重介选煤设备磨损点分析及耐磨保护方案

王振龙，杨方成

(1.神东煤炭集团洗选中心，陕西 榆林 719315；2.伯特利(山东)工业设备有限公司，山东 淄博 2289560)

选煤是指从原煤中分选出符合用户质量要求的精煤的过程。典型选煤生产系统主要由原煤系统、洗选系统和煤泥水处理系统三部分组成。选煤工艺主要有跳汰分选、重介质分选、浮选等，其中重介分选工艺具有煤质适应能力强、入选粒度范围宽、分选效率高、易于自动控制、单机处理能力大等优点，现已成为选煤主导工艺。

虽然重介质选煤的应用范围很广，尤其对难选煤有较好的分选效果，但重介质分选对耐磨材料的要求极高。尽管耐磨材料的应用在一定程度上减少了管道磨损，延长了管道使用寿命，但实际生产中，高密度悬浮液对管道的磨损仍旧严重，维护工作量很大。

根据工作原理，重介质分选设备可分为两类：一类是在重力场中工作的重介质分选机，通常用于分选块煤，如浅槽分选机等；另一类是在离心力场中工作的重介质旋流器。本文分别对原煤系统、重介浅槽分选和有压两产品旋流器分选2种典型重介分选系统，以及煤泥水系统中的易磨损点进行系统分析，综合考虑各易磨损点的工况和常用耐磨材料的特性，对各易磨点提出系统的耐磨保护方案。

1 原煤系统的易磨点分析及耐磨方案

1.1 易磨点分析

原煤车间主要设备一般为分级筛、破碎机、溜槽等。其中最容易磨损的设备是溜槽，目前，原煤车间溜槽常用的耐磨材料有铸石板、陶瓷片、高锰钢板、堆焊板等[6](图1)。各种材料的主要特点如下：

图1 常用耐磨材料

(1)铸石板耐磨性好，但是在使用过程中存在容易脱落、抗冲击性差、容易开裂等问题，不利于长期使用；

(2)陶瓷片作为溜槽内衬同样存在容易脱落及抗冲击性差的缺点，承受不住大块物料的冲击；

(3)高锰钢板是目前选煤厂使用最多的溜槽内衬，具有耐磨性好、抗冲击性良好等特点；

(4)堆焊板是一种新型的耐磨材料，解决了铸石、陶瓷等抗冲击性差的问题，并且耐磨性非常好，堆焊板溜槽的过煤量可以达到高锰钢板的5倍以上。堆焊板可以进行冷热加工，制作成各种非标件结构体或溜槽衬里等，特别适合于冲击和磨损严重的部位。

1.2 耐磨方案

原煤系统的溜槽制作，综合考虑抗冲击及耐磨性，可采用高锰钢板和堆焊板的联合应用。如在溜槽落煤点或其他磨损冲击部位采用堆焊板进行保护，其余部位可以采用高锰钢板进行耐磨防护，以最小的投资获得最长的使用寿命；对于含矸量特别大、冲击及噪声特别严重的溜槽使用陶瓷橡胶复合板，可以有效缓解冲击，降低噪声。

2 重介浅槽分选系统易磨损点分析及耐磨方案

重介浅槽分选系统主要包括浅槽分选机、脱水脱介筛、离心机、磁选机、介质桶、泵、溜槽、管路等设备。其中容易磨损的设备有浅槽分选机、离心机、介质桶、溜槽、管路等。

2.1 浅槽分选机

浅槽分选机磨损最严重的部位是刮板机底部及排矸口处，因为浅槽分选机底部和矸石接触，所以磨损最为严重。鉴于各种耐磨材料的特点，此处使用堆焊板，可以有效解决磨损问题，提高过煤量，延长使用寿命。

2.2 离心机

离心机磨损严重的部位是排料口和排液口(筛篮属于易损件，不在耐磨保护范围之内)，应使用高铝陶瓷片进行耐磨保护。

2.3 介质桶

目前常用于介质桶的耐磨材料的有3种，陶瓷、铸石和硬复合物。

陶瓷和铸石作为介质桶衬里，耐磨性完全达到了要求，但这2种材料抗冲击性差，且因为使用胶黏结的方式进行施工，容易脱落，使用性能不稳定。硬复合物是一种即用即涂的新型复合材料，以高耐磨棕刚玉为骨料，耐磨性非常好。而且硬复合物施工时加以钢丝网架辅助挂料，不会存在脱落现象，可有效保证桶体内衬的防护性能，因此，其性价比极高。

2.4 溜槽及集料槽

重介浅槽分选系统中溜槽非常多，例如分级筛筛下溜槽、浅槽分选机精煤溢流槽和排矸溜槽、离心机入料和排料溜槽、脱水脱介筛筛下溜槽等。

目前常用于这些溜槽的耐磨材料与原煤系统中溜槽常用材料相同。考虑到堆焊板耐磨性高、抗冲击性非常好，并且异形件易加工，如果有磨损的情况，还可以实现在线修复，后期检修维护非常方便等特点，溜槽采用堆焊板或高锰钢板和堆焊板的联合应用做耐磨保护。对于磨损冲击特别严重的部位可以采取不同型号的堆焊板的联合应用。以旋流器矸石集料箱为例，可以在矸石冲击面用12+8(即12 mm的钢板+8 mm的耐磨堆焊层)的堆焊板，其余的面使用8+6(即8 mm的钢板+6 mm的耐磨堆焊层)的堆焊板，进行联合应用，以获得较好的耐磨效果。

2.5 管路

不同工况下管道的磨损情况差别很大，根据不同工况使用不同的耐磨材料，具体方案设计如下：

(1)输送精煤、矸石等物料全部采用高铝陶瓷管路，陶瓷厚度大于12.7 mm，矸石管道陶瓷厚度大于25 mm；

(2)所有耐磨弯头、三通、变径、多通及介质泵、煤泥水泵等泵前管路全部采用高铝陶瓷；

(3)输送稀介质、合格介质的直管部分采用塑料合金管路，管件采用高铝陶瓷；

(4)泵前管路加耐磨连接器，便于泵的检修；

(5)所有耐磨管路均采用法兰连接，便于安装和检修。

3 有压两产品旋流器分选系统易磨点分析及耐磨保护方案

有压两产品旋流器分选系统主要包括脱泥筛、有压两产品旋流器、脱水脱介筛、末精煤离心机、磁选机、介质桶、混料桶、泵、溜槽、管路等设备。其中，容易磨损的设备有有压两产品旋流器、末精煤离心机、介质桶、混料桶、溜槽及集料槽、管路等

3.1 有压两产品重介旋流器

有压两产品重介旋流器是重介选煤系统中重要的分选设备，分选效率高，占地面积小，但是受旋流器分选原理影响，加上其入料伴随压力的原因，造成旋流器磨损非常严重。

目前，有压两产品重介旋流器常用高铝陶瓷作为旋流器内衬，材料为高铝陶瓷和碳化硅陶瓷(图2)。高铝陶瓷选优95瓷，区别于市面上的75瓷、85瓷，具有更好耐磨效果，而对于小锥段、底流口、溢流口等容易磨损的部位，使用碳化硅陶瓷内衬，可以提高旋流器2～3倍使用寿命。

图2 旋流器的耐磨保护实例

3.2 混料桶

混料桶定义为给有压两产品重介旋流器提供入料的缓冲桶，里面充满了原煤和介质，冲击及磨损都非常严重，用堆焊板直接制作混料桶桶体(图3)，具有很好的耐磨性能及抗冲击性能。

图3 混料桶的耐磨堆焊保护实例

有压两产品重介旋流器分选系统中末精煤离心机、介质桶、溜槽、管路的耐磨方案分别与2.2～2.5所述内容相同。

4 煤泥水处理系统易磨损点及耐磨保护方案

煤泥分选系统主要包括煤泥水桶、浓缩旋流器组、TBS分选机(螺旋分选机)、煤泥离心机、浓缩池、加药系统、管路、溜槽、泵等设备。其中，主要易磨损点有煤泥水桶、浓缩旋流器、煤泥离心机、管路、溜槽等。

4.1 煤泥水桶

煤泥水桶内部为煤泥(粒度一般1.5 mm以下)，对于煤泥水桶耐磨材料的选择与2.3介质桶耐磨材料相同。

4.2 煤泥系统管路

煤泥系统管路为输送细料管路，直管使用塑料合金复合管路，管件采用高铝陶瓷管道，如果管径大于500 mm，直管使用离心浇注硬复合物管道，可以大大降低投资成本，并取得相同的使用性能。对于循环水管路，使用工艺管，既节约投资，又能达到良好的使用效果。泥煤水输送管路耐磨保护实例如图所4所示。

图4 管路耐磨保护实例

4.3 煤泥系统溜槽

目前，煤泥系统溜槽常用的材料有陶瓷、铸石、锰钢、堆焊板等。由于煤泥系统溜槽输送细料，且冲击不是很大，可以使用以上4种材料进行耐磨保护。但为了解决耐磨保护衬里脱落的问题，溜槽采用堆焊板或高锰钢板和堆焊板的联合应用做耐磨保护。

另外，煤泥离心机的耐磨保护方案与2.2所述内容相同。

5 耐磨修补剂

耐磨修补剂主要用于选煤厂设备、管道等磨损部位的临时修复，如设备的磨损修补、管路的磨损修补、溜槽的磨损修补。建议使用大、小颗粒修补剂，对于物料大于3 mm的工况使用大颗粒修补剂，涂抹厚度大于6 mm；对于物料小于3 mm的工况，使用小颗粒修补剂，涂抹厚度大于4 mm。

6 现场应用效果

神东洗选中心各选煤厂根据工况磨损，采用上述耐磨材料联合应用，解决了选煤厂生产现场耐磨材料选用和工况磨损不匹配的问题，不至使易磨损位置过早损坏，同时不会造成过度保护的浪费，既可节约投资，又达到良好的使用效果，使选煤厂生产、维护得到有效改善。

7 结 语

重介选煤工艺中，由于固体颗粒与设备内壁的撞击摩擦，严重影响分选设备的寿命和分选效率，通过系统分析典型重介选煤系统中的易磨损点，综合考虑各磨损点的磨损特点及常用耐磨材料的特性，提出了对应的耐磨保护方案，在实际工程应用中取得了很好的耐磨保护效果。

在采取现有耐磨保护方案的同时，需进一步系统研究各易磨损点的磨损机理及规律，有针对性地开发和应用新型耐磨材料，优化现有设备结构，以减少设备的磨损，保证企业生产安全和效益。