洗煤厂重介质旋流器过度磨损规律及解决措施研究

张在平

（汾西矿业集团有限责任公司洗煤厂，山西 介休 032000）

引言

重介质旋流器是一种结构简单、无运动部件的常规选煤设备，具有分选效率高、分选密度调节范围宽、便于实现自动化、适应性强等优点，在我国各地煤矿洗煤厂得到广泛应用。重介质旋流器是一种利用强于重力几十倍甚至几百倍的离心力场选煤的分选机，其分选过程是靠自身的结构与外部操作的配合，从而实现最佳分选效果。但是，由于其分选原理是靠高速旋转形成的离心场来实现，加之洗煤过程保持高负荷运转，很容易导致旋流器内部过度磨损，使设备的使用寿命大大降低[1-2]。某矿常年运行一座处理能力每年300 万t的洗煤厂，其洗选工艺即采用三产品重介质旋流器工艺，在运行过程中，出现了极为严重的旋流器内部磨损现象。本文即针对其磨损情况展开统计学检测与分析，找出其磨损规律和原因，并提出针对性的解决措施，从而提高设备使用寿命，保障安全稳定运行。

1 重介质旋流器磨损机理分析

根据我国洗煤厂的实际使用情况分析，重介质旋流器的磨损形式较为复杂，是切削磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损共同形成的复合磨损[3-4]。

1）切削磨损。重介质旋流器在分选过程中，物料和悬浮液带压沿内壁切线方向进入旋流器，悬浮液及物料中的高硬度微小颗粒在高速运动中会对旋流器内壁造成划伤，即使微小颗粒硬度不大，甚至小于旋流器材质的硬度，也会在无形中对旋流器内壁产生累积磨损作用。

2）疲劳磨损。两个接触表面做纯滚动或滚动与滑动复合摩擦时，在高接触压应力的作用下，经过多力循环后，在其相互作用表面的局部地区产生小块材料剥落，形成麻点或凹坑，这种表面疲劳磨损或简称疲劳磨损。疲劳磨损会从旋流器表面逐渐向深部发展，在反复的冲击作用下逐渐扩展。

3）腐蚀磨损。在摩擦过程中，金属会与周围介质发生化学反应或电化学反应，使腐蚀和磨损共同作用而导致金属表面物质的损失，这种现象称为腐蚀磨损。由于悬浮液的化学成分较多，内壁与悬浮液微粒之间可能发生化学反应或者电化学反应，使旋流器内壁发生腐蚀磨损，

2 磨损情况的统计学检测与分析

2.1 磨损情况的统计学检测

研究的基础性工作是对洗煤厂重介质旋流器的磨损现状进行调查分析，根据重介质旋流器的工作原理及磨损机理，沿着物料和悬浮液的流动方向，在各入料口、出料口、一段中部、二段中部等位置在旋流器内壁上选取9 个测点，然后按照时间的推移测量并记录9 个测点的磨损量，磨损量可根据壁厚值来计算。重介质旋流器测点设置见图1。

图1 重介质旋流器测点设置示意图

经过为期半年的测量，得出9 个测点的壁厚值平均数据，如下页表1 所示。分析可以得出，按照标准的初始壁厚值30 mm，平均磨损量的统计数值分别为0.18 mm、0.29 mm、0.08 mm、0.11 mm、0.41 mm、0.09 mm、0.12 mm、0.29 mm、0.18 mm。

2.2 磨损规律和原因分析

根据表1的统计数据进行分析，在1—9 号测点中，磨损量最大的是5 号测点，即原煤入口处，平均磨损量达到0.41 mm；其次是2 号及8 号测点，即一段中下部及精煤出口处，平均磨损量达到0.29 mm；第三是1 号及9 号测点，即一段中上部及介质入口处，平均磨损量为0.18 mm，磨损量最小的是3 号及6 号测点，即二段中上部及矸石出口处，平均磨损量为0.08 mm 及0.09 mm。总结可得出：

表1 9 个测点壁厚值统计表

1）重介质旋流器原煤入料口及精煤出料口的磨损较为严重，由于物料进入及流出时自身带有一定速度，且粗糙度较大，缺少介质的润滑，会对内壁造成较大的冲击和挤压。

2）在旋流器内部，一段中部及二段中部均是筒壁上部磨损量要轻于下部磨损量，这是由于物料和悬浮液混合体在内部旋流运动，对筒壁产生冲击，在下部速度达到最快，在向上部运动过程中旋流速度会逐渐降低，从而冲击性降低，因此上部的磨损量要明显减轻。

3）在筒壁的一段与二段之间，磨损量也有明显区别，一段的磨损程度要高于二段，主要是由于约60%的精煤从一段出料口流出，只有约40%的物流进入二段，二段物料流量要明显少于一段。

3 针对性解决措施

重介质旋流器内壁的磨损是不可完全消除的，但可以从材质、加工、设计方面进行优化，如考虑选择合适的材料，保证旋流管的内表面加工质量，还可以从实际流场出发，在不影响效率的前提下，对旋流器结构进行合理的设计，可使旋流器磨损损坏程度有所降低[5-6]。根据前文对旋流器内壁磨损情况的统计学检测与分析，提出以下针对性解决措施：

1）在旋流器内壁增加耐高温耐磨损的氧化铝陶瓷涂层，保证涂层额厚度在2 mm 以上，覆盖整个内壁的全部，这是最常规最简单的改良方法。同时，要在原煤入口处、一段中下部及精煤出口处等区域加厚涂层，从而提高整体的耐磨效果。

2）在产品设计及选材阶段，要选用更耐磨耐用的金属材料来铸造旋流器，例如，可使用具有较高耐磨性的低碳锰钢材料代替常规的碳钢材料，提高产品出厂时的整体强度。

3）在生产过程中加强管理，做好设备的维护工作。例如，对设备的安装工艺、操作流程要严格按照使用说明书或者操作规程进行，避免过负荷使用；同时对于介质的选用及调配要严格按照要求，防止对内壁的非必要腐蚀；还要加强旋流器等设备的维修与维护，防止设备带病作业，保障设备具有良好的工作环境、润滑条件等。

4 结语

洗煤厂必须改变粗放的管理方式，从设备的选型、安装、使用、维护等方面入手，优化设备工作环境及工况条件，同时，根据设备内壁磨损程度的不同，在施加内壁涂层时有重点地对磨损严重区域加厚涂层，通过多维度的管理优化，降低重介质旋流器内壁的磨损程度，延长设备使用寿命，提高技术及经济效益。