Introduzione

Una conduttura di riempimento può fallire un'operazione di estrazione senza nemmeno trasportare una sola tonnellata di minerale appena estratto. Nelle miniere d'oro sotterranee, gli sterili lavorati vengono spesso restituiti sottoterra per riempire i vuoti estratti e fornire supporto al terreno. Il processo riduce la quantità di sterili che devono essere immagazzinati in superficie aiutando la miniera a gestire i suoi lavori sotterranei.

Ma spostare questo materiale non è semplice come pompare l’acqua attraverso un tubo. Il liquame contiene particelle solide e il suo comportamento cambia con la concentrazione, la distribuzione delle particelle, la velocità del flusso e la geometria della tubazione. Quando queste variabili sono scarsamente controllate, il sistema di trasporto può subire un'usura eccessiva, un flusso instabile o interruzioni nel riempimento.

Il Sudafrica ha una lunga storia di ricerca su questo problema. Un articolo pubblicato suGiornale dell'Istituto dell'Africa meridionale di estrazione mineraria e metallurgianel 1992 ha esaminato l'usura nelle condutture di riempimento utilizzando sterili classificati dalla miniera d'oro di Vaal Reefs East. I ricercatori hanno studiato la densità relativa, la velocità e il diametro del tubo del liquame, dimostrando che l'usura della tubazione doveva essere intesa come un problema del sistema piuttosto che semplicemente come un problema materiale.

Per le miniere che prendono in considerazione la sostituzione dei tubi, questa distinzione è importante. L'UHMWPE (polietilene ad altissimo peso molecolare) offre proprietà che possono essere utili nelle applicazioni di trasporto abrasivo, ma sceglierlo con successo richiede una comprensione di ciò che sta accadendo all'interno della linea esistente.

Il costo nascosto dello spostamento dei residui delle miniere d’oro

La lavorazione dell'oro separa i minerali preziosi dalla roccia circostante. Dopo il recupero, il materiale rimanente può essere classificato, addensato o miscelato con leganti prima di essere trasportato nel sottosuolo come materiale di riempimento.

Il materiale che entra in una condotta di riempimento non è quindi necessariamente lo stesso dei rifiuti minerari non trattati. La distribuzione granulometrica e la concentrazione dei solidi dipendono dalle fasi di lavorazione e preparazione.

Nei sistemi di sterili classificati, una frazione relativamente grossolana può essere separata dal materiale più fine. In altre operazioni si può utilizzare una miscela ad alta densità o una pasta cementata. Ogni formulazione si comporta diversamente durante il trasporto.

Una tubazione progettata attorno a un liquame non può essere automaticamente ritenuta idonea per un altro.

Lo studio Vaal Reefs East del 1992 è particolarmente rilevante perché ha studiato la relazione tra l’usura delle tubazioni e tre variabili operative: densità relativa del liquame, velocità del flusso e diametro del tubo. Il documento ha inoltre discusso la sfida del trasporto di sterili classificati a concentrazioni di volume comprese tra il 36% e il 46%.

Queste cifre descrivono il contesto di prova dello studio, non un range operativo universale per le miniere d’oro sudafricane. Il loro significato è che anche uno specifico flusso di sterili può richiedere un'attenta valutazione di come la sua concentrazione e le condizioni di trasporto interagiscono con il tubo.

Leggi la ricerca originale:Le prestazioni delle condotte di riempimento, Giornale dell'Istituto dell'Africa meridionale di estrazione mineraria e metallurgia.

Perché una pipeline si usura in modo non uniforme

Un tubo può sembrare uniforme dall'esterno, ma le condizioni al suo interno non sono necessariamente uniformi su tutta la sua lunghezza.

Si consideri una linea di riempimento che funziona per periodi prolungati. Le particelle solide si muovono con il liquido, ma il loro movimento dipende dalla dimensione delle particelle, dalla densità, dalla concentrazione e dalle condizioni del flusso locale. Alcune particelle rimangono sospese; altri potrebbero avvicinarsi alla parete del tubo o interagire con esso più frequentemente.

Nel tempo, queste interazioni possono rimuovere materiale dalla superficie interna. La quantità e la posizione dell'usura dipendono dal liquame e dalla progettazione della tubazione.

Tre questioni pratiche meritano particolare attenzione.

In primo luogo, l'impasto liquido potrebbe essere troppo denso per la struttura operativa esistente.L'aumento della concentrazione di solidi modifica la densità della miscela e può alterarne il comportamento del flusso. In alcuni sistemi, il risultato è una maggiore resistenza al trasporto e maggiori esigenze sul sistema di pompaggio o di flusso per gravità.

In secondo luogo, la velocità del flusso comporta un compromesso.Una velocità troppo bassa per un particolare impasto liquido può consentire la sedimentazione dei solidi. L’aumento della velocità può aiutare a mantenere il trasporto, ma può anche aumentare l’impatto e l’usura delle particelle. Non esiste una velocità universale che risolva entrambi i problemi per ogni sistema di riempimento.

In terzo luogo, il diametro del tubo influisce più della capacità di flusso.A parità di portata volumetrica, variando il diametro interno si modifica la velocità media. Il diametro influenza anche le perdite di carico e il comportamento dei solidi. Selezionare un tubo più grande o più piccolo senza valutare il sistema completo può creare un problema diverso anziché risolvere quello originale.

Queste relazioni spiegano perché non sempre è sufficiente sostituire un tubo usurato con un materiale diverso. La sostituzione può migliorare la resistenza all'usura, ma non correggerà automaticamente una preparazione del liquame inadeguata o un regime operativo instabile.

Dove UHMWPE entra nella discussione

L'UHMWPE viene utilizzato in applicazioni che richiedono resistenza all'usura e una superficie con attrito relativamente basso. Per le operazioni minerarie, queste proprietà lo rendono un candidato per la valutazione di operazioni selezionate con liquami abrasivi.

Il suo valore dovrebbe essere giudicato rispetto all’effettivo meccanismo di fallimento.

Se il tubo d'acciaio esistente subisce ripetute perdite di materiale interno, potrebbe valere la pena studiare un polimero resistente all'usura. Se la corrosione contribuisce al deterioramento, anche la differenza tra materiali metallici e polimerici può essere rilevante. L'UHMWPE non subisce la corrosione elettrochimica allo stesso modo dell'acciaio al carbonio, anche se deve ancora essere verificata la compatibilità con l'effettivo liquido di processo.

Ci sono limiti importanti a questo confronto. Non tutti i flussi di riempimento delle miniere d'oro hanno la stessa abrasività e non tutti i tubi UHMWPE hanno la stessa capacità di pressione. Un tubo adatto per una parte di un'operazione mineraria potrebbe non essere appropriato per un'altra.

Il riempimento è inoltre diverso dal trasporto convenzionale degli sterili in superficie. Alcuni sistemi sotterranei funzionano sotto gravità, mentre altri utilizzano pompe o una combinazione di sezioni di tubi verticali e orizzontali. Il materiale di riempimento cementato introduce ulteriori considerazioni perché la miscela può sviluppare proprietà reologiche diverse dai sterili classificati non cementati.

Il servizio previsto deve quindi essere chiaro prima che venga specificato un prodotto.

Cosa dice la ricerca esistente agli acquirenti del settore minerario

La letteratura sudafricana offre una lezione utile: il materiale della pipeline e le condizioni operative della pipeline devono essere considerati insieme.

Un documento di follow-up inGiornale dell'Istituto dell'Africa meridionale di estrazione mineraria e metallurgiahanno discusso l'influenza della velocità media della miscela, della densità relativa del liquame e del diametro del tubo sull'usura nei sistemi di distribuzione del materiale di riempimento. Ha inoltre esaminato materiali alternativi per le tubazioni, tra cui poliuretano e polietilene ad alta densità, sottolineando l'importanza del controllo di qualità nella costruzione di tubazioni rivestite.

Questa ricerca costituisce un’utile prova storica del fatto che le tubazioni a base di polimeri sono state a lungo prese in considerazione nelle applicazioni di riempimento minerario. Tuttavia, HDPE e UHMWPE sono materiali diversi. I risultati relativi a un polimero non dovrebbero essere presentati come prova diretta delle prestazioni dell'altro.

Allo stesso modo, i risultati di una particolare miniera non possono stabilire la durata prevista di un tubo in un altro sito. La composizione dei residui, le caratteristiche delle particelle, il layout della tubazione e la pratica operativa sono tutti fattori che influenzano il risultato.

Per una miniera che valuta l’UHMWPE, la prova più utile combina i dati dei test sui materiali con le informazioni provenienti dalla linea esistente. I registri di ispezione, le posizioni delle sezioni usurate, la pressione operativa e le caratteristiche del liquame possono aiutare a determinare se una modifica del materiale risolve il problema reale.

Riferimenti tecnici correlati:L'effetto della corrosione sul tasso di usura delle tubazioni in acciaio che trasportano i liquami di riempimento.

Tubo minerario Luoyang Zhengju UHMWPE: specifiche pubblicate

Per gli acquirenti che valutano i tubi UHMWPE per applicazioni minerarie idonee, le seguenti specifiche sono elencate nella pagina dei tubi UHMWPE per miniere del produttore.

Riferimento del prodotto:https://www.cnzjpipe.com/uhmwpe-pipe/uhmwpe-mining-slurry-pipes.html

Queste sono le specifiche del prodotto pubblicate e non una garanzia di idoneità per ogni applicazione di riempimento sotterraneo. L'intervallo di pressione indicato deve essere verificato rispetto all'esatta configurazione del tubo e ai requisiti di progettazione. Il risultato del test di abrasione deve essere interpretato utilizzando il metodo di test e le condizioni specificati dal produttore.

Per un'installazione sotterranea proposta, il team di ingegneri della miniera dovrebbe anche esaminare la portata richiesta, le caratteristiche del liquame, la disposizione dei collegamenti, i supporti e la procedura di installazione. La resistenza all'usura di un prodotto non stabilisce di per sé la sua idoneità strutturale per un particolare sistema.

Prima di sostituire il tubo, indagare sul guasto

Un'utile valutazione della sostituzione inizia con alcune domande a cui è possibile rispondere dai registri della miniera.

Dove si verifica l'usura? È concentrata in tratti particolari oppure la perdita materiale è distribuita lungo la linea? Il deterioramento è correlato ai cambiamenti nella concentrazione del liquame o nelle condizioni operative? La tubazione ha subito ostruzioni, fluttuazioni di pressione o ripetute interruzioni per manutenzione?

Le risposte aiutano a separare i problemi legati ai materiali da quelli legati ai processi.

Se il liquame non viene trasportato in modo coerente, rivedere la sua preparazione e le condizioni di flusso può essere importante quanto cambiare il materiale del tubo. Se l'ispezione conferma un'usura interna persistente in condizioni operative altrimenti accettabili, un materiale diverso per il tubo può offrire una soluzione più pertinente.

Per i team di approvvigionamento, questo è anche il motivo per cui un preventivo dovrebbe basarsi sull'applicazione effettiva piuttosto che sulla frase "tubo da miniera d'oro". Il diametro richiesto, la pressione, il tipo di liquame e la disposizione di installazione determinano quali configurazioni del prodotto meritano un'ulteriore valutazione.

Conclusione

I sistemi di riempimento delle miniere d’oro sudafricane forniscono un chiaro esempio di come sono collegate la lavorazione dei minerali e l’ingegneria delle condutture. La ricerca su Vaal Reefs East ha dimostrato che la densità relativa del liquame, la velocità del flusso e il diametro del tubo erano variabili importanti nello studio dell'usura delle tubazioni di riempimento.

Vale la pena valutare l'UHMWPE quando la resistenza all'abrasione e la compatibilità del materiale sono rilevanti per il problema operativo. Non dovrebbe essere trattato come un sostituto universale dell’acciaio, né i risultati dell’HDPE o di altri sistemi polimerici dovrebbero essere trasferiti all’UHMWPE senza prove a sostegno.

Il motivo più valido per cambiare il materiale dei tubi deriva dalla comprensione del sistema esistente: cosa contiene il liquame, come si muove, dove si usura il tubo e cosa deve sopportare la sostituzione.

Per una miniera che subisce un deterioramento ripetuto delle tubazioni, tali informazioni forniscono un punto di partenza più utile rispetto a un’affermazione generica sulle prestazioni del materiale.

Domande frequenti

Il tubo UHMWPE è adatto per il riempimento delle miniere d'oro?

Potrebbe essere adatto per applicazioni selezionate, ma l'idoneità dipende dalla composizione dell'impasto liquido, dalla concentrazione di solidi, dalla pressione operativa, dalla temperatura e dalle capacità documentate del prodotto. Dovranno essere valutate anche le condizioni di installazione interrata.

L’aumento della velocità del liquame aumenta sempre l’usura?

Non in ogni circostanza. La velocità influenza il movimento e l'usura delle particelle, ma una velocità molto bassa può consentire la sedimentazione dei solidi. L'intervallo operativo appropriato dipende dal liquame e dalla tubazione specifici.

UHMWPE può risolvere blocchi ricorrenti?

La sola sostituzione del materiale del tubo potrebbe non risolvere i blocchi causati da sedimentazione, preparazione inadeguata del liquame o interruzioni di funzionamento. La causa sottostante deve essere identificata prima di selezionare una sostituzione.

Quali informazioni sono necessarie per valutare il tubo minerario UHMWPE?

Le informazioni utili includono il diametro richiesto, la pressione di esercizio, il tipo di liquame, la concentrazione di solidi, le informazioni sulla dimensione delle particelle, ove disponibili, la temperatura operativa e la disposizione di installazione.

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Informazioni su Luoyang Zhengju New Materials Technology Co., Ltd.

Luoyang Zhengju New Materials Technology Co., Ltd. produce tubi e raccordi in UHMWPE, HDPE, PVC e altri materiali in plastica per applicazioni industriali.

Per i liquami minerari e altri progetti idonei di trasporto di minerali, accogliamo con favore richieste con le dimensioni dei tubi richieste e le informazioni operative disponibili. Il nostro team può esaminare i requisiti e discutere le opzioni di prodotto appropriate.

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