文章編號:1001-3571(2009)05-0015-02
趙超峰1
，張力強1
，蔡建能
2(11煤炭科學研究總院唐山研究院，河北唐山 063012;21福建煤電股份****蘇二煤礦，福建龍巖 364102)
摘要：介紹了沖蝕磨損研究現狀，重點分析了影響材料沖蝕磨損效能的因素，並從多方面進行了詳細的理論和試驗分析，為今後選煤裝置易磨損部位的選材提供了有益參考。關鍵詞：
選煤裝置；耐磨材料；沖蝕磨損；耐磨性中圖書分類號:t h11711 文獻標識碼:a 修改稿收稿日期:
2009-07-21
作者簡介：趙超峰(1980-)，男，河北晉州人，助理工程師,2023年畢業於河北師範大學機械設計專業，現就職於煤炭科學研究總院唐山研究院生產開發中心，主要從事礦物加工工藝及裝置等方面的技術研究工作，聯絡**:(0315)7759685。
在目前眾多選煤過程中，重介質選煤是效率最高、應用最廣泛的一種選煤方法。各國都在投入大力量進行該領域的研究工作，大多研究主要集中在重介選煤技術及配套裝置等方面。然而，在重介質旋流器選煤過程中，受到固、液兩相流沖蝕磨損相當嚴重的部件，如旋流器襯裡、弧形篩篩片、脫介篩篩板、離心機篩籃及各種大小管路等等，這些部件材料的耐磨特性大大影響著重介選煤工藝的可靠性，嚴重關係到洗煤廠的經濟效益。
為了解決重介質選煤裝置和管路的磨損問題，近年來，各國科技工作者做了大量的工作，取得了一定的成績，但在裝置的耐磨方面還沒有乙個全面而系統的研究與分析。
1 沖蝕磨損研究現狀與發展趨勢
磨損機理是乙個比較複雜的物理化學過程。重介質選煤裝置及管路的磨損屬於低應力狀態下的沖蝕磨損。裝置過流部件的工作表面主要存在受硬質磨料(主要是磁鐵礦粉和煤粒矸石等)的衝擊和擦傷形成的變形磨損和切削磨損，有時還兼有氣蝕現象。
在自然界和工礦生產中，存在著大量的摩擦與磨損現象。據不完全統計，世界能源的1/3～1/2消耗於摩擦，而機械零件失效80%的原因是磨損。研究摩擦與磨損的目的在一定程度上來說在於控制摩擦、減小磨損。
在重介質選煤領域，裝置磨損是相當大的，特別是由煤、重介質鐵粉和水組成的兩相流對裝置造
成的沖蝕磨損。在該種磨損中，固體和液體是相互作用的，固體顆粒在水流的作用下發生運動，而固體顆粒的存在又反過來對水流的紊動產生影響。由於問題複雜，業內人士對其認識還有不少分歧，還沒有完整論述該理論的研究，目前只是結合大量的實測資料，從兩相流中的流速分布特性、阻力特性、固體顆粒濃度分布特性等方面進行了分析和**。
但就裝置可靠性本身而言，特別是裝置的耐磨性研究及裝置耐磨部位的選擇方面，目前雖然取得了一定的研究成果，但由於磨損問題的複雜性，因此，耐磨研究仍處於不斷試驗、不斷研究中。多年來，國內外為提高選煤裝置及管路的耐磨效能，延長其使用壽命，進行了大量深入而細緻的研究，也取得了一定的效果，但尚缺乏系統、完善的資料研
究成果，從而無法為裝置選材提供良好的理論基礎。
2 影響材料沖蝕磨損的因素分析
迄今為止，對於固、液兩相流對材料造成的沖蝕磨損的研究還不夠深入，一般認為衝速不高的固、液兩相流沖蝕磨損主要是由其中的固體磨粒造成的。因而認為，固、液兩相流沖蝕磨損的機理與固體粒子的衝擊磨損相同。但是，由於固、液兩相流中液相的存在必然會對沖蝕磨損產生一定的影響，因而固、液兩相流沖蝕磨損與固體衝擊磨損之間存在一定的差異。
211 固、液兩相流沖蝕磨損與固體粒子衝擊磨損
之間的差異21111 沖蝕速度和沖蝕角
由於液相的存在，在固、液兩相流沖蝕磨損時磨粒必須穿過磨粒之間以及磨粒與靶材之間的液膜
51第5期2023年10月選煤技術coal prep arati o n technology
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才能達到靶材表面,產生沖蝕磨損,這個過程必然使磨粒的沖蝕速度降低。
另外,根據流體力學理論,一束流體衝擊在材料表面上,流體將沿著材料表面鋪展,如圖1所示。在固、液兩相流沖蝕磨損中,由於流體的粘性較大,磨粒的運動方向將向流體運動的方向偏斜[1]
。沿v 1方向偏斜的那部分磨粒的衝角將比實際衝角小,而沿v 2方向運動的那部分磨粒的衝角將比實際衝角大。可計算如下:
d 1/d =(1+co s
α)/2,d 2/d =(1-co s α)/2。因此,除90°外,在各種衝角下總是沿著v 1方向
偏斜的磨粒居多,所以鋪展作用的綜合效應使大多數磨粒的實際衝角減小
。圖1 固、液兩相流衝擊靶材表面的鋪展作用示意圖
21112 固、液兩相流的連續性
固體粒子衝擊磨損時,固體粒子是不連續的,而固、液兩相流卻是連續的,由於固、液兩相流的鋪展作用,只有鋪展層中的、離靶材表面較近的那些磨粒才能衝擊到材料表面產生磨損,而離靶材表面較遠的固、液兩相流中的一部分磨粒不能參與沖蝕磨損而流失。所以,固、液兩相流沖蝕磨損時,實際參與磨損的磨粒數目比固體粒子衝擊磨損的要少得多,而且這些磨粒雖然能達到靶材表面,但由於穿過液膜使沖蝕速度降低,其沖蝕作用也相應減弱。21113 固、液兩相流的沖刷作用
一顆磨粒衝擊到靶材表面往往會形成乙個壓坑,壓坑的末端產生形唇。在固、液兩相流沖蝕磨損時,由於固、液兩相流的沖刷作用,使形唇或變形的凸體很容易被沖刷掉,因而在固、液兩相流沖蝕磨損中,靶材的硬度所起的作用更為重要,而延性所起的作用相對減小。21114 固、液兩相流的冷卻作用
固體粒子衝擊磨損時,由於區域性產生劇烈的變形和絕熱剪下作用,可使靶材表面區域性產生很高的溫公升,使材料的組織發生變化,甚至熔化。而在固、液兩相流的沖蝕磨損時,由於液相的存在,起到了冷卻作用,溫公升不會很高,熱效應大為減小。
由於固、液兩相流沖蝕磨損與固體粒子衝擊磨損之間存在以上差異,因而固、液兩相流沖蝕磨損規律與固體粒子衝擊磨損相比,會有許多不同之處。212 固、液兩相流沖蝕磨損與固體粒子衝擊磨損
規律比較21211 沖蝕角度與沖蝕磨損率的關係對鋁、銅、軟鋼等延性材料進行研究發現,在沖蝕速度<10m /s 時,隨沖角α增大,材料的沖蝕磨損率ε不斷增加,最大沖蝕率在90°衝角處。在更高的沖蝕速度時,沖蝕磨損的ε-α曲線上出現兩個峰值,乙個在40～60°衝角之間,另乙個在90°衝角處,與固體粒子衝擊磨損的規律不大相同[2]
。以後的許多研究表明,工業材料、不繡鋼、脆性材料等都存在兩個峰值。固、液兩相流沖蝕磨損ε-α曲線見圖2
。圖2 固、液兩相流沖蝕磨損ε-α曲線
21212 沖蝕速度與速度指數
固、液兩相流沖蝕磨損不僅由於磨粒受到流體的粘性阻力而使磨粒減速,而且對速度指數也有影
響。固、液兩相流沖蝕磨損時的速度指數n 隨沖角的變化而變化,且比固體粒子衝擊磨損時要小些。衝角在20～90°時,速度指數n 在1162～2112之間。
21213 固、液兩相流性質對沖蝕磨損的影響研究發現,以a l 2o 3和si c 作磨粒的固、液兩相流比以煤作磨粒的固、液兩相流沖蝕磨損率大2倍,而沖蝕磨損規律基本沒有變化。以煤作磨粒的固、液兩相流的沖蝕磨損主要是由於煤粒中硬礦物造成的,液相的存在對沖蝕磨損的影響主要在粘度和潤滑性上。
固、液兩相流中固體粒子的濃度也有很大的影響。以a l 2o 3和si c 作磨粒的固、液兩相流對鋁和銅作90°角沖蝕時,在體積濃度為20%時的沖蝕磨損率最大。而以煤作磨粒的固、液兩相流的沖蝕磨損率則隨濃度的增加而增大,在體積濃度為30%時
61第5期選煤技術2023年10月25日
沖蝕磨損率最大。
21214 材料本身的影響
據有關文獻記載,對三種熱處理狀態的鋼進行30°角固、液兩相流沖蝕磨損研究發現,材料的沖蝕磨損率隨硬度的增加而減小,即不同材料的固、液兩相流沖蝕磨損率與材料的硬度有很大的關係[3]。一般情況下,隨材料的硬度的公升高,沖蝕磨損率降低。45#鋼經不同熱處理後,沖蝕磨損率與材料硬度之間的關係如圖3所示。
該結果是在試驗條件為固、液兩相流濃度為18%的si c水,旋轉速度為1400r/m in情況下得出的。
圖3 45#鋼的硬度與固、液兩相流沖蝕磨損率之間的關係固、液兩相流沖蝕磨損時,材料的延性所起的作用不像固體粒子衝擊磨損時那樣重要。這是由於固體粒子沖蝕磨損時磨屑的形成與材料的反覆變形有很大的關係,而在固、液兩相流沖蝕磨損時,材料表面一旦由於變形產生形唇或凸起,則隨即會被固、液兩相流的沖刷作用去掉,所以材料的硬度的影響更大,而延性的作用相對減小。
3 結論
綜上分析,影響固、液兩相流對裝置造成沖蝕磨損的因素很多,主要有懸浮液的性質、裝置的工作狀態和材質等。在實際生產中,懸浮液中固體顆粒越粗、懸浮液的濃度越高,裝置受懸浮液的衝擊力越大,材質磨損效能越差,裝置磨損也就越嚴重。因此,在裝置加工製造過程中,合理分析裝置的磨損情況,找出影響磨損的主要因素,並根據不同工況選擇適當的材質,對提高裝置在實際應用中的可靠性至關重要。
參考文獻:
[1] 陳達謙1工程陶瓷的磨損機理與氧化鋁陶瓷耐磨性
的提高[j]1陶瓷,2000,(4):9～111
[2] 李秦新,楊建虎1陶瓷耐磨效能與微觀結構的關係
[j]1電瓷避雷器,1997,(3):26～281
[3] 劉家浚1材料磨損原理及其耐磨性[m]1北京:
清華大學出版社,19931
文章編號:1001-3571(2009)05-0017-03
東河礦選煤廠高泥化煤泥水沉降特性研究
王立成1,董憲姝2
(11太原煤炭氣化(集團)有限責任公司多經恆東公司,山西臨汾 041000;
21太原理工大學礦業工程學院,山西太原 030024)
摘要:在對東河礦選煤廠高泥化煤泥水性質進行了分析研究的基礎上,結合不同藥劑條件下煤泥水的沉降試驗,**了在絮凝劑和凝聚劑單獨及聯合作用下的煤泥水沉降特性。試驗結果表明,聯合藥劑制度可以獲得較好的煤泥水沉降效果,並依據絮凝劑和凝聚劑不同作用機理及試驗結果,確定了兩種藥劑的用量和加藥順序,為該廠煤泥水處理提供了依據。
關鍵詞:煤泥水;粒度組成;表面電性;絮凝;凝聚;沉降特性
中圖書分類號:t d94612+1 文獻標識碼:a
東河礦選煤廠是年處理能力為90萬t的煉焦煤選煤廠,主要工藝為跳汰、浮選聯合流程,煤泥水經濃縮、壓濾處理,實現洗水閉路迴圈。原工藝
修改稿收稿日期:2009-06-19
作者簡介:王立成(1975-),男,河北泊頭人,工程師,2023年畢業於太原理工大學選礦工程專業,現就職於太原煤炭氣化(集團)有限責任公司多經恆東公司,主要從事東河礦選煤廠浮選系統的生產技術管理工作,聯絡**:138********。
設計是使煤泥水進入濃縮機,固體顆粒在重力作用下逐漸沉降進入底流,溢流水則作為迴圈水使用。為提高固體顆粒的沉降速度和溢流水的澄清度,在生產過程中新增一定量的絮凝劑。該廠投產後,因煤質變化,原煤中細粒級含量公升高,矸石泥化嚴重,致使煤泥水中含有大量高灰細泥,沉澱速度慢,即使加大絮凝劑的用量也沒有明顯改善。
這些71第5期2023年10月
選煤技術
coal prep arati o n technology
no15
oct12009
第六章材料的磨損效能
一 本章的教學目的與要求 本章通過對最常見的磨損方式及其機理的討論，了解材料磨損的本質及其影響因素，以期從材料的角度研究與探索控制磨損的方法和提高材料耐磨性，以延長機件使用壽命。二 教學重點與難點 1.磨損的基本型別 難點 2.磨損過程 重點 3.耐磨性的測量方法 重點 4.提高耐磨性的途徑 重點 ...
分析方法的影響因素
乙個優良的分析方法，必須具有高準確度 可靠性與適用性，該方法必須考慮下列因素 1.方法的準確度 通常希望乙個方法具有高準確度，系統誤差很小或者不存在。分析測定在多數情況下是很複雜的，誤差 多，很難直接進行準確度的測定。通常測定準確度是用標準物質或者使用公認的標準方法來驗證。1 用標準物質驗證方法的準...
建築材料檢測影響因素分析
關鍵詞 材料檢測 取樣的代表性 1建築材料檢測取樣 1.1規範取樣的重要性 材料效能檢測報告反映材料本身性質，代表著整批材料的質量，檢測報告資料的可靠性取決於樣品是否規範採集，規範取樣在檢測過程中，有助於檢測人員科學地分析資料 正確的把握材料效能，出具準確科學的報告。1.2關於取樣的代表性 取樣一定...