選煤廠耐磨技術實踐與應用
——以田莊選煤廠為例

平煤股份田莊選煤廠 張丙申

選煤廠耐磨技術實踐與應用
——以田莊選煤廠為例

平煤股份田莊選煤廠 張丙申

在選煤行業，尤其是重介選煤廠，解決設備、設施的耐磨損及磨損后修復一直是期待解決的問題。隨著材料技術的發展，越來越多的耐磨產品及耐磨技術得到應用。本文，筆者結合平煤股份田莊選煤廠耐磨技術實際應用情況，介紹了ARC高含量陶瓷耐磨涂層技術、自制耐磨修補劑以及鑄石等的使用情況及應用實例，具有一定參考價值。

一、ARC高含量陶瓷耐磨涂層的技術特點

隨著材料新技術的開發，一些新型耐磨材料逐漸在選煤行業推廣應用。ARC高含量陶瓷耐磨涂層是一種合成技術，由高含量陶瓷粒子增強物與100%非收縮性基礎物合成，具有卓越的抗磨損性能和優秀的抗沖擊性能，現場施工容易成型，具有超強的附著力。與傳統的鑄石、堆焊、陶瓷貼片及熱噴涂技術相比，ARC高含量陶瓷耐磨涂層具有以下特點。

1.硬度高。根據ASTMD-785標準檢測，ARC890EN洛氏硬度達R109，ARC897EN洛氏硬度達R105，遠遠超過耐磨鋼和不銹鋼。并且，其耐磨時間長，比鑄石技術耐磨時間提高1倍以上。

2.高附著力。1997年挪威SurftecA.S工程試驗室的MARK附著力測試（一種可以消除任何剪切負荷的獨特儀器）結果表明，ARC高含量陶瓷涂層（ARC855EN）附著力為594kg/cm2（8440psi）。

3.現場施工方便。這類材料應用類似涂料施工，僅需刷涂即可，現場施工時間短，工作量小，易于掌握。

4.化學耐受性。100%純固體，不含水及任何有機溶劑，固化后不收縮，保護層致密，無針孔，在沖擊、腐蝕等工況下不會發生脫落現象。

5.重量輕。其密度為1.6～2.3g/cc，僅為鋼鐵的1/4，可大大減輕設備負荷，極大地提高設備運行效率。

6.適用設備廣。易于成型，并可根據需要任意調整厚度及形狀，廣泛適用于設備耐磨部件或部位。

二、ARC（855EN）陶瓷耐磨涂層的施工

平煤田莊選煤廠與南京艾志集團聯合試驗應用ARC陶瓷耐磨涂層在浮選機葉輪、螺旋輸送機槽體等取得較好效果。現以選煤廠XJM-12浮選機葉輪防腐耐磨處理為例，將ARC（855EN）陶瓷耐磨涂層施工步驟和技術要求總結如下。

1.表面處理。首先要對表面進行表面處理，以達到刷涂的要求。

（1）化學清洗。如果設備表面有化學污染物，如油、脂、鹽等，需要進行化學清洗（鹽和酸堿用60℃～70℃熱水或120℃～130℃蒸汽清洗，油脂需用溶劑或水性脫脂劑）。

（2）物理處理。即噴砂，主要清除鐵銹，軋屑，原有涂層等。

①噴砂檢測目標值。清潔度：SA2%（SSPC-SP10）（SA系列標準為瑞典標準，SSPC系列標準為美國標準），粗糙度：棱角75～125um。

②噴砂料要求。顆粒大小：8～16目，直徑約2～3mm。硬度要求：對于普通硬度金屬（鑄鐵，不銹鋼，碳鋼等），要求噴砂料的硬度等級（Mohs）石英砂硬度不小于5～6級，銅礦渣硬度不小于7.5級。硬度較高的金屬，如鉻合金，錳合金等，要求噴砂料的硬度等級，需要用硬度9級棕剛玉或者氧化鋁（注：Mohs硬度等級與洛氏硬度約為1∶10）。

③噴砂設備。空壓機的要求功效＞3m3，額定壓力＞7kg。并配備空氣油水分離和干燥設備，以及與之匹配的真空管。

（3）檢測工具。主要有溫度檢測儀，濕度檢測儀，粗糙度檢測儀。需要檢測室內空氣濕度、溫度、設備表面溫度、濕度、粗糙度。施工溫度應在21℃～32℃，噴砂完后需用酒精清洗設備表面，以達到更高的清潔度。

2.刷涂按要求進行表面處理后，應在2小時內進行ARC涂料的刷涂。

（1）調配ARC涂料。為了促進混合，施工溫度必須在21℃～32℃（70oF～90oF）。每個包裝組都以正確的比例分裝，如有其他需求，依混合比例調配。混合比例為A∶B=6.8∶1（重量比例）。為防止在刷涂過程中涂料固化，應先進行部分調配，按一次性刷涂用量調配，在本次刷涂快用完時再行配比。這里需要用到電子秤。

（2）刷涂。浮選機葉輪所用ARC855EN最小的厚度為250um，一般厚度為375～500um，本次刷涂厚度為0.8mm，以2層方式涂抹，使用產品包裝箱內部配備的刷子將涂料完全涂抹于表面，以達到理想的厚度。ARC855EN可以重復噴涂而不需要額外的表面處理，只要表面是無污染的，且遵循一定的固化時間即可。超過時間，可用清洗劑去除多余殘渣。

3.固化及有關注意事項。

（1）固化時間。在不同的溫度和濕度下，ARC855EN固化的時間不同，見表1。

（2）清潔。工具使用后立刻以溶劑清洗（丙酮，二甲苯，酒精，甲基乙醇），一旦固化需要刮除工具上的余料。

表 1 固化時間（h）

（3）安全措施。施工中因為可能接觸粉塵、有機物溶劑，要有相應的安全防護措施，準備必備的手套和口罩或防護服等，施工現場應保持通風狀況良好。

三、自制耐磨修補劑研究及應用

長期以來，選煤廠重介管道磨損量大、維護量大一直是期待解決的問題。雖然近年來，復合陶瓷耐磨管道等新型耐磨材料的運用較大程度上緩解了這個難題，但是如何方便快捷地處理生產中耐磨管道的局部磨損（特別是法蘭、彎頭處的磨損）一直較為棘手。由于耐磨管道的耐磨層不耐高溫，采用電焊焊接后會造成焊點及附近范圍內耐磨層受熱而大面積脫落，所以用焊接的方法對管道修復處理會對管道耐磨層產生損壞，為以后的維護帶來更大工作量。長期實踐也證明，用焊接方法修復管道復用后使用時間短，效果很不理想。運用一些專用管道耐磨修補劑，也存在價格昂貴、成本高、供貨有時不及時等缺點。

平煤股份田莊選煤廠通過在實踐中的一些試驗探索，運用自制耐磨修補劑修復耐磨管道及溜槽等設備、設施，成本低，使用方便，取得了較好效果。

1.技術內容。

（1）粘貼耐磨塊修復耐磨管道。技術關鍵是配制粘合劑。配制方法：將環氧樹脂、乙二胺、二丁酯按適當比例摻和。經長期實驗，通過控制各成分比例可將將粘合劑固化時間控制在4～96h內。

操作步驟：

①用清洗劑對待粘貼部位進行除油清洗。

②對待粘貼部位涂刷粘合劑。

③將耐磨瓷塊均勻貼上。

④將貼好的工件放在通風處晾干。

（2）配制耐磨涂層修復耐磨管、法蘭。技術關鍵是配制耐磨涂層。配制方法：將環氧樹脂、二丁酯、乙二胺、耐磨顆粒（由廢舊耐磨瓷塊或灰綠巖粉碎研磨制成）按比例調勻。經長期實驗，通過控制各成分比例可將涂層固化時間由240h縮短至4h左右。

操作步驟：

①用清洗劑對待粘貼部位進行除油清洗。

②對待粘貼部位涂抹耐磨涂層，厚度根據實際情況而定。

③將涂好的管道或法蘭放在通風處晾干。

2.自制耐磨劑主要成分作用分析。

（1）環氧樹脂。特性：固化后的環氧樹脂對金屬和非金屬材料的表面具有優異的粘接性能，收縮率小，制品尺寸穩定性好，硬度高，柔韌性較好，耐堿、酸、鹽等多種介質腐蝕的性能良好。作用：粘合劑。

應用特點：具有很大的配方設計靈活性和多樣性。能按不同的使用性能和工藝性能要求，設計出針對性很強的最佳配方。安全性：環氧樹脂本身無毒，但由于在制備過程中添加了溶劑及其他有毒物如：酚、環氧氯丙烷、甲醛、丙二烷等，其中甲醛及環氧氯丙烷是可能致癌的物質，因此不少環氧樹脂因此“有毒”。

（2）二丁酯。性能：全名鄰苯二甲酸二丁酯，無色、無味、透明。用途：增塑劑。安全性：無毒。

（3）乙二胺。特性：堿性腐蝕品、易燃液體，無色或微黃色黏稠液體，有類似氨的氣味，遇明火、高熱或與強酸等氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。作用：環氧樹脂固化劑。

（4）耐磨顆粒。用耐磨管道中的廢耐磨陶瓷片或灰綠巖粉經研磨、粉碎后制成，增強耐磨性能。

運用配制耐磨涂層對筆者所在廠末煤系統321#溢流短節、DN400彎頭等磨損舊件進行修復處理，修復部位共計3處，涼置10天后，重新安裝上使用。使用直到修復面磨透，壽命將近1年。結果表明，該技術成本低廉，能較大程度減輕工人勞動強度。目前，該項技術正在逐步推廣應用，在溜槽、調料扁嘴等磨損量大的位置上使用，都取得了較好效果。

四、鑄石的應用

鑄石是一種非金屬材料，鑄石是以輝綠巖、玄武巖等為主要原料，經配料、熔化、澆注、結晶和退火等工藝過程制成，在干摩擦或半干摩擦工作狀態下，具有優良的耐磨性能，以及很好的耐腐蝕和耐磨性能，其耐酸堿性可達99%以上，耐磨性比碳素鋼高數十倍，比錳鋼高5～10倍。缺點是其韌性、抗沖擊性較差，硬度高，切削加工困難。根據其高耐磨、耐腐蝕、抗沖擊較差的特性，在田莊選煤廠中，主要較多應用于磨損嚴重、沖擊載荷小的設備部位，如刮板輸送機底襯、溜槽里襯等部位。

鑄石件的粘接施工，一般情形，對用作耐磨零件的鑄石件，廣泛采用水泥砂漿粘接到設備的有關部件上去。施工時除了控制裝配尺寸外，必須保證粘接的可靠性和鑄石件之間砌縫的嚴密性。粘接質量好，在一定程度上可以彌補鑄石抗沖擊韌性差的缺點。

施工要求如下：水泥砂漿粘接性良好，允許工作溫度200℃以下，成本低。多采用速凝早期強度高的普通硅酸鹽水泥，其標號應≥425號，砂子以鑄石渣和石英為宜，砂粒取0.6～0.25mm，砂中應無雜質和泥土。水中應無油脂或其他有害雜質，pH值應＜4。水泥砂漿的強度主要取決于水泥強度和水灰比，一般水灰比取0.4～0.5（質量比）。在實際工作中，應按實際使用材料，進行水灰比試配，經儀器試驗來確定水泥砂漿是否達到要求的強度，并按試驗結果確定養護期。

首先，必須把設備上粘接部位表面的銹跡和其他雜質油污除凈，涂水泥砂漿黏接層時，應達到密實和厚度均勻，把鑄石件放到粘接層上后應適當加壓，以達到鑄石件與設備上粘接部位全面接合，鑄石件之間灰縫要充填密實，不得有中空現象。灰縫表面要刮平，最后把鑄石件表面的砂漿擦凈。進入保養期。如采用添加速凝劑，一般保養期24～72h。