重介选煤设备易磨损点分析与耐磨保护方案研究

史鑫磊

（山西高河能源有限公司洗煤厂， 山西 长治 046000）

引言

选煤的目的是将开采的原煤进行质量划分，筛选出满足客户使用需求的高质量精煤的流程。传统的选煤生产系统主要组成部分包括原煤系统、洗选系统以及煤泥水处理系统。具体工艺流程能够分为跳汰分选、重介质分选以及浮选等，在不同方式的应用过程中，重介分选工艺表现出适用范围广、粒度要求低、分选质量较好以及自动化程度较高等特点，逐渐得到煤矿企业的广泛应用。

重介质选煤具有使用范围较广以及适应性较强等特点，但是由于其实际使用过程中管道磨损严重，因此在材料选取时应当选用耐磨性较好的材料，但是由于使用过程中高密度悬浮液不断流经管道，因此选用耐磨性较好的材料也只能起到适当延长管道使用寿命的效果，实际使用过程中仍然需要进行大量维护工作。

依照分选方式的差异，可以将重介质分选设备进行如下分类：一种是通过重力场实现原煤分选的重介质分选机，主要用于块煤的分选；一种是通过离心力场实现原煤分选的重介质旋流器[1]。本文着眼于原煤系统、重介浅槽分选以及有压两产品旋流器分选等重介质分选系统的研究，通过不同工作状态下磨损情况的分析，从材料的选取以及磨损点的保护等方面进行系统耐磨保护方案的设计。

1 原煤系统的易磨损点分析及耐磨方案

1.1 易磨损点分析

原煤车间常见的设备包括分级筛、破碎机以及溜槽等。由于工作性质导致溜槽的磨损情况最为严重，因此当前溜槽制造过程中常用的材料包括铸石板、陶瓷片、高锰钢板以及堆焊板等，如图1 所示。图1 中材料的性质分别为：

图1 常用耐磨材料

1）铸石板硬度和耐磨性较好，作为溜槽材料使用寿命较长，但是韧性较差，因此工作过程中经常会出现表面裂纹等现象。

2）陶瓷片和铸石板相比韧性稍好，但是抗冲击能力较差，因此使用过程中容易受到大块原煤的冲击导致材料破坏。

3）高锰钢板较上述材料而言，在满足耐磨性要求的前提下，具有较好的韧性和抗冲击性，因此使用较为广泛。

4）堆焊板是近年来兴起的一种溜槽耐磨材料，很好地避免了高耐磨性材料存在的抗冲击能力较差的问题，因此堆焊板制造的溜槽使用寿命通常为其他类型材料的数倍以上。此外由于堆焊板自身工艺性能较好，因此可以加工成不同形状的零部件，并且放置在溜槽磨损较为严重的区域，起到延长设备使用寿命的效果。

1.2 耐磨方案

溜槽制造过程中，需要综合考虑耐磨性要求以及抗冲击性要求，因此通常采用性能较好的高锰钢板以及堆焊板共同制作而成。具体方案为考虑到堆焊板加工成本较高且工艺性较好，因此在磨损和冲击较为严重的区域通过堆焊板进行防护，其余各处通过高锰钢板进行防护，在确保防护效果的同时尽量降低经济成本；部分含矸量较高的原煤溜槽，由于冲击噪音过大，可以在部分区域适当加入橡胶材料，起到降低噪声的效果。

2 重介浅槽分选系统易磨损点分析及耐磨方案

重介浅槽分选系统的组成零部件包括浅槽分选机、脱水脱介筛、离心机、磁选机、介质桶、泵、溜槽以及管路等。使用过程中磨损较为严重的区域有浅槽分选机、离心机、介质桶、溜槽以及管路等。

2.1 浅槽分选机

浅槽分选机的磨损主要由矸石造成，因此浅槽分选机的磨损区域主要位于刮板机底部和排矸口处。考虑到浅槽分选机排矸出口在工作过程中承受较为频繁的冲击，因此选用堆焊板，能够显著提升设备的使用率。

2.2 离心机

离心机依靠离心力进行工作，因此主要磨损区域在排料口处，由于排料口冲击较小但持续时间较长，因此为了提高使用寿命选取高铝陶瓷片材料进行防护。

2.3 介质桶

当前介质桶制造过程中常用的材料包括陶瓷、铸石以及硬复合物。其中陶瓷以及铸石自身的耐磨性较好但是抗冲击性较差，因此布置在介质桶衬里，难以满足使用需求，此外由于耐磨材料通常以胶黏结的形式布置在介质桶的指定位置，使用过程中极易因为受到持续的冲击作用出现脱落。硬复合物由高耐磨棕刚玉制造而成，耐磨性和抗冲击性较好，此外由于防护零部件通常采用钢丝网架布置在介质桶内，避免了使用过程中冲击导致的零部件脱落，整体使用效果较好，应用较为广泛[2]。

2.4 溜槽及集料槽

浅槽分选系统结构中所含溜槽数量较多，常见的包括分级筛筛下溜槽、浅槽分选机精煤溢流槽、排研以及离心机入料和排料溜槽等。

由于溜槽在系统中的工作环境类似，因此上述溜槽制造过程中所使用的材料和原煤系统中溜槽制造使用的材料均为堆焊板材料。堆焊板材料具有耐磨性和抗冲击性较好的特点并且材料工艺性较好，因此可以加工成需要的零部件形状放置在耐磨保护区域，并且使用过程中出现磨损现象能够及时进行更换和维修。但是堆焊板材料使用成本较高，因此根据不同区域的实际情况选用不同型号的堆焊板进行保护，部分区域采用高锰钢板进行耐磨保护。例如旋流器研石集料箱，研石冲击面受到的磨损和冲击现象较为严重，因此采用12+8 mm 的堆焊板进行耐磨保护，其余各处采用8+6 mm 的堆焊板进行耐磨保护，通过不同型号耐磨材料联合使用的方式能够显著提升耐磨效果。

2.5 管路

管道在不同工况的磨损区域和情况存在一定差异，因此根据管道的实际工况选用适当的耐磨材料，具体如下:

1）负责运输煤料和矸石的管道由于磨损冲击现象较为严重因此选用厚度较高的高铝陶瓷材料；

2）泵前管路主要起到提供介质的作用因此采用高铝陶瓷材料即可；

3）输送稀介质以及合格介质的管路较长且直线区域冲击较小，因此直管区域采用塑料合金材料，其余部分采用高铝陶瓷材料；

4）由于泵在检修过程中需要进行接头的拆卸，因此在接头处加设耐磨连接器确保频繁拆卸不会影响泵的正常使用；

5）耐磨管路间以及耐磨管路和其余零部件通常采用法兰零件进行连接，确保拆卸维修的便捷。

3 有压两产品旋流器分选系统易磨损点分析及耐磨保护方案

有压两产品旋流器分选系统的主要组成包括脱泥筛、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、溜槽以及管路等。使用过程中磨损现象较为严重的区域和重介质系统较为类似，包括有压两产品旋流器、介质桶、混料桶、各处溜槽等。

3.1 有压两产品重介旋流器

有压两产品重介旋流器虽然设备结构较为简单、整体体积较小以及工作效率较高，但是由于分选原理导致设备工作过程中承受压力较大，旋流器磨损现象较为严重。当前，有压两产品重介旋流器入料口和底流收集槽通常采用高铝陶瓷内衬，常见的类型包括高铝陶瓷以及碳化硅陶瓷，如图2 所示。高铝陶瓷用于设备工作过程中磨损现象相对较轻的区域，通常采用耐磨性较好的95 瓷保证使用寿命，对于小锥段、底流口、溢流口等磨损现象较为严重的区域，采用碳化硅陶瓷内衬，能够显著提高设备的使用寿命。

图2 旋流器的耐磨保护实例

3.2 混料桶

混料桶的主要作用是在原煤和介质进入有压两产品重介旋流器前起到一定的缓冲作用，因此受到原煤和介质的冲击十分严重，选用堆焊板进行制造即可保证设备的耐磨性和抗冲击性。

其余各部分耐磨保护方案和重介浅槽分选系统保持一致即可。

4 煤泥水处理系统易磨损点分析及耐磨保护方案

煤泥分选系统的主要组成部分包括煤泥水桶、浓缩旋流器组、TBS 分选机、煤泥离心机、浓缩池、加药系统、管路、溜槽等。使用过程中磨损较为严重的区域包括煤泥水桶、浓缩旋流器、煤泥离心机、管路以及溜槽等。

4.1 煤泥水桶

煤泥水桶的主要作用是存储煤泥介质，因此耐磨材料的选取和上文介质桶选取内容保持一致即可。

4.2 煤泥系统管路

煤泥系统管路的主要作用是输送细料，因此直管和管件分别采用塑料合金复合材料以及高铝陶瓷材料，此外当管路直径较大时，可以使用离心浇注硬复合物管道，显著降低管道制造的经济成本。管路耐磨保护实例如图3 所示。

图3 管路耐磨保护实例

4.3 煤泥系统溜槽

煤泥系统溜槽的主要作用是输送细料，因此使用过程中受到的冲击较小，选用陶瓷、铸石、锰钢、堆焊板等材料进行耐磨保护均可。对于保护衬里易受冲击脱落区域，通常采用堆焊板以及高锰钢板联合保护的方式进行耐磨保护。

5 耐磨修补剂

耐磨修补剂主要用于设备使用过程中各处磨损区域的临时修复。不同耐磨修补剂的物料直径相差较大，因此选用过程中通常根据物料的直径进行选择，物料直径较大的区域选取大颗粒修补剂，涂抹厚度不得低于6 mm；物料直径较小的区域选取小颗粒修补剂，涂抹厚度不得低于4 mm。

6 现场应用效果

选煤厂根据设备实际工作特点以及原煤和精煤的相关参数进行耐磨材料的选取，避免了耐磨材料选取和设备工况不匹配导致的设备部分区域使用寿命较短，磨损较为严重等问题。此外在保证使用性能的前提下，充分考虑了不同耐磨材料的制造成本，节约了选煤厂的经济成本。

7 结语

重介选煤过程中，原煤和设备间由于冲击和摩擦的作用导致设备的使用寿命有所下降，也降低了原煤的分选效率和分选效果，因此本文对不同类型重介选煤设备的工况和磨损区域进行分析，根据设备的实际磨损区域进行耐磨材料的选取，并制定了相应的耐磨保护方案。

在现有耐磨保护方案的基础上，需要不断探求设备磨损区域的内在特点和磨损规律，以便从原理层进行材料的设计和使用，使得新型耐磨材料更加具有针对性，优化现有设备结构，降低设备的磨损，确保选煤厂的生产安全。