重介質旋流器新型耐磨內襯生產工藝優化

石智勇

（西山煤電集團有限責任公司官地礦選煤廠， 山西 太原 030053）

1 官地選煤廠概況

官地礦選煤廠是西山煤電官地礦配套選煤廠，設計生產能力為300 萬t，采用不脫泥重介無壓三產品重介旋流器分選+煤泥浮選+尾煤壓濾的聯合工藝流程，設置原煤準備、重介分選、脫介脫水、介質凈化回收、浮選、煤泥分級濃縮回收、產品運輸裝倉等生產工藝環節，產品主要為高爐噴吹精煤和電精煤。

2 官地礦選煤廠重介質選煤存在的問題

重介質選煤作為當前重力選煤工藝中洗選效率最高的一種原煤洗選工藝，重介質旋流器是重介選煤的一種高效分選和分級設備，由于其具有體積小、本身無運動部件、處理量大、分選效率高等特點，得到廣泛應用。官地礦選煤廠選煤廠采用全重介洗選加工工藝，即塊煤（13～150 mm）淺槽重介質分選機、末煤（13～1 mm）三產品重介質旋流器分選、粗煤泥（1～0.25 mm）螺旋分選、尾煤壓濾回收。其中主選設備為重介質旋流器，分5 個洗選系統，共有5 臺重介質旋流器，1 系統采用的是有壓三產品重介質旋流器，2、3、4、5 系統采用的是無壓三產品重介質旋流器，其作用是將末原煤（0～13 mm）分選出精煤、中煤和矸石三種產品，最大限度地提高精煤回收率、降低中煤跑精煤和矸中帶煤，重介質旋流器具有處理能力大、分選精度高、分選下限低、利于自動控制等諸多優點，是提高選煤廠經濟效益的重要途徑。但是，問題也比較突出，設備耐磨性差、使用壽命短，不能長期保持最佳工作狀態，導致設備維護量大、維護成本高，精煤回收率不穩定等，以至于如何提高旋流器使用壽命一直困擾著現場[1]。

3 燒結型碳化硅耐磨材料的引進背景

現階段，國內外用于旋流器的耐磨材料普遍采用高鋁陶瓷襯里材料，雖然高鋁陶瓷這種耐磨材料比其他耐磨材料如耐磨合金、耐磨鑄石等耐磨性能較好，但是，仍然不能滿足旋流器這種特殊設備旋轉流體沖刷摩擦的耐磨性能要求。特別是該廠矸石含量較高，更換旋流器配件或整機比較頻繁，不但增大備件成本，還增加了工人的勞動強度，同時嚴重影響了正常生產[2]。通過調研考察，在耐高溫鋼鐵工業和有色冶金方面應用的一種耐磨材料燒結碳化硅，燒結型碳化硅耐磨材料既有超高硬度及耐磨性能，又有較好的機械性能和自潤滑功能，用燒結型碳化硅超耐磨材料制作旋流器耐磨襯套是一個方向，但在選煤行業應用較少，在這種背景下官地礦選煤廠嘗試引進一種新型耐磨材料燒結型碳化硅[3]。

4 燒結型碳化硅鋼的性能

碳化硅燒結成型的制品，具有硬度高、強度大、耐高溫的性能，但也有缺點，其韌性差、易碎，要想適應旋流器的工作條件還需要進一步改進，官地礦選煤廠聯合旋流器廠家對其工藝進行改進，開發引進適應重介質旋流器的新型耐磨材料——耐磨硅化鋼，它是在燒結碳化硅過程中加入微量元素經高溫反應合成的結晶體新材料[4]。其主要化學結構成分為SiC、C、Mo 等，在高溫環境中形成二元或多元六方體化合物組織，從而具備超硬度、高強度、自潤滑（低摩擦）、抗黏附、耐腐蝕和耐高溫性能[5]。

5 耐磨燒結型碳化硅鋼的應用效果

耐磨燒結型碳化硅鋼作為重介質旋流器和配套管道內襯，2016 年9 月在官地礦選煤廠末煤車間一系統上安裝了1 臺3NZX710/500 有壓三產品重介質旋流器和4 系統二段上安裝了1 臺Φ850 重介旋流器，用于代替原有的氧化鋁陶瓷內襯的重介質旋流器，見下頁圖1。

圖1 重介質旋流器二段

2017 年3 月，在設備正常運轉情況下，官地礦選煤廠對重介質旋流器分選效果進行了測試，并對使用500 d 后，3135 重介旋流器硅化鋼內襯最易磨損部位底流口磨損情況進行了實測，檢測結構見表1。

表1 型重介旋流器內襯磨損情況對比表

經過測試與計劃指標對比得出以下結果: 以碳化硅鋼作為內襯制作的重介質系統旋流器和配套耐磨管道的使用壽命是氧化鋁陶瓷的3～5 倍，耐磨合金的10 倍以上，精煤回收率提高1%以上。

6 經濟效益

官地礦選煤廠重介旋流器更換硅化鋼耐磨內襯后大大延長了旋流器的使用壽命，每年可以節省重介質旋流器配件和管道更換費用40 萬元以上，人工維護成本5 萬元以上，提高精煤回收率1%以上，按年產精煤100 萬t 計，則每年可以多回收1 萬t 精煤。精煤與中煤的差價按300 元/t 計，則每年可增加利潤300 萬元，累計全年可以增加利潤345 萬元。保證設備長時間正常運行，大大減少了維護量，跑冒滴漏現象減少大大改善了現場工作環境衛生，比較適合該廠實際工況。