A study of abrasion in steel during comminution

Lafleur, Jean-Philippe; Lafleur, Jean-Philippe

Thesis

A study of abrasion in steel during comminution

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Creator

Lafleur, Jean-Philippe

Contributors

Abstract

French

La communition est un procédé utilisé dans l'industrie minéralurgique pour la réduction de taille d'un minerai, afin de permettre le transport, la séparation, la récupération et l'extraction de ce matériel. L'équipement utilisé pour cette tâche est complexe, soumis à des forces élevées et des impacts violents, ce qui génère une quantité importante d'usure. Une plus grande connaissance des processus de comminution et d'usure est nécessaire pour pouvoir évaluer leur amplitude, dans le but de favoriser la comminution tout en minimisant l'usure. Le test d'abrasion par roue d'acier (SWAT) est une technique de laboratoire utilisée pour générer de l'usure abrasive à trois composantes. En contrôlant la force appliquée, la vitesse de rotation de la roue et l'agent abrasif employé lors du test SWAT, il est possible d'évaluer la réponse d'une surface à l'abrasion. L'usure de haut stress, générée dans les systèmes où les agents abrasifs sont fracturés, peut répliquer les procédés présents dans l'équipement de communition. Ce projet a trouvé que l'usure abrasive augmente avec une augmentation de l'énergie investie dans l'interaction tribologique. Cette usure peut être liée à l'énergie du système, en mesurant les forces appliquées, la vitesse de rotation de la roue et la torsion générée. Ces valeurs peuvent être utilisées pour calculer une valeur spécifique d'énergie d'abrasion, EAS, qui agit comme indice pour le procédé d'abrasion. De plus, la fragmentation créée dans les particules abrasives peut être évaluée, pour générer un indice de communition, ECS, l'énergie spécifique de communition. Ces deux indices peuvent être liés, pour rejoindre les procédés de communition et d'abrasion.

English

Comminution is a process used in mineral processing for the size reduction of mined material, to permit effective handling, separation and recovery. The equipment used is kinetically complex, with very high-energy impacts and high forces, leading to great amounts of abrasive wear. It is desired to develop a better understanding of these processes, to both measure them and increase comminution while reducing wear. The Steel Wheel Abrasion Test is a laboratory technique used to generate controlled, abrasive three-body wear. By altering the applied force, rotational speed of the wheel and abrasive agent used in the SWAT, the wear behaviour of a material can be quantified. High-stress wear, which occurs when abrasive material is degraded during the test, can replicate the processes occurring in comminution systems. This work has found that abrasive wear will increase with increasing input energy into the tribological interaction. This wear can be linked to the energy input into the system, through the measurement of applied forces, wheel rotational speed and generated torque. This results in the development of a specific abrasion energy, EAS, which provide an energy metric for the abrasion process. Furthermore, the breakage induced in the abrasive particles can also be quantified and evaluated, generating a comminution metric, the specific comminution energy, ECS. These indices can then be linked, to develop an understanding of systems where comminution and abrasion occur concurrently.

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