重介選煤設備易磨損點分析與耐磨保護方案研究

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行質量劃分，篩選出滿足客戶使用需求的高質量精煤的流程。傳統的選煤生產系統主要組成部分包括原煤系統、洗選系統以及煤泥水處理系統。具體工藝流程能夠分為跳汰分選、重介質分選以及浮選等，在不同方式的應用過程中，重介分選工藝表現出適用范圍廣、粒度要求低、分選質量較好以及自動化程度較高等特點，逐漸得到煤礦企業的廣泛應用。

重介質選煤具有使用范圍較廣以及適應性較強等特點，但是由于其實際使用過程中管道磨損嚴重，因此在材料選取時應當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管道，因此選用耐磨性較好的材料也只能起到適當延長管道使用壽命的效果，實際使用過程中仍然需要進行大量維護工作。

依照分選方式的差異，可以將重介質分選設備進行如下分類：一種是通過重力場實現原煤分選的重介質分選機，主要用于塊煤的分選；一種是通過離心力場實現原煤分選的重介質旋流器[1]。本文著眼于原煤系統、重介淺槽分選以及有壓兩產品旋流器分選等重介質分選系統的研究，通過不同工作狀態下磨損情況的分析，從材料的選取以及磨損點的保護等方面進行系統耐磨保護方案的設計。

1 原煤系統的易磨損點分析及耐磨方案

1.1 易磨損點分析

原煤車間常見的設備包括分級篩、破碎機以及溜槽等。由于工作性質導致溜槽的磨損情況最為嚴重，因此當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，因此工作過程中經常會出現表面裂紋等現象。

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重的區域，起到延長設備使用壽命的效果。

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重的區域通過堆焊板進行防護，其余各處通過高錳鋼板進行防護，在確保防護效果的同時盡量降低經濟成本；部分含矸量較高的原煤溜槽，由于沖擊噪音過大，可以在部分區域適當加入橡膠材料，起到降低噪聲的效果。

2 重介淺槽分選系統易磨損點分析及耐磨方案

重介淺槽分選系統的組成零部件包括淺槽分選機、脫水脫介篩、離心機、磁選機、介質桶、泵、溜槽以及管路等。使用過程中磨損較為嚴重的區域有淺槽分選機、離心機、介質桶、溜槽以及管路等。

2.1 淺槽分選機

淺槽分選機的磨損主要由矸石造成，因此淺槽分選機的磨損區域主要位于刮板機底部和排矸口處。考慮到淺槽分選機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，能夠顯著提升設備的使用率。

2.2 離心機

離心機依靠離心力進行工作，因此主要磨損區域在排料口處，由于排料口沖擊較小但持續時間較長，因此為了提高使用壽命選取高鋁陶瓷片材料進行防護。

2.3 介質桶

當前介質桶制造過程中常用的材料包括陶瓷、鑄石以及硬復合物。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的形式布置在介質桶的指定位置，使用過程中極易因為受到持續的沖擊作用出現脫落。硬復合物由高耐磨棕剛玉制造而成，耐磨性和抗沖擊性較好，此外由于防護零部件通常采用鋼絲網架布置在介質桶內，避免了使用過程中沖擊導致的零部件脫落，整體使用效果較好，應用較為廣泛[2]。

2.4 溜槽及集料槽

淺槽分選系統結構中所含溜槽數量較多，常見的包括分級篩篩下溜槽、淺槽分選機精煤溢流槽、排研以及離心機入料和排料溜槽等。

由于溜槽在系統中的工作環境類似，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區域，并且使用過程中出現磨損現象能夠及時進行更換和維修。但是堆焊板材料使用成本較高，因此根據不同區域的實際情況選用不同型號的堆焊板進行保護，部分區域采用高錳鋼板進行耐磨保護。例如旋流器研石集料箱，研石沖擊面受到的磨損和沖擊現象較為嚴重，因此采用12+8 mm 的堆焊板進行耐磨保護，其余各處采用8+6 mm 的堆焊板進行耐磨保護，通過不同型號耐磨材料聯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域和情況存在一定差異，因此根據管道的實際工況選用適當的耐磨材料，具體如下:

1）負責運輸煤料和矸石的管道由于磨損沖擊現象較為嚴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的作用因此采用高鋁陶瓷材料即可；

3）輸送稀介質以及合格介質的管路較長且直線區域沖擊較小，因此直管區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行接頭的拆卸，因此在接頭處加設耐磨連接器確保頻繁拆卸不會影響泵的正常使用；

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行連接，確保拆卸維修的便捷。

3 有壓兩產品旋流器分選系統易磨損點分析及耐磨保護方案

有壓兩產品旋流器分選系統的主要組成包括脫泥篩、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、溜槽以及管路等。使用過程中磨損現象較為嚴重的區域和重介質系統較為類似，包括有壓兩產品旋流器、介質桶、混料桶、各處溜槽等。

3.1 有壓兩產品重介旋流器

有壓兩產品重介旋流器雖然設備結構較為簡單、整體體積較小以及工作效率較高，但是由于分選原理導致設備工作過程中承受壓力較大，旋流器磨損現象較為嚴重。當前，有壓兩產品重介旋流器入料口和底流收集槽通常采用高鋁陶瓷內襯，常見的類型包括高鋁陶瓷以及碳化硅陶瓷，如圖2 所示。高鋁陶瓷用于設備工作過程中磨損現象相對較輕的區域，通常采用耐磨性較好的95 瓷保證使用壽命，對于小錐段、底流口、溢流口等磨損現象較為嚴重的區域，采用碳化硅陶瓷內襯，能夠顯著提高設備的使用壽命。

圖2 旋流器的耐磨保護實例

3.2 混料桶

混料桶的主要作用是在原煤和介質進入有壓兩產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的沖擊十分嚴重，選用堆焊板進行制造即可保證設備的耐磨性和抗沖擊性。

其余各部分耐磨保護方案和重介淺槽分選系統保持一致即可。

4 煤泥水處理系統易磨損點分析及耐磨保護方案

煤泥分選系統的主要組成部分包括煤泥水桶、濃縮旋流器組、TBS 分選機、煤泥離心機、濃縮池、加藥系統、管路、溜槽等。使用過程中磨損較為嚴重的區域包括煤泥水桶、濃縮旋流器、煤泥離心機、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煤泥介質，因此耐磨材料的選取和上文介質桶選取內容保持一致即可。

4.2 煤泥系統管路

煤泥系統管路的主要作用是輸送細料，因此直管和管件分別采用塑料合金復合材料以及高鋁陶瓷材料，此外當管路直徑較大時，可以使用離心澆注硬復合物管道，顯著降低管道制造的經濟成本。管路耐磨保護實例如圖3 所示。

圖3 管路耐磨保護實例

4.3 煤泥系統溜槽

煤泥系統溜槽的主要作用是輸送細料，因此使用過程中受到的沖擊較小，選用陶瓷、鑄石、錳鋼、堆焊板等材料進行耐磨保護均可。對于保護襯里易受沖擊脫落區域，通常采用堆焊板以及高錳鋼板聯合保護的方式進行耐磨保護。

5 耐磨修補劑

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

6 現場應用效果

選煤廠根據設備實際工作特點以及原煤和精煤的相關參數進行耐磨材料的選取，避免了耐磨材料選取和設備工況不匹配導致的設備部分區域使用壽命較短，磨損較為嚴重等問題。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，節約了選煤廠的經濟成本。

7 結語

重介選煤過程中，原煤和設備間由于沖擊和摩擦的作用導致設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，因此本文對不同類型重介選煤設備的工況和磨損區域進行分析，根據設備的實際磨損區域進行耐磨材料的選取，并制定了相應的耐磨保護方案。

在現有耐磨保護方案的基礎上，需要不斷探求設備磨損區域的內在特點和磨損規律，以便從原理層進行材料的設計和使用，使得新型耐磨材料更加具有針對性，優化現有設備結構，降低設備的磨損，確保選煤廠的生產安全。