Revestimentos para moinhos e esferas de moagem são componentes essenciais para a operação de moinhos de bolas. Com o desenvolvimento de modernas tecnologias de produção, os diâmetros dos moinhos de bolas aumentaram, com moinhos de cerca de 5 metros de diâmetro sendo usados atualmente. Esse crescimento levou a uma maior demanda pela qualidade dos revestimentos e das bolas de moagem. Devido às condições operacionais adversas às quais os revestimentos e as esferas de moagem estão expostos, os custos de manutenção e substituição são altos, o que não apenas desperdiça mão de obra e recursos, mas também afeta diretamente a eficiência da produção. Portanto, a pesquisa de novos materiais resistentes ao desgaste para revestimentos e esferas de moagem é fundamental para melhorar a produtividade, reduzir o consumo e promover um processo de produção mais eficiente e ecologicamente correto.
1. Entendendo os revestimentos do moinho de bolas
O aço tradicional com alto teor de manganês não é mais adequado para revestimentos para moinhos de bolas. Isso é amplamente reconhecido no setor. As desvantagens dos revestimentos de aço com alto teor de manganês incluem a suscetibilidade à fluência e à extensão, bem como transformações de fase da superfície que causam deformação por curvatura. Esses problemas impossibilitam a obtenção do efeito ideal de endurecimento por trabalho nas condições adversas de um moinho de bolas. O primeiro leva ao vazamento de pó e à quebra de parafusos, enquanto o segundo impede a resistência ao desgaste esperada.
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
Esferas de moagem usadas em moinhos de bolas são normalmente feitas de ferro fundido com alto teor de carbono e alta liga ou bolas forjadas ou fundidas com alto teor de carbono e baixa liga. Em processos secos, como os usados em usinas termelétricas e indústrias de cimento, as esferas de ferro fundido com alto teor de cromo são comumente usadas, enquanto as operações de mineração, que normalmente usam processos úmidos, costumam usar esferas de alto carbono e baixa liga.
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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