新型非金属耐磨材料在渣浆泵修复中的应用

常 森

（中国铝业股份有限公司中州分公司， 河南 焦作市 454174）

0 前 言

渣浆泵是矿山、电力、冶金、煤炭、环保等行业用以输送含有磨蚀性固体颗粒的浆体的一种离心泵，其材质主要有低合金白口铸铁、高铬白口铸铁、镍硬铸铁3种。因渣浆泵所输送的介质中大多含有较多的固体颗粒，有时甚至就是高浓度矿浆，因此，输送过程中对渣浆泵的过流件冲刷和磨损通常较为严重，是过流件失效最主要的原因。且由于其输送的介质大多具有腐蚀性，对金属材质的过流件腐蚀作用更大，严重影响了渣浆泵的使用寿命，对企业的正常生产也带来严重的影响。

在外形和结构上，渣浆泵的各个零部件形状大多并不规整，如叶轮的叶片为弧形、护套具有曲面槽形等，所以，这种设备在制造时铸造材料基本上选用高铬合金铸铁，但高铬合金铸铁的补焊性能极差，通常损坏的过流件只能做废品处理或整体丢弃。

近年来，全球性的资源短缺造成金属材料价格上涨迅速，而金属材料又是渣浆泵制造的基本原料，导致企业过流件采购成本急剧上升。另一方面，随着矿产资源的持续开采和利用，金属矿产资源只会越来越少，价格只会越来越高。所以，寻找一种新材料和新技术成为一个必须面对和解决的课题。

1 早期非金属复合材料在耐磨渣浆泵行业的应用

自二十世纪七、八十年代以来，国内外有许多的企业和科研机构开展了用非金属耐磨材料修补渣浆泵过流部件的研究，如美国Rexnord公司、黄委会郑州设计院等，并取得了一系列的研究成果。

早期用于修复渣浆泵的非金属耐磨材料主要为耐磨涂料，各个研究机构或厂家的配方和成分有所不同，以其中一个配方为例，其主要成分如下：环氧树脂（E－44）10g；聚氨脂5g，由将甲苯二异氰酸醋（TDI）、丙酮等制成；环氧固化剂2．3g，JA－1型；耐磨填料为石墨∶二硫化钥∶三氧化二铝＝1∶1∶1（质量比）。

耐磨涂料的使用特点是：在渣浆泵使用过程中，将过流件拆开，在其局部的磨损部位涂上一层耐磨涂料，加热固化后再装配好并重新投入使用。

耐磨涂料的缺点是：其只能象一种油漆涂料一样涂抹于过流件表面，涂层薄，约1～2mm，达不到尺寸修复的功能；只能在渣浆泵使用过程中使用，若渣浆泵报废后，特别是过流件有穿孔或缺损时，则无法修复。

2 新型非金属耐磨材料的使用效果及主要技术指标

中国铝业公司中州铝厂与湖南鼎值机电有限公司合作，在高校科研单位的协作下，经过多年的潜心研究、不断改进，近期成功研究出一种用于渣浆泵修复的新型非金属耐磨材料，并在实践中应用且取得成功。

新材料主要成份为热固性环氧树脂胶液，其配比为：邻苯二甲酸∶二丁脂∶乙二胺＝100∶8∶9（重量比）。稀释剂为丙酮。高强度耐磨填料以金刚砂为主，在需要的前提下，还可以选择耐磨陶瓷片为骨架材料拼贴固化在该非金属材料层上。环氧树脂胶液∶金刚砂＝1∶7（体积比）。

新型非金属耐磨材料主要技术指标见表1。

在配料车间、一二溶出车间、成品车间3个地点不同工况条件下进行测试，原过流件与新材料过流件的使用时间对比见表2。由表2可看出，新材料 过流件的使用寿命为原过流件的2～3倍，效果显著。

表1 新材料主要技术指标

表2 新、旧材料过流件使用时间对比

新型非金属耐磨材料使用特点为：

（1）相对于液体状的耐磨涂料而言，新型非金属耐磨材料有如粘稠的“泥浆”，成半固体化，在加热固化前能在渣浆泵过流件表面堆积到10～80mm的厚度甚至更多，从而能达到尺寸修复的功能；

（2）其能在渣浆泵过流件报废后用于穿孔部位和缺损部位的修复，并且修复件的使用寿命与原备件的使用寿命基本相当。

3 新型非金属耐磨材料的使用效果及推广价值

从2008年开始，中国铝业公司中州铝厂开始对配料车间、溶出车间和蒸发车间以及热电分厂的浓缩车间等不同的工艺工位上的渣浆泵进行修复，经过2～3a的生产使用，证明该种新型非金属耐磨材料的防腐、抗磨损性能优越，能极大地解决流体输送中酸碱对过流件的严重破坏的问题，而且磨穿报废后修复再利用的过流件的平均使用寿命是原过流件平均使用寿命的2～3倍以上，使用效果十分显著，特别适用于高碱度工况条件下的浆体物料的输送。

非金属耐磨材料的实际应用对企业提高效益、降低生产成本、减少设备维护、提高过流件的综合利用和节约资源消耗具有非常重要的意义。据相关文献统计，我国每年由于磨损而造成的损失约占国民经济总收入的1%，仅以渣浆泵而言，近年的产值已达30～40亿元／a。如果该技术能得到推广和形成产业，预计每年能创造产值3～6亿元，获得效益约为5000万元／a，其经济效益和社会效益均极为可观。

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