Логотип НПП Электрохимия
НПП Электрохимия
Завод гальванических покрытий и металлообработки

elhim.ekb@yandex.ru

8-912-044-66-44

8-922-162-66-44

С 9.00 до 17.00

Горячее цинкование в горнодобывающей промышленности

Источник: https://www.researchgate.net/publication/350705756_Hot_Dip_Galvanizing_in_Mining_finalpdf 

 

 Стальные конструкции ствола рифов Ваал Стальные конструкции ствола рифов Ваал

 

Содержание:

 

1. Вступление

2. Цинкование

3. Двойная защита

4. Скорость коррозии цинка

5. Окружающая среда в горнодобывающей промышленности

6. Подземная среда 

7. Окружающая среда наземного объекта

8. Дополнительная защита и эстетика

9. Горячее цинкование: экономичная система защиты

10. Устойчивый выбор

11. Заключение

12. Примеры наземных объектов

13. Примеры подземных объектов

14. Примеры конвейеров

15. Пример морского терминала

 

1. Вступление

Горнодобывающая промышленность представляет собой значительные инвестиции в инфраструктуру, ключевую роль в которой играет сталь. Многие конструкции в шахте сделаны из стали, в том числе шахтные сооружения (заглушки, станционные металлоконструкции и головные уборы); упорные конструкции (кровельные опоры, трубодержатели); откаточные сооружения (рудоперегрузочные станции, электрические корни); и поверхностные конструкции (здания завода, опоры резервуаров, трубопроводные порталы, конвейерные ленты, штабели, конструкции штабелей, лестницы и перила).

 Стальные конструкции ствола рифов Ваал

Техническое обслуживание структурных компонентов часто может быть затруднено из-за воздействия окружающей среды (включая те, в которых сохраняются коррозионные пары) или ограниченного доступа (например, в шахтах, где доступ ограничен короткими сменами технического обслуживания и имеется ограниченное рабочее пространство). Таким образом, необходимо определить экономичную, долговечную и не требующую обслуживания систему защиты стали.

 Стальные конструкции ствола рифов Ваал

Цинкование обеспечивает прочную, стойкую к истиранию и длительную защиту от коррозии стали. Покрытие обеспечивает защиту двумя способами: в виде физического барьера от коррозии и с помощью гальванической или временной защиты, уникальной для цинка, что значительно продлевает срок службы стали даже в самых сложных условиях.

  

Шахта Кинросс

 

Шахта Кинросс

  

2. Цинкование

Горячее цинкование используется для защиты стали от коррозии более 150 лет. При погружении стали в расплавленный цинк, цинк вступает в реакцию со сталью с образованием металлического покрытия.

3. Двойная защита

Все покрытия предназначены для обеспечения барьерной защиты. Цинк - единственное покрытие, обеспечивающее двойную защиту стали: барьерную защиту и гальваническую защиту.

 

Покрытия, нанесенные методом горячего цинкования, создают непрерывный непроницаемый металлический барьер, который не позволяет влаге контактировать со сталью. Без контакта с влагой нет коррозии. Характер процесса цинкования гарантирует, что металлическое цинковое покрытие имеет превосходную адгезию, стойкость к истиранию и коррозии. Однако, поскольку цинк в конечном итоге корродирует, хотя и очень медленно, срок службы покрытия пропорционален толщине покрытия. Сплошные оцинкованные покрытия, наносимые на стальные рулонные изделия, обычно тоньше обычных оцинкованных покрытий. Сплошные оцинкованные покрытия обычно имеют толщину 20-40 микрон, в то время как обычные оцинкованные покрытия, наносимые на стальные изделия, в свою очередь, путем периодического погружения, находятся в диапазоне от 85 до 200 микрон. Для стальных катушек также предлагаются покрытия из сплавов, но их улучшение по сравнению с чистым цинком в горнодобывающей промышленности следует тщательно проверять, если они рассматриваются, а не полагаться на ускоренные испытания на коррозию. Для обычных изделий из оцинкованной стали обычно используется более толстое цинковое покрытие, превышающее 85 мкм, что улучшает устойчивость к коррозии и истиранию.

 

Барьерная защита эффективна до тех пор, пока покрытие остается неповрежденным. При повреждении на незащищенной поверхности начнется коррозия. Уникальная способность цинка гальванически защищать сталь обеспечивает мощный второй защитный механизм. Цинк корродирует преимущественно по сравнению со сталью, поэтому, когда оцинкованные стальные конструкции поцарапаны или порезаны во время транспортировки или сборки, сталь гальванически защищена от протекторной коррозии цинкового покрытия, прилегающего к стали. На практике это означает, что в месте повреждения в первую очередь корродирует цинк, защищая при этом стальную основу. Любое обнажение основной стали не приведет к коррозии и окажет минимальное влияние на общие характеристики покрытия.

«Цинковые покрытия создают непрерывный непроницаемый металлический барьер ... Уникальная способность цинка гальванически защищать сталь обеспечивает мощный второй защитный механизм.»

4. Скорость коррозии цинка

Цинк имеет очень долгий срок службы. Скорость коррозии цинка зависит от окружающей среды. Коррозия возникает только тогда, когда поверхность влажная; даже в этом случае это зависит от продолжительности влажности и типа влаги. Когда оцинкованная поверхность остается полностью влажной в течение длительного времени, особенно сильным электролитом, таким как, например, соленая шахтная вода, относительно большие участки стали будут защищены до тех пор, пока остается цинк. В воздухе, где смачивание присутствует прерывисто (например, от росы или дождя), небольшие участки, обычно размером в несколько миллиметров, состоят из голой стали. PH (кислотность или щелочность) воды или других жидкостей, контактирующих с цинком, оказывает значительное влияние на скорость коррозии. Взаимосвязь между pH и скоростью коррозии цинка показана на рисунке 1. Цинк стабилен в широком диапазоне агрессивных условий, характерных для горнодобывающей промышленности.

 

 Влияние pH на скорость коррозии цинка 

Рисунок 1. Влияние pH на скорость коррозии цинка: (а) быстрая коррозия, (б) стабильная пленка - низкая скорость коррозии, (в) быстрая коррозия. Воспроизведено из Roetheli, B.E., Cox, G.L .; Littreal, W.B. Металлы и сплавы 1932, 3, 73.

 

Кроме того, вода содержит множество растворенных солей. В шахтных водах также можно найти растворенный углекислый газ и кислород. Влияние всех этих примесей на скорость коррозии показано на Рисунке 2. 3 В жесткой воде допустимы высокие уровни хлоридов (> 2000 мг/л). Считается, что сульфаты, нитраты и фосфаты защищают от цинкования. Однако в сочетании с аммиачными соединениями (обычными в качестве остатков взрывчатых веществ в шахтах) могут образовываться растворимые соединения цинка, и могут возникать кислотные условия, вызывающие повреждение оцинкованной стали. Органические соединения, такие как дубильные вещества, задерживают коррозию оцинкованной стали, но осаждение твердых частиц может создать условия для щелевой коррозии. Точно так же следует избегать накопления слизи, поскольку может возникнуть микробиологическая коррозия (MIC), приводящая к быстрому разрушению. При проверке водопроводов важно использовать чистую воду и слить систему, если она не используется в течение некоторого времени. Хлорирование не оказывает вредного воздействия на защитные свойства цинкования. Медь следует использовать только после оцинкованных труб. Это позволит избежать точечной коррозии.

  Влияние качества воды на скорость коррозии HDG.

 

Рисунок 2. Влияние качества воды на скорость коррозии HDG.

 

  Горячее цинкование в горном деле 

5. Окружающая среда в горнодобывающей промышленности

Условия окружающей среды в горнодобывающей промышленности часто могут быть агрессивными, а требования к обслуживанию стали часто экстремальны, предъявляя максимальные требования к стали. Эти условия включают:

 

• Полное погружение в воду 

• Условия воздействия и истирания

• Длительная влажность поверхности 

• Повышенные температуры 

• Кислотность и щелочность 

• Условия воздействия и истирания 

 Горячее цинкование в горном деле 

 

Основными средами шахты являются подземная среда, среда обогащения минералов на поверхности и среда транспортировки . Покрытия, оцинкованные горячим способом, хорошо зарекомендовали себя в защите многих стальных конструкций в этих средах.

6. Подземная среда 

По мере увеличения глубины и расстояния от стержня шахты до рабочей зоны интенсивность коррозии и частота механических повреждений значительно возрастают. Подземные выработки часто бывают влажными, а вода имеет тенденцию к коррозии из-за накопления паров (например, дымовых газов) и попадания кислой воды в рабочие зоны. Участки вала могут стать агрессивными по отношению к стальным конструкциям из-за воды, падающих предметов и пыли, что приведет к образованию припарок, которые позволяют коррозии под припарками продолжаться

 Коррозионная активность в шахте 

Рисунок 3. Коррозионная активность под землей увеличивается с увеличением глубины и расстояния от шахты.

 

7. Окружающая среда наземного объекта

Атмосферные среды классифицируются по различным категориям суровости в соответствии с ISO 9223, который также обеспечивает диапазон сроков службы стали и цинка в этих средах, как показано в таблице 1.

 

Таблица 1. Категории окружающей среды ISO 9223

 

ISO 9223 Типичная среда
Категория Описание
C3 Средняя Прибрежная или промышленная
C4 Высокая Безветренное побережье
C5 Очень высокая Побережье с ветром
CX Экстремальная Океан

 

Взаимосвязь между толщиной оцинкованного покрытия и ожидаемым сроком службы покрытия (определяемым как время, которое может пройти до того, как потребуется техническое обслуживание покрытия для восстановления защиты основного металла), показано в таблице 2.

 

Таблица 2. Взаимосвязь между толщиной покрытия и ожидаемым сроком службы

 

Эталонный стандарт Минимальная толщина мкм Выбранная категория коррозионной активности (ISO 9223) Срок службы Мин. / Макс. (Годы)
C3 C4 C5 CX
ISO 14713-1 85 40 / >100 20 / 40 10 / 20 3 / 10
140 67 / >100 33 / 67 17 / 33 6 / 17
200 95 / >100 48 / 95 24 / 48 8 / 24

Данные таблицы 2 графически представлены на рисунке 4.

 Зависимость между толщиной оцинкованного покрытия и ожидаемым сроком службы 

Рисунок 4. Зависимость между толщиной оцинкованного покрытия и ожидаемым сроком службы покрытия.

8. Дополнительная защита и эстетика

Органические (лакокрасочные) покрытия могут быть добавлены  для улучшения защиты от коррозии и улучшения внешнего вида. Сплошной оцинкованный лист обычно предварительно окрашивают на том же предприятии, где наносится оцинкованное покрытие. Это позволяет точно подготовить оцинкованную поверхность перед нанесением рулонного покрытия. Окрашенный оцинкованный лист можно формовать в рулон с получением профилей в соответствии с требованиями заказчика. Последние достижения в области технологии цинкования и систем окраски позволяют формировать рулон предварительно окрашенного оцинкованного листа с поразительными узорами, открывая архитекторам новые возможности для кровли и облицовки промышленных, коммерческих и жилых зданий.

 

Обычные оцинкованные покрытия могут быть покрыты органическими покрытиями, когда это необходимо для дополнительной защиты от коррозии, безопасности, по законодательным или эстетическим причинам. Это будет включать использование зеленого и красного покрытий, нанесенных на трубопроводы, для обозначения использования для транспортировки.

 


Горячее цинкование конструкций 

Комбинация лакокрасочных покрытий поверх гальванических покрытий называется «дуплексной системой». Дуплексные системы выигрывают от синергетического эффекта, который позволяет объединенному сроку службы окрашенной оцинкованной стали быть дольше, чем сумма отдельных долговечности краски и гальванических покрытий в одной и той же среде. Множитель синергии колеблется от 1,8 до 2,7 в зависимости от степени коррозии. Уравнение синергизма и факторы синергизма показаны в таблице 3.

 

Таблица 3: Влияние синергии на срок службы окрашенной оцинкованной стали

 

Срок службы в дуплексном режиме = коэффициент синергии x (срок службы цинка + срок службы краски)
Пример: Срок службы = 1,5 x (9 лет + 5 лет) = 21 год до 5% ржавчины.
Значения фактора синергии:
Промышленное / Морское от 1,8 до 2,0
Морская вода (погружение) от 1,5 до 1,6
Неагрессивный климат от 2,0 до 2,7

 

Технические характеристики систем окраски для использования с оцинкованной сталью приведены в стандарте ISO 12944, часть 5, который показан в таблице 4 ниже. Категории коррозионной активности C2, C3 и т. Д. Относятся к коррозионной среде ISO 9223, указанной выше в таблицах 1 и 2. Многие поставщики красок ссылаются на спецификации системы окраски в этой стандартной спецификации, например, A7.13, в своей документации по продукции.

Таблица 4: Выдержка из стандарта ISO 12944, часть 5, показывающая системы окраски, которые будут использоваться в указанных коррозионных средах с оцинкованной сталью.

 

Выдержка из стандарта ISO 12944, часть 5

9. Горячее цинкование: экономичная система защиты

При сравнении горячего цинкования с другими системами защиты необходимо учитывать два элемента: начальные затраты на применение системы защиты и затраты на жизненный цикл, включая техническое обслуживание, чтобы гарантировать стальные конструкции защищены от коррозии на протяжении всего срока эксплуатации рудника. В то время как первоначальные затраты обычно составляют небольшую долю от общих затрат на срок службы, затраты на жизненный цикл, особенно если требуется частое техническое обслуживание, могут в несколько раз превышать первоначальные затраты.

 

Первоначальные затраты на нанесение цинкового покрытия методом горячего цинкования сравнимы с затратами на качественную систему защиты, наносимую только краской. Однако главным преимуществом горячего цинкования является его долговечность, не требующая обслуживания. После применения никаких дополнительных затрат на протяжении всего срока действия проекта не возникает. Системы Paintonly выходят из строя через несколько лет, после чего требуется регулярное техническое обслуживание, в результате чего затраты на техническое обслуживание становятся крупными расходами. Горячее цинкование в качестве системы защиты стальных конструкций в шахтах может сэкономить 50% или более общих затрат на защиту стали в течение 30-летнего срока службы проекта. Никакая другая система защиты не обеспечивает более высокую окупаемость инвестиций.

 

10. Устойчивый выбор

Цинк является неотъемлемой частью окружающей среды, естественно присутствует в камнях, почве, воде и воздухе. Это важный питательный микроэлемент для людей, животных и растений. Цинковые покрытия значительно улучшают долговечность и жизненный цикл стальных изделий, и, как и сталь, цинк на 100% пригоден для вторичной переработки, что позволяет экономить ценные ресурсы и обеспечивать экономию средств для будущих поколений.

 Оцинкованные изделия 

 

11. Заключение

Горячее цинкование обеспечивает превосходную защиту стали от коррозии. Он легко и быстро наносится и покрывает всю поверхность стального изделия, даже в труднодоступных местах, при условии, что изделие правильно сконструировано. Покрытия, оцинкованные горячим способом, обеспечивают уникальную двойную защиту, предотвращающую коррозию даже в случае повреждения покрытия. Ремонтная окраска часто невозможна в условиях горнодобывающей промышленности, поэтому единственный вариант, когда конструкции покрываются только краской, - это полная замена. Покрытия, полученные методом горячего цинкования, твердые и устойчивы к сколам. Они обеспечивают длительную и не требующую обслуживания защиту от коррозии стали даже в агрессивных шахтных условиях и обеспечивают значительную экономию по сравнению с другими системами защиты, требующими обслуживания.

Автор с благодарностью отмечает вклад наносящих покрытие организаций и отраслевых ассоциаций этих тематических исследований из соответствующих регионов. Контактные данные этих членов IZA можно найти в списках членов IZA на сайте www.zinc.org.

 

12. Примеры наземных объектов

Наземный проект: угольная шахта Goedehoop (Exxaro)

Расположение: Южная Африка Окружающая среда на поверхности: CX

 

Угольная шахта Goedehoop открылась в 1980-х годах. В середине 1990-х шахта получила несколько пристроек, в том числе до обогатительной фабрики и конвейерной системы подачи материала.

 

Обследование существующих объектов показало широко распространенные дефекты окраски. Техническое обслуживание покрытий в этих областях применения практически невозможно, если не остановить всю операцию.

 

Учитывая трудный доступ и экстремальные климатические условия, рекомендуемое покрытие для пристройки к моечной установке представляло собой «дуплексную» систему, состоящую из однослойной толстослойной эпоксидной системы, т.е. без грунтовки, наносимой на горячеоцинкованную поверхность, подвергнутую струйной очистке. На заводе оцинковки нанесено эпоксидное покрытие.

 

Спустя 10 лет осмотр показал, что дуплексное покрытие находится в исключительном состоянии, так что органическое покрытие пришлось целенаправленно повреждать, чтобы оценить адгезию органического покрытия и общее состояние горячеоцинкованного покрытия под ним.

  Стальная конструкция на угольной шахте Годехуп 2) Поперечная резка доказала хорошую адгезию покрытия.

Толщина покрытия горячего цинкования (краска удалена) Общая толщина дуплексного покрытия 

  1) Стальная конструкция на угольной шахте Годехуп

  2) Поперечная резка доказала хорошую адгезию покрытия.

  3) Толщина покрытия горячего цинкования (краска удалена)

  4) Общая толщина дуплексного покрытия

 

Наземный проект: рудник Мома (Kenmare Resources)

Местоположение: Мозамбик

Окружающая среда на поверхности: C4 - C5 

 

Мома - крупнейшее в мире месторождение титановых минералов, расположенное на побережье Мозамбика, к северу от Бейры. Проект включал в себя проектирование, изготовление стали на месте и горячее цинкование, а затем логистику погрузки, морскую транспортировку всего объекта проекта, перевалку на морской барже на пляж, транспортировку внутри страны на расстояние От 3 до 4 км до различных объектов, составляющих проект. Проект требовал комплексного логистического планирования и координации всех договоренностей о поставках. До этого проекта не существовало инфраструктуры или официальных объектов.

 

Коррозионные условия, встречающиеся в этом удаленном месте, могут быть классифицированы как C4-C5, очень высокие с точки зрения ISO 9223. Ожидаемая скорость коррозии цинка в этой среде составляла примерно 2–3 мкм в год. В результате конструкционная сталь, оцинкованная горячим способом, будет иметь срок службы без обслуживания не менее 30 лет.

  Вид с воздуха на перерабатывающий завод  Водяная обогатительная фабрика и земснаряды работают в ночное время

 

1) Вид с воздуха на перерабатывающий завод. Фото любезно предоставлено Kenmare Resources.

2) Водяная обогатительная фабрика и земснаряды работают в ночное время. Фото любезно предоставлено Kenmare Resources.

 

Наземный проект: медный рудник Фалаборва (Рио-Тинто)

Расположение: Южная Африка

Поверхностная среда: C1-C2; CX в конкретных областях

 

Общие атмосферные условия на медном руднике Phalaborwa - сухие и пыльные, и кажутся типичными для окружающей среды от C1 до C2. Однако было подтверждено, что агрессивные условия существовали на заводе по производству кислоты и диоксида циркония, где производился ряд коррозионных химикатов, включая серную кислоту, что создавало среду CX.

 

Проверка в 2005 году кабельных лестниц, установленных в 1980-х годах, показала, что эпоксидно-порошковая «дуплексная» система все еще находится в хорошем состоянии. При поперечном разрезании покрытия для проверки адгезии краски покрытие оставалось неповрежденным, несмотря на попытку поднять его в месте поперечного разреза. Однако несколько других покрытий на компонентах, расположенных на объекте, находились в процессе разрушения. На момент проверки кабельные лестницы больше не использовались, так как здание было объявлено избыточным.

 

 Кабельные лестницы на месте в резервной перегрузочной станции  Показания общей толщины покрытия на очищенной боковой направляющей кабельной лестницы  Открытое порошковое покрытие 

 1) Кабельные лестницы на месте в резервной перегрузочной станции № 1.

 2) Показания общей толщины покрытия на очищенной боковой направляющей кабельной лестницы.

 3) Открытое порошковое покрытие подвергали испытанию на адгезию с поперечным разрезом.

 Открытый медный рудник Phalaborwa 

Открытый медный рудник Phalaborwa - крупнейшая искусственная скважина в Африке.

Наземный проект: Проект расширения глинозема Worsley

(BHP Billiton)

Расположение: Австралия

Глиноземный завод Worsley расположен в Западной Австралии и работает с 1984 года. В начале 2000-х был запущен проект расширения совместного предприятия Worsley для увеличения мощности нефтеперерабатывающего завода с 1,88 миллиона тонн в год (млн тонн в год) до 3,1 млн тонн в год при минимальной продолжительности проекта. Из соображений предосторожности избегали использования химических веществ, используемых в процессе производства оксида алюминия, металлических покрытий. Однако, поскольку существующие на всем заводе оцинкованные изделия, такие как кабельные лотки и другие вспомогательные стальные детали, показали отличный срок службы, ситуация была пересмотрена. Особое внимание было обращено на удобство обращения с гальванизированной сталью, устойчивость к солнечному излучению (УФ), защиту от острых кромок и другие характеристики, дополняющие конструктивные возможности стали.

 

Точная и своевременная поставка имела решающее значение для удовлетворения жестких требований проекта. За 12 месяцев было доставлено 8000 тонн металлоконструкций. Горячее цинкование в значительной степени помогло: 

 

• Соблюдение жестких графиков: стальные конструкции были готовы к возведению, покраска на месте не требовалась 

• Повышение качества системы: предоставлены прочные конструкции 

• Улучшение контроля проекта: покраска на месте не требовалась

• Обеспечение гибкости контракта: стальные конструкции могут быть оцинкованы за пределами строительной площадки в одном из нескольких мест. 

• Снижение риска: оцинкованное покрытие гораздо более устойчиво к повреждениям при транспортировке и монтаже, чем краска.

 

Глиноземный завод Worsley

   

Глиноземный завод Worsley

 

Наземный проект: Повышение эффективности глиноземного завода в Пинджарре (Alcoa)

Местоположение: Австралия 

Глиноземный завод Alcoa в Пинджарре, расположенный примерно в 90 км к югу от Перта в Западной Австралии, был модернизирован в 2004 году с целью увеличения производства глинозема на 660 000 тонн в год. Существенное использование конструкционной стали требовало защиты от коррозии. Горячее цинкование обеспечивает значительную экономию средств и времени. Применительно ко всем материалам покрытия необходимо тщательно учитывать пределы pH. Благодаря усовершенствованию технологического процесса и конструкции уровни pH были снижены до приемлемых щелочных пределов, особенно потому, что цинкование меньше подвержено влиянию умеренных щелочных растворов и не подвержено резкому (и часто катастрофическому) разрушению. Использование стальных элементов аналогичного размера упростило гальванизацию гальванизатора. Проектом руководила компания Hatch, которая зафиксировала следующие преимущества использования оцинкованных стальных конструкций: 

 

• Покрытие, отсутствие повреждений при доставке и установке 

• Меньшая загруженность объекта 

• Отсутствие задержек из-за погодных условий

• Устойчивость к сильному ультрафиолетовому излучению

 

Пиньярский глиноземный завод Компоненты из оцинкованной конструкционной стали

1) Пиньярский глиноземный завод

2) Компоненты из оцинкованной конструкционной стали

 

Наземный проект: обогатительный комбинат рудника Сишен (железная руда Кумба / Anglo American)

Местоположение: Южная Африка 

Окружающая среда на поверхности: засушливые районы Рудник Сишен расположен в Северном мысе, Южная Африка. Это третий по величине карьер по добыче железной руды в мире, который производит 30 миллионов тонн железной руды в год. Оцинкованные стальные конструкции широко используются в засушливых условиях участка. Рудник экспортируется через порт Салдхана в провинции Западный Кейп на расстояние 861 км. Поезда в среднем имеют длину 3780 м - самые длинные поезда в мире. Выделенная линия широко использует оцинкованное путевое оборудование, такое как рельсовые зажимы, опоры контактной сети, ограждения и т. Д. Самым длинным и тяжелым поездом из когда-либо использовавшихся был состав длиной 7,5 км с 660 вагонами, который перевозил 68 640 тонн руды.

 

Шахта Сишен Вагоны шахты Сишен везут железную руду 

 

1) Шахта Сишен. Фото любезно предоставлено Anglo American.

2) Вагоны шахты Сишен везут железную руду. Фото любезно предоставлено Kumba Iron Ore.

 

Наземный проект: строительство дробилки на руднике Сишен (железная руда Кумба)

Местоположение: Южная Африка 

Новая первичная дробилка расположена на краю существующего карьера на участке, где существующий карьер был засыпан обратной засыпкой. Здание первичной дробилки было заложено на глубине 35 м ниже естественного уровня земли.

 

Для доступа 400-тонных самосвалов к дробилке требовались механически усиленные стены. Засыпка состояла из магнетита, который имел более высокую плотность, чем обычные материалы засыпки карьера, и поэтому требовал дополнительного удержания. Испытания показали, что это не повлияло ни на коррозию оцинкованной сварной сетки, ни на армирующую ленту.

 

Эта новая конструкция, в результате которой в 2006 году был зарегистрирован патент, позволила успешно использовать цинкование в ключевой области применения в открытых горных выработках.

 

Стена B-дробилки Железный рудник Сишенский карьер

1) Стена B-дробилки близится к завершению

2) Железный рудник Сишенский карьер. Фото любезно предоставлено Anglo American.

 

Наземный проект: модульный купол цинкового рудника Скорпион (Веданта)

Местоположение: Намибия

Рудник Скорпион расположен в пустыне Южный Намиб и представляет собой крупную разработку открытым способом. Круглый штабелеукладчик был установлен для обработки складских запасов рудных рудников емкостью 50 000 тонн. Около 300 тонн стальных конструкций было уложено в купол, который был облицован 11300 м2 оцинкованной листовой стали с цветным покрытием. Диаметр купола составляет 93 метра, а высота - 30 метров. Здесь 25 конвейеров, самый длинный - несколько километров. Экологические соображения были первостепенными, а пыль была одной из основных проблем. Склад хранился в крытом куполе, и все конвейеры были оснащены системами пылеподавления. Подающие конвейеры были покрыты оцинкованной пленкой с цветным покрытием.

 

Из-за удаленности площадки большие секции штабелеукладчика / реклаймера необходимо было изготовить заранее и доставить на площадку для монтажа, при этом на месте выполнялась небольшая сборка. Самая большая сборная секция была примерно 45 м в длину, 2,5 м в глубину и 2 м в ширину. Было очень важно, чтобы штабелеукладчик / реклаймер был установлен до начала каких-либо работ на куполе. Возведение купола потребовало тщательного планирования, так как конструкция будет самонесущей только после того, как будут установлены окончательные структурные элементы. Учет возведения купола составлял значительную часть его инженерной мысли. Во время строительства требовалась временная опора. Центральная колонна штабелеукладчика / реклаймера обеспечивала некоторую поддержку, уменьшая потребность в дополнительных опорных конструкциях. Монтаж купола прошел без происшествий благодаря компьютерной детализации стальных конструкций и пробной сборке в цехе перед транспортировкой на площадку.

 

Строящийся купол склада шахты СкорпионКупол склада шахты Скорпион близится к завершению

1) Строящийся купол склада шахты Скорпион

2) Купол склада шахты Скорпион близится к завершению

 

Наземный проект: Купол хранилища меди в Хайленд-Вэлли (Teck Resources)

Местоположение: Канада

Купола складов меди в Хайленд-Вэлли расположены на озере Логан, Британская Колумбия. Выбросы пыли были проблемой на объекте, и невозможно опрыскать руду на ленточных конвейерах водой, чтобы уменьшить количество пыли. Чтобы свести к минимуму выбросы пыли, были изготовлены три геодезических купола для покрытия каждого из трех складов. Купола были сделаны с намерением, чтобы склады оставались в рабочем состоянии в течение всего периода строительства. Купола были спроектированы с использованием трубчатой рамной конструкции из оцинкованной стали и системы облицовки из оцинкованной стали. Каждый купол имеет базовый диаметр 100 м и общую площадь 11 000 м2. Облицовка купола представляет собой изогнутый настил из гофрированной оцинкованной стали с заполненными панелями из оцинкованной стали, изготовленными по индивидуальному заказу. Кленовый лист на центральном куполе сделан из 864 металлических листов и больше футбольного поля: 100 м в ширину и 80 м в высоту.

Купол медного склада Хайленд-ВэллиКупол медного склада Хайленд-Вэлли

 

1) Купол медного склада Хайленд-Вэлли.

2) Купола медного склада Хайленд-Вэлли.

Наземный проект: шахта Red Dog (Teck Resources)

Местоположение: Аляска, США.

Рудник Red Dog расположен в 200 км к северу от Полярного круга и в 90 км от побережья Чукотского моря.

 

Руда добывается и перерабатывается на руднике, а затем транспортируется на 86 км грузовиком в морской порт, где зимой хранится в огромном здании для хранения концентрата до начала 90-100-дневного сезона отгрузки в течение арктического лета.

 

Связь шахты с портом представляла собой серьезную проблему. Для того, чтобы справиться с обширным дренажем, необходимым летом, было использовано около 10 км водопропускной трубы, чтобы обеспечить 646 дренажных переходов. Было 9 крупных переходов через ручьи, требовались мосты с пролетами до 100 м. В мостах использовались оцинкованные конструкции, а здание из концентрата (крупнейшее сооружение на Аляске) облицовано предварительно окрашенной оцинкованной листовой сталью.

 

Насколько это было возможно, изготовление производилось вне строительной площадки из-за удаленности мест. Жилой комплекс был построен в Айдахо в США, а мукомольные предприятия на Филиппинах. Горячее цинкование было предписано для всех внешних компонентов здания.

 

Осмотры, проведенные через восемь лет, показали, что ни одна из оцинкованных конструкций не повреждена коррозией.

Стальная опорная колонна для здания хранения концентратаОпорные колонны, загруженные на транспортную тележку.

 

1) Стальная опорная колонна для здания хранения концентрата. Из-за своего размера каждая колонна требовала двойного погружения в котел для цинкования.

2) Опорные колонны, загруженные на транспортную тележку. В общей сложности 100 колонн весом около 3 600 кг каждая были оцинкованы методом горячего цинкования для складского здания.

Наземный проект: Свинцово-цинковый рудник Polaris (Teck Resources)

Местоположение: Канада 

Свинцово-цинковый рудник Polaris находился на острове Литтл-Корнуоллис, в 100 км от северного магнитного полюса. Средняя летняя температура составляет около 0C, а зимой - –45C. Толщина бетонно-твердой вечной мерзлоты составляет четверть мили, дуют непрерывные ветры со скоростью более 80 км / час, а в течение шести месяцев в году царит полная темнота. В этих условиях даже обычные задачи превращаются в сложные проблемы, требующие новаторских решений.

 

Тек определил использование горячеоцинкованной стали в качестве строительного материала для всех трех основных сооружений рудника Polaris (перерабатывающий завод, здание для хранения концентрата и жилой комплекс), а также многих вспомогательных сооружений. В трех основных конструкциях использовалось более 50 000 м2 предварительно окрашенного оцинкованного листа и более 5 500 кг оцинкованной легкой конструкционной стали. Существенной проблемой было то, что там, где это было возможно, комплектные установки изготавливались в другом месте и отправлялись на место.

Перерабатывающий завод на барже в Труа-Ривьер Подпорные стены из оцинкованной стали Жилое здание длиной 275 метров

 

1) Перерабатывающий завод на барже в Труа-Ривьер, Квебек, на пути к месту. На территории этого завода находится обогатительная фабрика, участки технического обслуживания и хранения рудника, мастерские и четыре дизель-генератора для обеспечения всех потребностей предприятия в электроэнергии.

2) Подпорные стены из оцинкованной стали составляют основу здания концентрата. На вставке показана сборка шпалер.

3) Жилое здание длиной 275 метров представляет собой модульную структуру, состоящую из чередующихся двух- и трехэтажных блоков. Построенная под большим передвижным ангаром, эта отмеченная наградами конструкция из оцинкованной стали позволяла работать с высокой скоростью даже в самых суровых зимних условиях.

Наземный проект: Trail Operations (Teck Resources)

Местоположение: Канада 

Расположенный в Trail, Британская Колумбия, завод Trail Zinc Refinery является одним из крупнейших производителей цинка в мире.

 

При строительстве объекта широко использовались оцинкованные стальные конструкции, начиная от сайдинга и полов до кабельных эстакад, перил, настилов пола и электрических подстанций. На эстакаде, по которой рельсы идут к цеху подготовки сырья для свинцового плавильного завода, находится 460 тонн конструкционной стали, оцинкованной горячим способом, и 4 000 м2 оцинкованной решетки пола.

 

Трейл, Британская Колумбия, Канада

   

Трейл, Британская Колумбия, Канада

 

Цинковый завод Trail

 

Цинковый завод Trail

 

13. Примеры подземных объектов

Подземная добыча: Металлоконструкции рудника Кинросс (закрыто)

Местоположение: Южная Африка

Большой опыт, который позволил выбрать горячее цинкование для стальных конструкций шахтного ствола, восходит к ранней проверке, проведенной через 10 лет на руднике Кинросс. Этот случай, установленный в 1975 году, показал, что цинкование продлит срок службы, превышающий срок службы ранее использовавшихся систем окраски (как правило, эпоксидных смол). Шахта имеет глубину более 2 км и может быть разделена на три зоны: сухая зона (от 0 до 400 м), промежуточная зона (от 400 до 1400 м) и мокрая зона (ниже 1400 м), где отложения, попадающие на стальные конструкции и трубопроводы, остаются насыщенными.

 

При осмотре в сухой зоне, где непрерывные потоки воды не текут по стальным конструкциям, измерения толщины покрытия превышали 110 мкм (т.е. без измеримых потерь) на заглушках и колоннах труб.

 

В промежуточной зоне присутствие проточной воды существенно увеличивается. Однако коррозионное воздействие ограничивалось верхними 15% заглушек, где наблюдалось полное удаление цинковой защиты. Это подтвердило предсказания предложенной вероятностной модели.

 

Во влажной зоне оцинкованные стальные конструкции были защищены эпоксидным покрытием. Небольшая деградация дуплексной системы была очевидна там, где не происходило полного насыщения. Некоторое вздутие эпоксидной смолы было замечено на колонне трубы, но гальваническое покрытие продолжало обеспечивать отличную защиту подлежащей стали. И цинк, и краска были разрушены на верхних поверхностях заглушек из-за постоянных ударов падающих обломков. Близлежащие оцинкованные стальные конструкции станции все еще были в хорошем состоянии; эта область обычно не подвергается постоянному насыщению водой или ударам падающими обломками.

 

Отложения на стальных конструкциях валов бантоны находятся в хорошем состоянии

 

1) Отложения на стальных конструкциях валов из дуплексной и горячеоцинкованной стали на заводе Kinross

2) По прошествии десяти лет выяснилось, что бантоны находятся в хорошем состоянии, хотя, как и следовало ожидать, верхние поверхности демонстрировали деформации. Однако не было замечено перфорации, требующей не дорогостоящей замены.

 

Подземная добыча: Платиновый рудник Расимоне (Амплатс, ныне Роял Бафокенг Платинум)

Местоположение: Южная Африка

Окружающая среда на поверхности: CX

 

Строительство платинового рудника Бафокенг Расимоне началось в 1997 году. Рудник расположен в 150 км к северо-западу от Йоханнесбурга. В отличие от глубоких золотых рудников, платиновые рудники, как правило, мелкие, с глубиной от 500 до 1200 метров. Шахтные воды обычно менее агрессивны, чем те, что встречаются в золотых приисках. Они твердые и близки к нейтральному по pH, хотя высокие уровни хлоридов все еще распространены (750 мг / л).

 

Для изготовления двух наклонных стволов и наземной установки было использовано 8000 тонн металлоконструкций. Предыдущий опыт горячего цинкования показал, что он подходит для обоих типов конструкций. Цинкование включало стальные конструкции, а также каркас здания, конвейеры, решетчатые настилы, перила и рамы оборудования.

 

Проверка, проведенная в 2002 году, показала, что ожидаемый срок службы в 25+ лет будет легко соблюден. Горячее цинкование хорошо зарекомендовало себя в зоне измельчения, в зоне плавления (особенно на полах, где часто происходит просыпание), в подземных стальных конструкциях (где истирание из-за падающих обломков и накопления отложений часто ухудшает альтернативные покрытия), а также на головных устройствах вала и конвейерах. Для покрытия некоторых желобов использовалась оцинкованная сталь; они были перфорированы из-за очень абразивных условий. В области реагентов спецификация покрытия исключила использование горячеоцинкованной стали из-за неполных рабочих характеристик; однако оцинкованные мелкие предметы (такие как трубы и поручни) работали очень хорошо. В отличие от этого, обычная система органических красок (трехслойная виниловая сополимерная система с степенью подготовки поверхности Sa 21Ž2 или почти белый металл), используемая для других применений в области реагентов, показала предельные характеристики, требуя замены или обслуживания в лучшем случае почти каждого Второй год.

 

Платиновый рудник Бафокенг Расимоне

 

Платиновый рудник Бафокенг Расимоне. Фото любезно предоставлено Royal Bafokeng Nation.

 

Подземная добыча: Металлоконструкции вала на рифах Ваал (AngloGold Ashanti)

Местоположение: Южная Африка

 

Проектирование ствола № 11 рифов Ваал (ныне рудник Моаб-Хотсонг) началось в 1988 году. Некоторые первоначальные исследования качества воды, которые могут возникнуть, показали, что гальванизация должна быть удовлетворительной. Проходка ствола началась в 1992 году. Диаметр ствола 10,6 м, глубина 3,16 км. Все стальные конструкции вала были оцинкованы.

 

Последующий контроль был проведен в 2006 году, в ходе которого было установлено, что толщина покрытия составляет от 150 до 300 мкм. На некоторых участках механических повреждений покрытие отслоилось; однако измерения показали, что все еще присутствует покрытие толщиной от 25 до 35 мкм (в основном слой сплава железа и цинка). Не наблюдалось ползучести под пленкой или других признаков разрушения стали, несмотря на это повреждение; оцинкованное покрытие оставалось защитным.

 

Стальная конструкция вала монтируется над землей для обеспечения подгонкиНаправляющие вала, оцинкованные методом горячего цинкования

 

1) Стальная конструкция вала монтируется над землей для обеспечения подгонки.

2) Направляющие вала, оцинкованные методом горячего цинкования, правильно разложены на месте и ожидают установки в вал.

Толщина покрытия на заглушках вала Толщина покрытия металлоконструкций шахтной станции

1) Толщина покрытия на заглушках вала на четырех различных уровнях была проверена, но, поскольку они были похожи по остаточной толщине покрытия, сообщалось только о двух. Известковые наросты в большинстве случаев удаляли перед измерением остаточной толщины покрытия.

2) Толщина покрытия металлоконструкций шахтной станции

Подземная добыча: Black Mountain Deeps Project (Anglo Operations, теперь Vedanta)

Местоположение: ЮАР

Black Mountain - это месторождение цинка, свинца и меди, расположенное в провинции Северный Кейп в Южной Африке. Проект предусматривал установку инфраструктуры на два ствола - рабочий ствол диаметром 7,4 метра и вентиляционный ствол диаметром 6,2 метра. Использовано 2360 тонн стальных оцинкованных конструкций. Горячее цинкование было определено как наиболее эффективный метод защиты валов от коррозии, которые были классифицированы как «мокрые валы». Альтернативное использование органических покрытий было сочтено неприемлемым и невозможным в обслуживании.

 

Несмотря на выбор горячего цинкования для защиты от коррозии, возник ряд вопросов, на которые следует обратить внимание:

• Сделайте припуски на зазоры и допуски, чтобы обеспечить простоту управления фланцевыми и торцевыми болтовыми соединениями. Различия в толщине цинкования могут стать проблемой при установке стальных конструкций, требующей чрезмерного использования пакеров.

• Внимательно проверьте чертежи, чтобы убедиться, что дальнейшие изменения не потребуются. Могут потребоваться некоторые изменения дизайна.

• Рекомендуется тесное сотрудничество между проектировщиком, изготовителем, производителем цинкования и монтажником, чтобы гарантировать, что все участники понимают, где необходимо учитывать особые аспекты цинкования.

• Рекомендуется обучение работе с оцинкованными стальными конструкциями (например, правильное обращение и т. Д.).

• Рекомендуется тщательный осмотр и очистка пустотелых стальных конструкций перед строповкой.

• Следует записать четкий метод ремонта поврежденного цинкования.

 

 Глубины Черной горы Конструкционные элементы из оцинкованной стали

 

1) Глубины Черной горы

2) Конструкционные элементы из оцинкованной стали

Подземная добыча: опоры для выемки угольных шахт (KWK «Mysłowice-Wesoła»)

Расположение: Польша

В течение 1990 года 174 тонны стали было оцинковано и установлено в подземных выработках на каменноугольной шахте в Мыстовице, Польша. Эта шахта характеризуется очень агрессивными подземными водами с содержанием хлоридов 17 000–18 000 мг / л. (Уровни выше 200 мг / л классифицируются как сильно коррозионные.) Содержание сульфат-иона в той же воде варьировалось от 221 до 500 г / л. Кроме того, высокая скорость вентиляции поддерживает туман в воздухе, что приводит к постоянному слою влаги на оцинкованных поверхностях; угольная пыль также оседала на этих поверхностях. Во многих местах на конструкции имелся постоянный поток воды. PH воды был около 7 или нейтральный. В те же штреки были размещены неоцинкованные стальные конструкции.

 

Структуры были оценены через 20 лет. Внешний осмотр подтвердил, что цинковое покрытие осталось на опорных поверхностях шахты с оставшейся толщиной 10-83 мкм. На оцинкованных деталях не было признаков красной коррозионной ржавчины, что подтверждает сохраняющуюся защитную функцию покрытия. Напротив, активная коррозия стали наблюдалась на поверхности неоцинкованных частей опор шахты. Наблюдались слои неприлипающей коррозии железа, а также поверхностные трещины на неоцинкованных деталях. В связи с более длительным сроком службы оцинкованных конструкций допускается увеличение расстояния между оцинкованными опорами. Неоцинкованные шахтные опоры расположены на расстоянии 75 см друг от друга, а оцинкованные шахтные опоры - на 100 см.

 

Проволочная сетка между оцинкованными опорами также была оцинкована, и лишь изредка появлялась красная ржавчина. Напротив, неоцинкованная сетка сильно корродировала.

 

Угольный разрез KWK Mysłowice-Wesoła.

 

Угольный разрез KWK Mysłowice-Wesoła.

  

14. Примеры конвейеров

Конвейеры: конвейерные системы на угольной шахте Дуглас (BHP Billiton)

Местоположение: ЮАР

Поверхностная среда: от C2 до высокой коррозионной активности

Для наземных конвейеров требуется покрытие, которое может обеспечить долгие годы безотказной службы из-за часто запыленных условий и маловероятности надлежащей подготовки поверхности в сочетании с их зачастую необычайной длиной. Наземные конвейеры V3, V4 и V5 на Дугласской шахте являются такой системой, и, по оценкам, им уже более 25 лет.

 

С точки зрения общей атмосферной коррозии, условия, скорее всего, относятся к категории C2, что позволяет предположить, что коррозия цинка будет очень низкой. Однако дополнительные проблемы, вызванные присутствием угольной пыли и особенно угольной золы, наряду с наличием влаги, указывают на то, что условия могут быть очень агрессивными.

 

Проверка после 25 лет эксплуатации показала, что стальные конструкции находятся в отличном состоянии, толщина покрытия варьируется от 117 до 279 мкм, при средней толщине покрытия 140 мкм. Показатели толщины покрытия все еще намного превышают требуемые в спецификации и предполагают дополнительный срок службы без обслуживания от 40 до 60 лет. Единственная проблема заключалась в том, что направляющие ролики конвейера были только окрашены, а гальванические крепления нуждались в замене.

Общий вид шахты Douglas Colliery Сухопутный конвейер V3 

 

1) Общий вид шахты Douglas Colliery

2) Сухопутный конвейер V3 подвергался воздействию погодных условий более 20 лет.

Металлоконструкции из горячеоцинкованной стали Показания толщины покрытия, снятые на опорных стальных конструкциях Показания толщины покрытия, снятые на стальных конструкциях конвейера

1) Металлоконструкции из горячеоцинкованной стали по-прежнему работают исключительно хорошо после 20 лет эксплуатации.

2 Показания толщины покрытия, снятые на опорных стальных конструкциях, все еще превышали требуемые в спецификации.

3) Показания толщины покрытия, снятые на стальных конструкциях конвейера, все еще превышали требуемые в спецификации.

 

Конвейеры: наземная конвейерная лента (Doña Inés de Collahuasi Copper Mining Company)

Местоположение: Чили

 

Медный рудник Коллахуаси расположен недалеко от северной оконечности Чили, в 185 км к юго-востоку от города Икике. Это третье по величине месторождение меди в мире.

 

Этот завод включает в себя наземный конвейер длиной 2600 м, который транспортирует руду от первичной дробилки в Росарио на обогатительную фабрику Уджина длиной 2600 м. Общая конструкция из оцинкованной стали, поддерживающая конвейер, была возведена в 2004 году.

 

По прошествии девяти лет визуальный осмотр показал, что он находится в хорошем состоянии без какой-либо коррозии.

 

Медный рудник Коллахуаси

 

Медный рудник Коллахуаси. Фото любезно предоставлено Collahuasi.

 

Конвейеры: Brockman 4, Шахта железной руды (Rio Tinto)

Местоположение: Австралия

Поверхностная среда: от C2 до высокой коррозионной активности

 

Железорудный рудник Brockman 4 компании Rio Tinto расположен в Пилбаре, Западная Австралия, и был открыт в сентябре 2010 года. Традиционно для защиты стали от коррозии в этой засушливой среде использовалась краска, т. Е. Однослойная система (со струйной очисткой для подготовки поверхности) состоит из неорганической силикатной грунтовки с высоким содержанием цинка 75 мкм. На Brockman 4 предпочтение было отдано оцинкованной стали, поскольку в течение всего срока эксплуатации рудника техническое обслуживание не требовалось.

Горячее цинкование применялось в качестве защиты от коррозии в модулях конвейера, стрингерах, опорах эстакады, трубопроводах, кронштейнах, кабельных лестницах и рамах конвейеров.

Тесная координация с производителями при проектировании стальных компонентов позволила быстро и эффективно поставить оцинкованные стальные конструкции.

 Шахта Brockman 4

 

Шахта Brockman 4

 

Конвейеры: наземный конвейер Worsley Alumina (BHP Billiton)

Расположение: Австралия

 

Бокситовые рудники Уорсли расположены недалеко от города Боддингтон, примерно в 112 милях к югу от Перта в Западной Австралии.

 

Боксит транспортируется наземным транспортом на глиноземный завод Worsley. Оттуда глинозем по железной дороге транспортируется в порт Банбери. Длина конвейерной ленты составляет 52 км, что делает ее одной из самых длинных конвейерных лент в мире. Вся стальная конструкция была оцинкована горячим способом. Конвейер был покрыт 67 000 листов из оцинкованной стали с цветным покрытием.

 Конвейер Worsley Refinery

 

Конвейер Worsley Refinery

15. Морской терминал

Морской терминал: Морской терминал для доставки нефти и серной кислоты (Interacid Chile)

Расположение: залив Мехильонес, Чили

Поверхностная среда: C5 - M

Морской терминал расположен в регионе Антофагаста в Чили с пустынным климатом. Терминал был открыт 19 июня 2007 года. Рядом расположены три угольные электростанции.

 

Конструкционная сталь, использованная для пирса, была оцинкована методом горячего цинкования перед установкой. Затем оцинкованная сталь для верхних поверхностей была окрашена эпоксидной грунтовкой с полиуретановым или акриловым верхним слоем, что обеспечило дуплексную систему, подходящую для этого климата C5-M.

 

Нижняя конструкция под деревянным полом была оцинкована, но не окрашена.

 

Толщина цинкового покрытия контролировалась по двум точкам:

Оцинкованная конструкция под полом подъездного моста (рис.1) Оцинкованная конструкция в верхней части причала (Рис.2)
Год измерения толщины 2011 2012 2009 2011 2012
Измеренная средняя толщина покрытия 208 мкм 201 мкм 148 мкм  144 мкм 141 мкм

 

белые продукты коррозии цинка Оцинкованные балки

 

Рис. 1. На поверхности этих балок были белые продукты коррозии цинка, но коррозии стали не наблюдалось.

Рис. 2. Потери в толщине покрытия соответствовали нормальному диапазону для климата C5M в соответствии со спецификациями ISO 9223, 14713 и 12944.

 

Оцените статью. Всего 1 клик!

(2 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия". Любое копирование информации возможно только с разрешения владельца сайта. Размещение активной индексируемой ссылки на https://zctc.ru обязательно.


Читайте также: