唐仕坤，李鎮(zhèn)宏，馮永豪，金宏星，胡 華

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南文山 663701）

0 引言

選礦車間每日礦處理量大，由眾多的管道連接著各生產(chǎn)工藝，如人體之血管，泵就如心臟，源源不斷地為礦漿的輸送提供能量。閥作為控制礦漿的樞紐，控制礦漿的流量和流向，但由于輸送的為固液混合礦漿，沖擊力大，對泵體和閥體的磨損較大，需要經(jīng)常進(jìn)行維修，加上日常操作人員對泵的日常維護(hù)不到位等因素，導(dǎo)致泵體閥體損傷加重。因此，泵和閥的維修更換成為車間維修中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，且選礦車間擁有大量各種各樣的泵和閥，因此維修成本、人力成本和時(shí)間成本較高，其中某些泵更是車間的主要設(shè)備，關(guān)乎車間是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。車間原半自磨圓筒篩下料梭槽材料為進(jìn)口鋼板，由于礦漿沖刷量大、使用壽命短，又屬于受限空間和交叉作業(yè)，更換需要大量的人力物力，維護(hù)困難，影響車間生產(chǎn)正常運(yùn)行。2013 年至2020 年，某選礦車間更換各類型渣漿泵過流件成本為564.37 萬元，更換各類型閥體成本為2262.30 萬元，采購進(jìn)口鋼板166.99 萬元。因此，為提高車間設(shè)備設(shè)施運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本，耐磨耐腐蝕的陶瓷材料的在車間應(yīng)用，就顯得尤為重要。

1 陶瓷材料概述

1.1 高性能陶瓷材料應(yīng)用前景

陶瓷材料是新材料中的重要分支，在能源、機(jī)械、冶金、汽車以及石油化工等各個(gè)行業(yè)發(fā)揮著重要作用，成為工業(yè)技術(shù)發(fā)展中不可或缺的關(guān)鍵材料。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)市場的快速發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，工業(yè)企業(yè)的技術(shù)水平也在不斷發(fā)展和提升，各個(gè)行業(yè)都迫切的需要大量的高性能陶瓷材料，因此市場前景較為廣闊。陶瓷材料一般情況下分為結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷，有的還分為陶瓷涂層以及陶瓷復(fù)合材料等。目前使用較為廣泛的主要是以結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷為主，其中結(jié)構(gòu)陶瓷的優(yōu)勢是耐磨性較強(qiáng)、強(qiáng)度較高，在熱機(jī)部件、耐磨部件等領(lǐng)域中具有較為廣泛的應(yīng)用。陶瓷材料在多個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在高新技術(shù)領(lǐng)域，陶瓷材料在其中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。除了上述特點(diǎn)，功能陶瓷還被廣泛應(yīng)用在航空航天、建筑化工等領(lǐng)域，是化工企業(yè)主要的四大類材料之一。作為高性能陶瓷的基礎(chǔ)材料，陶瓷粉料也是其重要的組成部分，在特種陶瓷中有著重要作用和價(jià)值。

1.2 高性能陶瓷材料性能特點(diǎn)

高溫陶瓷材料的使用溫度一般為1400～1500 ℃，超高溫的材料能夠達(dá)到1800 ℃以上，主要包含過渡金屬的硼化物、碳化物以及石墨、氮化硼等。高溫陶瓷材料主要的優(yōu)勢是熔點(diǎn)較高，具備超高溫耐腐蝕性及超高溫穩(wěn)定性，在國防、航天以及容器保護(hù)中應(yīng)用廣泛。目前加強(qiáng)了對Si—B—C—N 超高溫陶瓷材料的研究，主要應(yīng)用于超高溫涂層材料，制備工藝主要是有機(jī)前驅(qū)體法，但是因?yàn)閷Τ邷胤€(wěn)定機(jī)理的理解還需要進(jìn)一步的加深和研究，其操作嚴(yán)格、成本較高。因此，加強(qiáng)對新的制備工藝技術(shù)的研究，深入探討超高溫穩(wěn)定化機(jī)理將成為未來研究的重要方向和內(nèi)容。

1.3 陶瓷材料成為支柱產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵新材料

功能陶瓷主要是以電、光、化學(xué)、熱等信息的檢測和耦合等功能為主要特征的陶瓷材料，目前被廣泛的應(yīng)用在信息檢測、信息轉(zhuǎn)化以及信息儲(chǔ)存領(lǐng)域，也是信息技術(shù)基礎(chǔ)元器件的重要組成，有效的助推了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，扮演著不可或缺的角色。另外在小型化和便攜式的電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，功能陶瓷也得到了較為廣泛的應(yīng)用，尤其是在電子陶瓷和元器件新產(chǎn)品、新技術(shù)的研發(fā)中，投入量較大，也是目前競爭較為激烈的應(yīng)用領(lǐng)域。每年有大量的新型功能陶瓷材料被研究出來，在工業(yè)企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，使用價(jià)值較高。

現(xiàn)階段國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)市場發(fā)展中最為重要的領(lǐng)域之一，現(xiàn)代制造業(yè)對材料的需求也越來越迫切。以工業(yè)企業(yè)為例，陶瓷材料的優(yōu)勢較為明顯，在其應(yīng)用過程中不僅能夠有效改善工業(yè)車間器件易損壞的情況，并且還延長了設(shè)備的使用壽命，尤其是對車間所使用的泵、閥等設(shè)備減少設(shè)備的維修次數(shù)，節(jié)省大量備件的更換成本，最大限度避免生產(chǎn)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性及損失。

2 陶瓷材料在選礦車間的實(shí)際應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目的意義

利用陶瓷材料具有耐磨、耐化學(xué)腐蝕、防潮防火易清洗等特點(diǎn)，通過陶瓷材料在選礦車間的應(yīng)用，有效改善車間易損件的運(yùn)行情況，延長了設(shè)備的使用壽命，尤其是針對車間所使用的泵、閘閥及磨損件等，可有效減少對設(shè)備的維修次數(shù)，節(jié)省大量的備件更換成本、人力成本和時(shí)間成本，避免更換泵、閥等設(shè)備零件時(shí)導(dǎo)致的生產(chǎn)系統(tǒng)不穩(wěn)定性及精礦損失。

2.2 實(shí)施情況

針對設(shè)備設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀及陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)，某車間從2019年開始將陶瓷材料應(yīng)用于車間的渣漿泵和閘閥，下料梭槽耐磨板等位置。與金屬材料相比，陶瓷材料具有如下優(yōu)點(diǎn)：①抗腐蝕性好，生產(chǎn)環(huán)境多為濕潤環(huán)境和多為酸堿環(huán)境，陶瓷材料的耐腐蝕更高；②耐磨性好，輸送介質(zhì)多為固液混合的礦漿，介質(zhì)沖擊大，對泵的磨損較大，陶瓷材料更耐磨損。

（1）隨著選礦車間生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對泵的使用要求越來越高，需要具有更高的揚(yáng)程。高揚(yáng)程會(huì)加大泵體負(fù)荷、加劇過流件磨損，因此陶瓷泵更符合生產(chǎn)實(shí)際需求。為滿足生產(chǎn)實(shí)際需求，某車間從2019 年開始，先后在脫水工段、重選工段投入使用陶瓷渣漿泵代替原金屬泵，共計(jì)9 臺(tái)，其中6 臺(tái)為替換原25CCNZJH 型金屬過流件渣漿泵。

（2）隨著處理量的提高，礦漿輸送量日益增大，控制礦漿流向流量的閘閥遭受的沖擊也隨之增大，導(dǎo)致閥門磨損加劇、更換頻繁，浮選工段旋流器上的管夾閥使用壽命僅約6 個(gè)月。某車間從2019 年開始，先后將浮選工段旋流器上的氣動(dòng)管夾閥更換為氣動(dòng)陶瓷球閥。

（3）某車間半自磨圓筒篩下料梭槽原使用為進(jìn)口鋼板鑲嵌，因礦石顆粒粗，礦漿磨損沖刷嚴(yán)重，進(jìn)口鋼板使用壽命僅為6 個(gè)月作業(yè)。某車間從2020 年開始，通過采用耐磨陶瓷橡膠復(fù)合板代替進(jìn)口鋼板，鑲嵌在下料梭槽處試用。

2.3 實(shí)施效果

（1）2020 年5 月脫水工段安裝使用的陶瓷渣漿泵至2021年5 月，內(nèi)部易損件幾乎沒有磨損痕跡（圖1）。與車間原25CCNZJH 金屬過流件渣漿泵（葉輪、護(hù)套等使用壽命約為1.5 個(gè)月）比較，其過流件使用壽命明顯較長，減少泵的維修次數(shù)和維護(hù)成本。陶瓷泵易損件使用壽命周期為15 個(gè)月，金屬泵易損件為1.5個(gè)月，前者比后者的使用周期更長，可以減少人力成本、時(shí)間成本以及因維修導(dǎo)致的不必要精礦損失。

圖1 使用1 年后的陶瓷泵

（2）某選礦車間于2019 年9 月1 日、2020 年7 月28 日，分別在浮選工段脫泥一旋流器處各安裝1 臺(tái)和4 臺(tái)氣動(dòng)陶瓷球閥，陶瓷球閥最長使用壽命可達(dá)19 個(gè)月。經(jīng)過檢查，部件磨損均不大，預(yù)計(jì)還可再使用5～6個(gè)月（圖2）。而原來的管夾閥使用壽命只有6 個(gè)月左右，陶瓷閥的使用壽命明顯長于管夾閥，大大減少了維修次數(shù)和維護(hù)成本。

圖2 使用1 年后的陶瓷球閥

（3）2020 年7 月，采用耐磨陶瓷橡膠復(fù)合板代替進(jìn)口鋼板后，部件磨損量減小，使用至2022 年3月仍未更換。進(jìn)口鋼板的使用壽命為6 個(gè)月，耐磨陶瓷橡膠復(fù)合板的使用壽命為24 個(gè)月，不僅使用壽命增長了4 倍，還減少了因更換所導(dǎo)致的停機(jī)損失。另外，耐磨陶瓷橡膠復(fù)合板的重量低于進(jìn)口鋼板，大大降低了安裝難度，以及工人的工作強(qiáng)度和維修風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

陶瓷材料是新型材料在生產(chǎn)需求的探索與實(shí)踐，它可以解放勞動(dòng)力，解決鑄鐵材料和普通橡膠材料易損壞的缺陷，滿足生產(chǎn)需求、安全需求的一次探索與實(shí)踐。為了打造國際一流選廠，增加新型材料以適應(yīng)生產(chǎn)需要從而減少人工成本和備件更換成本，云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司在選礦車間采用了陶瓷材料，以滿足公司高速發(fā)展的需求。

2.5 效益分析

（1）經(jīng)濟(jì)效益。某選礦車間通過陶瓷材料在渣漿泵、閘閥及耐磨板的應(yīng)用，顯著提高同工位設(shè)備過流件或易損件的使用壽命，降低備件更換成本、人工成本，提高了車間生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可提高處理量預(yù)計(jì)約9000 t/年。通過備件成本、人工成本的降低及處理量的提高，全年可創(chuàng)造效益100 多萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（2）社會(huì)效益。本項(xiàng)目通過研究改進(jìn)車間故障頻發(fā)的泵、閥門及耐磨鋼板的材料為陶瓷材料，提升泵、閥門及下料梭槽鑲嵌板的使用周期，降低人員檢維修頻次及維修難度，降低安全事故風(fēng)險(xiǎn)。目前某選礦車間已將陶瓷材料應(yīng)用于陶瓷復(fù)合板、陶瓷渣漿泵、陶瓷閥、陶瓷管、陶瓷彎頭、沉砂嘴等零部件和設(shè)備。

3 結(jié)束語

陶瓷是新材料的一個(gè)重要組成部分，廣泛應(yīng)用于通信、電子、航空、航天、軍事等高技術(shù)領(lǐng)域，在信息與通信技術(shù)方面有著重要應(yīng)用。陶瓷材料在選礦車間的研究與應(yīng)用，不僅為公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)在降本、增效、安全環(huán)保管控等方面也發(fā)揮了重要作用，具有很好的示范效應(yīng)。