Einführung

Beim Transport von Bergbauschlamm ist das Rohrmaterial weit mehr als nur einem Innendruck ausgesetzt.

Mineralpartikel bewegen sich kontinuierlich durch die Rohrleitung und erzeugen Gleitabrieb und Partikelstoß. Je nach Erz und Verarbeitungsbedingungen kann die Aufschlämmung auch Säuren, Laugen, Salze oder Prozesschemikalien enthalten.

Daraus ergibt sich für Bergbauingenieure und Einkäufer eine praktische Frage:

Welches Auskleidungsmaterial bietet das richtige Gleichgewicht zwischen Verschleißfestigkeit, Schlagfestigkeit, chemischer Beständigkeit und Betriebstemperatur?

Zu den gängigen Optionen gehören mit Keramik-ausgekleidete Stahlrohre, mit Gummi-ausgekleidete Stahlrohre undUHMWPE-ausgekleidetes Stahlrohr.

Der folgende Vergleich zeigt, warum UHMWPE für viele abrasive Bergbaupipeline-Anwendungen in Betracht gezogen wird.

UHMWPE vs. Keramik-ausgekleideter Stahl vs. Gummi-ausgekleideter Stahl

1. Warum ist Verschleißfestigkeit bei Bergbaupipelines wichtig?

Bergbauschlamm kann harte und kantige Mineralpartikel enthalten.

Quarz, Kieselsäure, Gesteinsfragmente und andere abrasive Feststoffe können ständig mit der Rohrinnenoberfläche in Kontakt kommen. Durch dieses wiederholte Gleiten und Stoßen kann sich mit der Zeit die Wandstärke herkömmlicher Stahlrohrleitungen verringern.

Verschleiß ist besonders wichtig bei:

Tailings-Pipelines

Pipelines für Mineralkonzentrate

Pipelines für Erzschlamm

Schleifkreise

Hydrozyklonleitungen

Pumpenauslassleitungen

Bögen und andere Strömungsrichtungsänderungen-

Die Schwere des Verschleißes hängt nicht nur von der Partikelkonzentration ab. Partikelhärte, Partikelgröße, Partikelform und Schlammgeschwindigkeit beeinflussen alle den tatsächlichen Verschleißmechanismus.

Aus diesem Grund kann eine verschleißfeste Auskleidung ein wichtiger Bestandteil der Konstruktion von Bergbaupipelines werden.

2. Warum UHMWPE als Rohrauskleidung verwendet wird

UHMWPE steht fürUltrahochmolekulares Polyethylen.

Das Material ist für seine hohe Verschleißfestigkeit, reibungsarme Oberfläche, Schlagzähigkeit und chemische Beständigkeit bekannt.

Bei der Verwendung als Innenauskleidung eines Stahlrohres erfüllen die beiden Materialien unterschiedliche Funktionen:

Stahl bietet strukturelle Unterstützung.

UHMWPE schützt die innere Strömungsoberfläche.

Diese Kombination ist besonders nützlich, wenn die Rohrleitung sowohl mechanische Festigkeit als auch Schutz vor internem Schlammverschleiß erfordert.

Anstatt dass die Stahlwand allein dem kontinuierlichen Abrieb standhalten muss, wird die UHMWPE-Auskleidung zur primären verschleißfesten Oberfläche.

3. UHMWPE vs. Keramik: Verschleißfestigkeit ist nicht der einzige Faktor

Mit Keramik-ausgekleidete Stahlrohre sind bekannt für ihre hohe Härte und Abriebfestigkeit.

Dies macht Keramik für Anwendungen mit starkem Gleitabrieb und hohen Betriebstemperaturen attraktiv. Einige mit Keramik-ausgekleidete Systeme können bei Temperaturen betrieben werden, die weit über dem Bereich von Polymerauskleidungen liegen.

Allerdings weist Keramik ein anderes Materialverhalten auf als UHMWPE.

Keramik ist hart, aber relativ spröde. Stöße, Vibrationen und Thermoschocks können je nach Systemdesign wichtige Faktoren sein.

UHMWPE bietet eine andere Kombination:

Abriebfestigkeit + Schlagzähigkeit + chemische Beständigkeit

Für Bergbauschlammsysteme, bei denen sowohl Abrieb als auch wiederholte Stöße eine Rolle spielen, kann diese Kombination wichtig sein.

Die Materialauswahl sollte sich daher am vorherrschenden Verschleißmechanismus orientieren und nicht einfach nur das Material mit der höchsten Härte auswählen.

4. UHMWPE vs. Gummi: Auswirkungen und chemische Bedingungen

Gummiauskleidungen werden häufig in Schlammanwendungen eingesetzt, da sie aufgrund ihrer Elastizität den Aufprall von Partikeln absorbieren können.

Dies kann in Systemen nützlich sein, in denen die Stoßbelastung ein großes Problem darstellt.

Die Leistung von Gummi hängt jedoch stark von der Gummiformulierung und der chemischen Umgebung ab. Für unterschiedliche chemische und Betriebsbedingungen werden unterschiedliche Gummimischungen ausgewählt.

UHMWPE geht das Problem anders an.

Seine hohe Schlagzähigkeit wird mit einer glatten, reibungsarmen Oberfläche und einer breiten chemischen Beständigkeit kombiniert.

Für Bergbauanwendungen, bei denen Abrieb und chemische Belastung gleichzeitig auftreten, kann UHMWPE daher als alternatives Auskleidungsmaterial in Betracht gezogen werden.

5. Chemikalienbeständigkeit ist im Bergbau wichtig

Abrieb ist nicht immer das einzige Problem.

Je nach Erz und Verarbeitungsprozess kann Bergbauschlamm Folgendes enthalten:

Saure Bestandteile

Alkalische Chemikalien

Chloride

Sulfate

Prozessreagenzien

Entwässerung eines Säurebergwerks

Stahl kann anfällig für elektrochemische Korrosion sein, wenn er bestimmten chemischen Umgebungen ausgesetzt wird.

UHMWPE weist eine gute Beständigkeit gegenüber vielen Säuren, Laugen und Salzen auf, weshalb Polymerauskleidungen für den Einsatz in chemisch aggressiven Schlämmen in Betracht gezogen werden.

Die chemische Beständigkeit sollte jedoch niemals als absolute Aussage betrachtet werden.

Die tatsächliche Kompatibilität sollte beurteilt werden nach:

Chemischer Typ

Konzentration

Temperatur

Expositionszeit

Zusammensetzung der Aufschlämmung

6. Warum Ellenbogen einen besonderen Verschleißschutz benötigen

Einer der wichtigsten Bereiche in einer Bergbauschlammrohrleitung ist der Krümmer.

In einem geraden Abschnitt folgen die Partikel im Allgemeinen der Hauptströmungsrichtung.

An einem Krümmer ändert sich die Strömungsrichtung. Der Partikelimpuls bewirkt, dass sich abrasive Feststoffe in Richtung bestimmter Bereiche der Biegung bewegen, wodurch der lokale Aufprall und der Gleitabrieb erhöht werden.

Dies kann dazu führen, dass Rohrbögen schneller verschleißen als benachbarte gerade Rohrabschnitte.

Aus diesem Grund kann eine vollständige UHMWPE-Mining-Pipeline Folgendes umfassen:

UHMWPE-ausgekleidetes gerades Rohr

Mit UHMWPE-gefütterte Ellbogen

Mit UHMWPE-gefütterte T-Shirts

UHMWPE-ausgekleidete Reduzierstücke

Flanschverbindungen

Die Verwendung des gleichen verschleißfesten Auskleidungskonzepts an kritischen Armaturen trägt dazu bei, einen gleichmäßigeren Schutz in der gesamten Pipeline aufrechtzuerhalten.

7. Temperatur: Wo Keramik einen Vorteil hat

Die Temperatur ist ein Bereich, in dem sich die drei Materialien im Vergleich deutlich unterscheiden.

Die Tabelle zeigt einen ungefähren Betriebsbereich von:

UHMWPE-ausgekleideter Stahl:-40 Grad bis +80 Grad

Mit Gummi-ausgekleideter Stahl:bis ca. 70 Grad

Mit Keramik-ausgekleideter Stahl:bis ca. 400 Grad

Keramik wird daher für Anwendungen relevant, bei denen Temperaturen außerhalb des praktischen Bereichs von Polymer- oder Gummiauskleidungen auftreten.

Für den Transport von Bergbauschlamm bei normaler-Temperatur ist die Temperatur jedoch möglicherweise nicht der primäre Auswahlfaktor.

In diesen Fällen können Abrieb, Stöße, chemische Verträglichkeit, Druck und Rohrleitungskonfiguration einen größeren Einfluss auf die Materialauswahl haben.

8. Neuauskleidung und Wartung

Bergbaupipelines erfordern schließlich eine Inspektion und Wartung.

Die Leichtigkeit der Reparatur oder des Austauschs der Innenverkleidung kann daher die gesamte Wartungsstrategie beeinflussen.

Mit UHMWPE-ausgekleidete Stahlrohre können so konstruiert werden, dass die verschleißfeste-Auskleidung und der Baustahlmantel separate Funktionen erfüllen.

Abhängig von der Produktkonstruktion kann eine Neuauskleidung oder ein Austausch in Betracht gezogen werden, wenn die Innenauskleidung ihre Lebensdauergrenze erreicht.

Dies kann besonders bei Bergbaupipelines über große Entfernungen nützlich sein, bei denen der Austausch einer gesamten Stahlpipeline einen erheblichen Installationsaufwand erfordern würde.

9. Wo werden UHMWPE-ausgekleidete Stahlrohre verwendet?

UHMWPE-ausgekleidete Stahlrohre können für eine Reihe von Bergbau- und Mineralverarbeitungsanwendungen in Betracht gezogen werden.

Transport von Abraumhalden

Rückstände können harte Mineralpartikel enthalten und über weite Strecken transportiert werden.

Die Kombination aus einer Stahlstrukturschicht und einer verschleißfesten UHMWPE-Auskleidung kann dort in Betracht gezogen werden, wo sowohl mechanische Unterstützung als auch interner Abriebschutz erforderlich sind.

Mineralkonzentrat

Beim Konzentrattransport kann es zu hohen Feststoffkonzentrationen und abrasiven Partikeln kommen.

Die tatsächliche Rohrauswahl sollte auf Partikelgröße, Härte, Konzentration, Geschwindigkeit und Druck basieren.

Mineralverarbeitung

In Rohrleitungen rund um Mahl-, Klassierungs- und andere Verarbeitungsstufen kann es zu örtlichem Verschleiß kommen.

Besonderes Augenmerk sollte auf Bögen, Pumpenanschlüsse und andere Änderungen der Flussrichtung- gelegt werden.

Gülletransport

UHMWPE-ausgekleidete Stahlrohre können in Betracht gezogen werden, wenn ein kontinuierlicher abrasiver Schlammfluss ein erhebliches internes Verschleißproblem verursacht.

10. Spezifikationen für UHMWPE-ausgekleidete Stahlrohre

Für eine Bergbauanwendung sollten Käufer ein ausgekleidetes Rohr nicht nur nach dem Nenndurchmesser auswählen.

Wichtige technische Parameter sind:

Die tatsächlichen Spezifikationen sollten entsprechend der spezifischen Rohrstruktur und den Betriebsbedingungen bestätigt werden.

11. Wie sollten Bergbaukäufer das Auskleidungsmaterial auswählen?

Es gibt kein einzelnes Auskleidungsmaterial, das für jede Bergbauanwendung geeignet ist.

Beginnen Sie stattdessen mit dem eigentlichen Fehlermechanismus.

Wenn Abrieb das Hauptanliegen ist

Auswerten:

Partikelhärte

Partikelgröße

Güllekonzentration

Strömungsgeschwindigkeit

Pipeline-Geometrie

Wenn die Auswirkungen das Hauptanliegen sind

Achten Sie besonders auf:

Grobe Partikel

Ellenbogen

Pumpenentladung

Richtungsänderungen

Vibration

Wenn die chemische Belastung erheblich ist

Auswerten:

pH-Wert

Chemischer Typ

Konzentration

Betriebstemperatur

Expositionszeit

Wenn die Temperatur extrem hoch ist

Keramik oder ein anderes Hochtemperaturmaterial kann aufgrund seiner Verschleißfestigkeit eher in Betracht gezogen werden als die Wahl einer Polymerauskleidung.

Das ist der Schlüssel zur richtigen Materialauswahl:

Wählen Sie das Futter nicht allein nach der Abriebfestigkeit aus. Wählen Sie es entsprechend den vollständigen Betriebsbedingungen aus.

Warum UHMWPE für Bergbaupipelines in Betracht ziehen?

Der Vergleich in der Grafik zeigt den Hauptgrund, warum UHMWPE bei Bergbauanwendungen Aufmerksamkeit erregt.

Es bietet eine Kombination von Eigenschaften, anstatt sich auf ein einzelnes Leistungsmerkmal zu verlassen:

Hohe Verschleißfestigkeit

Gute Schlagfestigkeit

Gute chemische Beständigkeit

Glatte Innenfläche

Geringe Reibung

Relativ einfache Wartung und Neuauskleidung

Für Bergbauschlammanwendungen, die innerhalb seines Temperatur- und Druckbereichs betrieben werden, ist diese Kombination geeignetUHMWPE-ausgekleidetes Stahlrohreine praktische Option.

Die Stahlhülle sorgt für strukturelle Unterstützung, während die UHMWPE-Auskleidung die Innenfläche vor ständigem Kontakt mit Schleifschlamm schützt.

FAQ

Sind mit UHMWPE-ausgekleidete Stahlrohre für Tailings geeignet?

Es kann für den Transport von Rückständen geeignet sein, bei denen Abrieb und chemische Belastung wichtige Faktoren sind. Die endgültige Auswahl sollte auf den Eigenschaften der Abraumhalden, dem Druck, der Geschwindigkeit, der Temperatur und der Rohrleitungskonfiguration basieren.

Ist ein mit Keramik-ausgekleidetes Stahlrohr verschleißfester- als UHMWPE?

Keramik kann eine extrem hohe Härte und Abriebfestigkeit bieten, insbesondere bei geeigneten Hochtemperatur- oder starken Gleitabriebanwendungen. UHMWPE bietet ein anderes Gleichgewicht zwischen Abriebfestigkeit, Schlagzähigkeit und Chemikalienbeständigkeit.

Warum UHMWPE anstelle einer Gummiauskleidung wählen?

UHMWPE kann dort in Betracht gezogen werden, wo Abriebfestigkeit und chemische Beständigkeit zusammen wichtig sind. Gummi bleibt dort nützlich, wo seine Stoßdämpfung und Flexibilität von Vorteil sind. Die richtige Wahl hängt von der tatsächlichen Gülle und den Betriebsbedingungen ab.

Können mit UHMWPE-ausgekleidete Stahlrohre Bergbauschlamm unter hohem-Druck verarbeiten?

Der Stahlmantel bietet strukturelle Druckunterstützung, der zulässige Druck hängt jedoch vom Rohrdurchmesser, der Stahlwandstärke, der Auskleidungsstruktur, der Verbindungskonstruktion und der Druckstufe ab. Die spezifische PN-Bewertung sollte vor der Bestellung bestätigt werden.

Müssen mit UHMWPE-gefütterte Ellbogen besondere Berücksichtigung finden?

Ja. Rohrbögen sind häufig Stellen mit hohem{1}Verschleiß, da die Schlammrichtung ihre Richtung ändert und sich Schleifpartikel am Außenradius der Biegung konzentrieren können.

Abschluss

Bei der Auswahl von Rohrleitungen für Bergbauschlamm geht es nicht einfach nur um die Wahl zwischen Stahl, Gummi und Keramik.

Jedes Material hat eine andere KombinationVerschleißfestigkeit, Schlagfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und Wartungseigenschaften.

Keramik eignet sich hervorragend für hohe -Temperaturen und starke Abriebbedingungen. Gummi kann bei geeignetem Schlammeinsatz eine starke Stoßdämpfung bieten.UHMWPE-ausgekleidete Stahlrohre bieten eine ausgewogene Kombination aus Abriebfestigkeit, Schlagzähigkeit und chemischer Beständigkeit für viele Schlammanwendungen im Bergbau.

Bei Tailings-, Konzentrat- und Mineralschlamm-Pipelines sollte die endgültige Entscheidung auf der Grundlage der tatsächlichen Situation getroffen werdenPartikeleigenschaften, Schlammkonzentration, Geschwindigkeit, Druck, Temperatur und Rohrleitungsgeometrie.

Hier können mit UHMWPE-ausgekleidete Stahlrohre eine praktische Lösung für anspruchsvolle Bergbau-Pipelinesysteme sein.

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