Wie sich abrasives Kupfererz auf die Lebensdauer von Brecherteilen auswirkt

Ein Kegeleinsatz kann an der nächsten Anlage doppelt so schnell verschleißen, und Chalkopyrit hat damit nichts zu tun

Ein Kupfer-Porphyr-Betrieb, der Erz aus der phyllitischen Alterationszone zerkleinert, kann einen Satz Kegelauskleidungen in weniger als 700 Betriebsstunden verschleißen, während derselbe Brecher, der Erz aus der kaliumhaltigen Zone desselben Tagebaus verarbeitet, mit derselben Auskleidung über 1.200 Stunden laufen kann. Der Kupfersulfidgehalt unterscheidet sich zwischen den beiden Zonen kaum. Was sich jedoch ändert, ist der Gehalt an Quarz und Pyrit, die neben den Kupfermineralien vorkommen, und genau dieser Unterschied entscheidet letztendlich darüber, wie lange ein Brecherteil hält.

Warum weiche Kupfererze nicht gleichbedeutend mit einer schonenden Verschleißumgebung sind

Chalkopyrit, das Mineral, aus dem der größte Teil des weltweit geförderten Kupfers gewonnen wird, liegt auf der Mohs-Skala nur bei 3,5 bis 4 und ist damit weich genug, um mit einem Taschenmesser Kratzer zu hinterlassen. Bornit liegt bei knapp 3, und Chalkosin liegt bei 2,5 bis 3 und ist damit noch weicher. Würde man die Härte von Erzen allein anhand der Kupfermineralien beurteilen, Brecher-Verschleißteile sollte eine leichte Aufgabe sein. Bei Porphyr-Kupfer-Lagerstätten läuft das jedoch anders. Diese Systeme bilden sich um weit verbreitete Quarzadern und Stockwork-Alterationen, und insbesondere die Phyllit-Zone enthält erhebliche Mengen an Pyrit – ein Mineral, das sich nicht mit einer Messerklinge zerkratzen lässt und auf derselben Skala bei etwa 6 bis 6,5 liegt, während Quarz selbst einen Härtegrad von 7 auf der Mohs-Skala aufweist. Laboruntersuchungen von Albertin und Sinatora an Verschleißkörpern aus chromreichem Weißguss ergaben einen schnelleren Metallverlust gegenüber Quarz als gegenüber Eisenerz oder Phosphatgestein – ein Ergebnis, das mit den täglichen Beobachtungen der Brecherteams bei Porphyr-Kupfererz übereinstimmt: Die Mineralogie der Gangart bestimmt die Verschleißrate, nicht das abgebaute Erzmineral.

Den Abriebindex vor der Bestellung von Ersatzteilen ablesen

Der Bond-Abriebindex ist nach wie vor die Standardmethode, um diesen Effekt quantitativ zu erfassen. Werte über etwa 0,6 weisen auf ein Erz hin, das so abrasiv ist, dass einige Betriebe speziell zur Eindämmung der Kosten für den Austausch der Auskleidungen auf einstufige Brechkreisläufe umstellen; Werte über etwa 0,7 sprechen in der Vorstufe eher für Doppelhebel-Backenbrecher gegenüber Einfachhebel-Konstruktionen, und Werte über etwa 0,15 machen eine nicht-autogene Prallzerkleinerung für dieses Erz bereits unwirtschaftlich. Die gemeldeten Austauschintervalle für Auskleidungen in Kupferbetrieben liegen üblicherweise zwischen 600 und 1200 Betriebsstunden, je nachdem, wo sich das Erz auf der Skala des Bond-Abriebindexes befindet. Aus diesem Grund führt eine pauschale Bestellung von Verschleißteilen für einen gesamten Tagebau, ohne eine zonenweise Betrachtung des Abriebprofils dazu führt, dass entweder zu viel für Legierungen bezahlt wird, die das Erz gar nicht benötigt, oder dass für Zonen, in denen der Verschleiß weitaus schneller voranschreitet als erwartet, zu wenig bestellt wird.

Die „Work-Hardening“-Falle bei bröckeligem, mit Quarz durchzogenem Erz

Die Leistungsfähigkeit von Manganauskleidungen hängt davon ab, wie viel Aufprallenergie beim Zerkleinerungsvorgang freigesetzt wird, da sich die durch Kaltverfestigung entstandene Schutzschicht, die die Oberfläche der Auskleidung schützt, nur unter ausreichender kinetischer Belastung bildet. Quarzdurchzogener Porphyrerz ist oft brüchig und zerbricht bereits bei relativ geringer Druckspannung, obwohl der Quarz selbst hart ist – und diese Kombination stellt eine bekannte Gefahr für Manganauskleidungen dar. Wenn das Erz zu leicht bricht, um pro Partikel genügend Aufprallenergie zu liefern, bleibt die durch Kaltverformung gehärtete Schicht flach, und eine flache Schicht nutzt sich ab, bevor sie überhaupt ihre volle Härte erreicht; daher nutzt sich die Auskleidung schneller ab, als ihre Brinell-Härte vermuten lässt, obwohl bei der Installation alles korrekt war.

Für die Zerkleinerungsstufen von Kupfererz geeignete Materialgüten

Bei der Auswahl von Brecherteilen für eine Kupfer-Porphyr-Anlage müssen sowohl die jeweilige Brechstufe als auch die zugeführte Alterationszone berücksichtigt werden. Primärbacken werden nach wie vor häufig aus Hadfield-Manganstahl gegossen, um ASTM A128, mit einem Mangangehalt von 11 bis 14 Prozent, erreicht im Gusszustand eine Härte von etwa 200 bis 250 HB und steigt nach vollständiger Kaltverfestigung unter starker Belastung auf über 500 HB an. Große Primär Kreiselbrecher Bei der Aufbereitung von Porphyrerz mit hoher Tonnage wird häufig auf Werkstoffe mit höherem Mangangehalt oder Chrom-Molybdän-Legierungsstahl umgestellt, wo die Stoßbelastungen am höchsten sind. Sekundäre und tertiäre Kegelbrecher, die bereits aufbereitetem Material bearbeiten, bei dem die Gleitabnutzung durch Quarz und Pyrit gegenüber der Stoßbelastung überwiegt, sind der Bereich, in dem hochchromhaltiges Weißguss-Eisen zum Einsatz kommt, um ASTM A532 Klasse III Typ A erfüllt seine Anforderungen, in der Regel mit einem Chromgehalt von 18 bis 28 Prozent und einer wärmebehandelten Härte von 58 bis 64 HRC. Die Gussqualität spielt unabhängig von der Legierung nach wie vor eine wichtige Rolle; Sandgussauskleidungen, die nach ISO 8062-3, Güteklasse CT8 bis CT10 Setzen Sie den Sitz korrekt an Kopf und Schale an, um lokale Belastungen zu vermeiden, die die Lebensdauer jeder Legierung verkürzen.

Zerkleinerungsstufe	Vorherrschende Abnutzungsart	Typische Legierung	Härtebereich
Vorbrecher (Backen- oder Kreiselbrecher)	Erhebliche Auswirkungen auf das Roherz aus dem Tagebau	Hadfield-Manganstahl, 11 bis 14 Prozent Mn	200 bis 250 HB im Gusszustand, 500 HB im gehärteten Zustand
Sekundärkonus	Kombinierte Schlag- und Gleitabriebbelastung	Manganstahl oder hochchromhaltiges Weißguss	200 bis 250 HB oder 58 bis 64 HRC
Tertiärkegel	Gleitabrieb durch Quarz und Pyrit	Weißes Eisen mit hohem Chromgehalt, 18 bis 28 Prozent Cr	58 bis 64 HRC

Praktische Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer bei der Verarbeitung von abrasivem Kupfererz

• Führen Sie einen Bond-Abriebindex-Test an Erz aus jeder Alterationszone durch, anstatt sich auf einen einzigen, für das gesamte Bergwerk geltenden Durchschnittswert zu verlassen, da sich Material aus der Phyllit-Zone sehr unterschiedlich verhalten kann als Erz aus der Kalium-Zone im selben Tagebau.
• Erfassen Sie die Lebensdauer der Gleisauskleidung in Stunden im Verhältnis zum Bond-Work-Index des tatsächlich verarbeiteten Erzes und nutzen Sie diesen Zusammenhang, um den Bedarf an Brecherersatzteilen zu prognostizieren, anstatt Bestellungen nach einem festen Kalenderplan aufzugeben.
• Achten Sie darauf, ob sich die Auskleidungen schneller abnutzen, als es aufgrund ihrer Nennhärte zu erwarten wäre, da dies häufig auf bröckeliges, mit Quarzadern durchzogenes Erz hindeutet, das eine vollständige Aushärtung der Manganauskleidung verhindert.
• Die Wahl der Legierung sollte auf die jeweilige Zerkleinerungsstufe abgestimmt werden, wobei in der Vorzerkleinerungsstufe die Zähigkeit und in den nachfolgenden Stufen, in denen das Aufgabematerial bereits zerkleinert wurde und der Gleitverschleiß überwiegt, die Chromhärte im Vordergrund stehen sollte.
• Achten Sie darauf, dass der Kammer-Choke gleichmäßig beschickt und zentriert bleibt, da eine ungleichmäßige Beschickung den Verschleiß auf einen Bereich konzentriert, unabhängig davon, wie gut die Legierungssorte ausgewählt wurde.

Beschaffung von Brecherteilen für eine Anlage zur Aufbereitung von abrasivem Kupfererz

All dies ändert nichts daran, welchen Beitrag Kupfer für die Welt leistet, aber es verändert die Anforderungen, die an einen Brechkreis für einen Satz Brecherteile gestellt werden sollten. Yonsmen gießt Backenplatten, Mantelplatten, Konkavplatten und komplette Brecherteilsätze gemäß den hier beschriebenen Mangan- und Chrom-Spezifikationen, wobei für jede Charge die chemische Zusammensetzung und die Härte dokumentiert werden, sodass die Legierung tatsächlich der Verwitterungszone entspricht, in der sie zum Einsatz kommen soll.

Arbeiten mit einem Brecher Zulieferer Dass Ihre Daten zum Bond-Abriebindex und zum Arbeitsindex nach Zonen ausgewertet werden, anstatt eine einzige Legierung für die gesamte Grube anzugeben, sorgt dafür, dass die Lebensdauer der Auskleidung vorhersehbar bleibt, selbst wenn sich das Erz von kaliumhaltigem zu phyllitischem Gestein verändert. Senden Sie uns Ihre Abriebprüfergebnisse und das aktuelle Verschleißmuster zu, dann können wir Ihnen die für jede Phase Ihrer Produktionslinie am besten geeignete Legierung empfehlen.