Por que razão um único tipo de manganês não é adequado para todas as minas que utilizam trituradores cónicos

Seleção de materiais para peças de trituradores cónicos destinadas ao desgaste causado por minério real

Um revestimento que sai da câmara após apenas 160 horas costuma revelar o problema antes mesmo do relatório de manutenção. O material de alimentação pode ter mudado de calcário intemperizado para granito rico em quartzo, o ajuste do lado fechado pode ter sido apertado em 3 mm, ou pedaços de ferro podem ter danificado a zona inferior de trituração. No terreno, a superfície danificada raramente é aleatória. Uma superfície polida com sulcos superficiais sugere abrasão por deslizamento. Sulcos profundos e deformação dos bordos sugerem impacto intenso. A textura de casca de laranja na face desgastada significa frequentemente que a superfície de manganês acabou por endurecer por deformação. Estes detalhes determinam qual o tipo de manganês que deve ser utilizado para o próximo conjunto de revestimento do manguito e da cuba do triturador.

A maioria das falhas nos revestimentos cónicos não é causada por um desenho inadequado. São causadas por uma incompatibilidade entre o comportamento do minério e a metalurgia. Peças para trituradores cónicos Utilizados na trituração secundária e terciária, exigem tenacidade, deformação controlada e uma superfície que se torna mais dura sob cargas compressivas repetidas. O aço austenítico de manganês continua a ser o padrão, pois consegue absorver o impacto enquanto a sua superfície de trabalho endurece de aproximadamente 200 a 250 HB no estado em que é fornecido para cerca de 500 a 600 HB sob impacto e pressão adequados. Essa mudança não é automática. Se o minério for demasiado macio ou a câmara estiver subcarregada, a superfície pode nunca atingir a dureza necessária para uma longa vida útil.

Por que é que a percentagem de manganês deve corresponder ao teor do mineral

O aço com alto teor de manganês não é simplesmente um aço mais duro. Trata-se de uma peça fundida austenítica resistente, concebida para endurecer em serviço. Os tipos comuns de fundição para peças de desgaste de trituradores incluem 13 ou 14 por cento de manganês, 18 por cento de manganês e 22 por cento de manganês, frequentemente com crómio na faixa de cerca de 1,5 a 3 por cento para melhorar a resistência e a resposta ao desgaste. A prática Hadfield baseada na norma ASTM A128 utiliza normalmente carbono na ordem dos 1,0 a 1,4 por cento e manganês na ordem dos 11 a 14 por cento para as classes tradicionais. Os valores mecânicos típicos publicados para o aço austenítico ao manganês incluem uma resistência à tração em torno de 780 MPa no nível de especificação mais baixo, e algumas referências indicam uma resistência à tração máxima próxima de 965 MPa para o aço austenítico com alto teor de manganês na condição de têmpera.

O erro que vejo com mais frequência é a escolha do tipo de manganês com maior teor de manganês apenas porque o minério é duro. A dureza, por si só, não é suficiente. Andesita, basalto, magnetite, hematite, minério de cobre, seixos de rio e calcário exercem cargas diferentes sobre o revestimento. Um revestimento com 22% de manganês pode ter uma boa durabilidade em rochas afiadas e abrasivas, com pressão de trituração suficiente para endurecer a superfície. O mesmo revestimento pode deformar-se lentamente ou apresentar um fraco endurecimento em aplicações com calcário de baixo impacto. Um revestimento com 14% de manganês pode endurecer mais rapidamente e resistir a fissuras em materiais de menor abrasão, mas pode ser consumido rapidamente por minério altamente abrasivo que contenha sílica.

Tipo de revestimento típico	Bases químicas comuns	Comportamento no terreno	Tendência mineral adequada
Mn13 ou Mn14	Cerca de 11 a 14 % de Mn com cerca de 1,0 a 1,4 % de C	Endurecimento rápido por deformação, elevada ductilidade, boa resistência ao impacto	Calcário, minério de cobre mais macio, agregados mistos, matéria-prima de baixa abrasão
Mn18	Cerca de 18 % de manganês, frequentemente com uma adição de crómio entre 1,5 % e 3 %	Equilíbrio entre robustez e resistência à abrasão para trabalhos mineiros em geral	Granito, basalto, misturas de minério de ferro, matéria-prima com abrasão média a elevada
Mn22	Cerca de 22 % de manganês, frequentemente escolhido para condições de forte abrasão	Maior resistência ao desgaste quando a pressão e o impacto são suficientemente elevados	Rocha dura rica em quartzo, taconite, minério de cobre abrasivo, seixos de rio duros

Amostras de minério provenientes de instalações de trituração

No caso do calcário, cuja resistência à compressão é frequentemente muito inferior à das rochas ígneas duras, o principal risco nem sempre é a abrasão. O risco reside na fraca endurecimento por deformação. Um revestimento de câmara de britador cónico com 22% de manganês pode parecer impressionante numa cotação, mas se a câmara estiver com carga leve e o material de alimentação for escamoso, o revestimento pode permanecer macio por demasiado tempo. Neste caso, o Mn13 ou o Mn14 podem ser uma escolha prática, porque a superfície atinge mais rapidamente uma camada endurecida útil.

No caso do granito e do basalto, a decisão muda. O quartzo e o feldspato provocam um desgaste abrasivo constante, enquanto a alimentação em pedaços grandes acrescenta impacto suficiente para ativar o endurecimento por manganês. O Mn18 é frequentemente o meio-termo seguro. Quando a instalação funciona com uma alimentação estável, mantém o tamanho do material alimentado dentro do limite máximo permitido e mantém o CSS de forma consistente, o Mn18 pode proporcionar um desgaste previsível sem fissuras excessivas. Em muitos projetos de peças de reposição para trituradores, este é o tipo que eu testaria primeiro antes de passar para opções mais caras ou mais frágeis.

O minério de ferro é mais complexo. A magnetite pode ser densa e abrasiva, enquanto a hematite com faixas de sílica pode desgastar agressivamente os revestimentos. Quando o material de alimentação contém mais quartzo, a zona de trituração superior pode apresentar sulcos finos e afiados e uma rápida perda de perfil. O Mn22 pode prolongar a vida útil quando a pressão na câmara é suficientemente elevada, mas a fundição deve controlar o tratamento térmico. As peças fundidas de aço ao manganês austenítico são normalmente submetidas a tratamento de solução a temperaturas em torno dos 1000 °C ou superiores e temperadas em água para impedir que os carbonetos enfraqueçam as fronteiras dos grãos. Um temperamento inadequado pode deixar redes de carbonetos que reduzem a tenacidade e causam fissuras precoces em torno da área de assentamento.

O ajuste, o acabamento da superfície e a tolerância são tão importantes quanto a composição química

A qualidade do material não compensa um assentamento deficiente. Um revestimento com contacto irregular na base desloca-se sob carga, e esse movimento gera calor, atrito e fissuras locais. No revestimento de um triturador, a superfície de assentamento deve estar limpa, isenta de saliências acentuadas e ser verificada antes da instalação. As áreas de contacto usinadas ou retificadas requerem geralmente um acabamento prático de peça fundida, em vez de um acabamento espelhado. Em revestimentos fundidos pesados, o requisito crítico é o contacto contínuo com a sede, espessura controlada e pressão de bloqueio estável, e não o brilho cosmético. Uma rugosidade de superfície em torno de Ra 6,3 a 12,5 micrómetros é comum para muitas faces de assentamento em aço fundido maquinadas, enquanto as faces não de assentamento fundidas podem ser muito mais rugosas, desde que não afetem o encaixe.

As tolerâncias dimensionais também devem ser discutidas antes da compra. As peças fundidas de manganês de grandes dimensões podem sofrer deformações durante o tratamento térmico, pelo que a inspeção deve abranger a altura total, o ajuste do furo, o cone de fixação, o perfil de esmagamento e a espessura da parede. Para aplicações mineiras exigentes, prefiro um plano de inspeção documentado que inclua análise química, medição da dureza, registo do tratamento térmico e relatório do medidor de perfil. Um desvio de perfil de 2 mm a 4 mm na área errada pode alterar o ângulo de aperto, aumentar a carga de recirculação e deslocar o desgaste da zona central para a zona inferior. O resultado é uma vida útil mais curta, mesmo quando a liga é a correta.

Como o funcionamento da câmara altera o desempenho do material de desgaste

O ajuste do lado fechado controla a relação de redução, o tamanho do produto, o consumo de energia e a pressão aplicada entre o revestimento e o revestimento interno da câmara. Se o CSS for apertado sem verificar a granulometria da alimentação e a potência, o revestimento interno poderá sofrer tensões locais mais elevadas e um desgaste mais rápido na zona inferior. Se o CSS estiver demasiado aberto, a câmara poderá não comprimir a rocha o suficiente para formar uma superfície endurecida. Uma alimentação estável ajuda a distribuir a pressão pela câmara e evita que a parte superior do revestimento tenha de fazer todo o trabalho.

A segregação da alimentação é outro fator silencioso que danifica o revestimento. O material fino e húmido de um lado e a rocha grossa e seca do outro lado produzem uma força desigual. O revestimento do lado da rocha grossa sofre um forte impacto e endurece devido ao trabalho, enquanto o lado do material fino sofre desgaste por polimento. Após 300 horas, o operador observa um padrão de desgaste oval e atribui a culpa à peça fundida. A melhor solução consiste na correção da caixa de alimentação, no alinhamento da correia e no controlo do nível da câmara.

Escolha do material em função da função mineral

• Rocha carbonatada de baixa abrasão normalmente beneficia da utilização de Mn13 ou Mn14, uma vez que o endurecimento rápido por deformação é mais importante do que o teor máximo de manganês.
• Agregado de abrasão média muitas vezes é adequado para o Mn18 quando o tamanho do material de alimentação, o CSS e as condições de estrangulamento estão bem controlados.
• Granito e basalto ricos em quartzo pode justificar a utilização de Mn18Cr ou Mn22 quando o desgaste por arranhões e cortes é predominante na superfície.
• Minério de ferro com faixas de sílica só é necessário realizar os ensaios Mn22 após verificar o consumo de energia, o enchimento da câmara e a qualidade do tratamento térmico.
• Minério de cobre e ouro devem ser selecionados com base no índice de abrasão medido, na granulometria do material alimentado, na humidade e no histórico de metais estranhos, em vez de apenas pelo nome da mina.

Notas práticas sobre a aquisição de peças de desgaste para trituradores

Ao comprar peças de desgaste para trituradores, não se limite a pedir apenas o número de catálogo. Pergunte qual é o teor de manganês, o intervalo de carbono, o intervalo de crómio, o método de tratamento térmico, o intervalo de dureza antes da entrada em serviço e a aplicação pretendida. Um fornecedor de confiança deve também explicar em que situações não se deve utilizar uma opção com elevado teor de manganês. Esta honestidade é valiosa, porque o revestimento mais barato nem sempre representa o menor custo por tonelada. Um revestimento que custa 12% mais, mas reduz duas paragens por ano, pode ser a melhor opção. Um revestimento que dura mais tempo, mas que produz produtos com má forma, pode ainda assim resultar em perdas financeiras devido à recirculação e ao consumo de energia.

No caso de peças de reposição para trituradores, a engenharia reversa deve respeitar o projeto original da câmara. O perfil não deve ser espessado de forma indiscriminada. O excesso de metal pode reduzir a abertura de alimentação, alterar o ângulo de aperto, aumentar a carga do motor e reter material não triturado. A abordagem correta consiste em comparar o revestimento desgastado, o perfil original, a tendência de potência, a granulometria do produto e o tipo de minério real. Assim, a fundição pode ajustar em conjunto o perfil de trituração e o teor de manganês.

Recomendação final sobre o terreno

O melhor material para revestimentos cónicos é aquele que atinge uma dureza de endurecimento por deformação estável antes de se perder o perfil. O Mn13 ou Mn14 não é um tipo de aço barato para trabalhos leves. É uma ferramenta de endurecimento rápido para baixa abrasão e impacto moderado. O Mn18 é a escolha mais versátil para muitas tarefas de agregados mistos e mineração. O Mn22 é uma solução para abrasão severa apenas quando o minério e a pressão na câmara o justificam. Um bom revestimento de britador e revestimento da cuba O conjunto deve sair da máquina com um desgaste uniforme, uma deformação controlada e sem fissuras prematuras na zona de assentamento. Esse resultado deve-se à combinação do comportamento dos minerais, da composição química do manganês, do tratamento térmico e da disciplina operacional, e não à escolha do valor mais elevado indicado na ficha técnica do material.