平煤股份田莊選煤廠 張丙申

選煤廠耐磨技術(shù)實(shí)踐與應(yīng)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(yè)，尤其是重介選煤廠，解決設(shè)備、設(shè)施的耐磨損及磨損后修復(fù)一直是期待解決的問(wèn)題。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的耐磨產(chǎn)品及耐磨技術(shù)得到應(yīng)用。本文，筆者結(jié)合平煤股份田莊選煤廠耐磨技術(shù)實(shí)際應(yīng)用情況，介紹了ARC高含量陶瓷耐磨涂層技術(shù)、自制耐磨修補(bǔ)劑以及鑄石等的使用情況及應(yīng)用實(shí)例，具有一定參考價(jià)值。

一、ARC高含量陶瓷耐磨涂層的技術(shù)特點(diǎn)

隨著材料新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，一些新型耐磨材料逐漸在選煤行業(yè)推廣應(yīng)用。ARC高含量陶瓷耐磨涂層是一種合成技術(shù)，由高含量陶瓷粒子增強(qiáng)物與100%非收縮性基礎(chǔ)物合成，具有卓越的抗磨損性能和優(yōu)秀的抗沖擊性能，現(xiàn)場(chǎng)施工容易成型，具有超強(qiáng)的附著力。與傳統(tǒng)的鑄石、堆焊、陶瓷貼片及熱噴涂技術(shù)相比，ARC高含量陶瓷耐磨涂層具有以下特點(diǎn)。

1.硬度高。根據(jù)ASTMD-785標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，ARC890EN洛氏硬度達(dá)R109，ARC897EN洛氏硬度達(dá)R105，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)耐磨鋼和不銹鋼。并且，其耐磨時(shí)間長(zhǎng)，比鑄石技術(shù)耐磨時(shí)間提高1倍以上。

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

3.現(xiàn)場(chǎng)施工方便。這類材料應(yīng)用類似涂料施工，僅需刷涂即可，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間短，工作量小，易于掌握。

4.化學(xué)耐受性。100%純固體，不含水及任何有機(jī)溶劑，固化后不收縮，保護(hù)層致密，無(wú)針孔，在沖擊、腐蝕等工況下不會(huì)發(fā)生脫落現(xiàn)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(shè)備負(fù)荷，極大地提高設(shè)備運(yùn)行效率。

6.適用設(shè)備廣。易于成型，并可根據(jù)需要任意調(diào)整厚度及形狀，廣泛適用于設(shè)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(tuán)聯(lián)合試驗(yàn)應(yīng)用ARC陶瓷耐磨涂層在浮選機(jī)葉輪、螺旋輸送機(jī)槽體等取得較好效果?，F(xiàn)以選煤廠XJM-12浮選機(jī)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(shù)要求總結(jié)如下。

1.表面處理。首先要對(duì)表面進(jìn)行表面處理，以達(dá)到刷涂的要求。

（1）化學(xué)清洗。如果設(shè)備表面有化學(xué)污染物，如油、脂、鹽等，需要進(jìn)行化學(xué)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(cè)目標(biāo)值。清潔度：SA2%（SSPC-SP10）（SA系列標(biāo)準(zhǔn)為瑞典標(biāo)準(zhǔn)，SSPC系列標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)），粗糙度：棱角75～125um。

②噴砂料要求。顆粒大?。?～16目，直徑約2～3mm。硬度要求：對(duì)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(jí)（Mohs）石英砂硬度不小于5～6級(jí)，銅礦渣硬度不小于7.5級(jí)。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(jí)，需要用硬度9級(jí)棕剛玉或者氧化鋁（注：Mohs硬度等級(jí)與洛氏硬度約為1∶10）。

③噴砂設(shè)備?？諌簷C(jī)的要求功效＞3m3，額定壓力＞7kg。并配備空氣油水分離和干燥設(shè)備，以及與之匹配的真空管。

（3）檢測(cè)工具。主要有溫度檢測(cè)儀，濕度檢測(cè)儀，粗糙度檢測(cè)儀。需要檢測(cè)室內(nèi)空氣濕度、溫度、設(shè)備表面溫度、濕度、粗糙度。施工溫度應(yīng)在21℃～32℃，噴砂完后需用酒精清洗設(shè)備表面，以達(dá)到更高的清潔度。

2.刷涂按要求進(jìn)行表面處理后，應(yīng)在2小時(shí)內(nèi)進(jìn)行ARC涂料的刷涂。

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

（2）刷涂。浮選機(jī)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(chǎn)品包裝箱內(nèi)部配備的刷子將涂料完全涂抹于表面，以達(dá)到理想的厚度。ARC855EN可以重復(fù)噴涂而不需要額外的表面處理，只要表面是無(wú)污染的，且遵循一定的固化時(shí)間即可。超過(guò)時(shí)間，可用清洗劑去除多余殘?jiān)?/p>

3.固化及有關(guān)注意事項(xiàng)。

（1）固化時(shí)間。在不同的溫度和濕度下，ARC855EN固化的時(shí)間不同，見(jiàn)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(shí)間（h）

（3）安全措施。施工中因?yàn)榭赡芙佑|粉塵、有機(jī)物溶劑，要有相應(yīng)的安全防護(hù)措施，準(zhǔn)備必備的手套和口罩或防護(hù)服等，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)保持通風(fēng)狀況良好。

三、自制耐磨修補(bǔ)劑研究及應(yīng)用

長(zhǎng)期以來(lái)，選煤廠重介管道磨損量大、維護(hù)量大一直是期待解決的問(wèn)題。雖然近年來(lái)，復(fù)合陶瓷耐磨管道等新型耐磨材料的運(yùn)用較大程度上緩解了這個(gè)難題，但是如何方便快捷地處理生產(chǎn)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(huì)造成焊點(diǎn)及附近范圍內(nèi)耐磨層受熱而大面積脫落，所以用焊接的方法對(duì)管道修復(fù)處理會(huì)對(duì)管道耐磨層產(chǎn)生損壞，為以后的維護(hù)帶來(lái)更大工作量。長(zhǎng)期實(shí)踐也證明，用焊接方法修復(fù)管道復(fù)用后使用時(shí)間短，效果很不理想。運(yùn)用一些專用管道耐磨修補(bǔ)劑，也存在價(jià)格昂貴、成本高、供貨有時(shí)不及時(shí)等缺點(diǎn)。

平煤股份田莊選煤廠通過(guò)在實(shí)踐中的一些試驗(yàn)探索，運(yùn)用自制耐磨修補(bǔ)劑修復(fù)耐磨管道及溜槽等設(shè)備、設(shè)施，成本低，使用方便，取得了較好效果。

1.技術(shù)內(nèi)容。

（1）粘貼耐磨塊修復(fù)耐磨管道。技術(shù)關(guān)鍵是配制粘合劑。配制方法：將環(huán)氧樹(shù)脂、乙二胺、二丁酯按適當(dāng)比例摻和。經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)，通過(guò)控制各成分比例可將將粘合劑固化時(shí)間控制在4～96h內(nèi)。

操作步驟：

①用清洗劑對(duì)待粘貼部位進(jìn)行除油清洗。

②對(duì)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(fēng)處晾干。

（2）配制耐磨涂層修復(fù)耐磨管、法蘭。技術(shù)關(guān)鍵是配制耐磨涂層。配制方法：將環(huán)氧樹(shù)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(diào)勻。經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)，通過(guò)控制各成分比例可將涂層固化時(shí)間由240h縮短至4h左右。

操作步驟：

①用清洗劑對(duì)待粘貼部位進(jìn)行除油清洗。

②對(duì)待粘貼部位涂抹耐磨涂層，厚度根據(jù)實(shí)際情況而定。

③將涂好的管道或法蘭放在通風(fēng)處晾干。

2.自制耐磨劑主要成分作用分析。

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

應(yīng)用特點(diǎn)：具有很大的配方設(shè)計(jì)靈活性和多樣性。能按不同的使用性能和工藝性能要求，設(shè)計(jì)出針對(duì)性很強(qiáng)的最佳配方。安全性：環(huán)氧樹(shù)脂本身無(wú)毒，但由于在制備過(guò)程中添加了溶劑及其他有毒物如：酚、環(huán)氧氯丙烷、甲醛、丙二烷等，其中甲醛及環(huán)氧氯丙烷是可能致癌的物質(zhì)，因此不少環(huán)氧樹(shù)脂因此“有毒”。

（2）二丁酯。性能：全名鄰苯二甲酸二丁酯，無(wú)色、無(wú)味、透明。用途：增塑劑。安全性：無(wú)毒。

（3）乙二胺。特性：堿性腐蝕品、易燃液體，無(wú)色或微黃色黏稠液體，有類似氨的氣味，遇明火、高熱或與強(qiáng)酸等氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)。作用：環(huán)氧樹(shù)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(jīng)研磨、粉碎后制成，增強(qiáng)耐磨性能。

運(yùn)用配制耐磨涂層對(duì)筆者所在廠末煤系統(tǒng)321#溢流短節(jié)、DN400彎頭等磨損舊件進(jìn)行修復(fù)處理，修復(fù)部位共計(jì)3處，涼置10天后，重新安裝上使用。使用直到修復(fù)面磨透，壽命將近1年。結(jié)果表明，該技術(shù)成本低廉，能較大程度減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。目前，該項(xiàng)技術(shù)正在逐步推廣應(yīng)用，在溜槽、調(diào)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(yīng)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(jīng)配料、熔化、澆注、結(jié)晶和退火等工藝過(guò)程制成，在干摩擦或半干摩擦工作狀態(tài)下，具有優(yōu)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(dá)99%以上，耐磨性比碳素鋼高數(shù)十倍，比錳鋼高5～10倍。缺點(diǎn)是其韌性、抗沖擊性較差，硬度高，切削加工困難。根據(jù)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(yīng)用于磨損嚴(yán)重、沖擊載荷小的設(shè)備部位，如刮板輸送機(jī)底襯、溜槽里襯等部位。

鑄石件的粘接施工，一般情形，對(duì)用作耐磨零件的鑄石件，廣泛采用水泥砂漿粘接到設(shè)備的有關(guān)部件上去。施工時(shí)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(yán)密性。粘接質(zhì)量好，在一定程度上可以彌補(bǔ)鑄石抗沖擊韌性差的缺點(diǎn)。

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(qiáng)度高的普通硅酸鹽水泥，其標(biāo)號(hào)應(yīng)≥425號(hào)，砂子以鑄石渣和石英為宜，砂粒取0.6～0.25mm，砂中應(yīng)無(wú)雜質(zhì)和泥土。水中應(yīng)無(wú)油脂或其他有害雜質(zhì)，pH值應(yīng)＜4。水泥砂漿的強(qiáng)度主要取決于水泥強(qiáng)度和水灰比，一般水灰比取0.4～0.5（質(zhì)量比）。在實(shí)際工作中，應(yīng)按實(shí)際使用材料，進(jìn)行水灰比試配，經(jīng)儀器試驗(yàn)來(lái)確定水泥砂漿是否達(dá)到要求的強(qiáng)度，并按試驗(yàn)結(jié)果確定養(yǎng)護(hù)期。

首先，必須把設(shè)備上粘接部位表面的銹跡和其他雜質(zhì)油污除凈，涂水泥砂漿黏接層時(shí)，應(yīng)達(dá)到密實(shí)和厚度均勻，把鑄石件放到粘接層上后應(yīng)適當(dāng)加壓，以達(dá)到鑄石件與設(shè)備上粘接部位全面接合，鑄石件之間灰縫要充填密實(shí)，不得有中空現(xiàn)象?；铱p表面要刮平，最后把鑄石件表面的砂漿擦凈。進(jìn)入保養(yǎng)期。如采用添加速凝劑，一般保養(yǎng)期24～72h。