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(guò)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(guò)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(jiàn)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?chē)沫h(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?chē)h(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(guò)酸性、過(guò)堿性的環(huán)境都會(huì)大大加快銹蝕速率。

在礦井開(kāi)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(guò)程中會(huì)由于煤炭開(kāi)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(guò)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(wèn)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(guò)程中原煤的PH值及周?chē)h(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(guò)程中筒皮溫度值及周?chē)h(huán)境溫度，最后測(cè)定周?chē)h(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(guò)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(guò)程中，離心力及沖擊力使附著物局部斑落，托輥表面開(kāi)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(lái)避免筒皮的過(guò)快銹蝕：

3.1 如原因?yàn)橹車(chē)h(huán)境的PH值過(guò)高或過(guò)低或者周?chē)h(huán)境濕度過(guò)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(guò)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?chē)ぷ鳝h(huán)境溫度過(guò)高，可采用全新的設(shè)計(jì)方式，降低托輥工作過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)阻力，降低無(wú)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(wèn)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(wú)用功造成的托輥及周?chē)h(huán)境的溫度升高是從根本上一勞永逸的解決托輥筒皮過(guò)快銹蝕的基本辦法。

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