Comment le minerai de cuivre abrasif influe sur la durée de vie des pièces des concasseurs

Une chemise de cône peut s'user deux fois plus vite sur un banc voisin, et la chalcopyrite n'y est pour rien

Une exploitation de porphyre cuprifère broyant du minerai provenant de la zone d’altération phyllitique peut user un jeu de revêtements de cône en moins de 700 heures de fonctionnement, tandis que le même concasseur traitant du minerai de la zone potassique issue de la même carrière à ciel ouvert peut fonctionner plus de 1 200 heures avec un revêtement identique. La teneur en sulfure de cuivre varie à peine entre les deux zones. Ce qui varie, c’est la teneur en quartz et en pyrite présents aux côtés des minéraux de cuivre, et c’est cette différence qui détermine en réalité la durée de vie d’une pièce de concasseur.

Pourquoi la présence de minéraux de cuivre tendres n'implique pas nécessairement un environnement d'usure modéré

La chalcopyrite, minéral à l'origine de la majeure partie du cuivre extrait dans le monde, n'atteint que 3,5 à 4 sur l'échelle de Mohs, ce qui la rend suffisamment tendre pour être rayée avec un couteau de poche. La bornite avoisine les 3, et la chalcocite se situe entre 2,5 et 3, ce qui la rend encore plus tendre. Si l'on jugeait la dureté du minerai uniquement en fonction des minéraux de cuivre, pièces d'usure du concasseur devrait être une tâche facile. Les gisements de cuivre porphyrique ne fonctionnent pas ainsi. Ces systèmes se forment autour de veines de quartz omniprésentes et d’altérations en réseau, et la zone phyllique, en particulier, contient une quantité importante de pyrite, un minéral qui ne se raye pas sous la lame d’un couteau et dont la dureté se situe entre 6 et 6,5 sur la même échelle, aux côtés du quartz lui-même, qui affiche une dureté de 7 sur l’échelle de Mohs. Les travaux en laboratoire menés par Albertin et Sinatora sur des corps d’usure en fonte blanche à haute teneur en chrome ont montré une perte de métal plus rapide face au quartz que face au minerai de fer ou au phosphate naturel, un résultat qui correspond à ce que les équipes de concassage observent quotidiennement sur le minerai de cuivre porphyrique : c’est la minéralogie de la gangue qui détermine le taux d’usure, et non le minéral extrait.

Comment interpréter l'indice d'abrasion avant de commander des pièces

L’indice d’abrasion de Bond reste la méthode standard pour quantifier cet effet. Des valeurs supérieures à environ 0,6 indiquent que le minerai est suffisamment abrasif pour que certaines exploitations optent pour des circuits de concassage à une seule étape, dans le but précis de maîtriser les coûts de remplacement des revêtements ; des valeurs supérieures à environ 0,7 tendent à favoriser les concasseurs à mâchoires à double levier plutôt que les modèles à levier unique au niveau de l’étape primaire, et les valeurs supérieures à environ 0,15 rendent déjà le concassage à impact non autogène non rentable pour ce minerai. Les intervalles de remplacement des revêtements rapportés dans les exploitations de cuivre varient généralement entre 600 et 1 200 heures de fonctionnement, en fonction de la position du minerai sur l'échelle de l'indice d'abrasion de Bond. C'est pourquoi une commande unique et forfaitaire de pièces d'usure pour l'ensemble d'une fosse, sans analyse du profil d’abrasion zone par zone, conduit généralement soit à surpayer pour un alliage dont le minerai n’a pas besoin, soit à sous-estimer les quantités nécessaires pour des zones qui s’useront bien plus rapidement que prévu.

Le piège du durcissement par travail avec un minerai veiné de quartz friable

Les performances des revêtements en manganèse dépendent de l'énergie d'impact générée par l'action de concassage, car la couche de durcissement par déformation qui protège la surface du revêtement ne se forme qu'en présence d'une charge cinétique suffisante. Le minerai de porphyre à veines de quartz est souvent friable et se brise sous une contrainte de compression relativement faible, même si le quartz lui-même est dur ; cette combinaison est connue pour mettre à rude épreuve les revêtements en manganèse. Lorsque le minerai se fracture trop facilement pour fournir une énergie d’impact suffisante par particule, la couche durcie par déformation reste superficielle ; or, une couche superficielle s’use avant même d’atteindre sa dureté maximale, de sorte que la revêtement s’use plus rapidement que ne le laisserait supposer sa dureté Brinell, même si l’installation ne présentait aucun défaut.

Nuances de matériaux adaptées aux différentes étapes du concassage du minerai de cuivre

Le choix des pièces de concasseur pour une chaîne de traitement du porphyre cuprifère doit tenir compte à la fois de l'étape de concassage et de la zone d'altération qui alimente celle-ci. Les mâchoires primaires sont encore couramment moulées en acier au manganèse Hadfield afin de ASTM A128, avec une teneur en manganèse comprise entre 11 et 14 %, offrant une dureté d'environ 200 à 250 HB à l'état brut de coulée et dépassant les 500 HB une fois entièrement durci par déformation sous l'effet d'impacts violents. Grand primaire concasseurs giratoires Le traitement de grands tonnages de minerai porphyrique conduit souvent à une concentration plus élevée en manganèse ou en acier allié au chrome-molybdène là où les charges d'impact sont les plus élevées. Les concasseurs à cône secondaires et tertiaires, qui traitent des matériaux déjà libérés où l'abrasion par glissement due au quartz et à la pyrite l'emporte sur l'impact, sont les endroits où l'on trouve de la fonte blanche à haute teneur en chrome pour ASTM A532 Classe III Type A répond aux exigences requises, avec généralement une teneur en chrome comprise entre 18 et 28 % et une dureté après traitement thermique de 58 à 64 HRC. La qualité de la pièce moulée reste un facteur déterminant, quel que soit l'alliage ; les chemises moulées au sable produites selon Niveaux CT8 à CT10 selon la norme ISO 8062-3 s'ajuste correctement contre la tête et la cuvette, afin d'éviter les contraintes localisées qui réduisent la durée de vie de tout alliage.

Étape de concassage	Mode d'usure dominant	Alliage type	Gamme de dureté
Concasseur à mâchoires ou giratoire primaire	Impact important sur le flux de minerai brut	Acier au manganèse Hadfield, 11 à 14 % de Mn	200 à 250 HB à l'état brut, 500 HB après trempe
Cône secondaire	Impact mixte et abrasion par glissement	Acier au manganèse ou fonte blanche à haute teneur en chrome	200 à 250 HB ou 58 à 64 HRC
Cône tertiaire	Usure par glissement due au quartz et à la pyrite	Fonte blanche à haute teneur en chrome, 18 à 28 % de Cr	58 à 64 HRC

Pratiques sur le terrain visant à prolonger la durée de vie des équipements face au minerai de cuivre abrasif

• Effectuez un test d'indice d'abrasion de Bond sur le minerai provenant de chaque zone d'altération plutôt que de vous fier à une seule moyenne à l'échelle de la mine, car le minerai de la zone phyllique peut présenter un comportement très différent de celui de la zone potassique au sein d'une même carrière.
• Suivre la durée de vie des revêtements de voie en heures en fonction de l'indice Bond Work correspondant au minerai effectivement traité, et utiliser cette corrélation pour prévoir les achats de pièces de concasseur plutôt que de passer commande selon un calendrier fixe.
• Soyez attentifs aux revêtements qui s'usent plus rapidement que ne le laisserait supposer leur dureté nominale, car ce phénomène indique souvent la présence d'un minerai friable, veiné de quartz, qui empêche le revêtement au manganèse de durcir complètement.
• Adapter le choix de l'alliage à l'étape de concassage, en privilégiant la ténacité lors de la première étape et la dureté due au chrome lorsque le matériau d'alimentation a déjà été réduit et que l'abrasion par glissement prend le relais.
• Veillez à ce que le chicane de la chambre soit correctement alimenté et centré, car une alimentation irrégulière concentre l'usure sur une seule zone, quelle que soit la qualité de l'alliage choisi.

Approvisionnement en pièces de concasseur pour une chaîne de traitement de minerai de cuivre abrasif

Tout cela ne change en rien la contribution du cuivre au monde, mais cela modifie ce qu’un circuit de concassage doit attendre d’un ensemble de pièces de concasseur. Yonsmen fabrique par moulage des plaques de mâchoires, des manteaux, des concaves et des jeux complets de pièces de concasseurs conformes aux spécifications relatives au manganèse et au chrome décrites ici, avec une documentation sur la composition chimique et la dureté de chaque lot, afin que l’alliage soit parfaitement adapté à la zone d’altération dans laquelle il est destiné à fonctionner.

Utilisation d'un concasseur fournisseur de pièces C'est cette analyse de vos données relatives à l'indice d'abrasion Bond et à l'indice de travail par zone, plutôt que la prise en compte d'un seul alliage pour l'ensemble de la fosse, qui permet de garantir une durée de vie prévisible du revêtement, même lorsque le minerai passe d'un sol potassique à un sol phyllique. Envoyez-nous les résultats de vos essais d'abrasion ainsi que le profil d'usure actuel, et nous pourrons vous recommander la nuance la mieux adaptée à chaque étape de votre chaîne de production.