Resaltar:
Aplicación de placas cerámicas resistentes al desgaste en chutes mineros
Descripción del producto
El entorno de trabajo de los conductos mineros es extremadamente desafiante, y sus mecanismos de desgaste son complejos y diversos, manifestándose principalmente en tres problemas centrales: en primer lugar, el desgaste erosivo, donde las partículas de mineral de alta dureza caen desde una altura, impactando la pared interna del conducto a velocidades de decenas de metros por segundo, causando fuertes efectos de corte y astillamiento, especialmente en áreas como las esquinas del conducto y los puntos de caída de material, donde el desgaste es más concentrado; en segundo lugar, el desgaste por impacto, donde el impacto periódico de grandes bloques de mineral conduce fácilmente a la deformación y agrietamiento de las placas de revestimiento, e incluso causa daños en la base del conducto; y en tercer lugar, el desgaste corrosivo, donde el ambiente húmedo en las minas subterráneas y los medios ácidos y alcalinos en la lechada de mineral aceleran la corrosión de las placas de revestimiento metálicas, reduciendo aún más su resistencia al desgaste.
Durante mucho tiempo, las minas han utilizado principalmente placas de revestimiento metálicas como acero al manganeso y fundición de alto cromo como materiales de protección para los conductos, pero la dureza Rockwell de estos materiales es solo HRC50-60, y su resistencia al desgaste es limitada. Los datos muestran que la vida útil de las placas de revestimiento metálicas tradicionales suele ser de solo 3 a 6 meses, y en algunas áreas de alto desgaste, es incluso inferior a 1 mes. El reemplazo frecuente de las placas de revestimiento no solo requiere una gran cantidad de mano de obra y recursos, sino que también causa el tiempo de inactividad de la línea de producción, con una sola pérdida de tiempo de inactividad que a menudo alcanza cientos de miles de yuanes, lo que impone una pesada carga operativa a las empresas mineras. Por lo tanto, el desarrollo de materiales de protección que combinen alta resistencia al desgaste, resistencia al impacto y resistencia a la corrosión se ha convertido en una necesidad urgente para la industria minera.
Las ventajas principales de las placas cerámicas resistentes al desgaste:
Placas cerámicas resistentes al desgaste están hechas de alúmina de alta pureza (Al₂O₃), carburo de silicio (SiC) y otras materias primas centrales mediante sinterización a alta temperatura y mecanizado de precisión. Sus propiedades físicas y químicas superan integralmente a los materiales metálicos tradicionales, proporcionando una protección integral contra el desgaste para los conductos mineros. Sus ventajas principales se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:
Resistencia extrema al desgaste
La dureza Mohs de las placas de cerámica de alúmina puede alcanzar 9 (solo superada por el diamante), y la dureza Rockwell es tan alta como HRA85 o superior. Su resistencia al desgaste es 266 veces mayor que la del acero al manganeso y 171,5 veces mayor que la de la fundición de alto cromo, resistiendo eficazmente la erosión y la abrasión de diversas partículas de mineral. Las placas cerámicas mejoradas con partículas de carburo de silicio añadidas pueden aumentar aún más la dureza a HV1800, mejorando la resistencia al desgaste en un 25% en comparación con las placas cerámicas ordinarias, lo que las hace adecuadas para condiciones altamente abrasivas como los conductos de lechada de mineral y las bombas de lechada.
Resistencia al impacto equilibrada
Para abordar la fragilidad de los materiales cerámicos, la industria emplea un diseño de estructura compuesta que presenta un "cerámico + sustrato resistente". A través de una capa amortiguadora de goma o un adhesivo especial, la placa cerámica se adhiere firmemente a un sustrato resistente, como una placa de acero Q235B. La capa cerámica dura se encarga de la resistencia al desgaste, mientras que la capa elástica inferior absorbe eficazmente la energía del impacto del mineral, evitando que la placa cerámica se agriete y se desprenda, logrando así tanto "alta resistencia al desgaste" como "resistencia al impacto". Las pruebas prácticas han demostrado que esta estructura compuesta puede soportar una resistencia al impacto de 10-15 J/cm², lo que es perfecto para las condiciones de alto impacto de los conductos mineros.
Resistencia estable a la corrosión y a altas temperaturas
La cerámica de alúmina tiene propiedades químicas extremadamente estables, resistiendo los medios ácidos y alcalinos y la corrosión de la lechada de mineral sin oxidarse. Esto las hace adecuadas para los entornos complejos húmedos y corrosivos que se encuentran en las minas subterráneas. Al mismo tiempo, su excelente estabilidad térmica les permite mantener un rendimiento estable en entornos de alta temperatura por encima de 800°C, lo que las hace adecuadas para condiciones especiales como el transporte de polvo a alta temperatura, extendiendo la vida útil de 4 a 6 veces en comparación con los revestimientos de goma de poliuretano tradicionales.
Beneficios económicos generales significativos
Aunque la inversión inicial en placas cerámicas resistentes al desgaste es mayor que la de los revestimientos metálicos, la ventaja del costo del ciclo de vida es significativa. Por un lado, su vida útil se puede extender a 2-5 años, lo que reduce en gran medida la frecuencia de reemplazo de revestimientos y el tiempo de inactividad; por otro lado, la densidad de las placas cerámicas es solo 1/3 de la de los materiales metálicos, lo que reduce el peso total del conducto y disminuye el consumo de energía de conducción. Además, la superficie cerámica lisa y el bajo coeficiente de fricción reducen la adhesión del material y los riesgos de obstrucción, mejorando la eficiencia del transporte. Los estudios de caso muestran que después de actualizar el conducto de una mina de carbón con placas cerámicas, los costos de mantenimiento anuales se redujeron en más de 800.000 yuanes, lo que resultó en un retorno de la inversión de más del 300%.
Parámetros del producto
| Artículos |
Especificaciones |
| Contenido de alúmina |
≥95% |
| Densidad |
≥3.8 g/cm3 |
| Dureza Rockwell A |
≥85HRA |
| Resistencia al impacto |
≥1500 MPA |
| Tenacidad a la fractura |
≥4.0MPa·m1/2 |
| Resistencia a la flexión |
≥330MPa |
| Conductividad térmica |
20W/m.K |
| Coeficiente de expansión térmica |
7.2×10 6m/m.K |
| Desgaste por volumen |
≤0.02cm3 |
Proceso de aplicación y soluciones de coincidencia para baldosas cerámicas resistentes al desgaste
La aplicación de baldosas cerámicas resistentes al desgaste en los conductos mineros debe seguir los principios de "adaptación a las condiciones y estandarización del proceso". El tipo de cerámica y el proceso de instalación adecuados deben seleccionarse en función de la estructura del conducto y las características del material (tamaño de partícula, dureza y altura de caída) para garantizar la máxima protección.
Comparación de los principales procesos de instalación
Actualmente, existen tres procesos de instalación principales para los revestimientos cerámicos en los conductos mineros, cada uno adecuado para diferentes condiciones de trabajo:
Método de unión adhesiva: Los revestimientos cerámicos se unen a la pared interna del conducto utilizando un adhesivo estructural epoxi de alta resistencia. Este método ofrece una alta eficiencia de construcción y una superficie lisa, y es adecuado para conductos grandes planos o ligeramente curvos y condiciones de trabajo con una resistencia al impacto del material ≤ 5 J/cm². Durante la construcción, la superficie del sustrato debe estar limpia y seca, con una rugosidad de Ra3.2-Ra6.3 μm. La capa adhesiva debe estar llena y libre de huecos, y el tiempo de curado debe ser de al menos 24 horas.
Método de soldadura de espárragos: Los revestimientos cerámicos se fijan a la base del conducto mediante soldadura de espárragos. Cada espárrago tiene una resistencia a la tracción de ≥ 15 kN, y el método ofrece una excelente resistencia al impacto, lo que lo hace adecuado para condiciones de trabajo de caída alta (≥ 5 m) y alto impacto. Este proceso requiere un sellado de soldadura adecuado y un tratamiento anti-aflojamiento para evitar la penetración de la lechada y la posterior corrosión del material base.
Proceso compuesto de ranura de cola de milano: Este método utiliza una combinación de sujetadores mecánicos y adhesivo estructural para una fijación doble. La resistencia de unión de la interfaz es ≥ 8 MPa, y ofrece una excelente resistencia a la vibración, lo que lo hace adecuado para conductos, cribas vibratorias y otros equipos que están sujetos a vibraciones de alta frecuencia a largo plazo. Sus desventajas incluyen altos requisitos de precisión de procesamiento y un período de instalación más largo.
Método de selección de cerámicas resistentes a la abrasión
| Modelo del producto |
Temperatura de funcionamiento (℃) |
Medios aplicables |
Partículas de material (mm) |
Ámbito de aplicación |
| Tipo de pasta |
300 |
Polvo/Lechada |
≤3 |
Transporte neumático de polvo o lechada por debajo de 300°C |
| Soldado |
300-800 |
Polvo/Lechada |
≤10 |
Transporte neumático de polvo o lechada de partículas más grandes por debajo de 800℃ |
| Cola de milano |
≤800 |
Polvo/Lechada |
≤200 |
Transporte de polvo de partículas más grandes o equipos giratorios de alta velocidad por debajo de 800°C |
| Resistente al impacto |
≤800 |
Gránulos/Lechada |
≤200 |
Sistema de transporte de material a granel por debajo de 800℃, especialmente adecuado para una mezcla de material a granel duro y material pulverulento |
| Tipo compuesto de goma cerámica |
-50~150 |
Gránulos/Lechada |
≤10 |
Un sistema de transporte de material a granel por debajo de 150℃, especialmente adecuado para el transporte de material a granel blando puro, puede resistir un gran impacto |
P1: ¿Cuáles son las diferencias entre las baldosas cerámicas estándar y las placas compuestas cerámicas con respaldo de goma? ¿Cuáles son sus respectivas aplicaciones?
A1:Baldosas cerámicas: Se unen o atornillan directamente en su lugar, ofreciendo la mayor dureza y una resistencia al desgaste superior, adecuadas para secciones rectas de conductos donde el desgaste por deslizamiento es el modo principal de desgaste.
Placas compuestas cerámicas con respaldo de goma: Los bloques cerámicos están incrustados en goma, lo que mejora la resistencia al impacto en un 40%. Son adecuados para áreas con grandes impactos de material y vibraciones significativas, como las salidas de las trituradoras y los puntos de alimentación de las máquinas de cribado.
Los dos se pueden usar en combinación, con placas compuestas utilizadas en zonas de impacto y baldosas cerámicas estándar en secciones rectas, logrando una rentabilidad óptima.
P2: ¿Cómo elegir entre un contenido de alúmina del 92%, 95% y 99%?
A2: Estos tres representan diferentes equilibrios de rentabilidad:
92% alúmina: Elección económica, adecuada para condiciones de desgaste medio como carbón y piedra caliza, con una resistencia al desgaste 120 veces mayor que la de la fundición de alto cromo.
95% alúmina: Grado industrial principal, adecuado para la mayoría de los minerales metálicos y no metálicos, que ofrece la mejor relación costo-rendimiento.
99% alúmina: Tipo de alto rendimiento, utilizado en entornos de desgaste extremo (como materiales de alta dureza como arena de sílice y corindón) o piezas críticas que requieren una resistencia al desgaste extremadamente alta.
Generalmente, el 95% de alúmina puede satisfacer las necesidades del 90% de las aplicaciones mineras.
P3: ¿Cuánto tiempo se tarda en detener la producción para la instalación de cerámicas resistentes al desgaste?
A3: Esto depende del plan de instalación:
Reparación rápida en línea: Las reparaciones locales se pueden realizar utilizando adhesivos de curado rápido, lo que permite que la producción se reanude en 1-2 horas para reparaciones de un solo punto.
Instalación segmentada: Los conductos grandes se pueden instalar en tres segmentos, y cada segmento requiere una parada de 8 a 12 horas.
Reemplazo completo: Esto requiere una parada de 2 a 3 días. En comparación con el reemplazo de revestimientos metálicos tradicionales, el tiempo se puede reducir en un 60%.
P4: ¿Qué es mejor: la unión adhesiva o la fijación con pernos?
A4: Ambos tienen sus ventajas y, a menudo, se utilizan en combinación:
La unión adhesiva ofrece varias ventajas, incluyendo la ausencia de perforación, una superficie lisa y una distribución uniforme de la tensión. Es adecuado para cerámicas delgadas (≤15 mm) y superficies planas.
Fijación con pernos: Ofrece una mayor resistencia mecánica y una mayor resistencia al impacto. Es adecuado para cerámicas gruesas (≥20 mm) o áreas sujetas a vibraciones significativas.
Fijación combinada: Para áreas críticas, se utiliza un enfoque de "unir primero, luego remachar", lo que significa que las piezas se unen primero con adhesivo, y luego se utiliza un pequeño número de pernos para la fijación auxiliar para garantizar una fiabilidad completa.
P5: ¿Se pegarán o acumularán materiales en la superficie cerámica?
A5: En comparación con las superficies metálicas, las cerámicas exhiben una tendencia significativamente reducida a la adhesión de materiales:
Superficie lisa: El coeficiente de fricción es solo 1/3 del del acero, lo que dificulta la adhesión de los materiales.
Tratamiento hidrofóbico: Hay disponible un revestimiento hidrofóbico como opción para evitar la adhesión de materiales húmedos y pegajosos.
Baja energía superficial: La baja energía superficial libre de las cerámicas hace que la adhesión química sea menos probable.
Los datos muestran que la cantidad de acumulación de material en las superficies cerámicas es un 60-80% menor que en las superficies de acero, lo que la hace particularmente adecuada para el manejo de materiales pegajosos como arcilla húmeda y concentrados.
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