选煤厂溜槽耐磨衬板的选择

马鹏飞

(中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031)

选煤厂溜槽耐磨衬板的选择

马鹏飞

(中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031)

选煤厂溜槽数量繁多，如何提高其耐磨性能一直是选煤工程设计人员十分关注和亟需解决的问题。目前一般采用在溜槽内部铺设耐磨衬板的方式提高其使用寿命，因此对于耐磨衬板的科学、合理选择显得尤为重要。笔者根据多年工作经验，结合现场搜集到的磨损数据，就溜槽铺设耐磨衬板的条件、常用耐磨衬板的材料与特点进行分析，并对各种材料的性能进行比较，为溜槽耐磨衬板的选择提供理论指导。

耐磨衬板；种类；性能

溜槽在选煤厂中占有重要地位，具有连接相关选煤设备，使物料按照工艺流程的设计路线连续运行的重要作用。选煤厂溜槽工作强度大、工作条件恶劣，为了增强溜槽结构整体或局部的抗冲击、抗磨损能力，保证耐用度和使用寿命，设计中通常以设备母板担负结构受力，而抗冲击、抗磨损等特殊功能要求由相应衬板来承担。所选用衬板应具备在特定使用环境下耐磨损的特性，因此又称其为耐磨衬板[1]。笔者根据多年工作经验，结合溜槽及其耐磨衬板在现场的使用情况，就溜槽铺设耐磨衬板的条件、常用耐磨衬板的材料与特点、各种材料的性能进行论述，为溜槽耐磨衬板的科学、合理选择提供一定借鉴。

1 溜槽铺设耐磨衬板的条件

1.1 从宏观方面考虑

粒度较大的原煤溜槽、矸石较多的块煤溜槽、矸石溜槽一般需要铺设耐磨衬板。按煤的显微硬度划分时，无烟煤的硬度最高，烟煤次之，褐煤最低。何种煤的溜槽应该铺设耐磨衬板，需要根据具体的硬度值确定[2]。

煤化程度决定煤的硬度，通常中等煤化程度的焦煤硬度最低，从焦煤到瘦煤、贫瘦煤、贫煤、无烟煤，各煤的硬度依次增大，年老无烟煤的摩氏硬度在4度左右。从焦煤向肥煤、1/3焦煤、气煤、长焰煤过渡时，各煤的硬度逐渐增大，但在年轻的长焰煤至褐煤阶段，各煤的硬度显著减小。煤的硬度越高，所选用耐磨衬板的耐磨性、耐冲击性应越强。落差大、冲击强、碰撞剧烈的溜槽部位应铺设耐磨衬板[3]。

1.2 从工艺系统与具体部位考虑

(1) 矸石系统。矸石硬度较大，一般矸石系统中的溜槽应铺设耐磨衬板，尤其是溜槽斜段的底板、侧板应铺设耐磨衬板，侧耐磨衬板高度为侧板高度的2/3左右。从降低噪声和防砸角度考虑，对于大块矸石溜槽(>80 mm粒级)来说，可在底板上铺设钢轨，这样能成倍提高溜槽的使用寿命[4]。

(2)块煤系统。对于特大块(>100 mm粒级)、大块(50～100 mm粒级)、中块(25～50 mm粒级)、小块(13～25 mm)等块煤，在煤硬度较大时应为溜槽铺设耐磨衬板，尤其是溜槽斜段的底板、侧板应铺设耐磨衬板，侧耐磨衬板高度为侧板高度的2/3左右。

(3) 重介分选系统。重介分选采用水与磁铁矿粉配制的悬浮液作为分选介质，磁铁矿粉硬度高，悬浮液密度介于煤炭和矸石之间，密度较大，对分选设备和运输设备的磨损较大，故应为重介分选系统和介质回收系统中的设备、溜槽、管道等铺设耐磨衬板。

(4) 煤泥水系统。浮选过程中为提高煤泥浮选效果，通常在煤泥水中加入捕收剂、起泡剂、调整剂，煤泥水澄清时也可能加入絮凝剂等药剂，这些药剂一般没有腐蚀性，可根据具体情况决定是否需要铺设防腐蚀衬板。对于浓度较大的煤泥水管道(浓缩机底流管、压滤机入料管等)，也可考虑铺设耐磨衬板。

(5) 输送机机头溜槽及其转角处。从提高溜槽使用寿命和降低噪声考虑，高带速、大运量的输送机机头溜槽及其转角处等易遭受碰撞、冲击的部位，应铺设耐磨衬板[5]。

2 常用耐磨衬板的材料与特点

2.1 合金钢板Q345

合金钢板Q345的耐磨性能比普通钢板略高，成本一般比普通Q235钢板高约5个百分点，主要用于过煤面需要采用钢耐磨材料防护的设备，如装车闸门的过煤面、一般溜槽或普通螺旋溜槽等。该类钢板耐磨性能一般，但根据现场使用情况来看，其抗砸性能很好。对于溜槽直接受砸的部位，建议采用该类耐磨衬板，如块矸仓内的抗砸格栅、块煤螺旋溜槽出口的耐磨格栅等，可以较低的成本获得较好的抗砸效果[6]。

2.2 耐磨钢板NM360系列

NM360属于高强度耐磨钢板，通常称作耐磨360。NM分别为耐磨的首字母，360表示钢板的平均布氏硬度HB值。耐磨360具有很强的抗磨损能力，耐磨性是普通低合金钢板的3～5倍，其自身强度高、合金含量低、易焊接[7]。这种钢板主要作为衬板应用于机械设备中产生摩擦的部位，可大大提高设备的使用寿命；也常作为要求屈服强度不小于800 MPa的高强度结构钢使用。根据类似工况提供的资料分析，与普通钢板相比，NM360的耐磨性能不低于其两倍，NM400不低于其2.5倍，NM550不低于其四倍。NM360的主要化学成分如表1所示。

表1 NM360主要化学成分

与普通钢板一样，耐磨钢板具有良好的气割特性，可以进行气割加工。考虑到厚板和高硬度钢板的裂纹敏感性，气割前要在250 ℃以下预热，且割后需补热。耐磨钢板也有良好的切割、剪切性能，在机加工时应根据钢板硬度和使用的切割工具，合理选择进刀量和给进速度。尽管此类钢板强度和硬度很高，但其冷弯性能良好，可进行冷成型加工。这类钢板具备良好的热加工性能，可在热加工温度200 ℃以下成型；当温度在250 ℃以上时，钢板硬度下降，重新淬火后即可恢复。通常采用药皮保护电弧焊、二氧化碳气体保护焊对耐磨钢板进行焊接，且接头良好；采用手工电弧焊时应选用低残留潮气的碱性焊条，必要时应按厂家要求对焊条进行干燥处理。建议焊前对钢板进行预热，以减少应力影响。

2.3 耐磨复合刚玉

耐磨复合刚玉是刚玉陶瓷片、橡胶、钢板的组合制品，将陶瓷片与专用橡胶经高温硫化处理后，使陶瓷片镶嵌在橡胶内，再将其与金属板硫化粘结成整体[8]。此类衬板有以下特点：

(1)金属板使复合耐磨衬板的整体机械强度大大提高。将陶瓷制成10 mm×10 mm至30 mm×30 mm的面积不等的小块，使其抗冲击性能增强；再在其中加设橡胶缓冲层，以克服陶瓷不耐冲击、易碎裂的弱点，使材料的性能得到充分发挥。这类衬板的耐磨性是锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。

(2)陶瓷与钢板之间加设橡胶硫化层，解决了因陶瓷与钢板的线膨胀系数不同引起的脱落问题，弱化了外力对陶瓷的冲击，提高了衬板的冲击强度；此外，橡胶硫化层还可吸收冲击能量，消音效果非常显著[9]。

(3)组合衬板可根据不同要求在工厂内一次制作成型，既能保证衬板质量，又便于安装。该类衬板加工、铺设简单，可在较复杂的曲面内成型，且铺设快，铺设成本低。

(4)组合衬板抗冲击性有一定提高，但仍不如钢质衬板，安装牢固性能不及其他衬板，总价格较高。

2.4 铸石板

铸石在防腐蚀工程中应用较早，已有几十年历史，其结构紧密，吸水率小，抗压强度高，耐磨性好；但其属于脆性材料，抗砸性能最差，粘贴性能不强。铸石板是以天然岩石(辉绿岩、玄武岩等)或工业废渣为原料，加入一定的附加剂(角目岩、白云岩、萤石等)、结晶剂(铬铁矿、钛镁矿等)，经溶化、浇铸、结晶、退火等工序加工而成的一种非金属耐腐蚀材料。

铸石板有一般金属所达不到的高度耐磨性，其耐磨性能比钢板、铸铁高数倍至数十倍，有“耐磨王”之称。铸石板还具有耐酸碱腐蚀的性能，可以延长设备使用周期，降低生产成本，减少维修工时，提高生产效率。除30 ℃以上的热磷酸、氢氟酸及溶碱外，铸石板几乎对所有的无机酸、有机酸、碱类、盐类、水及有机溶剂等都有良好的抗蚀能力。对于在高温、高压、酸碱介质、磨损介质作用下的设备铺设铸石板，可以大大提高设备寿命和工作性能。但是如果粘贴工艺处理不好时，不建议将铸石板铺设在离心机入料溜槽上，因为一旦衬板脱落易堵塞离心机。

2.5 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)板材

UHMWPE的分子量范围在3.1～6.0 mg/mol之间，分子量越大，聚合链越长。聚合反应过程是乙烯单体连续结合的过程，进而形成一个很难断裂的长链高分子，使UHMWPE板材耐磨性提高，使用寿命延长。因此使UHMWPE板材成型时，必须施加很高的压力。UHMWPE板材的技术性能如表2所示。

表2 UHMWPE板材技术性能

UHMWPE板材具有耐磨性好，磨擦系数低，环境温度较低时冲击强度高，吸水率低，耐腐蚀，防噪音等特点，但其易产生毛面。

2.6 不锈钢板

与普通钢板相比，不锈钢板焊接性能差，但其摩擦系数低，有利于物料的流动，常用于设备需要防锈、防腐蚀、防磁化等部位。由于不锈钢板的价格偏高，故对于其的应用要有选择性[10]。

3 各种材料性能对比

各种材料的摩擦系数对比结果如表3所示，耐磨性能对比结果如表4所示，抗冲击强度对比结果如表5所示。

由表3、表4、表5可知：NM系列耐磨衬板具有较高的抗冲击强度，适用于溜槽易受砸和易受物流冲击的部位；铸石耐磨衬板耐磨性能较高，但其

表3 摩擦系数对比结果

表4 耐磨性能对比结果

表5 抗冲击强度对比结果

抗冲击强度较差，适用于运输量较大的末煤系统溜槽；不锈钢耐磨衬板摩擦系数低，能防腐蚀，适用于水分较大且不易流动的末煤系统溜槽；UHMWPE耐磨衬板磨擦系数低，耐磨性较好，但易因划伤而损坏，且价格昂贵，目前应用尚不广泛。

4 耐磨衬板应用实例

李村选煤厂设计能力为3.0 Mt/a，原煤洗选工艺为块煤(150～25 mm粒级)由浅槽重介质分选机分选、末煤(25～1.0 mm粒级)由有压两产品重介质旋流主再选、粗煤泥(1～0.25 mm粒级)由TBS干扰床分选机分选、细煤泥(<0.25 mm粒级)浮选的联合工艺。为保证块煤产品质量，降低块煤破碎率，在设计该厂块煤仓时选用螺旋溜槽，并对螺旋溜槽耐磨衬板的选择制定了四种方案，各方案的总成本(含安装费)如表6所示。

表6 总成本费用

综合考虑各种因素和业主意见，最终选用第3种方案。未铺设衬板前，溜槽总成本为65万元，使用寿命为1.5 a，平均每年的溜槽总成本为43万元；铺设衬板后，溜槽总成本为95万元，使用寿命为3 a，平均每年的溜槽总成本为32万元，每年可节约11万元。由此可见，合理选择、铺设耐磨衬板不但能够满足生产需要，而且具有较明显的经济效益。

5 结语

笔者根据多年的工作经验，结合现场实际使用情况，对选煤厂溜槽耐磨衬板的选择进行分析，为科学、合理的选用耐磨衬板提供一定指导。耐磨衬板种类繁多，只有根据使用条件和材料的具体性能合理选择，才能在满足生产需要的同时，尽可能降低生产成本，从而获取最大的经济效益。

[1] 王 南，和海芳，李景玉.浅谈溜槽衬板在输煤系统中的应用[J].煤炭工程，2005(8).

[2] 朴香兰.带式输送机转载溜槽试验设计研究[J].中国矿业，2014，23(8).

[3] 韦晶磊，王 新.带式输送机加料溜槽设计与应用[J].中国新技术新产品，2013(24).

[4] 曲康敏.浅谈溜槽设计[J].黑龙江科技信息，2012(6).

[5] 陈海辉，王阳冬.溜槽、贮仓、料斗用耐磨橡胶衬里的设计与应用[J].冶金矿山设计与建设，2001，33(4).

[6] 李子英,孙建利.选煤厂溜槽的设计[J]. 煤炭加工与综合利用，2011(2).

[7] 李永苏,陈学峰，高 路.大运量曲面溜槽的设计及应用[J]. 煤炭工程，2008(9).

[8] 谢 添，张 健.带式输送机头部漏斗、溜槽的设计[J].中国新技术新产品，2014(4).

[9] 王高志.耐磨陶瓷材料在溜槽衬板中的应用[J]. 中国高新技术企业，2012(31).

[10] 马永磊,张玉柱.运焦系统溜槽衬板的改进 [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

马鹏飞(1984—)，男，河北省邯郸市人，工程师，从事矿山机械设计工作。

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