重介選煤設備磨損點分析及耐磨保護方案

王振龍，楊方成

(1.神東煤炭集團洗選中心，陜西 榆林 719315；2.伯特利(山東)工業設備有限公司，山東 淄博 2289560)

選煤是指從原煤中分選出符合用戶質量要求的精煤的過程。典型選煤生產系統主要由原煤系統、洗選系統和煤泥水處理系統三部分組成。選煤工藝主要有跳汰分選、重介質分選、浮選等，其中重介分選工藝具有煤質適應能力強、入選粒度范圍寬、分選效率高、易于自動控制、單機處理能力大等優點，現已成為選煤主導工藝。

雖然重介質選煤的應用范圍很廣，尤其對難選煤有較好的分選效果，但重介質分選對耐磨材料的要求極高。盡管耐磨材料的應用在一定程度上減少了管道磨損，延長了管道使用壽命，但實際生產中，高密度懸浮液對管道的磨損仍舊嚴重，維護工作量很大。

根據工作原理，重介質分選設備可分為兩類：一類是在重力場中工作的重介質分選機，通常用于分選塊煤，如淺槽分選機等；另一類是在離心力場中工作的重介質旋流器。本文分別對原煤系統、重介淺槽分選和有壓兩產品旋流器分選2種典型重介分選系統，以及煤泥水系統中的易磨損點進行系統分析，綜合考慮各易磨損點的工況和常用耐磨材料的特性，對各易磨點提出系統的耐磨保護方案。

1 原煤系統的易磨點分析及耐磨方案

1.1 易磨點分析

原煤車間主要設備一般為分級篩、破碎機、溜槽等。其中最容易磨損的設備是溜槽，目前，原煤車間溜槽常用的耐磨材料有鑄石板、陶瓷片、高錳鋼板、堆焊板等[6](圖1)。各種材料的主要特點如下：

圖1 常用耐磨材料

(1)鑄石板耐磨性好，但是在使用過程中存在容易脫落、抗沖擊性差、容易開裂等問題，不利于長期使用；

(2)陶瓷片作為溜槽內襯同樣存在容易脫落及抗沖擊性差的缺點，承受不住大塊物料的沖擊；

(3)高錳鋼板是目前選煤廠使用最多的溜槽內襯，具有耐磨性好、抗沖擊性良好等特點；

(4)堆焊板是一種新型的耐磨材料，解決了鑄石、陶瓷等抗沖擊性差的問題，并且耐磨性非常好，堆焊板溜槽的過煤量可以達到高錳鋼板的5倍以上。堆焊板可以進行冷熱加工，制作成各種非標件結構體或溜槽襯里等，特別適合于沖擊和磨損嚴重的部位。

1.2 耐磨方案

原煤系統的溜槽制作，綜合考慮抗沖擊及耐磨性，可采用高錳鋼板和堆焊板的聯合應用。如在溜槽落煤點或其他磨損沖擊部位采用堆焊板進行保護，其余部位可以采用高錳鋼板進行耐磨防護，以最小的投資獲得最長的使用壽命；對于含矸量特別大、沖擊及噪聲特別嚴重的溜槽使用陶瓷橡膠復合板，可以有效緩解沖擊，降低噪聲。

2 重介淺槽分選系統易磨損點分析及耐磨方案

重介淺槽分選系統主要包括淺槽分選機、脫水脫介篩、離心機、磁選機、介質桶、泵、溜槽、管路等設備。其中容易磨損的設備有淺槽分選機、離心機、介質桶、溜槽、管路等。

2.1 淺槽分選機

淺槽分選機磨損最嚴重的部位是刮板機底部及排矸口處，因為淺槽分選機底部和矸石接觸，所以磨損最為嚴重。鑒于各種耐磨材料的特點，此處使用堆焊板，可以有效解決磨損問題，提高過煤量，延長使用壽命。

2.2 離心機

離心機磨損嚴重的部位是排料口和排液口(篩籃屬于易損件，不在耐磨保護范圍之內)，應使用高鋁陶瓷片進行耐磨保護。

2.3 介質桶

目前常用于介質桶的耐磨材料的有3種，陶瓷、鑄石和硬復合物。

陶瓷和鑄石作為介質桶襯里，耐磨性完全達到了要求，但這2種材料抗沖擊性差，且因為使用膠黏結的方式進行施工，容易脫落，使用性能不穩定。硬復合物是一種即用即涂的新型復合材料，以高耐磨棕剛玉為骨料，耐磨性非常好。而且硬復合物施工時加以鋼絲網架輔助掛料，不會存在脫落現象，可有效保證桶體內襯的防護性能，因此，其性價比極高。

2.4 溜槽及集料槽

重介淺槽分選系統中溜槽非常多，例如分級篩篩下溜槽、淺槽分選機精煤溢流槽和排矸溜槽、離心機入料和排料溜槽、脫水脫介篩篩下溜槽等。

目前常用于這些溜槽的耐磨材料與原煤系統中溜槽常用材料相同。考慮到堆焊板耐磨性高、抗沖擊性非常好，并且異形件易加工，如果有磨損的情況，還可以實現在線修復，后期檢修維護非常方便等特點，溜槽采用堆焊板或高錳鋼板和堆焊板的聯合應用做耐磨保護。對于磨損沖擊特別嚴重的部位可以采取不同型號的堆焊板的聯合應用。以旋流器矸石集料箱為例，可以在矸石沖擊面用12+8(即12 mm的鋼板+8 mm的耐磨堆焊層)的堆焊板，其余的面使用8+6(即8 mm的鋼板+6 mm的耐磨堆焊層)的堆焊板，進行聯合應用，以獲得較好的耐磨效果。

2.5 管路

不同工況下管道的磨損情況差別很大，根據不同工況使用不同的耐磨材料，具體方案設計如下：

(1)輸送精煤、矸石等物料全部采用高鋁陶瓷管路，陶瓷厚度大于12.7 mm，矸石管道陶瓷厚度大于25 mm；

(2)所有耐磨彎頭、三通、變徑、多通及介質泵、煤泥水泵等泵前管路全部采用高鋁陶瓷；

(3)輸送稀介質、合格介質的直管部分采用塑料合金管路，管件采用高鋁陶瓷；

(4)泵前管路加耐磨連接器，便于泵的檢修；

(5)所有耐磨管路均采用法蘭連接，便于安裝和檢修。

3 有壓兩產品旋流器分選系統易磨點分析及耐磨保護方案

有壓兩產品旋流器分選系統主要包括脫泥篩、有壓兩產品旋流器、脫水脫介篩、末精煤離心機、磁選機、介質桶、混料桶、泵、溜槽、管路等設備。其中，容易磨損的設備有有壓兩產品旋流器、末精煤離心機、介質桶、混料桶、溜槽及集料槽、管路等

3.1 有壓兩產品重介旋流器

有壓兩產品重介旋流器是重介選煤系統中重要的分選設備，分選效率高，占地面積小，但是受旋流器分選原理影響，加上其入料伴隨壓力的原因，造成旋流器磨損非常嚴重。

目前，有壓兩產品重介旋流器常用高鋁陶瓷作為旋流器內襯，材料為高鋁陶瓷和碳化硅陶瓷(圖2)。高鋁陶瓷選優95瓷，區別于市面上的75瓷、85瓷，具有更好耐磨效果，而對于小錐段、底流口、溢流口等容易磨損的部位，使用碳化硅陶瓷內襯，可以提高旋流器2～3倍使用壽命。

圖2 旋流器的耐磨保護實例

3.2 混料桶

混料桶定義為給有壓兩產品重介旋流器提供入料的緩沖桶，里面充滿了原煤和介質，沖擊及磨損都非常嚴重，用堆焊板直接制作混料桶桶體(圖3)，具有很好的耐磨性能及抗沖擊性能。

圖3 混料桶的耐磨堆焊保護實例

有壓兩產品重介旋流器分選系統中末精煤離心機、介質桶、溜槽、管路的耐磨方案分別與2.2～2.5所述內容相同。

4 煤泥水處理系統易磨損點及耐磨保護方案

煤泥分選系統主要包括煤泥水桶、濃縮旋流器組、TBS分選機(螺旋分選機)、煤泥離心機、濃縮池、加藥系統、管路、溜槽、泵等設備。其中，主要易磨損點有煤泥水桶、濃縮旋流器、煤泥離心機、管路、溜槽等。

4.1 煤泥水桶

煤泥水桶內部為煤泥(粒度一般1.5 mm以下)，對于煤泥水桶耐磨材料的選擇與2.3介質桶耐磨材料相同。

4.2 煤泥系統管路

煤泥系統管路為輸送細料管路，直管使用塑料合金復合管路，管件采用高鋁陶瓷管道，如果管徑大于500 mm，直管使用離心澆注硬復合物管道，可以大大降低投資成本，并取得相同的使用性能。對于循環水管路，使用工藝管，既節約投資，又能達到良好的使用效果。泥煤水輸送管路耐磨保護實例如圖所4所示。

圖4 管路耐磨保護實例

4.3 煤泥系統溜槽

目前，煤泥系統溜槽常用的材料有陶瓷、鑄石、錳鋼、堆焊板等。由于煤泥系統溜槽輸送細料，且沖擊不是很大，可以使用以上4種材料進行耐磨保護。但為了解決耐磨保護襯里脫落的問題，溜槽采用堆焊板或高錳鋼板和堆焊板的聯合應用做耐磨保護。

另外，煤泥離心機的耐磨保護方案與2.2所述內容相同。

5 耐磨修補劑

耐磨修補劑主要用于選煤廠設備、管道等磨損部位的臨時修復，如設備的磨損修補、管路的磨損修補、溜槽的磨損修補。建議使用大、小顆粒修補劑，對于物料大于3 mm的工況使用大顆粒修補劑，涂抹厚度大于6 mm；對于物料小于3 mm的工況，使用小顆粒修補劑，涂抹厚度大于4 mm。

6 現場應用效果

神東洗選中心各選煤廠根據工況磨損，采用上述耐磨材料聯合應用，解決了選煤廠生產現場耐磨材料選用和工況磨損不匹配的問題，不至使易磨損位置過早損壞，同時不會造成過度保護的浪費，既可節約投資，又達到良好的使用效果，使選煤廠生產、維護得到有效改善。

7 結 語

重介選煤工藝中，由于固體顆粒與設備內壁的撞擊摩擦，嚴重影響分選設備的壽命和分選效率，通過系統分析典型重介選煤系統中的易磨損點，綜合考慮各磨損點的磨損特點及常用耐磨材料的特性，提出了對應的耐磨保護方案，在實際工程應用中取得了很好的耐磨保護效果。

在采取現有耐磨保護方案的同時，需進一步系統研究各易磨損點的磨損機理及規律，有針對性地開發和應用新型耐磨材料，優化現有設備結構，以減少設備的磨損，保證企業生產安全和效益。