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尾矿矿浆输送渣浆泵过流件耐磨材料的研究

2013-01-08 23:07:34

渣浆泵过流件的工作环境与磨损问题

渣浆泵广泛应用于煤炭、冶金、矿山和电力等行业,用于输送含有硬质颗粒的固液混合物,如泥浆、矿浆和砂浆等。渣浆泵的三大过流件——叶轮、前护套和后护套,在高速固液混合物的冲击下运行,不仅要承受物料的冲击磨损,还要应对浆料的腐蚀作用,工况条件较为恶劣。过流件的磨损问题是渣浆泵长期存在的技术难题,也是国内外相关研究的主要方向之一,特别是对于输送较大粒径硬质颗粒的工况,过流件的磨损更为显著,使用寿命相对较短。

过流件耐磨材料的分类与特点

近几十年来,国内外研究和开发的过流件耐磨材料种类较多,渣浆泵常用的耐磨材料主要有以下三类:高铬铸铁和镍硬铸铁、橡胶和陶瓷材料、以及复合材料。

1. 高铬铸铁与镍硬铸铁

高铬铸铁具有较好的抗磨性能,多用于浆体中含有粗大且尖锐矿石颗粒的加工场合。材料的硬度是影响其抗颗粒冲刷能力的重要因素之一,具有较高剪切硬度和抗压强度的材料通常表现出更好的耐磨性能。目前,国内渣浆泵叶轮材料中应用较多的金属耐磨材料仍以普通高铬白口铸铁为主。该类材料虽然具有较高的耐磨性,但其韧性相对不足,在承受大颗粒固体颗粒高速冲刷时,可能出现表面材料脱落或腐蚀凹坑等问题。由于我国镍资源相对稀缺且价格较高,镍硬铸铁在国内的应用范围较为有限。

2. 陶瓷材料与橡胶

陶瓷材料具有高硬度、耐磨损和耐腐蚀等特性,但其脆性较大,在渣浆泵上的应用受到一定限制。橡胶材料适用于输送颗粒粒径小于10mm的浆体,其抗磨性能在某些工况下优于金属材料,因此耐磨橡胶在渣浆泵过流件中应用较为普遍。山东鑫海矿业集团采用湿法配方设计结合纳米复合分散技术,制备的湿法纳米橡胶在耐磨性能方面有所提升,已应用于部分渣浆泵过流件。

3. 复合材料

以WC陶瓷颗粒作为增强相、以高碳低合金白口铸铁为基体的复合材料,具有较高的硬度和较好的耐冲蚀性能。另有以ZG45为基体、以二次碳化物和渗碳体型碳化物为增强相,通过铸渗工艺制备的铁基表面耐磨材料,也展示了潜在的应用前景。但目前上述复合材料的研究主要处于实验室阶段,尚未大规模应用于实际生产。

结语

渣浆泵过流件耐磨材料的性能直接影响设备的使用寿命和运行效率。随着材料科学和制造工艺的不断发展,耐磨材料的性能有望持续提升,为渣浆泵在苛刻工况下的长期稳定运行提供技术支撑。

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