Effects of Niobium Addition on Performance of White Cast Iron High Chromium Used in Slurry Pumping in Mining

During the pirite and arsenicpirite ore processing, a mixture containing mainly silicon oxide, other oxides and water is guided through different process as crushing, grinding and slurry pumps in order to reduce and separate it. These operations lead to large maintenance costs due to abrasive and erosive wear. To reduce wear in this field, the high chromium white cast irons are widely used in the crushing, grinding and slurry pump parts. High Chromium white cast irons have being used in slurry pumps components. This work presents a set of different analysis, which were carried out to find, first of all, the underlying wear mechanisms and so an appropriate wear laboratory test. High Chromium white cast irons containing 15 wt. percent of Chromium, 2 wt. percent of Molybdenum and a range from 0,0 to 1,5 wt. percent of Niobium, where different microstructures were produced, as an attempt to reduce the erosive wear. The erosive wear rate was measured using SiO2 as abrasive and compared with the wear rate of commonly used white cast iron for pulp pumps. Sand with an average grain diameter of 150 μm was selected as abrasive. In order to simulate the wear behavior of pump parts a erosive test were designed. A suspension of sand (10 % weight) was used and the impingement velocity was fixed at about 14 m/s and variable impingent angle. The wear mechanisms were analyzed. A reduction on the wear rate was observed on the white cast irons with a niobium percentage of 0,5 wt. percent.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoMestre em Engenharia MêcanicaDurante o processo de beneficiamento da pirita e arsenopirita, minérios do qual se extrai o Ouro, são necessários equipamentos para a cominuição, classificação, concentração, entre outros, de um minério contendo elevados teores de óxidos altamente abrasivos, em especial, o óxido de Silício. Os componentes destes equipamentos apresentam, por esta razão, elevadas taxas de desgaste abrasivo e erosivo, gerando altos custos com reposição de peças. Como exemplo destes, citam-se: Ferramentas de penetração no solo, caçambas, barras de britadores, carcaça e rotores de bombas e revestimentos de moinhos. Os ferros fundidos brancos de alto Cromo (FFBAC) têm sido empregados na confecção de componentes de bombas de polpa. Neste trabalho foram identificados os mecanismos de desgaste atuantes nestes componentes, com o objetivo de selecionar os ensaios de desgaste mais adequados para a seleção de materiais usados na fabricação de rotores e revestimentos de bombas de polpa. Foram avaliadas ligas ferrosas com diferentes teores de Cromo e Molibdênio no estado temperado e revenido a 200ºC. São apresentados também, os resultados obtidos no desenvolvimento dos FFBAC contendo de 0,0 até 1,5% em peso de Nb. O comportamento foi analisado utilizando ensaios de laboratório feitos para reproduzir condições de campo. Foi utilizado um jato erosivo para avaliação do desgaste de componentes de bombas, utilizando areia Normal Brasileira (150 μm) a uma concentração 10% em peso, velocidade média das partículas de 14 m/s, e ângulo de impingência variável. Verificou-se que a taxa de desgaste é influenciada pelo teor de Nióbio. Para as condições tribológicas adotadas, a adição ótima de Nióbio foi de 0,5% em peso