秦萬生

(沈陽隆基電磁科技股份有限公司設計部)

淺談彈性體在礦山磁選機滾筒表面的應用

秦萬生

(沈陽隆基電磁科技股份有限公司設計部)

結(jié)合礦山磁選機滾筒表面選用的耐磨材料進行分析，選擇適合各種工況下的耐磨性材料的應用范圍。橡膠與陶瓷組成的復合型材料優(yōu)于單一材質(zhì)品種。

橡膠、聚氨酯、陶瓷、復合材料、分析、應用

礦山磁選機每天擔負著處理數(shù)千噸礦石。磁選機滾筒表面直接與礦漿接觸。受到礦漿沖刷，擠壓和沖擊。磁選機滾筒的耐磨壽命和選礦企業(yè)生產(chǎn)效率及成本息息相關。下面根據(jù)滾筒表面預保護選用耐磨材料具體分析一下優(yōu)劣。

1.品種分類

1.1 橡膠

磁選機滾筒表面的耐磨防護選用耐磨橡膠板作為耐磨材料。這種材料用膠粘劑冷粘接或熱硫化在磁選機滾筒表面。

優(yōu)點：價格低，易操作，減震性好。具有較高的強度和韌性及無磁性。也是目前應用最廣的耐磨材料。

缺點：壽命短，局部磨損漏洞不易修補。影響選礦生產(chǎn)效率。

選用：主要工況是滑動摩擦時選用。主要應用于二段磨礦后預選或用于精選。而在礦山選礦顆粒較大，受擠壓，劃傷，沖擊較嚴重。是不可取的。

1.2 聚氨酯彈性體噴涂

磁選機滾筒表面噴涂聚氨酯彈性體。噴涂聚氨酯彈性體是國內(nèi)外近年來為適應環(huán)保需求而研制、開發(fā)的一種新型耐磨材料。聚氨酯彈性體噴涂技術的出現(xiàn)為礦山界提供了一種全新的選擇，其在工程應用中顯示出無可比擬的優(yōu)越性。它突破了使用模具的局限性，是一種新型的現(xiàn)場固化、快速成型工藝，它將彈性體的成型技術擴展到一個全新的領域，極大地擴大了聚氨酯的應用范圍。同時，耐磨聚氨酯彈性體作為聚氨酯產(chǎn)品中一種高檔的種類，與普通耐磨橡膠材料相比優(yōu)點是：

A：表面光滑，磨擦系數(shù)低，不易與物料粘結(jié)。

B：耐老化性，耐磨性好，整體效果好，理論壽命可達24個月，實際壽命18個月左右，局部磨損后容易修補。

C：環(huán)境溫度較低時沖擊強度高

D：吸水率低，抗腐蝕性強。

缺點：首期投入成本高，噴涂設備50萬左右，只適合濕選，干選壽命很短。

1.3 耐磨陶瓷片

磁選機滾筒表面應用耐磨陶瓷防片防磨已經(jīng)較為普遍。已獲得各大礦山選場認可。由于陶瓷片的優(yōu)異的耐磨性能，非磁性特點，使其具有其它耐磨金屬材料和非金屬材料無可比擬的優(yōu)越性能，可替代奧氏體不銹鋼，耐磨橡膠，耐磨非金屬涂料等。

耐磨陶瓷片主要由AL2O3為原料，以稀有金屬氧化物為溶劑，經(jīng)一千七百度的高溫焙燒而成的特種剛玉。主要優(yōu)點為：

A：耐磨陶瓷片氧化鋁含量大于95%以上，體積密度大于3.6g/cm2，硬度HRA≥85～92，抗彎強度大于290MPa，抗壓強度大于850MPa。其耐顆粒沖刷磨損性能是國產(chǎn)耐磨橡膠的10倍以上，進口橡膠的3～5倍以上，耐磨鋼材的30倍。

B：能耐受高溫。使用高強度無磁性膠粘劑，使耐磨陶瓷與金屬筒體的粘接強度可達到抗剪強度30MPa；

C：與工件接合如采用橡膠硫化法時，使沖擊強度提高，緩沖性加強，工作噪音明顯減弱。

D：耐腐蝕、銹蝕，耐酸堿，化學穩(wěn)定性好。磁選機使用的環(huán)境比較潮濕，銹蝕嚴重，特別當?shù)V石的含硫量高時更甚，陶瓷性能穩(wěn)定，絲毫不受影響。

E：阻力系數(shù)小，無磁性，運行時不易粘結(jié)物料。

缺點：其質(zhì)脆，抗沖擊性能差。施工要求較高，使用時局部有脫落現(xiàn)象。

1.4 復合型耐磨陶瓷

磁選機滾筒表面應用復合耐磨陶瓷板是近幾年在生產(chǎn)實驗中總結(jié)出來的一種新的耐磨材料。復合型耐磨陶瓷板，是將耐磨陶瓷片與耐磨橡膠板經(jīng)特殊工藝熱硫化而成。其結(jié)構分為兩種：一種是陶瓷片+橡膠板熱硫化在一起二合一型符合型耐磨陶瓷板。另一種是陶瓷片+橡膠+金屬板熱硫化在一起形 成三合一型耐磨陶瓷板。

A：二合一型復合型耐磨陶瓷板(圖1)：是陶瓷片、橡膠組合制品。將厚度為3～10mm的陶瓷小塊排列用3～5mm耐磨橡膠通過特殊硫化工藝組合而成，使陶瓷與橡膠剝離強度達50Kg/25Tmm以上。

B：三合一型耐磨陶瓷板(圖2)：是陶瓷、橡膠、金屬底板的組合制品。將厚度為3～10mm的陶瓷小塊在3～5mm耐磨橡膠板排列和金屬底板通過特殊硫化工藝組合而成。硫化前在金屬板的背面先按要求焊接好固定耐磨板用的螺栓。橡膠層的厚度為5mm，鋼板與橡膠的粘接強度為70～80kg/cm2，陶瓷與橡膠亦為70～80kg/cm2。鋼板的厚度可根據(jù)板的尺寸決定，一般為3～4mm，復合型陶瓷耐磨板的結(jié)構見下圖：

這種復合型耐磨陶瓷的特點是：

A：利用橡膠板韌性和耐沖擊性，陶瓷耐磨性，使復合耐磨陶瓷板的整體機械強度和耐磨性大為提高。將復合耐磨陶瓷板制成100×100至300×300mm2或按照用戶要求制作小塊，用高強度無磁性膠粘劑粘接在磁選機滾筒上。白鋼板與橡膠剝離強度達30Kg/25Tmm。使整體抗沖擊性能加強。

B：陶瓷與筒體白鋼板之間加設了橡膠硫化層，解決了陶瓷與白鋼板二者線膨脹系數(shù)不同造成脫落，而且緩沖了對陶瓷的沖擊，提高了復合型耐磨陶瓷的沖擊強度。還可吸收沖擊能量，消音效果亦非常顯著。

C：復合耐磨陶瓷板可以根據(jù)要求在工廠內(nèi)一次做成，保證了工件的質(zhì)量。也可以根據(jù)現(xiàn)場條件制作。方便安裝。局部破損容易修補。

D：復合耐磨陶瓷板外表光滑，沒有外露物，不影響物料流動，陶瓷層一直使用到磨透為止，材料利用率高。

由此可以看出，復合耐磨陶瓷板在磁選機滾筒中使用，是一種比較理想的耐磨抗沖擊材料。

2.綜合技術經(jīng)濟分析

綜上可以清楚的看出，當前適用于磁選機滾筒的耐磨材料，既要有良好的耐磨性，又有良好的流動性和分離性的材料，主要集中在聚氨酯彈性體噴涂、耐磨陶瓷及復合耐磨陶瓷三者。下面對三種材料作以分析：

2.1 耐磨性

聚氨酯彈性體噴涂耐磨性可達碳鋼的6倍，與礦石之間的摩擦系數(shù)僅為鋼板1/3～1/4，表面磨擦的工況下，其耐磨性可望達到不銹鋼的4倍左右，但是聚氨酯彈性體噴涂的硬度很低，用小刀可劃出較深的刀痕，不能耐受顆粒物料的沖擊。經(jīng)實踐證明：耐磨陶瓷的耐磨性能是一般的鋼板無法比擬的，在當前的工藝條件下，經(jīng)西南大學理化實驗室陶瓷的耐磨性可達到一般碳鋼35倍左右，經(jīng)過工藝改進，可望達到50倍以上。

2.2 磨擦系數(shù)

經(jīng)對比試驗測定，各種材料與礦石之間的磨擦系數(shù)為：

2.3 抗沖擊性能與強度。

就材料自身來說，陶瓷片耐磨性能最好，橡膠板抗沖擊和減震性最好。復合耐磨陶瓷板既有陶瓷耐磨性，又保留如橡膠板耐沖擊和減震性。在有沖擊強烈，又需要防磨的材料選用復合耐磨陶瓷板是最佳的選擇。選礦粒度在30～10mm，磁選機滾筒表面單獨使用陶瓷片或橡膠板時，使用時間很短陶瓷片就碎裂和橡膠板就磨漏了。而改用復合耐磨陶瓷板使用九個月了至今還在使用。

2.4 材料利用率。

這里所指的材料利用率主要與固定方式有關。耐磨復合陶瓷板與筒體粘接強度可達到抗剪強度30MPa；在沖擊較強的工況中，一般可以使用到襯板被磨穿為止，材料可以充分利用。

2.5 抗腐蝕性

聚氨酯彈性體及復合耐磨陶瓷化學穩(wěn)定性好，不會發(fā)生銹蝕。

2.6 適用溫度

聚氨酯彈性體的使用溫度一般不得超過80℃。陶瓷盡管自身可承受高溫，但需受固定需用的橡膠或膠粘劑的影響，適用溫度大致在120℃左右。

3.結(jié)論語：

3.1 選礦粒度在30～5mm。物料比較硬、沖擊比較大，使用溫度在-10～100℃條件下。如磨前預選，一段磨礦后的預選及入磨前的粉礦干選的磁選機滾筒表面耐磨材料，選用復合型耐磨陶瓷最合適。

3.2 選礦粒度在0～3mm。粉狀較多物料或粒度很小，沖擊較小的場合或物料水份多、粘性大，容易粘結(jié)的受料面，使用溫度在10～70℃條件下。磁選機滾筒表面耐磨材料，選用聚氨酯彈性體噴涂，橡膠板或復合型耐磨陶瓷合適。

4.總結(jié)語：

就耐磨材料自身來說，陶瓷片耐磨性能最好，橡膠板抗沖擊和減震性最好。復合耐磨陶瓷板既保持陶瓷耐磨性，又保留如橡膠板耐沖擊和減震性。在有沖擊強烈，要求耐磨機件有相當高的韌性，以避免機件破裂的場合，選用復合耐磨陶瓷板是最佳的選擇。

秦萬生（1960-）男，遼寧，畢業(yè)于遼寧電大機械制造專業(yè)，現(xiàn)任職于沈陽隆基科技股份有限公司，從事產(chǎn)品的設計工作及負責產(chǎn)品的耐磨材料及非金屬的耐磨材料開發(fā)和在產(chǎn)品的應用工作。