新型非金屬耐磨材料在渣漿泵修復中的應用

常 森

（中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司， 河南 焦作市 454174）

0 前 言

渣漿泵是礦山、電力、冶金、煤炭、環(huán)保等行業(yè)用以輸送含有磨蝕性固體顆粒的漿體的一種離心泵，其材質(zhì)主要有低合金白口鑄鐵、高鉻白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵3種。因渣漿泵所輸送的介質(zhì)中大多含有較多的固體顆粒，有時甚至就是高濃度礦漿，因此，輸送過程中對渣漿泵的過流件沖刷和磨損通常較為嚴重，是過流件失效最主要的原因。且由于其輸送的介質(zhì)大多具有腐蝕性，對金屬材質(zhì)的過流件腐蝕作用更大，嚴重影響了渣漿泵的使用壽命，對企業(yè)的正常生產(chǎn)也帶來嚴重的影響。

在外形和結(jié)構(gòu)上，渣漿泵的各個零部件形狀大多并不規(guī)整，如葉輪的葉片為弧形、護套具有曲面槽形等，所以，這種設(shè)備在制造時鑄造材料基本上選用高鉻合金鑄鐵，但高鉻合金鑄鐵的補焊性能極差，通常損壞的過流件只能做廢品處理或整體丟棄。

近年來，全球性的資源短缺造成金屬材料價格上漲迅速，而金屬材料又是渣漿泵制造的基本原料，導致企業(yè)過流件采購成本急劇上升。另一方面，隨著礦產(chǎn)資源的持續(xù)開采和利用，金屬礦產(chǎn)資源只會越來越少，價格只會越來越高。所以，尋找一種新材料和新技術(shù)成為一個必須面對和解決的課題。

1 早期非金屬復合材料在耐磨渣漿泵行業(yè)的應用

自二十世紀七、八十年代以來，國內(nèi)外有許多的企業(yè)和科研機構(gòu)開展了用非金屬耐磨材料修補渣漿泵過流部件的研究，如美國Rexnord公司、黃委會鄭州設(shè)計院等，并取得了一系列的研究成果。

早期用于修復渣漿泵的非金屬耐磨材料主要為耐磨涂料，各個研究機構(gòu)或廠家的配方和成分有所不同，以其中一個配方為例，其主要成分如下：環(huán)氧樹脂（E－44）10g；聚氨脂5g，由將甲苯二異氰酸醋（TDI）、丙酮等制成；環(huán)氧固化劑2．3g，JA－1型；耐磨填料為石墨∶二硫化鑰∶三氧化二鋁＝1∶1∶1（質(zhì)量比）。

耐磨涂料的使用特點是：在渣漿泵使用過程中，將過流件拆開，在其局部的磨損部位涂上一層耐磨涂料，加熱固化后再裝配好并重新投入使用。

耐磨涂料的缺點是：其只能象一種油漆涂料一樣涂抹于過流件表面，涂層薄，約1～2mm，達不到尺寸修復的功能；只能在渣漿泵使用過程中使用，若渣漿泵報廢后，特別是過流件有穿孔或缺損時，則無法修復。

2 新型非金屬耐磨材料的使用效果及主要技術(shù)指標

中國鋁業(yè)公司中州鋁廠與湖南鼎值機電有限公司合作，在高校科研單位的協(xié)作下，經(jīng)過多年的潛心研究、不斷改進，近期成功研究出一種用于渣漿泵修復的新型非金屬耐磨材料，并在實踐中應用且取得成功。

新材料主要成份為熱固性環(huán)氧樹脂膠液，其配比為：鄰苯二甲酸∶二丁脂∶乙二胺＝100∶8∶9（重量比）。稀釋劑為丙酮。高強度耐磨填料以金剛砂為主，在需要的前提下，還可以選擇耐磨陶瓷片為骨架材料拼貼固化在該非金屬材料層上。環(huán)氧樹脂膠液∶金剛砂＝1∶7（體積比）。

新型非金屬耐磨材料主要技術(shù)指標見表1。

在配料車間、一二溶出車間、成品車間3個地點不同工況條件下進行測試，原過流件與新材料過流件的使用時間對比見表2。由表2可看出，新材料 過流件的使用壽命為原過流件的2～3倍，效果顯著。

表1 新材料主要技術(shù)指標

表2 新、舊材料過流件使用時間對比

新型非金屬耐磨材料使用特點為：

（1）相對于液體狀的耐磨涂料而言，新型非金屬耐磨材料有如粘稠的“泥漿”，成半固體化，在加熱固化前能在渣漿泵過流件表面堆積到10～80mm的厚度甚至更多，從而能達到尺寸修復的功能；

（2）其能在渣漿泵過流件報廢后用于穿孔部位和缺損部位的修復，并且修復件的使用壽命與原備件的使用壽命基本相當。

3 新型非金屬耐磨材料的使用效果及推廣價值

從2008年開始，中國鋁業(yè)公司中州鋁廠開始對配料車間、溶出車間和蒸發(fā)車間以及熱電分廠的濃縮車間等不同的工藝工位上的渣漿泵進行修復，經(jīng)過2～3a的生產(chǎn)使用，證明該種新型非金屬耐磨材料的防腐、抗磨損性能優(yōu)越，能極大地解決流體輸送中酸堿對過流件的嚴重破壞的問題，而且磨穿報廢后修復再利用的過流件的平均使用壽命是原過流件平均使用壽命的2～3倍以上，使用效果十分顯著，特別適用于高堿度工況條件下的漿體物料的輸送。

非金屬耐磨材料的實際應用對企業(yè)提高效益、降低生產(chǎn)成本、減少設(shè)備維護、提高過流件的綜合利用和節(jié)約資源消耗具有非常重要的意義。據(jù)相關(guān)文獻統(tǒng)計，我國每年由于磨損而造成的損失約占國民經(jīng)濟總收入的1%，僅以渣漿泵而言，近年的產(chǎn)值已達30～40億元／a。如果該技術(shù)能得到推廣和形成產(chǎn)業(yè)，預計每年能創(chuàng)造產(chǎn)值3～6億元，獲得效益約為5000萬元／a，其經(jīng)濟效益和社會效益均極為可觀。

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