淺析井下托輥腐蝕原因及相關(guān)解決方案

摘 要：帶式輸送機(jī)是現(xiàn)在煤礦企業(yè)普遍使用的物料運(yùn)輸機(jī)械，它具有快速、高效、節(jié)能等多方面的優(yōu)點(diǎn)。然而由于帶式輸送機(jī)在井下使用過程中噴淋水導(dǎo)致環(huán)境潮濕、水質(zhì)中酸堿性較高、皮帶磨損等多方面的原因，導(dǎo)致托輥的使用性能往往達(dá)不大3W小時(shí)。文章通過對(duì)中國(guó)神華神東煤炭集團(tuán)公司托輥腐蝕較嚴(yán)重的兩個(gè)礦井進(jìn)行分析，探討腐蝕的主要原因及相關(guān)解決辦法。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；托輥；銹蝕

2012年4月經(jīng)對(duì)神東煤炭集團(tuán)公司大柳塔礦活雞兔井、保德煤礦進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在用托輥壽命不足3W小時(shí)，但腐蝕已經(jīng)非常嚴(yán)重。針對(duì)托輥使用腐蝕比較嚴(yán)重的這兩個(gè)礦井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和研究，分析腐蝕原因并提出相應(yīng)的解決方案，具體情況如下：

1 大礦活井、保德煤礦托輥使用腐蝕調(diào)查情況

1.1 大柳塔煤礦活雞兔井、保德礦現(xiàn)場(chǎng)觀察采樣照片。

1.2 大柳塔礦活雞兔主井膠帶機(jī)托輥取樣，剖解分析結(jié)果：

1）托輥的使用情況

2）ACE托輥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和材料選擇

托輥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式：見下圖

由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖看出：ACE托輥共有5道密封設(shè)計(jì)，其中外密封為4道-接觸式軟密封+外迷宮密封+接觸式柔性密封+內(nèi)迷宮密封；內(nèi)密封1道-接觸式柔性密封。另：現(xiàn)場(chǎng)拆分后，密封內(nèi)油脂充注量較少，（使用10年后）托輥外密封的內(nèi)迷宮密封基本全污染，但軸承內(nèi)依然清潔，該密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)在防塵和防水方面做的非常好，但其旋轉(zhuǎn)阻力相對(duì)較大，主要存在筒皮腐蝕現(xiàn)象。

2 托輥表面附著物分析

鋼鐵的銹蝕實(shí)際上是“電化學(xué)”的范疇，可以簡(jiǎn)單的理解為2 Fe+O2+2 H2O=2Fe（OH）2即：鐵和水和氧氣的反應(yīng)。由于鋼鐵中含有碳，很容易與周圍的環(huán)境形成原電池，在原電池中，鐵做負(fù)極，里面的碳做正極，空氣里的氧氣參與。碳含量的高低、環(huán)境中的濕潤(rùn)程度、空氣中氧氣的含量是鋼鐵銹蝕的主要原因，同時(shí)周圍環(huán)境溫度的高低、液相的PH值、氯離子含量也會(huì)很大程度影響鋼鐵銹蝕的速度。溫度越高，濕度越大，含氧越多，過酸性、過堿性的環(huán)境都會(huì)大大加快銹蝕速率。

在礦井開采深度達(dá)到1000米以上時(shí)，井下的溫度會(huì)有所上升，同時(shí)如果煤質(zhì)中含有一定的硫，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中會(huì)由于煤炭開采時(shí)降塵用水與煤中的硫混合，會(huì)明顯使環(huán)境PH值降低，托輥在旋轉(zhuǎn)工作過程中產(chǎn)生的熱量使工作環(huán)境溫度上升至40攝氏度左右時(shí)，鋼鐵的銹蝕情況會(huì)明顯加劇。

因此根據(jù)以上信息得出，若需要井下使用帶式輸送機(jī)托輥銹蝕嚴(yán)重的問題，首先需要對(duì)煤質(zhì)中的含硫量進(jìn)行一個(gè)詳盡的分析，并對(duì)輸送過程中原煤的PH值及周圍環(huán)境的PH值進(jìn)行測(cè)定，其次需測(cè)定托輥長(zhǎng)時(shí)間工作過程中筒皮溫度值及周圍環(huán)境溫度，最后測(cè)定周圍環(huán)境的濕度及托輥筒皮的碳含量后進(jìn)行綜合性的分析。

神東煤炭集團(tuán)公司大柳塔礦活雞兔井及保德礦相較其他礦井而言水中含硫量偏高（大礦活井煤質(zhì)本身即為高硫煤，導(dǎo)致水質(zhì)偏酸性；保德礦水質(zhì)中含硫量較高），鋼質(zhì)托輥表面被氧化、腐蝕，金屬氧化物在與皮帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中不斷脫落出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象，表面粗糙度增大，煤塵、帶面與托輥摩擦后脫落的橡膠及托輥筒皮腐蝕后的金屬氧化物混合，經(jīng)壓力作用板結(jié)粘于凹陷處，越積越厚，最多可達(dá)5-6毫米。該附著物覆蓋在筒皮上表面，由于附著物相較筒皮而言更容易吸附水分及各種雜質(zhì)且附著物主要以煤塵（碳）為主，在筒皮與附著物之間形成電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致了筒皮的加速腐蝕。

隨著附著物厚度增加，自重加大，加之質(zhì)地脆硬，托輥在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，離心力及沖擊力使附著物局部斑落，托輥表面開始出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，該現(xiàn)象也直接導(dǎo)致了托輥轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡度加大，軸承承受沖擊載荷，使用壽命降低。同時(shí)也導(dǎo)致了托輥?zhàn)陨碇亓吭黾樱龃罅苏麢C(jī)功率消耗。

而皮帶接頭方式為機(jī)械接頭的順槽膠帶機(jī)托輥，因表面承受帶卡頭的不斷沖擊，附著物在敲擊振動(dòng)下產(chǎn)生較少，表面較光滑。

3 相關(guān)處理辦法

根據(jù)分析結(jié)果可知可以對(duì)托輥筒皮進(jìn)行如下處理來避免筒皮的過快銹蝕：

3.1 如原因?yàn)橹車h(huán)境的PH值過高或過低或者周圍環(huán)境濕度過大，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)托輥筒皮采用耐酸、耐堿涂層或?qū)ν财みM(jìn)行鍍鋅鈍化等防腐處理，避免環(huán)境濕度、PH值導(dǎo)致的金屬銹蝕或直接將托輥筒皮更換為耐腐蝕材料，如16Mn

3.2 如原因?yàn)橥休佂财さ奶己砍瑯?biāo)導(dǎo)致了托輥筒皮的加速腐蝕，可在托輥筒皮的采購(gòu)過程中選用低碳鋼管進(jìn)行處理。

3.3 在帶式輸送機(jī)上巷道滴水點(diǎn)位置加裝防水裝置，調(diào)整防塵噴淋裝置，盡量減少礦井水與托輥的接觸。

3.4 如原因?yàn)橥休侀L(zhǎng)時(shí)間工作筒皮溫度升高或周圍工作環(huán)境溫度過高，可采用全新的設(shè)計(jì)方式，降低托輥工作過程中的旋轉(zhuǎn)阻力，降低無用功產(chǎn)生的高溫對(duì)托輥銹蝕的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，如若需要解決帶式輸送機(jī)托輥的銹蝕問題，選擇更加耐腐蝕的筒皮材料、對(duì)筒皮進(jìn)行防腐處理、優(yōu)化托輥的設(shè)計(jì)降低工作中無用功造成的托輥及周圍環(huán)境的溫度升高是從根本上一勞永逸的解決托輥筒皮過快銹蝕的基本辦法。

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