重介質(zhì)旋流器新型耐磨內(nèi)襯生產(chǎn)工藝優(yōu)化

石智勇

（西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司官地礦選煤廠， 山西 太原 030053）

1 官地選煤廠概況

官地礦選煤廠是西山煤電官地礦配套選煤廠，設(shè)計生產(chǎn)能力為300 萬t，采用不脫泥重介無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選+煤泥浮選+尾煤壓濾的聯(lián)合工藝流程，設(shè)置原煤準(zhǔn)備、重介分選、脫介脫水、介質(zhì)凈化回收、浮選、煤泥分級濃縮回收、產(chǎn)品運(yùn)輸裝倉等生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，產(chǎn)品主要為高爐噴吹精煤和電精煤。

2 官地礦選煤廠重介質(zhì)選煤存在的問題

重介質(zhì)選煤作為當(dāng)前重力選煤工藝中洗選效率最高的一種原煤洗選工藝，重介質(zhì)旋流器是重介選煤的一種高效分選和分級設(shè)備，由于其具有體積小、本身無運(yùn)動部件、處理量大、分選效率高等特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。官地礦選煤廠選煤廠采用全重介洗選加工工藝，即塊煤（13～150 mm）淺槽重介質(zhì)分選機(jī)、末煤（13～1 mm）三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、粗煤泥（1～0.25 mm）螺旋分選、尾煤壓濾回收。其中主選設(shè)備為重介質(zhì)旋流器，分5 個洗選系統(tǒng)，共有5 臺重介質(zhì)旋流器，1 系統(tǒng)采用的是有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，2、3、4、5 系統(tǒng)采用的是無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，其作用是將末原煤（0～13 mm）分選出精煤、中煤和矸石三種產(chǎn)品，最大限度地提高精煤回收率、降低中煤跑精煤和矸中帶煤，重介質(zhì)旋流器具有處理能力大、分選精度高、分選下限低、利于自動控制等諸多優(yōu)點(diǎn)，是提高選煤廠經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。但是，問題也比較突出，設(shè)備耐磨性差、使用壽命短，不能長期保持最佳工作狀態(tài)，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)量大、維護(hù)成本高，精煤回收率不穩(wěn)定等，以至于如何提高旋流器使用壽命一直困擾著現(xiàn)場[1]。

3 燒結(jié)型碳化硅耐磨材料的引進(jìn)背景

現(xiàn)階段，國內(nèi)外用于旋流器的耐磨材料普遍采用高鋁陶瓷襯里材料，雖然高鋁陶瓷這種耐磨材料比其他耐磨材料如耐磨合金、耐磨鑄石等耐磨性能較好，但是，仍然不能滿足旋流器這種特殊設(shè)備旋轉(zhuǎn)流體沖刷摩擦的耐磨性能要求。特別是該廠矸石含量較高，更換旋流器配件或整機(jī)比較頻繁，不但增大備件成本，還增加了工人的勞動強(qiáng)度，同時嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)[2]。通過調(diào)研考察，在耐高溫鋼鐵工業(yè)和有色冶金方面應(yīng)用的一種耐磨材料燒結(jié)碳化硅，燒結(jié)型碳化硅耐磨材料既有超高硬度及耐磨性能，又有較好的機(jī)械性能和自潤滑功能，用燒結(jié)型碳化硅超耐磨材料制作旋流器耐磨襯套是一個方向，但在選煤行業(yè)應(yīng)用較少，在這種背景下官地礦選煤廠嘗試引進(jìn)一種新型耐磨材料燒結(jié)型碳化硅[3]。

4 燒結(jié)型碳化硅鋼的性能

碳化硅燒結(jié)成型的制品，具有硬度高、強(qiáng)度大、耐高溫的性能，但也有缺點(diǎn)，其韌性差、易碎，要想適應(yīng)旋流器的工作條件還需要進(jìn)一步改進(jìn)，官地礦選煤廠聯(lián)合旋流器廠家對其工藝進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)引進(jìn)適應(yīng)重介質(zhì)旋流器的新型耐磨材料——耐磨硅化鋼，它是在燒結(jié)碳化硅過程中加入微量元素經(jīng)高溫反應(yīng)合成的結(jié)晶體新材料[4]。其主要化學(xué)結(jié)構(gòu)成分為SiC、C、Mo 等，在高溫環(huán)境中形成二元或多元六方體化合物組織，從而具備超硬度、高強(qiáng)度、自潤滑（低摩擦）、抗黏附、耐腐蝕和耐高溫性能[5]。

5 耐磨燒結(jié)型碳化硅鋼的應(yīng)用效果

耐磨燒結(jié)型碳化硅鋼作為重介質(zhì)旋流器和配套管道內(nèi)襯，2016 年9 月在官地礦選煤廠末煤車間一系統(tǒng)上安裝了1 臺3NZX710/500 有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器和4 系統(tǒng)二段上安裝了1 臺Φ850 重介旋流器，用于代替原有的氧化鋁陶瓷內(nèi)襯的重介質(zhì)旋流器，見下頁圖1。

圖1 重介質(zhì)旋流器二段

2017 年3 月，在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，官地礦選煤廠對重介質(zhì)旋流器分選效果進(jìn)行了測試，并對使用500 d 后，3135 重介旋流器硅化鋼內(nèi)襯最易磨損部位底流口磨損情況進(jìn)行了實(shí)測，檢測結(jié)構(gòu)見表1。

表1 型重介旋流器內(nèi)襯磨損情況對比表

經(jīng)過測試與計劃指標(biāo)對比得出以下結(jié)果: 以碳化硅鋼作為內(nèi)襯制作的重介質(zhì)系統(tǒng)旋流器和配套耐磨管道的使用壽命是氧化鋁陶瓷的3～5 倍，耐磨合金的10 倍以上，精煤回收率提高1%以上。

6 經(jīng)濟(jì)效益

官地礦選煤廠重介旋流器更換硅化鋼耐磨內(nèi)襯后大大延長了旋流器的使用壽命，每年可以節(jié)省重介質(zhì)旋流器配件和管道更換費(fèi)用40 萬元以上，人工維護(hù)成本5 萬元以上，提高精煤回收率1%以上，按年產(chǎn)精煤100 萬t 計，則每年可以多回收1 萬t 精煤。精煤與中煤的差價按300 元/t 計，則每年可增加利潤300 萬元，累計全年可以增加利潤345 萬元。保證設(shè)備長時間正常運(yùn)行，大大減少了維護(hù)量，跑冒滴漏現(xiàn)象減少大大改善了現(xiàn)場工作環(huán)境衛(wèi)生，比較適合該廠實(shí)際工況。