選煤廠溜槽耐磨襯板的選擇

馬鵬飛

(中煤邯鄲設計工程有限責任公司，河北 邯鄲 056031)

選煤廠溜槽耐磨襯板的選擇

馬鵬飛

(中煤邯鄲設計工程有限責任公司，河北 邯鄲 056031)

選煤廠溜槽數(shù)量繁多，如何提高其耐磨性能一直是選煤工程設計人員十分關注和亟需解決的問題。目前一般采用在溜槽內(nèi)部鋪設耐磨襯板的方式提高其使用壽命，因此對于耐磨襯板的科學、合理選擇顯得尤為重要。筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗，結合現(xiàn)場搜集到的磨損數(shù)據(jù)，就溜槽鋪設耐磨襯板的條件、常用耐磨襯板的材料與特點進行分析，并對各種材料的性能進行比較，為溜槽耐磨襯板的選擇提供理論指導。

耐磨襯板；種類；性能

溜槽在選煤廠中占有重要地位，具有連接相關選煤設備，使物料按照工藝流程的設計路線連續(xù)運行的重要作用。選煤廠溜槽工作強度大、工作條件惡劣，為了增強溜槽結構整體或局部的抗沖擊、抗磨損能力，保證耐用度和使用壽命，設計中通常以設備母板擔負結構受力，而抗沖擊、抗磨損等特殊功能要求由相應襯板來承擔。所選用襯板應具備在特定使用環(huán)境下耐磨損的特性，因此又稱其為耐磨襯板[1]。筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗，結合溜槽及其耐磨襯板在現(xiàn)場的使用情況，就溜槽鋪設耐磨襯板的條件、常用耐磨襯板的材料與特點、各種材料的性能進行論述，為溜槽耐磨襯板的科學、合理選擇提供一定借鑒。

1 溜槽鋪設耐磨襯板的條件

1.1 從宏觀方面考慮

粒度較大的原煤溜槽、矸石較多的塊煤溜槽、矸石溜槽一般需要鋪設耐磨襯板。按煤的顯微硬度劃分時，無煙煤的硬度最高，煙煤次之，褐煤最低。何種煤的溜槽應該鋪設耐磨襯板，需要根據(jù)具體的硬度值確定[2]。

煤化程度決定煤的硬度，通常中等煤化程度的焦煤硬度最低，從焦煤到瘦煤、貧瘦煤、貧煤、無煙煤，各煤的硬度依次增大，年老無煙煤的摩氏硬度在4度左右。從焦煤向肥煤、1/3焦煤、氣煤、長焰煤過渡時，各煤的硬度逐漸增大，但在年輕的長焰煤至褐煤階段，各煤的硬度顯著減小。煤的硬度越高，所選用耐磨襯板的耐磨性、耐沖擊性應越強。落差大、沖擊強、碰撞劇烈的溜槽部位應鋪設耐磨襯板[3]。

1.2 從工藝系統(tǒng)與具體部位考慮

(1) 矸石系統(tǒng)。矸石硬度較大，一般矸石系統(tǒng)中的溜槽應鋪設耐磨襯板，尤其是溜槽斜段的底板、側板應鋪設耐磨襯板，側耐磨襯板高度為側板高度的2/3左右。從降低噪聲和防砸角度考慮，對于大塊矸石溜槽(>80 mm粒級)來說，可在底板上鋪設鋼軌，這樣能成倍提高溜槽的使用壽命[4]。

(2)塊煤系統(tǒng)。對于特大塊(>100 mm粒級)、大塊(50～100 mm粒級)、中塊(25～50 mm粒級)、小塊(13～25 mm)等塊煤，在煤硬度較大時應為溜槽鋪設耐磨襯板，尤其是溜槽斜段的底板、側板應鋪設耐磨襯板，側耐磨襯板高度為側板高度的2/3左右。

(3) 重介分選系統(tǒng)。重介分選采用水與磁鐵礦粉配制的懸浮液作為分選介質(zhì)，磁鐵礦粉硬度高，懸浮液密度介于煤炭和矸石之間，密度較大，對分選設備和運輸設備的磨損較大，故應為重介分選系統(tǒng)和介質(zhì)回收系統(tǒng)中的設備、溜槽、管道等鋪設耐磨襯板。

(4) 煤泥水系統(tǒng)。浮選過程中為提高煤泥浮選效果，通常在煤泥水中加入捕收劑、起泡劑、調(diào)整劑，煤泥水澄清時也可能加入絮凝劑等藥劑，這些藥劑一般沒有腐蝕性，可根據(jù)具體情況決定是否需要鋪設防腐蝕襯板。對于濃度較大的煤泥水管道(濃縮機底流管、壓濾機入料管等)，也可考慮鋪設耐磨襯板。

(5) 輸送機機頭溜槽及其轉(zhuǎn)角處。從提高溜槽使用壽命和降低噪聲考慮，高帶速、大運量的輸送機機頭溜槽及其轉(zhuǎn)角處等易遭受碰撞、沖擊的部位，應鋪設耐磨襯板[5]。

2 常用耐磨襯板的材料與特點

2.1 合金鋼板Q345

合金鋼板Q345的耐磨性能比普通鋼板略高，成本一般比普通Q235鋼板高約5個百分點，主要用于過煤面需要采用鋼耐磨材料防護的設備，如裝車閘門的過煤面、一般溜槽或普通螺旋溜槽等。該類鋼板耐磨性能一般，但根據(jù)現(xiàn)場使用情況來看，其抗砸性能很好。對于溜槽直接受砸的部位，建議采用該類耐磨襯板，如塊矸倉內(nèi)的抗砸格柵、塊煤螺旋溜槽出口的耐磨格柵等，可以較低的成本獲得較好的抗砸效果[6]。

2.2 耐磨鋼板NM360系列

NM360屬于高強度耐磨鋼板，通常稱作耐磨360。NM分別為耐磨的首字母，360表示鋼板的平均布氏硬度HB值。耐磨360具有很強的抗磨損能力，耐磨性是普通低合金鋼板的3～5倍，其自身強度高、合金含量低、易焊接[7]。這種鋼板主要作為襯板應用于機械設備中產(chǎn)生摩擦的部位，可大大提高設備的使用壽命；也常作為要求屈服強度不小于800 MPa的高強度結構鋼使用。根據(jù)類似工況提供的資料分析，與普通鋼板相比，NM360的耐磨性能不低于其兩倍，NM400不低于其2.5倍，NM550不低于其四倍。NM360的主要化學成分如表1所示。

表1 NM360主要化學成分

與普通鋼板一樣，耐磨鋼板具有良好的氣割特性，可以進行氣割加工?？紤]到厚板和高硬度鋼板的裂紋敏感性，氣割前要在250 ℃以下預熱，且割后需補熱。耐磨鋼板也有良好的切割、剪切性能，在機加工時應根據(jù)鋼板硬度和使用的切割工具，合理選擇進刀量和給進速度。盡管此類鋼板強度和硬度很高，但其冷彎性能良好，可進行冷成型加工。這類鋼板具備良好的熱加工性能，可在熱加工溫度200 ℃以下成型；當溫度在250 ℃以上時，鋼板硬度下降，重新淬火后即可恢復。通常采用藥皮保護電弧焊、二氧化碳氣體保護焊對耐磨鋼板進行焊接，且接頭良好；采用手工電弧焊時應選用低殘留潮氣的堿性焊條，必要時應按廠家要求對焊條進行干燥處理。建議焊前對鋼板進行預熱，以減少應力影響。

2.3 耐磨復合剛玉

耐磨復合剛玉是剛玉陶瓷片、橡膠、鋼板的組合制品，將陶瓷片與專用橡膠經(jīng)高溫硫化處理后，使陶瓷片鑲嵌在橡膠內(nèi)，再將其與金屬板硫化粘結成整體[8]。此類襯板有以下特點：

(1)金屬板使復合耐磨襯板的整體機械強度大大提高。將陶瓷制成10 mm×10 mm至30 mm×30 mm的面積不等的小塊，使其抗沖擊性能增強；再在其中加設橡膠緩沖層，以克服陶瓷不耐沖擊、易碎裂的弱點，使材料的性能得到充分發(fā)揮。這類襯板的耐磨性是錳鋼的266倍，高鉻鑄鐵的171.5倍。

(2)陶瓷與鋼板之間加設橡膠硫化層，解決了因陶瓷與鋼板的線膨脹系數(shù)不同引起的脫落問題，弱化了外力對陶瓷的沖擊，提高了襯板的沖擊強度；此外，橡膠硫化層還可吸收沖擊能量，消音效果非常顯著[9]。

(3)組合襯板可根據(jù)不同要求在工廠內(nèi)一次制作成型，既能保證襯板質(zhì)量，又便于安裝。該類襯板加工、鋪設簡單，可在較復雜的曲面內(nèi)成型，且鋪設快，鋪設成本低。

(4)組合襯板抗沖擊性有一定提高，但仍不如鋼質(zhì)襯板，安裝牢固性能不及其他襯板，總價格較高。

2.4 鑄石板

鑄石在防腐蝕工程中應用較早，已有幾十年歷史，其結構緊密，吸水率小，抗壓強度高，耐磨性好；但其屬于脆性材料，抗砸性能最差，粘貼性能不強。鑄石板是以天然巖石(輝綠巖、玄武巖等)或工業(yè)廢渣為原料，加入一定的附加劑(角目巖、白云巖、螢石等)、結晶劑(鉻鐵礦、鈦鎂礦等)，經(jīng)溶化、澆鑄、結晶、退火等工序加工而成的一種非金屬耐腐蝕材料。

鑄石板有一般金屬所達不到的高度耐磨性，其耐磨性能比鋼板、鑄鐵高數(shù)倍至數(shù)十倍，有“耐磨王”之稱。鑄石板還具有耐酸堿腐蝕的性能，可以延長設備使用周期，降低生產(chǎn)成本，減少維修工時，提高生產(chǎn)效率。除30 ℃以上的熱磷酸、氫氟酸及溶堿外，鑄石板幾乎對所有的無機酸、有機酸、堿類、鹽類、水及有機溶劑等都有良好的抗蝕能力。對于在高溫、高壓、酸堿介質(zhì)、磨損介質(zhì)作用下的設備鋪設鑄石板，可以大大提高設備壽命和工作性能。但是如果粘貼工藝處理不好時，不建議將鑄石板鋪設在離心機入料溜槽上，因為一旦襯板脫落易堵塞離心機。

2.5 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)板材

UHMWPE的分子量范圍在3.1～6.0 mg/mol之間，分子量越大，聚合鏈越長。聚合反應過程是乙烯單體連續(xù)結合的過程，進而形成一個很難斷裂的長鏈高分子，使UHMWPE板材耐磨性提高，使用壽命延長。因此使UHMWPE板材成型時，必須施加很高的壓力。UHMWPE板材的技術性能如表2所示。

表2 UHMWPE板材技術性能

UHMWPE板材具有耐磨性好，磨擦系數(shù)低，環(huán)境溫度較低時沖擊強度高，吸水率低，耐腐蝕，防噪音等特點，但其易產(chǎn)生毛面。

2.6 不銹鋼板

與普通鋼板相比，不銹鋼板焊接性能差，但其摩擦系數(shù)低，有利于物料的流動，常用于設備需要防銹、防腐蝕、防磁化等部位。由于不銹鋼板的價格偏高，故對于其的應用要有選擇性[10]。

3 各種材料性能對比

各種材料的摩擦系數(shù)對比結果如表3所示，耐磨性能對比結果如表4所示，抗沖擊強度對比結果如表5所示。

由表3、表4、表5可知：NM系列耐磨襯板具有較高的抗沖擊強度，適用于溜槽易受砸和易受物流沖擊的部位；鑄石耐磨襯板耐磨性能較高，但其

表3 摩擦系數(shù)對比結果

表4 耐磨性能對比結果

表5 抗沖擊強度對比結果

抗沖擊強度較差，適用于運輸量較大的末煤系統(tǒng)溜槽；不銹鋼耐磨襯板摩擦系數(shù)低，能防腐蝕，適用于水分較大且不易流動的末煤系統(tǒng)溜槽；UHMWPE耐磨襯板磨擦系數(shù)低，耐磨性較好，但易因劃傷而損壞，且價格昂貴，目前應用尚不廣泛。

4 耐磨襯板應用實例

李村選煤廠設計能力為3.0 Mt/a，原煤洗選工藝為塊煤(150～25 mm粒級)由淺槽重介質(zhì)分選機分選、末煤(25～1.0 mm粒級)由有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流主再選、粗煤泥(1～0.25 mm粒級)由TBS干擾床分選機分選、細煤泥(<0.25 mm粒級)浮選的聯(lián)合工藝。為保證塊煤產(chǎn)品質(zhì)量，降低塊煤破碎率，在設計該廠塊煤倉時選用螺旋溜槽，并對螺旋溜槽耐磨襯板的選擇制定了四種方案，各方案的總成本(含安裝費)如表6所示。

表6 總成本費用

綜合考慮各種因素和業(yè)主意見，最終選用第3種方案。未鋪設襯板前，溜槽總成本為65萬元，使用壽命為1.5 a，平均每年的溜槽總成本為43萬元；鋪設襯板后，溜槽總成本為95萬元，使用壽命為3 a，平均每年的溜槽總成本為32萬元，每年可節(jié)約11萬元。由此可見，合理選擇、鋪設耐磨襯板不但能夠滿足生產(chǎn)需要，而且具有較明顯的經(jīng)濟效益。

5 結語

筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，結合現(xiàn)場實際使用情況，對選煤廠溜槽耐磨襯板的選擇進行分析，為科學、合理的選用耐磨襯板提供一定指導。耐磨襯板種類繁多，只有根據(jù)使用條件和材料的具體性能合理選擇，才能在滿足生產(chǎn)需要的同時，盡可能降低生產(chǎn)成本，從而獲取最大的經(jīng)濟效益。

[1] 王 南，和海芳，李景玉.淺談溜槽襯板在輸煤系統(tǒng)中的應用[J].煤炭工程，2005(8).

[2] 樸香蘭.帶式輸送機轉(zhuǎn)載溜槽試驗設計研究[J].中國礦業(yè)，2014，23(8).

[3] 韋晶磊，王 新.帶式輸送機加料溜槽設計與應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2013(24).

[4] 曲康敏.淺談溜槽設計[J].黑龍江科技信息，2012(6).

[5] 陳海輝，王陽冬.溜槽、貯倉、料斗用耐磨橡膠襯里的設計與應用[J].冶金礦山設計與建設，2001，33(4).

[6] 李子英,孫建利.選煤廠溜槽的設計[J]. 煤炭加工與綜合利用，2011(2).

[7] 李永蘇,陳學峰，高 路.大運量曲面溜槽的設計及應用[J]. 煤炭工程，2008(9).

[8] 謝 添，張 健.帶式輸送機頭部漏斗、溜槽的設計[J].中國新技術新產(chǎn)品，2014(4).

[9] 王高志.耐磨陶瓷材料在溜槽襯板中的應用[J]. 中國高新技術企業(yè)，2012(31).

[10] 馬永磊,張玉柱.運焦系統(tǒng)溜槽襯板的改進 [J]. 河北冶金，2007(2).

The choice of wear-resisting lining plate inside the chute used in coal preparation plant

MA Peng-fei

(Handan Design Engineering Chinacoal Co., Ltd., Handan, Hebei 056031, China)

The chute is used the most and plays an important role in coal preparation plant, however, its excellent wear-resisting property is concerned more by designer so that how to improve this performance needs to be addressed. At present, the service life of chute can be improved by generally using wear-resisting lining plate. According to years of work experience and application data from coal preparation plant, the wear-resisting lining plate of chute is analyzed in forms of application conditions, common materials and feature, and then it provide reference for selecting wear-resisting lining plate of the chute by comparing various materials.

wear-resisting lining plate; categories; performance

TD94；TH221

A

1001-3571(2015)04-0097-04

2015-07-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.04.027

馬鵬飛(1984—)，男，河北省邯鄲市人，工程師，從事礦山機械設計工作。

E-mail：mpf6984082@163.com Tel: 0310-7106704