重介质旋流器新型耐磨内衬生产工艺优化

石智勇

（西山煤电集团有限责任公司官地矿选煤厂， 山西 太原 030053）

1 官地选煤厂概况

官地矿选煤厂是西山煤电官地矿配套选煤厂，设计生产能力为300 万t，采用不脱泥重介无压三产品重介旋流器分选+煤泥浮选+尾煤压滤的联合工艺流程，设置原煤准备、重介分选、脱介脱水、介质净化回收、浮选、煤泥分级浓缩回收、产品运输装仓等生产工艺环节，产品主要为高炉喷吹精煤和电精煤。

2 官地矿选煤厂重介质选煤存在的问题

重介质选煤作为当前重力选煤工艺中洗选效率最高的一种原煤洗选工艺，重介质旋流器是重介选煤的一种高效分选和分级设备，由于其具有体积小、本身无运动部件、处理量大、分选效率高等特点，得到广泛应用。官地矿选煤厂选煤厂采用全重介洗选加工工艺，即块煤（13～150 mm）浅槽重介质分选机、末煤（13～1 mm）三产品重介质旋流器分选、粗煤泥（1～0.25 mm）螺旋分选、尾煤压滤回收。其中主选设备为重介质旋流器，分5 个洗选系统，共有5 台重介质旋流器，1 系统采用的是有压三产品重介质旋流器，2、3、4、5 系统采用的是无压三产品重介质旋流器，其作用是将末原煤（0～13 mm）分选出精煤、中煤和矸石三种产品，最大限度地提高精煤回收率、降低中煤跑精煤和矸中带煤，重介质旋流器具有处理能力大、分选精度高、分选下限低、利于自动控制等诸多优点，是提高选煤厂经济效益的重要途径。但是，问题也比较突出，设备耐磨性差、使用寿命短，不能长期保持最佳工作状态，导致设备维护量大、维护成本高，精煤回收率不稳定等，以至于如何提高旋流器使用寿命一直困扰着现场[1]。

3 烧结型碳化硅耐磨材料的引进背景

现阶段，国内外用于旋流器的耐磨材料普遍采用高铝陶瓷衬里材料，虽然高铝陶瓷这种耐磨材料比其他耐磨材料如耐磨合金、耐磨铸石等耐磨性能较好，但是，仍然不能满足旋流器这种特殊设备旋转流体冲刷摩擦的耐磨性能要求。特别是该厂矸石含量较高，更换旋流器配件或整机比较频繁，不但增大备件成本，还增加了工人的劳动强度，同时严重影响了正常生产[2]。通过调研考察，在耐高温钢铁工业和有色冶金方面应用的一种耐磨材料烧结碳化硅，烧结型碳化硅耐磨材料既有超高硬度及耐磨性能，又有较好的机械性能和自润滑功能，用烧结型碳化硅超耐磨材料制作旋流器耐磨衬套是一个方向，但在选煤行业应用较少，在这种背景下官地矿选煤厂尝试引进一种新型耐磨材料烧结型碳化硅[3]。

4 烧结型碳化硅钢的性能

碳化硅烧结成型的制品，具有硬度高、强度大、耐高温的性能，但也有缺点，其韧性差、易碎，要想适应旋流器的工作条件还需要进一步改进，官地矿选煤厂联合旋流器厂家对其工艺进行改进，开发引进适应重介质旋流器的新型耐磨材料——耐磨硅化钢，它是在烧结碳化硅过程中加入微量元素经高温反应合成的结晶体新材料[4]。其主要化学结构成分为SiC、C、Mo 等，在高温环境中形成二元或多元六方体化合物组织，从而具备超硬度、高强度、自润滑（低摩擦）、抗黏附、耐腐蚀和耐高温性能[5]。

5 耐磨烧结型碳化硅钢的应用效果

耐磨烧结型碳化硅钢作为重介质旋流器和配套管道内衬，2016 年9 月在官地矿选煤厂末煤车间一系统上安装了1 台3NZX710/500 有压三产品重介质旋流器和4 系统二段上安装了1 台Φ850 重介旋流器，用于代替原有的氧化铝陶瓷内衬的重介质旋流器，见下页图1。

图1 重介质旋流器二段

2017 年3 月，在设备正常运转情况下，官地矿选煤厂对重介质旋流器分选效果进行了测试，并对使用500 d 后，3135 重介旋流器硅化钢内衬最易磨损部位底流口磨损情况进行了实测，检测结构见表1。

表1 型重介旋流器内衬磨损情况对比表

经过测试与计划指标对比得出以下结果: 以碳化硅钢作为内衬制作的重介质系统旋流器和配套耐磨管道的使用寿命是氧化铝陶瓷的3～5 倍，耐磨合金的10 倍以上，精煤回收率提高1%以上。

6 经济效益

官地矿选煤厂重介旋流器更换硅化钢耐磨内衬后大大延长了旋流器的使用寿命，每年可以节省重介质旋流器配件和管道更换费用40 万元以上，人工维护成本5 万元以上，提高精煤回收率1%以上，按年产精煤100 万t 计，则每年可以多回收1 万t 精煤。精煤与中煤的差价按300 元/t 计，则每年可增加利润300 万元，累计全年可以增加利润345 万元。保证设备长时间正常运行，大大减少了维护量，跑冒滴漏现象减少大大改善了现场工作环境卫生，比较适合该厂实际工况。