工业固废磨机内部耐磨材料脱落原因及解决方案

崔新华

（河北鑫达钢铁集团有限公司技术部，河北 迁安064400）

在钢铁行业中，许多企业将炼铁工序的工业固废进行回收处理，在工业固废处理过程中，一般将材料在磨机内进行300℃热气烘干后再进行研磨，最后到达一定要求的细度后输送到其他行业进行利用，既减少了资源浪费又保护了环境不受污染。

在磨机内部的腔体内壁有一种耐磨料，但在使用过程中，耐磨料如果成分、施工不合理，就会造成脱落、坍塌，导致磨机使用寿命低，频繁停机进行检修，影响生产效率。

一般此种耐磨料都采用Al2O3＞70%的高铝骨料，外加水泥或PA-80作为结合剂、钢纤维等，施工采用涂抹形式进行施工，在使用过程中，结合效果不好，容易脱落，使用周期在0.5～1.0年，同时靠近磨辊附近的区域耐磨料不耐磨损，使用寿命周期更短，被迫下线进行维修，成本增加。

1 工业固废厂磨机内部的耐磨料脱落

某钢铁公司固废厂，使用磨机对高炉的现场废渣进行处理后进行深度加工再利用，在检修时间进行停机检查，发现磨机内部四周壁出现不同程度的耐磨料磨损、脱落，个别甚至出现固定耐磨料的骨架——龟甲瓦也出现脱落，如图1所示。

图1 耐磨料脱落现场照片

考虑到临时性进行检修，检修后使用半年后再次进行检查，出现了更严重的脱落，通过对比前后两次耐磨料的形貌，分析脱落主要原因有如下几点：

（1）耐磨材料整体强度不够，主要表现在骨料颗粒大，钢纤维长度和粒度偏大，内部容易自行成孔洞，即无形中增加了气孔率。

（2）施工采用涂抹形式，而非捣打形式，整体密实度不够，气孔率高，整体结构强度小，抗侵蚀耐磨性差，使用寿命短。

现场材料对比如图2所示。

图2 耐磨料实物对比图

2 耐磨材料配比研究

针对耐磨料的脱落和后续的工作计划，钢厂技术人员与河南洛阳某耐材实验研究所合作，进行实验研究，开发一种磨机内部腔体新型耐材，提升耐用性，确保耐磨损、不脱落和良好的耐热效果。

⑤高水位时间久，洪峰过程长。嫩江、松花江干流超警戒水位历时46天，黑龙江干流超警戒水位历时58天。松花江干流哈尔滨站洪峰水位119.49 m持续时间超过24小时，黑龙江干流勤得利站洪峰水位48.65 m持续时间长达84小时，同江—抚远江段超历史最高洪水位历时长达30天。

开展的技术实施方案如下：

（1）新型材料组分

Al2O3-SiC75%～85%，SiO215%～20%，ZrO22%～3%，PA-80（磷酸二氢铝）3%～5%，促凝结合剂硅溶胶1%～2%，钢纤维碎沫（长度10～40 mm，材质0Cr18Ni10，粒径0.1～0.5 mm）0.5%～1%。

（2）新型材料实施过程

①利用小型破碎机将Al2O3骨料、SiC骨料、ZrO2骨料及SiO2骨料进行破碎；

②通过磁吸和双层多孔筛，孔径为0.5～2 mm，对步骤①中得到的原料进行筛选，去除原料中的杂物，得到骨料，骨料的粒径为0.5～2 mm；

③按比例称取一定量的骨料、促凝结合剂硅溶胶，其中促凝结合剂硅溶胶添加量为捣打料总重量的1%～2%，钢纤维碎沫，其中钢纤维的粒径为长度10～40 mm，材质0Cr18Ni10，粒径0.1～0.5 mm，添加量为捣打料总重量的0.5%～1.0%。

④进行第一次搅拌，搅拌时间为5～10 min，搅拌均匀后加入一定量的PA-80，添加量为捣打料总重量的3%～5%，进行第二次搅拌，搅拌时间为15～20 min，搅拌均匀后进行检验，得到成品捣打料。

3 耐磨材料现场试验

3.1 实施例1

（1）利用小型破碎机将Al2O3骨料、SiC骨料、SiO2骨料及ZrO2骨料进行破碎；

（2）通过磁吸和孔径为0.5～2 mm的双层多孔筛对步骤（1）中得到的原料进行筛选，去除原料中的金属和杂物，得到粒径为0.5～2 mm，SiO2含量为20 %，ZrO2含量为2%，Al2O3-SiC含量为78%的骨料；

（3）称取占捣打料重量百分比1.2%的促凝结合剂硅溶胶作为添加剂；

（4）称取占捣打料重量百分比1.0%的钢纤维碎沫；

（5）第一次搅拌7 min，搅拌均匀后加入占捣打料重量百分比5%的结合剂PA-80，同时添加专用促凝结合剂1.3%，进行二次搅拌，搅拌时间为13 min，搅拌均匀后进行检验，得到成品捣打料。

3.2 实施例2

具体包括以下步骤：

（1）利用小型破碎机将Al2O3骨料、SiC骨料、SiO2骨料及ZrO2骨料进行破碎；

（2）通过磁吸和孔径为0.5～2 mm的双层多孔筛对步骤（1）中得到的原料进行筛选，去除原料中的金属和杂物，得到粒径为0.5～2 mm，SiO2含量为18%，ZrO2含量为2%，Al2O3-SiC含量为80%的骨料；

（3）称取占捣打料重量百分比1.5%的促凝结合剂硅溶胶作为添加剂；

（4）称取占捣打料重量百分比1.2%的钢纤维碎沫；

（5）第一次搅拌8 min，搅拌均匀后加入占捣打料重量百分比4%的结合剂PA-80，同时添加专用促凝结合剂硅溶胶2.0%，进行二次搅拌，搅拌时间为15 min，搅拌均匀后进行检验，得到成品捣打料。

3.3 实施例3

具体包括以下步骤：

（1）利用小型破碎机将Al2O3骨料、SiC骨料、SiO2骨料及ZrO2骨料进行破碎；

（2）通过磁吸和孔径为0.5～2 mm的双层多孔筛对步骤（1）中得到的原料进行筛选，去除原料中的金属和杂物，得到粒径为0.5～2 mm，SiO2含量为22%，ZrO2含量为2%，Al2O3-SiC含量为78%的骨料；

（3）称取占捣打注料重量百分比1.5%的促凝结合剂硅溶胶作为添加剂；

（4）称取占捣打料重量百分比0.8%的钢纤维碎沫；

（5）第一次搅拌8 min，搅拌均匀后加入占捣打料重量百分比4%的结合剂PA-80，同时添加专用促凝结合剂硅溶胶1.5%，进行二次搅拌，搅拌时间为15 min，搅拌均匀后进行检验，得到成品捣打料。

3.4 实施例4

具体包括以下步骤：

（1）利用小型破碎机将Al2O3骨料、SiC骨料、SiO2骨料及ZrO2骨料进行破碎；

（2）通过磁吸和孔径为0.5～2 mm的双层多孔筛对步骤（1）中得到的原料进行筛选，去除原料中的金属和杂物，得到粒径为0.5～2 mm，SiO2含量为22%，ZrO2含量为2%，Al2O3-SiC含量为85%的骨料；

（3）称取占捣打注料重量百分比1.0%的促凝结合剂硅溶胶作为添加剂；

（4）称取占捣打料重量百分比1.2%的钢纤维碎沫；

（5）第一次搅拌6 min，搅拌均匀后加入占捣打料重量百分比6%的结合剂PA-80，同时添加专用促凝结合剂硅溶胶1.0%，进行二次搅拌，搅拌时间为10 min，搅拌均匀后进行检验，得到成品捣打料。

4 实施效果对比

对四个实施案例进行性能指标测试，结果见表1。

表1 新型材料性质指标研究对比

通过以上四种实施方案的对比可以看出，研究的新型材料配比在不同的配比条件下，性能指标有所不同，从总体效果来看，达到了理想的抗耐磨效果，图3所示为试验后的效果。后续将在合适的时机在钢厂进行现场使用。

图3 新型材料试验效果图片

5 结论

新型材料的研究和试验，主要是使用新的材料和不同的配比，同时施以不同的施工方案，改善了材料的性能。与现有技术研究相比，本研究的重点主要是采用Al2O3-SiC、SiO2、ZrO2耐火钢纤维作为主材，确保高温效果及耐磨效果，提高使用寿命，降低使用成本，使用寿命预估可以达到5年以上；同时利用促凝结合剂硅溶胶PA-80作为促凝结合剂加强强度，并利用耐热钢纤维进行结构加固，减少开裂和脱落问题。这样的新型耐磨材料值得进行全面推广和使用。