La abrasión puede crear uno de los entornos de servicio más arduos, y sigue siendo un gran desafío para los operadores mineros, comenzando por la extracción de minerales hasta la refinación de metales.
por Cassia Sanada y Chloe Hirst*
La abrasión es uno de los problemas más comunes y puede conducir a un fallo prematuro causando largos tiempos de parada y pérdida significativa de ingresos.
Entorno híper-abrasivo para bombas de lodos: las bombas de lodos son uno de los equipos más sensibles sometidos a desgaste por abrasión a lo largo de todo el proceso productivo en una mina. Debido a los entornos operativos difíciles, a los agregados muy duros y a los procesos de minería subterránea, la falla prematura de las bombas de lodos utilizadas en el transporte de sólidos abrasivos en grandes volúmenes es un problema común. Cuando una bomba de mezcla se detiene inesperadamente, una gran mina puede perder hasta US $ 100.000 por hora en ingresos.
A pesar de que en los últimos años ha habido un avance significativo con respecto al diseño mecánico de las bombas de lodos, todavía están plagados de problemas de erosión y abrasión, estos efectos están considerados como la principal amenaza para su longevidad y rendimiento. El diseño de fabricación de estos equipos, comúnmente consideran una alta resistencia a la erosión, con aleaciones exóticas tales como Inconel, Monel, dúplex, superduplex y Níquel-duro; no obstante, estas características de tener la capacidad para manejar rocas, grava y lodo, las bombas de lodo siguen fallando a gran escala debido a la alta tasa de abrasión.
Dependiendo de las propiedades de las partículas abrasivas, es decir, el tamaño de los sólidos, concentración de sólidos, la dureza y la temperatura, así como las condiciones de funcionamiento y los parámetros del proceso, es decir, la velocidad de flujo y la velocidad de entrada de las partículas; las partes de la bomba expuestas a la mezcla pueden ser impactados enormemente.
Los componentes del impulsor, carcasa y el revestimiento de succión pueden ser desgastados de manera significativa dentro de pocas horas y por lo tanto se genera la necesidad de ser reemplazados a intervalos regulares. Esto establece la pérdida financiera de tiempo de inactividad y la sustitución en niveles muy altos, ya que los gastos de compra de una bomba de mezcla tiene un costo muy superior, si la comparamos con una bomba de agua estándar.
Como resultado, el uso de una capa protectora que disminuye el proceso de abrasión en la bomba es de suma importancia. Especificación de los materiales de revestimiento para aplicaciones de bombeo de lodos no es un procedimiento estándar y debe tener en cuenta todas las variables, tales como el tipo y la velocidad de la bomba y la naturaleza de los sólidos. A pesar de que el manejo de fluidos abrasivos presenta un enorme desafío para cualquier material de protección, un revestimiento resistente a la abrasión cuidadosamente seleccionado puede reducir los efectos de desgaste de impacto, extender la vida útil de la bomba y optimizar el rendimiento en general del proceso de bombeo.
Reparación de Bombas de Lodos Hazelton VDS
Un líder en el mercado australiano en la producción y comercialización de níquel y cobalto, ha estado en constante búsqueda de una solución fiable para reparar y restaurar la eficiencia de las bombas centrifugas verticales de lodos.
En una refinería de minerales que procesa níquel y mineral de laterita-cobalto que es comprado a otras minas en Nueva Caledonia, Indonesia y Filipinas. El mineral de níquel se seca, se muele y lixivia en una solución de amoníaco para extraer el níquel y cobalto en la planta de procesamiento. El níquel y el cobalto se separan luego y continúa su refinado en el área de refinación de metales.
Una de las bombas más críticas de la refinería es la "bomba de la mezcla Hazelton VDS 12” utilizadas para extraer y transportar el mineral desde el sumidero del relave y distribuirlo a las unidades de proceso de refinamiento. La mezcla en suspensión contiene aproximadamente 60% de sólidos en volumen y tiene una temperatura de 70 ° C-80 ° C (158 ° F-176 ° F).
Dado que la bomba está funcionando continuamente las 24 horas del día y debido al desgaste extremo, se requiere una segunda bomba para estar constantemente in-situ como una unidad de reemplazo. Para asegurar esto, una tercera bomba se utiliza como una unidad de repuesto, siempre disponible. Después de 2.500 horas de funcionamiento continuo, la unidad operativa que ha estado funcionando será reemplazada por la segunda unidad. Esta segunda unidad de reserva será reemplazada por la tercera bomba de repuesto y la bomba removida será desarmada para realizar una inspección de mantenimiento.
Usando el sistema de reparación Belzona la empresa Servicios Rezitech PTY LTD, nuestro Distribuidor Belzona autorizado en Australia, emprendió la restauración de la unidad erosionada, incluso si la bomba ha sido severamente dañada. "Una voluta sin recubrimiento se puso en servicio en 2013, y fue casi irreparable después de 5.000 horas", explica Levi Boyd, Director de North Queensland en Servicios Rezitech PTY LTD. "La unidad debería haber sido desechada, pero ya que el reemplazo habría tardado hasta cuatro meses en llegar, se decidió realizar la reparación".
Productos especificados para aplicaciones
Con el fin de proporcionar una reparación integral en la carcasa de la bomba de mezclado Hazelton, que comúnmente sufre desgaste extremo en ambos cortes de agua, haciéndola inadecuada para su uso, los compuestos poliméricos deben ofrecer protección contra la erosión a largo plazo. Los materiales tienen que ser altamente durables, satisfacer la necesidad de una alta resistencia a la abrasión en condiciones de inmersión a altas temperaturas y proporcionar una excelente resistencia mecánica.
Sobre la base de estas consideraciones, un conjunto de cuatro materiales compuestos y recubrimientos protectores de reparación resistentes a la erosión-corrosión: Belzona 1812 (Ceramic Carbide FP), Belzona 1321 (Ceramic S-metal), Belzona 1311 (Ceramic R-Metal) y Belzona 1391 (Ceramic HT), ha sido probados para cumplir con los requisitos de abrasión y resistencia a los requerimientos de temperaturas.
Para medir la resistencia a la abrasión de impacto de sus materiales, Belzona ejecutó una prueba de abrasión por arenado como parte de su programa de pruebas de abrasión / erosión. Se trata de un método de ensayo interno, en donde un espécimen de prueba consistente en un disco hecho por moldeo con compuesto Epóxico fraguado es pesado previamente y se coloca a una distancia determinada de la boquilla de salida.
La muestra se mantiene en un ángulo, 30° o 90°, a la boquilla y luego se granalla con hierro fundido angular empleando una presión de aire de aproximadamente a 5,5 bar (80 psi). La resistencia a la erosión del material se determina a partir de la pérdida de volumen asociada.
Cuando la granalla de hierro fundido de granulometría G34 es lanzado a 75 psi y con un ángulo de 90 °, el Belzona 1812 (Ceramic Carbide FP), un revestimiento resistente a la abrasión a base de polímeros de alto peso molecular y oligómeros que incorporan agregados de cerámica, exhibió una pérdida de volumen de sólo 8 mm3.
Pasos de la aplicación
Puesto que la bomba es construida con Níquel duro (un hierro fundido aleado con níquel y cromo), se hace una limpieza abrasiva del sustrato siguiendo la Norma Sueca Sa 2½ con óxido de aluminio, un agregado de cerámica muy duro y afilado, a fin de lograr el necesario perfil de anclaje en la superficie y evitar la contaminación del sustrato.
Adicionalmente, muestras hechas a la medida son fijadas al anillo del impulsor y las aberturas de los puertos de descarga para que sirvan como molde, para restaurar el diámetro interno y también asegurar el correcto alineamiento al permitir al aplicador lograr un espesor uniforme en todo el recubrimiento de la superficie de la zona de reparación. Una vez todos los arreglos han sido terminados y antes de realizar la aplicación con los productos Belzona, las áreas a ser tratadas se deben limpiar profundamente.
Los cortes de agua extremadamente desgastados son comúnmente reducidos en aproximadamente 100 mm, los mismos son reparados con Belzona 1311, un producto cerámico de grado pastoso, epóxico, para realizar reparaciones y reconstrucciones de las áreas dañadas. Una vez curado el producto, los cortes de agua pueden ser conformados a las dimensiones requeridas utilizando una amoladora angular.
El Belzona 1321 es un recubrimiento epóxico con relleno cerámico diseñado para proteger contra la abrasión moderada, se aplica a la totalidad de la parte interna de la carcasa como capa de imprimación para lograr mejorar la adherencia al sustrato de Níquel duro. El recubrimiento exhibe adherencia a la superficie de hierro fundido y fragua sin signos de contracción ya que el sistema es 100% sólido.
El Belzona 1812 es un producto epoxi que ha sido formulado con agregados de cerámica con una dureza extremadamente alta, en un aglutinante polimérico muy concentrado. Se aplica entonces a un espesor de aproximadamente 6 mm utilizando las plantillas previamente instaladas.
Una capa final de Belzona 1391, ideal para equipos que operan a altas temperaturas y en inmersión, se aplicó también en la totalidad de las partes internas de la bomba para proporcionar resistencia adicional al calor. Una vez que la capa final ha fraguado, las plantillas son retiradas, y todo el material extruido se retira mediante esmerilado. Luego la bomba es recubierta externamente con Belzona 5891 (HT Immersion Grade) para protegerla de los fluidos de relave a altas temperaturas.
Minimice tiempos de parada – Aumente el desempeño
De principio a fin, la aplicación duró menos de una semana y con técnicas de aplicación muy sencilla, el cliente pudo evitar los costos de reemplazo del equipo que podían exceder aproximadamente los US$15.000. La reparación probó ser más duradera que el sustrato de Níquel duro, costó aproximadamente la mitad de este monto y previó paros del equipo que podían tener un costo aproximado de US$77,000 por hora.
La refinería ha sido un cliente leal a Belzona para reparar más equipos en su planta, tales como bombas de vacío, grandes cabezas de filtros y áreas de contención química desde que comenzaron en 1970 y han expresado estar felices con los productos desde entonces.
*Cassia Sanada, Coordinador Técnico, y Chloe Hirst, Asistente de Mercadeo de Belzona. Cassia Sanada se incorporó a Belzona Inc. en el 2011 y es miembro del Departamento de Mercadeo. Cassia es Ingeniero Químico y posee una Maestría en Biotecnología. Chloe Hirst se incorporó a Belzona Polymerics Ltd. en el 2013 y es miembro del Departamento de Mercadeo y Relaciones Publicas. Chloe posee un título en Arte y Medios de Comunicación con especialidad en periodismo.
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