工業(yè)固廢磨機(jī)內(nèi)部耐磨材料脫落原因及解決方案

崔新華

（河北鑫達(dá)鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)部，河北 遷安064400）

在鋼鐵行業(yè)中，許多企業(yè)將煉鐵工序的工業(yè)固廢進(jìn)行回收處理，在工業(yè)固廢處理過(guò)程中，一般將材料在磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行300℃熱氣烘干后再進(jìn)行研磨，最后到達(dá)一定要求的細(xì)度后輸送到其他行業(yè)進(jìn)行利用，既減少了資源浪費(fèi)又保護(hù)了環(huán)境不受污染。

在磨機(jī)內(nèi)部的腔體內(nèi)壁有一種耐磨料，但在使用過(guò)程中，耐磨料如果成分、施工不合理，就會(huì)造成脫落、坍塌，導(dǎo)致磨機(jī)使用壽命低，頻繁停機(jī)進(jìn)行檢修，影響生產(chǎn)效率。

一般此種耐磨料都采用Al2O3＞70%的高鋁骨料，外加水泥或PA-80作為結(jié)合劑、鋼纖維等，施工采用涂抹形式進(jìn)行施工，在使用過(guò)程中，結(jié)合效果不好，容易脫落，使用周期在0.5～1.0年，同時(shí)靠近磨輥附近的區(qū)域耐磨料不耐磨損，使用壽命周期更短，被迫下線進(jìn)行維修，成本增加。

1 工業(yè)固廢廠磨機(jī)內(nèi)部的耐磨料脫落

某鋼鐵公司固廢廠，使用磨機(jī)對(duì)高爐的現(xiàn)場(chǎng)廢渣進(jìn)行處理后進(jìn)行深度加工再利用，在檢修時(shí)間進(jìn)行停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)磨機(jī)內(nèi)部四周壁出現(xiàn)不同程度的耐磨料磨損、脫落，個(gè)別甚至出現(xiàn)固定耐磨料的骨架——龜甲瓦也出現(xiàn)脫落，如圖1所示。

圖1 耐磨料脫落現(xiàn)場(chǎng)照片

考慮到臨時(shí)性進(jìn)行檢修，檢修后使用半年后再次進(jìn)行檢查，出現(xiàn)了更嚴(yán)重的脫落，通過(guò)對(duì)比前后兩次耐磨料的形貌，分析脫落主要原因有如下幾點(diǎn)：

（1）耐磨材料整體強(qiáng)度不夠，主要表現(xiàn)在骨料顆粒大，鋼纖維長(zhǎng)度和粒度偏大，內(nèi)部容易自行成孔洞，即無(wú)形中增加了氣孔率。

（2）施工采用涂抹形式，而非搗打形式，整體密實(shí)度不夠，氣孔率高，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小，抗侵蝕耐磨性差，使用壽命短。

現(xiàn)場(chǎng)材料對(duì)比如圖2所示。

圖2 耐磨料實(shí)物對(duì)比圖

2 耐磨材料配比研究

針對(duì)耐磨料的脫落和后續(xù)的工作計(jì)劃，鋼廠技術(shù)人員與河南洛陽(yáng)某耐材實(shí)驗(yàn)研究所合作，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，開(kāi)發(fā)一種磨機(jī)內(nèi)部腔體新型耐材，提升耐用性，確保耐磨損、不脫落和良好的耐熱效果。

⑤高水位時(shí)間久，洪峰過(guò)程長(zhǎng)。嫩江、松花江干流超警戒水位歷時(shí)46天，黑龍江干流超警戒水位歷時(shí)58天。松花江干流哈爾濱站洪峰水位119.49 m持續(xù)時(shí)間超過(guò)24小時(shí)，黑龍江干流勤得利站洪峰水位48.65 m持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)84小時(shí)，同江—撫遠(yuǎn)江段超歷史最高洪水位歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)30天。

開(kāi)展的技術(shù)實(shí)施方案如下：

（1）新型材料組分

Al2O3-SiC75%～85%，SiO215%～20%，ZrO22%～3%，PA-80（磷酸二氫鋁）3%～5%，促凝結(jié)合劑硅溶膠1%～2%，鋼纖維碎沫（長(zhǎng)度10～40 mm，材質(zhì)0Cr18Ni10，粒徑0.1～0.5 mm）0.5%～1%。

（2）新型材料實(shí)施過(guò)程

①利用小型破碎機(jī)將Al2O3骨料、SiC骨料、ZrO2骨料及SiO2骨料進(jìn)行破碎；

②通過(guò)磁吸和雙層多孔篩，孔徑為0.5～2 mm，對(duì)步驟①中得到的原料進(jìn)行篩選，去除原料中的雜物，得到骨料，骨料的粒徑為0.5～2 mm；

③按比例稱(chēng)取一定量的骨料、促凝結(jié)合劑硅溶膠，其中促凝結(jié)合劑硅溶膠添加量為搗打料總重量的1%～2%，鋼纖維碎沫，其中鋼纖維的粒徑為長(zhǎng)度10～40 mm，材質(zhì)0Cr18Ni10，粒徑0.1～0.5 mm，添加量為搗打料總重量的0.5%～1.0%。

④進(jìn)行第一次攪拌，攪拌時(shí)間為5～10 min，攪拌均勻后加入一定量的PA-80，添加量為搗打料總重量的3%～5%，進(jìn)行第二次攪拌，攪拌時(shí)間為15～20 min，攪拌均勻后進(jìn)行檢驗(yàn)，得到成品搗打料。

3 耐磨材料現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 實(shí)施例1

（1）利用小型破碎機(jī)將Al2O3骨料、SiC骨料、SiO2骨料及ZrO2骨料進(jìn)行破碎；

（2）通過(guò)磁吸和孔徑為0.5～2 mm的雙層多孔篩對(duì)步驟（1）中得到的原料進(jìn)行篩選，去除原料中的金屬和雜物，得到粒徑為0.5～2 mm，SiO2含量為20 %，ZrO2含量為2%，Al2O3-SiC含量為78%的骨料；

（3）稱(chēng)取占搗打料重量百分比1.2%的促凝結(jié)合劑硅溶膠作為添加劑；

（4）稱(chēng)取占搗打料重量百分比1.0%的鋼纖維碎沫；

（5）第一次攪拌7 min，攪拌均勻后加入占搗打料重量百分比5%的結(jié)合劑PA-80，同時(shí)添加專(zhuān)用促凝結(jié)合劑1.3%，進(jìn)行二次攪拌，攪拌時(shí)間為13 min，攪拌均勻后進(jìn)行檢驗(yàn)，得到成品搗打料。

3.2 實(shí)施例2

具體包括以下步驟：

（1）利用小型破碎機(jī)將Al2O3骨料、SiC骨料、SiO2骨料及ZrO2骨料進(jìn)行破碎；

（2）通過(guò)磁吸和孔徑為0.5～2 mm的雙層多孔篩對(duì)步驟（1）中得到的原料進(jìn)行篩選，去除原料中的金屬和雜物，得到粒徑為0.5～2 mm，SiO2含量為18%，ZrO2含量為2%，Al2O3-SiC含量為80%的骨料；

（3）稱(chēng)取占搗打料重量百分比1.5%的促凝結(jié)合劑硅溶膠作為添加劑；

（4）稱(chēng)取占搗打料重量百分比1.2%的鋼纖維碎沫；

（5）第一次攪拌8 min，攪拌均勻后加入占搗打料重量百分比4%的結(jié)合劑PA-80，同時(shí)添加專(zhuān)用促凝結(jié)合劑硅溶膠2.0%，進(jìn)行二次攪拌，攪拌時(shí)間為15 min，攪拌均勻后進(jìn)行檢驗(yàn)，得到成品搗打料。

3.3 實(shí)施例3

具體包括以下步驟：

（1）利用小型破碎機(jī)將Al2O3骨料、SiC骨料、SiO2骨料及ZrO2骨料進(jìn)行破碎；

（2）通過(guò)磁吸和孔徑為0.5～2 mm的雙層多孔篩對(duì)步驟（1）中得到的原料進(jìn)行篩選，去除原料中的金屬和雜物，得到粒徑為0.5～2 mm，SiO2含量為22%，ZrO2含量為2%，Al2O3-SiC含量為78%的骨料；

（3）稱(chēng)取占搗打注料重量百分比1.5%的促凝結(jié)合劑硅溶膠作為添加劑；

（4）稱(chēng)取占搗打料重量百分比0.8%的鋼纖維碎沫；

（5）第一次攪拌8 min，攪拌均勻后加入占搗打料重量百分比4%的結(jié)合劑PA-80，同時(shí)添加專(zhuān)用促凝結(jié)合劑硅溶膠1.5%，進(jìn)行二次攪拌，攪拌時(shí)間為15 min，攪拌均勻后進(jìn)行檢驗(yàn)，得到成品搗打料。

3.4 實(shí)施例4

具體包括以下步驟：

（1）利用小型破碎機(jī)將Al2O3骨料、SiC骨料、SiO2骨料及ZrO2骨料進(jìn)行破碎；

（2）通過(guò)磁吸和孔徑為0.5～2 mm的雙層多孔篩對(duì)步驟（1）中得到的原料進(jìn)行篩選，去除原料中的金屬和雜物，得到粒徑為0.5～2 mm，SiO2含量為22%，ZrO2含量為2%，Al2O3-SiC含量為85%的骨料；

（3）稱(chēng)取占搗打注料重量百分比1.0%的促凝結(jié)合劑硅溶膠作為添加劑；

（4）稱(chēng)取占搗打料重量百分比1.2%的鋼纖維碎沫；

（5）第一次攪拌6 min，攪拌均勻后加入占搗打料重量百分比6%的結(jié)合劑PA-80，同時(shí)添加專(zhuān)用促凝結(jié)合劑硅溶膠1.0%，進(jìn)行二次攪拌，攪拌時(shí)間為10 min，攪拌均勻后進(jìn)行檢驗(yàn)，得到成品搗打料。

4 實(shí)施效果對(duì)比

對(duì)四個(gè)實(shí)施案例進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 新型材料性質(zhì)指標(biāo)研究對(duì)比

通過(guò)以上四種實(shí)施方案的對(duì)比可以看出，研究的新型材料配比在不同的配比條件下，性能指標(biāo)有所不同，從總體效果來(lái)看，達(dá)到了理想的抗耐磨效果，圖3所示為試驗(yàn)后的效果。后續(xù)將在合適的時(shí)機(jī)在鋼廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)使用。

圖3 新型材料試驗(yàn)效果圖片

5 結(jié)論

新型材料的研究和試驗(yàn)，主要是使用新的材料和不同的配比，同時(shí)施以不同的施工方案，改善了材料的性能。與現(xiàn)有技術(shù)研究相比，本研究的重點(diǎn)主要是采用Al2O3-SiC、SiO2、ZrO2耐火鋼纖維作為主材，確保高溫效果及耐磨效果，提高使用壽命，降低使用成本，使用壽命預(yù)估可以達(dá)到5年以上；同時(shí)利用促凝結(jié)合劑硅溶膠PA-80作為促凝結(jié)合劑加強(qiáng)強(qiáng)度，并利用耐熱鋼纖維進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，減少開(kāi)裂和脫落問(wèn)題。這樣的新型耐磨材料值得進(jìn)行全面推廣和使用。