重介選煤設(shè)備易磨損點(diǎn)分析與耐磨保護(hù)方案研究

史鑫磊

（山西高河能源有限公司洗煤廠， 山西 長治 046000）

引言

選煤的目的是將開采的原煤進(jìn)行質(zhì)量劃分，篩選出滿足客戶使用需求的高質(zhì)量精煤的流程。傳統(tǒng)的選煤生產(chǎn)系統(tǒng)主要組成部分包括原煤系統(tǒng)、洗選系統(tǒng)以及煤泥水處理系統(tǒng)。具體工藝流程能夠分為跳汰分選、重介質(zhì)分選以及浮選等，在不同方式的應(yīng)用過程中，重介分選工藝表現(xiàn)出適用范圍廣、粒度要求低、分選質(zhì)量較好以及自動(dòng)化程度較高等特點(diǎn)，逐漸得到煤礦企業(yè)的廣泛應(yīng)用。

重介質(zhì)選煤具有使用范圍較廣以及適應(yīng)性較強(qiáng)等特點(diǎn)，但是由于其實(shí)際使用過程中管道磨損嚴(yán)重，因此在材料選取時(shí)應(yīng)當(dāng)選用耐磨性較好的材料，但是由于使用過程中高密度懸浮液不斷流經(jīng)管道，因此選用耐磨性較好的材料也只能起到適當(dāng)延長管道使用壽命的效果，實(shí)際使用過程中仍然需要進(jìn)行大量維護(hù)工作。

依照分選方式的差異，可以將重介質(zhì)分選設(shè)備進(jìn)行如下分類：一種是通過重力場實(shí)現(xiàn)原煤分選的重介質(zhì)分選機(jī)，主要用于塊煤的分選；一種是通過離心力場實(shí)現(xiàn)原煤分選的重介質(zhì)旋流器[1]。本文著眼于原煤系統(tǒng)、重介淺槽分選以及有壓兩產(chǎn)品旋流器分選等重介質(zhì)分選系統(tǒng)的研究，通過不同工作狀態(tài)下磨損情況的分析，從材料的選取以及磨損點(diǎn)的保護(hù)等方面進(jìn)行系統(tǒng)耐磨保護(hù)方案的設(shè)計(jì)。

1 原煤系統(tǒng)的易磨損點(diǎn)分析及耐磨方案

1.1 易磨損點(diǎn)分析

原煤車間常見的設(shè)備包括分級(jí)篩、破碎機(jī)以及溜槽等。由于工作性質(zhì)導(dǎo)致溜槽的磨損情況最為嚴(yán)重，因此當(dāng)前溜槽制造過程中常用的材料包括鑄石板、陶瓷片、高錳鋼板以及堆焊板等，如圖1 所示。圖1 中材料的性質(zhì)分別為：

圖1 常用耐磨材料

1）鑄石板硬度和耐磨性較好，作為溜槽材料使用壽命較長，但是韌性較差，因此工作過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)表面裂紋等現(xiàn)象。

2）陶瓷片和鑄石板相比韌性稍好，但是抗沖擊能力較差，因此使用過程中容易受到大塊原煤的沖擊導(dǎo)致材料破壞。

3）高錳鋼板較上述材料而言，在滿足耐磨性要求的前提下，具有較好的韌性和抗沖擊性，因此使用較為廣泛。

4）堆焊板是近年來興起的一種溜槽耐磨材料，很好地避免了高耐磨性材料存在的抗沖擊能力較差的問題，因此堆焊板制造的溜槽使用壽命通常為其他類型材料的數(shù)倍以上。此外由于堆焊板自身工藝性能較好，因此可以加工成不同形狀的零部件，并且放置在溜槽磨損較為嚴(yán)重的區(qū)域，起到延長設(shè)備使用壽命的效果。

1.2 耐磨方案

溜槽制造過程中，需要綜合考慮耐磨性要求以及抗沖擊性要求，因此通常采用性能較好的高錳鋼板以及堆焊板共同制作而成。具體方案為考慮到堆焊板加工成本較高且工藝性較好，因此在磨損和沖擊較為嚴(yán)重的區(qū)域通過堆焊板進(jìn)行防護(hù)，其余各處通過高錳鋼板進(jìn)行防護(hù)，在確保防護(hù)效果的同時(shí)盡量降低經(jīng)濟(jì)成本；部分含矸量較高的原煤溜槽，由于沖擊噪音過大，可以在部分區(qū)域適當(dāng)加入橡膠材料，起到降低噪聲的效果。

2 重介淺槽分選系統(tǒng)易磨損點(diǎn)分析及耐磨方案

重介淺槽分選系統(tǒng)的組成零部件包括淺槽分選機(jī)、脫水脫介篩、離心機(jī)、磁選機(jī)、介質(zhì)桶、泵、溜槽以及管路等。使用過程中磨損較為嚴(yán)重的區(qū)域有淺槽分選機(jī)、離心機(jī)、介質(zhì)桶、溜槽以及管路等。

2.1 淺槽分選機(jī)

淺槽分選機(jī)的磨損主要由矸石造成，因此淺槽分選機(jī)的磨損區(qū)域主要位于刮板機(jī)底部和排矸口處?？紤]到淺槽分選機(jī)排矸出口在工作過程中承受較為頻繁的沖擊，因此選用堆焊板，能夠顯著提升設(shè)備的使用率。

2.2 離心機(jī)

離心機(jī)依靠離心力進(jìn)行工作，因此主要磨損區(qū)域在排料口處，由于排料口沖擊較小但持續(xù)時(shí)間較長，因此為了提高使用壽命選取高鋁陶瓷片材料進(jìn)行防護(hù)。

2.3 介質(zhì)桶

當(dāng)前介質(zhì)桶制造過程中常用的材料包括陶瓷、鑄石以及硬復(fù)合物。其中陶瓷以及鑄石自身的耐磨性較好但是抗沖擊性較差，因此布置在介質(zhì)桶襯里，難以滿足使用需求，此外由于耐磨材料通常以膠黏結(jié)的形式布置在介質(zhì)桶的指定位置，使用過程中極易因?yàn)槭艿匠掷m(xù)的沖擊作用出現(xiàn)脫落。硬復(fù)合物由高耐磨棕剛玉制造而成，耐磨性和抗沖擊性較好，此外由于防護(hù)零部件通常采用鋼絲網(wǎng)架布置在介質(zhì)桶內(nèi)，避免了使用過程中沖擊導(dǎo)致的零部件脫落，整體使用效果較好，應(yīng)用較為廣泛[2]。

2.4 溜槽及集料槽

淺槽分選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中所含溜槽數(shù)量較多，常見的包括分級(jí)篩篩下溜槽、淺槽分選機(jī)精煤溢流槽、排研以及離心機(jī)入料和排料溜槽等。

由于溜槽在系統(tǒng)中的工作環(huán)境類似，因此上述溜槽制造過程中所使用的材料和原煤系統(tǒng)中溜槽制造使用的材料均為堆焊板材料。堆焊板材料具有耐磨性和抗沖擊性較好的特點(diǎn)并且材料工藝性較好，因此可以加工成需要的零部件形狀放置在耐磨保護(hù)區(qū)域，并且使用過程中出現(xiàn)磨損現(xiàn)象能夠及時(shí)進(jìn)行更換和維修。但是堆焊板材料使用成本較高，因此根據(jù)不同區(qū)域的實(shí)際情況選用不同型號(hào)的堆焊板進(jìn)行保護(hù)，部分區(qū)域采用高錳鋼板進(jìn)行耐磨保護(hù)。例如旋流器研石集料箱，研石沖擊面受到的磨損和沖擊現(xiàn)象較為嚴(yán)重，因此采用12+8 mm 的堆焊板進(jìn)行耐磨保護(hù)，其余各處采用8+6 mm 的堆焊板進(jìn)行耐磨保護(hù)，通過不同型號(hào)耐磨材料聯(lián)合使用的方式能夠顯著提升耐磨效果。

2.5 管路

管道在不同工況的磨損區(qū)域和情況存在一定差異，因此根據(jù)管道的實(shí)際工況選用適當(dāng)?shù)哪湍ゲ牧?，具體如下:

1）負(fù)責(zé)運(yùn)輸煤料和矸石的管道由于磨損沖擊現(xiàn)象較為嚴(yán)重因此選用厚度較高的高鋁陶瓷材料；

2）泵前管路主要起到提供介質(zhì)的作用因此采用高鋁陶瓷材料即可；

3）輸送稀介質(zhì)以及合格介質(zhì)的管路較長且直線區(qū)域沖擊較小，因此直管區(qū)域采用塑料合金材料，其余部分采用高鋁陶瓷材料；

4）由于泵在檢修過程中需要進(jìn)行接頭的拆卸，因此在接頭處加設(shè)耐磨連接器確保頻繁拆卸不會(huì)影響泵的正常使用；

5）耐磨管路間以及耐磨管路和其余零部件通常采用法蘭零件進(jìn)行連接，確保拆卸維修的便捷。

3 有壓兩產(chǎn)品旋流器分選系統(tǒng)易磨損點(diǎn)分析及耐磨保護(hù)方案

有壓兩產(chǎn)品旋流器分選系統(tǒng)的主要組成包括脫泥篩、有壓兩產(chǎn)品旋流器、脫水脫介篩、末精煤離心機(jī)、磁選機(jī)、介質(zhì)桶、混料桶、泵、溜槽以及管路等。使用過程中磨損現(xiàn)象較為嚴(yán)重的區(qū)域和重介質(zhì)系統(tǒng)較為類似，包括有壓兩產(chǎn)品旋流器、介質(zhì)桶、混料桶、各處溜槽等。

3.1 有壓兩產(chǎn)品重介旋流器

有壓兩產(chǎn)品重介旋流器雖然設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡單、整體體積較小以及工作效率較高，但是由于分選原理導(dǎo)致設(shè)備工作過程中承受壓力較大，旋流器磨損現(xiàn)象較為嚴(yán)重。當(dāng)前，有壓兩產(chǎn)品重介旋流器入料口和底流收集槽通常采用高鋁陶瓷內(nèi)襯，常見的類型包括高鋁陶瓷以及碳化硅陶瓷，如圖2 所示。高鋁陶瓷用于設(shè)備工作過程中磨損現(xiàn)象相對(duì)較輕的區(qū)域，通常采用耐磨性較好的95 瓷保證使用壽命，對(duì)于小錐段、底流口、溢流口等磨損現(xiàn)象較為嚴(yán)重的區(qū)域，采用碳化硅陶瓷內(nèi)襯，能夠顯著提高設(shè)備的使用壽命。

圖2 旋流器的耐磨保護(hù)實(shí)例

3.2 混料桶

混料桶的主要作用是在原煤和介質(zhì)進(jìn)入有壓兩產(chǎn)品重介旋流器前起到一定的緩沖作用，因此受到原煤和介質(zhì)的沖擊十分嚴(yán)重，選用堆焊板進(jìn)行制造即可保證設(shè)備的耐磨性和抗沖擊性。

其余各部分耐磨保護(hù)方案和重介淺槽分選系統(tǒng)保持一致即可。

4 煤泥水處理系統(tǒng)易磨損點(diǎn)分析及耐磨保護(hù)方案

煤泥分選系統(tǒng)的主要組成部分包括煤泥水桶、濃縮旋流器組、TBS 分選機(jī)、煤泥離心機(jī)、濃縮池、加藥系統(tǒng)、管路、溜槽等。使用過程中磨損較為嚴(yán)重的區(qū)域包括煤泥水桶、濃縮旋流器、煤泥離心機(jī)、管路以及溜槽等。

4.1 煤泥水桶

煤泥水桶的主要作用是存儲(chǔ)煤泥介質(zhì)，因此耐磨材料的選取和上文介質(zhì)桶選取內(nèi)容保持一致即可。

4.2 煤泥系統(tǒng)管路

煤泥系統(tǒng)管路的主要作用是輸送細(xì)料，因此直管和管件分別采用塑料合金復(fù)合材料以及高鋁陶瓷材料，此外當(dāng)管路直徑較大時(shí)，可以使用離心澆注硬復(fù)合物管道，顯著降低管道制造的經(jīng)濟(jì)成本。管路耐磨保護(hù)實(shí)例如圖3 所示。

圖3 管路耐磨保護(hù)實(shí)例

4.3 煤泥系統(tǒng)溜槽

煤泥系統(tǒng)溜槽的主要作用是輸送細(xì)料，因此使用過程中受到的沖擊較小，選用陶瓷、鑄石、錳鋼、堆焊板等材料進(jìn)行耐磨保護(hù)均可。對(duì)于保護(hù)襯里易受沖擊脫落區(qū)域，通常采用堆焊板以及高錳鋼板聯(lián)合保護(hù)的方式進(jìn)行耐磨保護(hù)。

5 耐磨修補(bǔ)劑

耐磨修補(bǔ)劑主要用于設(shè)備使用過程中各處磨損區(qū)域的臨時(shí)修復(fù)。不同耐磨修補(bǔ)劑的物料直徑相差較大，因此選用過程中通常根據(jù)物料的直徑進(jìn)行選擇，物料直徑較大的區(qū)域選取大顆粒修補(bǔ)劑，涂抹厚度不得低于6 mm；物料直徑較小的區(qū)域選取小顆粒修補(bǔ)劑，涂抹厚度不得低于4 mm。

6 現(xiàn)場應(yīng)用效果

選煤廠根據(jù)設(shè)備實(shí)際工作特點(diǎn)以及原煤和精煤的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行耐磨材料的選取，避免了耐磨材料選取和設(shè)備工況不匹配導(dǎo)致的設(shè)備部分區(qū)域使用壽命較短，磨損較為嚴(yán)重等問題。此外在保證使用性能的前提下，充分考慮了不同耐磨材料的制造成本，節(jié)約了選煤廠的經(jīng)濟(jì)成本。

7 結(jié)語

重介選煤過程中，原煤和設(shè)備間由于沖擊和摩擦的作用導(dǎo)致設(shè)備的使用壽命有所下降，也降低了原煤的分選效率和分選效果，因此本文對(duì)不同類型重介選煤設(shè)備的工況和磨損區(qū)域進(jìn)行分析，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際磨損區(qū)域進(jìn)行耐磨材料的選取，并制定了相應(yīng)的耐磨保護(hù)方案。

在現(xiàn)有耐磨保護(hù)方案的基礎(chǔ)上，需要不斷探求設(shè)備磨損區(qū)域的內(nèi)在特點(diǎn)和磨損規(guī)律，以便從原理層進(jìn)行材料的設(shè)計(jì)和使用，使得新型耐磨材料更加具有針對(duì)性，優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備的磨損，確保選煤廠的生產(chǎn)安全。