estimada pelo fabricante. Ele não mudou a máquina, não mudou o operador e não mudou o CSS (Closed Side Setting - o espaço entre as superfícies de britagem que controla o tamanho do produto). O que mudou foi o material de alimentação: sua operação passou de calcário explodido para seixos de rio de um depósito próximo.
Essa história é mais comum do que a maioria dos compradores de equipamentos imagina. A indústria tende a tratar as peças de desgaste como uma mercadoria - peça o mesmo tipo, o mesmo perfil e a mesma quantidade do ano passado. Mas quando o material de alimentação muda, mesmo que parcialmente, você está executando um ambiente de desgaste totalmente diferente dentro da mesma estrutura de aço. O manganês que durou oito meses na rocha da pedreira pode desaparecer em três meses no cascalho do rio. As barras de impacto que tiveram bom desempenho em granito recém-detonado podem fraturar em pedras com alto teor de sílica. Fazer isso errado não apenas prejudica seu orçamento de peças -, mas também atrapalha seu cronograma de produção, sua consistência de gradação e, em última análise, sua conformidade contratual.
Este guia explica exatamente como e por que o tipo de alimentação altera sua estratégia de peças de desgaste e quais decisões você precisa tomar em cada estágio do circuito de britagem.
Equipamento de britagem de rocha de rio
Parte 1: Os dois materiais não são tão semelhantes quanto parecem
Antes de discutir a seleção de peças, é útil entender o que você está realmente triturando.
Pedra de pedreira explodidachega ao britador como material angular recém-fraturado. As faces quebradas são ásperas, o que dá às placas da mandíbula e aos revestimentos do cone algo para agarrar. A mineralogia varia de acordo com o depósito - o calcário é macio e de baixa abrasão-, o granito e o basalto carregam altos valores de sílica e índice de trabalho de ligação - mas a geometria funciona a seu favor. Partículas angulares se interligam dentro da câmara de britagem, a pressão aumenta de forma eficiente e a rocha se rompe ao longo das linhas de fratura naturais.
Cascalho e seixos do riosão um problema fundamentalmente diferente. Séculos de erosão hidráulica arredondaram todas as superfícies. O conteúdo de sílica em depósitos típicos-de rios frequentemente excede 70%, colocando-os entre os agregados naturais mais abrasivos que você pode passar por um britador. A morfologia suave e arredondada significa que as partículas tendem a deslizar dentro da câmara de britagem em vez de fraturarem de forma limpa. Esse deslizamento aumenta a energia desperdiçada por tonelada, acelera o desgaste irregular nas superfícies de contato e aumenta a carga circulante em sistemas de-circuito fechado -, o que significa que mais material passa pelo britador diversas vezes antes de atingir a especificação.
Em termos práticos: o mesmo britador de cone operando com o mesmo CSS em seixos de rio versus pedras de pedreira de calcário pode apresentar uma diferença no consumo de revestimento de 3 a 5 vezes. Essa lacuna não é um defeito de fabricação. É física.
Parte 2: Como o mecanismo de desgaste muda - e por que isso é importante para a seleção de materiais
O mecanismo de desgaste dominante em aplicações em pedreiras é uma combinação deimpactoeabrasão. A rocha recém-explodida atinge o revestimento com força na entrada e depois é espremida. O aço manganês prospera neste ambiente porque-endurece sob impacto - a camada superficial torna-se progressivamente mais dura à medida que absorve o estresse, formando uma camada protetora acima do HB 500 que resiste a mais abrasão.
O cascalho do rio introduz um terceiro modo de desgaste:abrasão-de três corpos, impulsionado por partículas de{0}movimento livre de sílica que atuam como micro{1}}agentes de corte entre o material e a superfície do revestimento. Esse mecanismo é particularmente prejudicial no início da vida de um revestimento, antes que a camada de endurecimento-de trabalho tenha se estabilizado. A taxa de desgaste inicial em novos revestimentos em uma aplicação de cascalho de rio costuma ser alarmantemente alta - e depois diminui à medida que a superfície endurece -, mas nesse ponto a geometria já mudou e a curva do produto mudou.
É por isso que o Mn13 padrão (13% de manganês) tem um desempenho ruim em cascalho de rio: ele não possui conteúdo de manganês suficiente para atingir um endurecimento superficial significativo sob a energia de impacto disponível.Mn18 é a linha de base correta para britagem secundária e terciária de seixos de rio.Para depósitos com conteúdo confirmado de sílica acima de 60% ou para operações que executam produção contínua de alta-tonelagem, o Mn22 proporciona um endurecimento por deformação mais profundo e rápido sob carga pesada. Vale a pena avaliar a atualização quando o consumo do liner no Mn18 ainda está muito rápido para suas janelas de manutenção.
Para os ambientes de desgaste mais exigentes-de sílica - onde até mesmo o Mn22 muda mais rápido do que o economicamente aceitável - a resposta certa não é mais manganês. É uma categoria de material totalmente diferente:Forro do recipiente de inserção de carboneto de titânio (TiC) e côncavo para peças de desgaste do britador cônico. Esses componentes incorporam hastes de cerâmica TiC ultra{1}duras (dureza acima de HV 3000, aproximadamente o dobro do metal duro padrão) diretamente na matriz de aço manganês nas zonas de maior-desgaste. O resultado é uma proteção localizada que dura de 3 a 5 vezes mais que o manganês convencional, reduzindo a frequência de substituição em mais de 60%. Em uma aplicação documentada de britagem de granito, um único conjunto de revestimentos de inserção-de TiC funcionou 2.200 horas versus 700 horas para o Mn padrão18 -, uma redução de 34% no custo por tonelada triturada. Para cascalho de rio com carga de sílica comparável, a economia é semelhante.
Forro do recipiente de inserção de carboneto de titânio (TiC) DUMA e côncavo para peças de desgaste do britador de cone
Parte 3: O Estágio Primário - Onde River Gravel Revida Primeiro
A maioria dos operadores concentra sua atenção na-seleção de materiais nos revestimentos cônicos, porque os estágios secundário e terciário são onde a abrasão-induzida pela sílica aparece com mais severidade. Mas é no britador de mandíbulas primário que a morfologia arredondada do cascalho do rio cria seu primeiro problema:derrapagem.
Os perfis padrão dos dentes da placa da mandíbula são projetados para rocha detonada angular. Os dentes seguram as faces quebradas e aplicam força compressiva de forma eficiente. Em seixos de rio lisos e arredondados, o mesmo perfil permite que o material suba e saia da zona de esmagamento, em vez de fraturar. Isto reduz o rendimento, aumenta o desgaste na extremidade de descarga da placa da mandíbula (um padrão de desgaste irregular característico em operações de cascalho em rios) e força o operador a aceitar um produto mais grosso do que a configuração sugeriria.
A solução é um perfil de dente projetado especificamente para aderir a superfícies arredondadas - maior passo do dente, geometria de ângulo modificada e, em casos extremos de sílica, o uso deFixação de inserção de carboneto de titânio (TiC) e placa de mandíbula oscilante para britador de mandíbula. Assim como suas contrapartes de revestimento cônico, as placas de mandíbula de inserção-TiC incorporam elementos cerâmicos duros nas áreas de maior desgaste, prolongando drasticamente a vida útil em aplicações onde as placas de manganês padrão seriam trocadas a cada poucas semanas. Para uma operação de britagem primária de cascalho de alto-volume, isso pode significar a diferença entre as mudanças mensais programadas e as mudanças trimestrais - uma redução significativa no tempo do guindaste, no custo de mão de obra e na interrupção da produção.
Parte 4: Seleção de equipamentos - O que o cascalho do rio proíbe
Um dos erros mais caros nas operações de cascalho em rios é operar um britador de impacto com material com alto teor de-sílica porque o custo de capital era menor ou porque ele funcionou em um contrato anterior de calcário.
Britadores de impacto - impactadores de eixo horizontal e VSIs usados em funções primárias ou secundárias - operam através de impacto de alta-velocidade. As barras de impacto giram a velocidades de ponta de 30 a 50 m/s e fraturam o material por meio de transferência de energia cinética. Em calcário, isto é eficiente e económico. Em cascalho de rio com 60 a 70% de conteúdo de sílica, as barras de impacto padrão podem ser consumidas em 200 a 500 horas de operação. Barras de impacto com alto-cromo, que oferecem excelente resistência à abrasão, são frágeis: um pedaço de quartzito superdimensionado inesperado ou um paralelepípedo pode causar fratura catastrófica em vez de desgaste controlado. O custo de reparo de um rotor danificado é muitas vezes maior que o custo da escolha do tipo de britador correto.
Para cascalho de rio,britadores de compressão são obrigatórios para estágios primários e secundários. Os britadores de mandíbulas lidam com a redução primária com robustez para avanço variável. Os britadores cônicos assumem a redução secundária e terciária, aplicando britagem inter-de partículas que protege parcialmente a superfície do revestimento, permitindo o contato rocha-com{4}}rocha. As unidades VSI podem ser adicionadas como um estágio de modelagem opcional para resolver o problema de cubicidade - a forma natural arredondada do cascalho do rio não produz o agregado angular e interligado que a base da estrada e as aplicações de concreto exigem - mas a função do VSI deve ser a modelagem, não a redução primária do tamanho.
Parte 5: Estratégia de estoque - Planejamento para um ciclo mais curto
Depois de aceitar que o cascalho do rio exige um tipo de material diferente e pode exigir um tipo de peça fundamentalmente diferente, seu planejamento de estoque deve refletir essa realidade.
A principal métrica de desempenho écusto por tonelada de produto vendável, não o custo por componente. Um revestimento Mn22 que custa 25% mais que o Mn18, mas dura o dobro em seu depósito específico, custa menos por tonelada. Um revestimento de inserção TiC-que custa significativamente mais antecipadamente, mas funciona de três a quatro vezes mais, reduz o gasto anual total com peças, as horas de guindaste e o tempo de inatividade não planejado - todos os quais acarretam custos muito além do preço da fatura.
ParaPeças de desgaste do britador de coneaquisição em operações de cascalho em rios, especificamente:
Defina o gatilho de substituição para uma perda de peso de 15% em relação ao peso do revestimento original, e não de acordo com o horário do calendário. As taxas de desgaste do cascalho do rio variam com a umidade, o teor de argila e a concentração de sílica - um cronograma fixo mudará as peças muito cedo ou executará a geometria além do ponto de controle de especificação do produto.
Crie um inventário com base na taxa de desgaste medida por 10.000 toneladas processadas em sua unidade, e não na estimativa geral do fabricante. Seu depósito não é a média do setor.
Se sua planta processa vários tipos de materiais em diferentes temporadas ou contratos, mantenha classes de revestimento separadas em vez de comprometer uma liga para todas as aplicações.
Resumo: A lista de verificação acionável
Se sua operação mudou para cascalho de rio ou alimentação de seixos, ou se você estiver avaliando um novo local com depósitos de cascalho de rio, siga esta sequência antes de seu próximo pedido de peças:
Teste seu conteúdo de sílica.O teste XRF de campo simples informará se você está na faixa Mn18, na faixa Mn22 ou na faixa de inserção-TiC.
Audite o perfil do dente da placa da mandíbula.Se você observar desgaste intenso da extremidade-de descarga e saída primária inconsistente, seu perfil atual foi projetado para rocha angular.
Remova os britadores de impacto do circuito primário e secundário.Use britadores cônicos com revestimentos de manganês ou TiC-com classificação correta e reserve equipamentos de impacto ou VSI somente para o estágio de conformação.
Mude da programação de substituição-com base no calendário para a programação de substituição com base-no peso.Essa única alteração normalmente reduz alterações desnecessárias de peças em 15 a 20% e evita-a execução excessiva em outros 10%.
Avalie as opções de inserção-TiC para suas posições-de maior desgaste.Se qualquer peça de desgaste estiver sendo trocada mais de uma vez por mês no serviço de cascalho de rio, a economia de uma atualização do TiC quase certamente estará a seu favor.
Perguntas frequentes
P: Posso usar as mesmas placas de mandíbula para rocha de pedreira de calcário e cascalho de rio se eu trocar o material de alimentação sazonalmente?
R: Não é o ideal. As aplicações de calcário funcionam bem com placas Mn13 ou Mn18 padrão e perfis de dentes convencionais. O cascalho do rio exige uma geometria de dente modificada para lidar com o deslizamento do seixo ou placas de inserção-de TiC para depósitos com alto-sílica. A utilização de placas otimizadas de calcário-no cascalho do rio acelera o desgaste da zona-de descarga e reduz a eficiência de aderência. Se sua operação realmente alterna entre os dois, o Mn18 com um perfil de dente modificado é o compromisso mais prático - apenas faça um orçamento para intervalos mais curtos ao passar cascalho de rio.
P: Por que meu revestimento cônico se desgasta mais rápido no início de um novo conjunto do que no meio de sua vida útil?
R: Este é o efeito de abrasão de três{0}}corpos específico para materiais com alto-sílica. Partículas de sílica livres atuam como micro{3}}agentes de corte na superfície fresca do manganês antes que a camada-de endurecimento por trabalho esteja totalmente desenvolvida. Depois que a superfície endurece - normalmente após as primeiras 50 a 100 horas de operação - a taxa de desgaste se estabiliza. Esse é um comportamento normal, mas reforça a importância do amaciamento correto do revestimento-: opere o britador com 50% de carga durante as primeiras horas para permitir o trabalho-de endurecimento controlado antes de aplicar carga total de produção.
P: Como posso saber se os revestimentos de inserção-TiC são justificados para minha operação ou se o padrão Mn22 é suficiente?
R: O ponto de decisão é a frequência de substituição e o custo anual total. Se seus revestimentos Mn22 em posições de cone secundário ou terciário estiverem sendo trocados mais de quatro vezes por ano, calcule seu custo anual total, incluindo mão de obra, tempo de guindaste, perda de produção durante a troca e custo de peças. Em seguida, compare isso com o preço unitário mais alto dos revestimentos de inserção de TiC-em um intervalo de troca projetado de uma ou duas vezes por ano. Na maioria das operações de cascalho de rio com alto teor de sílica acima de 150 toneladas por hora, a opção TiC fecha a lacuna de custo no primeiro ano.
P: É verdade que o seixo do rio é mais difícil para as peças de desgaste do que a rocha da pedreira de granito?
R: Não necessariamente mais duro em termos absolutos - o granito da pedreira carrega um alto índice de trabalho de ligação e alto teor de sílica -, mas o cascalho do rio costuma ser mais prejudicial na prática por dois motivos: a morfologia arredondada cria deslizamento e desgaste irregular que a rocha da pedreira não causa, e os depósitos de cascalho do rio freqüentemente contêm litologia mista, incluindo quartzito e pedras siliciosas que aumentam a abrasividade efetiva além do que o conteúdo médio de sílica sugeriria. A combinação de alto teor de sílica, morfologia suave e dureza mista imprevisível torna o cascalho de rio um dos materiais de alimentação mais desafiadores e menos previsíveis para o planejamento de peças de desgaste.
P: Devo pré-filtrar o cascalho do rio antes de alimentar o britador primário?
R: Sim, sempre que o teor de argila ou umidade exceder 5%. Os depósitos fluviais geralmente contêm finos de argila e material saturado que aderem às superfícies do revestimento, interrompendo até mesmo o fluxo de material e criando pontos quentes de desgaste localizado. Uma peneira de lavagem e raspagem antes da britagem primária remove essa contaminação, prolonga a vida útil do revestimento e melhora a limpeza do produto para aplicações posteriores. Para depósitos de cascalho de rio limpos e secos, a pré{4}}triagem ainda é aconselhável para remover material de tamanho excessivo que exceda a abertura de alimentação projetada do britador - pedras arredondadas de grandes dimensões em um britador de mandíbulas produzem exatamente o tipo de carga de choque que pode danificar placas articuladas e componentes da estrutura.
