Mill liners e esferas de moagem are essential components in the operation of ball mills. With the development of modern production technologies, the diameters of ball mills have increased, with mills around 5 meters in diameter now commonly used. This growth has led to higher demands for the quality of liners and grinding balls. Due to the harsh operating conditions that liners and grinding balls are exposed to, maintenance and replacement costs are high, which not only wastes labor and resources but also directly impacts production efficiency. Therefore, researching new wear-resistant materials for liners and grinding balls is key to improving productivity, reducing consumption, and fostering a more efficient and environmentally-friendly production process.
1. Entendendo os revestimentos do moinho de bolas
Traditional high-manganese steel is no longer suitable for revestimentos para moinhos de bolas. This is widely recognized in the industry. The disadvantages of high-manganese steel liners include susceptibility to creep and extension, as well as surface phase transformations that cause bowing deformation. These issues make it impossible to achieve the ideal work-hardening effect in the harsh conditions of a ball mill. The former leads to powder leakage and broken bolts, while the latter prevents the expected wear resistance.
Nas décadas de 1970 e 1980, foram introduzidos vários materiais de revestimento e esferas de moagem de alta dureza, como ferro fundido com alto teor de cromo, ferro fundido com níquel duro, aço de liga com alto teor de carbono, ferro de esfera martensítico e alguns aços de liga com teor médio de carbono. No entanto, esses materiais apresentavam baixos valores de resistência - alguns tão baixos quanto 5J. Devido às limitações impostas pelos projetos tradicionais de revestimento, esses materiais não foram amplamente adotados. A quebra do revestimento se tornou o maior obstáculo para a aplicação de materiais de alta dureza e resistentes ao desgaste.
Os projetos tradicionais de revestimento são fundamentalmente falhos e não podem acomodar o desenvolvimento de materiais resistentes ao desgaste. Os dois principais tipos de estruturas de instalação de revestimento são: um usado em usinas térmicas com ranhuras em cauda de andorinha e parafusos de cunha e outro amplamente usado em mineração, cimento, indústrias químicas e grandes usinas de energia, em que cada revestimento é aparafusado ao tambor. O primeiro projeto, embora potencialmente eficaz em alguns casos, leva ao rápido desgaste dos parafusos de cunha, que são o método de fixação mais instável. O último projeto, que envolve vários furos e parafusos, cria possíveis pontos de vazamento e aumenta a intensidade da mão de obra. Esses projetos são claramente falhos, especialmente considerando que a fixação dos revestimentos com furos cria várias fontes de rachaduras durante o processo de fundição e tratamento térmico.
O revestimento composto para moinho de bolas "autofixante e sem parafusos"
Em resposta às deficiências dos projetos tradicionais, desenvolvemos o "Composite Self-Fixing, Bolt-Free Ball Mill Liner", um produto revolucionário que marca um grande avanço no projeto do revestimento do moinho de bolas. Esse revestimento composto é formado por duas ou três partes independentes: um corpo de liga de alta dureza para resistência ao desgaste e uma placa traseira de liga resistente que estabiliza o revestimento e aplica pré-tensão ao corpo.
Ao utilizar a geometria do próprio moinho e empregar uma combinação de dois metais, o revestimento composto usa a ação das esferas de moagem durante a operação para aplicar pré-tensão, obtendo autofixação e aprimorando a integridade estrutural geral do revestimento. Esse projeto melhora significativamente a estabilidade e a confiabilidade dos revestimentos de materiais de alta dureza e baixa tenacidade.
Os processos de fabricação e instalação dos revestimentos compostos são mais simples do que os revestimentos tradicionais, não exigindo modificações nos moinhos existentes. Nos últimos 20 anos, esse projeto inovador de revestimento foi aplicado com sucesso em usinas de energia térmica, fábricas de cimento, mineração e indústrias de fosfato, comprovando sua estabilidade superior, confiabilidade e desempenho de longo prazo. Os requisitos de manutenção são mínimos e o revestimento pode durar muito mais do que os projetos tradicionais, contribuindo para a redução dos níveis de ruído e para um ambiente de trabalho mais seguro.
2. A importância das esferas de moagem
Grinding balls used in ball mills are typically made from high-carbon high-alloy cast iron or high-carbon low-alloy forged or cast balls. In dry processes, such as those used in thermal power plants and cement industries, high-chromium cast iron balls are commonly used, while mining operations, which typically use wet processes, often use high-carbon low-alloy balls.
A variedade de esferas de moagem no mercado é grande e, em alguns casos, a escolha das esferas não é feita com base na eficiência do processo, mas sim com base na disponibilidade e no custo. Os principais tipos de esferas de moagem incluem esferas de ferro fundido com alto teor de cromo (por exemplo, Cr8, Cr12, Cr15, Cr18, Cr24) e esferas de ferro fundido com baixo teor de cromo. As esferas de ferro fundido martensítico e as esferas de ferro fundido com baixo teor de cromo oferecem resistência semelhante ao desgaste, mas a principal diferença está no processo de produção.
As esferas de moagem de ferro fundido com alto teor de cromo oferecem excelente resistência ao desgaste, com a taxa de desgaste em usinas de energia e fábricas de cimento variando normalmente de 15 a 50 gramas por tonelada. O uso de esferas com alto teor de cromo não apenas reduz os custos, mas também minimiza o consumo de mão de obra e eletricidade, o que as torna uma opção ecologicamente correta. Podemos chamá-las com confiança de "bolas de moagem verdes".
Para aplicações de mineração, especialmente em processos úmidos, as esferas de liga com baixo teor de cromo são comumente usadas. Em geral, essas esferas estão na faixa de 500 a 700 gramas por tonelada em operações de mineração de cobre, ferro e molibdênio. Ao melhorar a dureza das esferas com baixo teor de cromo (por exemplo, atingir HRC55), a resistência ao desgaste pode ser significativamente aprimorada.
3. A relação entre os revestimentos do moinho e as bolas de moagem
Uma concepção errônea comumente aceita é a de que as bolas de moagem devem ter uma dureza 3-5 HRc maior do que a dos revestimentos. Entretanto, na realidade, o revestimento desempenha um papel muito mais significativo na operação do moinho de bolas. O foco principal deve ser garantir que o revestimento tenha uma vida útil longa, idealmente dois ciclos de revisão, com manutenção mínima.
A escolha do material certo para os revestimentos e as esferas de moagem é essencial. Para os revestimentos, materiais como os revestimentos compostos de ferro fundido com alto teor de cromo e auto-fixação devem ser priorizados por sua longa vida útil e confiabilidade. Para as bolas de moagem, devem ser selecionadas as melhores bolas resistentes ao desgaste para combinar com o material do revestimento.
É fundamental escolher revestimentos com dureza superior a HRc50, pois isso garante a melhor resistência ao desgaste. As esferas de moagem de ferro fundido com alto teor de cromo ou de aço-liga forjado com dureza superior a HRc52 (fundidas) ou HRc55 (forjadas) são a escolha ideal para garantir a longevidade de todo o sistema de moagem.
4. Conclusão
Aço com alto teor de manganês e projetos tradicionais de revestimento: Não são adequados para moinhos de bolas modernos. O design revolucionário do revestimento autofixante composto resolve de forma eficaz problemas como quebra de parafusos e vazamento de pó, reduzindo a manutenção em mais de 98%. Ele maximiza a dureza e a resistência ao desgaste dos materiais, obtendo um ótimo desempenho de moagem.
Seleção do material do revestimento e da esfera de moagem: Nos processos secos, as usinas de energia e as fábricas de cimento devem priorizar os revestimentos de aço de liga de médio e baixo cromo ou de ferro fundido de alto cromo, combinados com esferas de moagem de ferro fundido de alta dureza e alto cromo. Em aplicações de mineração, devem ser escolhidos revestimentos de aço de liga de baixo carbono ou revestimentos de ferro fundido de baixo cromo, com esferas de moagem de liga de baixo cromo de alta dureza.
Correspondência de revestimentos e esferas de moagem: O revestimento é o principal fator para determinar a eficiência de moagem do moinho. A escolha dos revestimentos corretos com uma vida útil de pelo menos dois ciclos de revisão permite uma melhor seleção das bolas de moagem. O ideal é que os revestimentos e as bolas de moagem sejam escolhidos para manter o desempenho ideal pelo período mais longo possível.
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