耐磨陶瓷涂料在水泥设备维护中的应用

在水泥厂中，有很多设备和管道要受到有腐蚀作用的散状物料的冲刷而引起磨损。据统计，水泥行业因磨损而引起的停机时间占总停机时间的50%～55%。设备磨损问题已经成为决定一个水泥企业高效运营的至关重要的因素之一。目前，我国水泥企业的耐磨材料整体消耗量平均约为500g/t水泥，与发达国家整体消耗量小于200g/t水泥相比还有较大差距。因此，提高水泥设备相关零件的耐磨性，降低耐磨材料的消耗，大幅度提高耐磨件的使用寿命，对提高设备运转效率，降低生产成本，节约资源和能源具有重大的意义。当前，一种命名为耐磨陶瓷涂料的新型材料应用于水泥设备的维护中，取得了较好的使用效果，现将有关情况介绍如下。 　　1 耐磨陶瓷涂料的特点 　　耐磨陶瓷涂料是一种非金属胶凝材料，它是采用耐酸和耐碱的人工合成原料经严格的工艺配比和先进的无机聚合技术制成的一种粉状陶瓷材料。在施工现场，将特制液体无机胶水加入这种材料，采用人工或机械方式涂抹在设备内衬或表面，经过一系列的化学反应，在常温下3d后达到陶瓷的结合强度和硬度，故名耐磨陶瓷涂料。其特点是： 　　（1）具有极高的机械强度和刚度 　　陶瓷耐磨涂料主要由耐磨骨料和结合系统组成，密度非常大，无大的宏观缺陷，强度可达130Mpa，是一般混凝土和耐火浇注料无法企及的，主要是采用了离子化合物和部分人工合成共价化合物，其离子键结合牢固，所以强度和刚度很大，可有效抵御物料的冲击力和剪切应力。而结合系统由于采取复合强化措施和特殊处理，形成化学结合，致使其强度很高。 　　（2）具有优良的韧性和抗震性 　　由于陶瓷耐磨料采用无定向刚纤维和定向网状增强措施，通过耦合进一步改善韧性，所以断裂韧性强，可有效防止冲击力造成的破损和剥落。另一方面由于离子键和其共价键为强结合键，键能比较高，低温对其影响很小，而且它的振动频率极高，常温难以对其构成威胁，不会产生热震损毁。 　　（3）整体性好 　　由于耐磨陶瓷涂料采取了双重补强措施，有的甚至采取了多种补强措施，有效地改善了材料性能。而且陶瓷材料低的膨胀系数等，使其体积稳定，不可能产生裂缝，因而整体性好，另外施工为整体施工，无接缝出现，因而整体性进一步提高。 　　（4）环境相容性好 　　由于采用了耐酸和耐碱的人工合成原料，不会和矿渣发生反应，同时由于这种材料多为高温合成原料，晶体发育好，结构完整，环境温度不会对它造成大的影响，属环境惰性材料，因而对环境敏感性差。 　　（5）无环境污染 　　耐磨陶瓷涂料为无机非金属材料，主要成份为硅酸盐，和地球岩石圈成份相近，不会造成土质恶化和重金属离子污染，不会影响生态环境，是一种绿色环保型的产品。 　　由于具有上述特点，常温耐磨陶瓷涂料的耐磨性能是16Mn 钢的9 倍、65Mn 钢的8 倍、耐火浇注料的45 倍，可适宜于大量推广应用。 　　2 施工方法与养护 　　水泥厂可以根据不同的设备或零件的操作温度，选用不同种类的耐磨陶瓷涂料，具体可参见生产商提供的使用说明书。 　　根据磨损介质和冲刷速度的不同，一般在风管、弯头和旋风分离器处的施工厚度为20mm，局部磨损严重的部位，如选粉机下料锥斗、下料溜槽等处，可以增加施工厚度至30mm 或40mm。 　　在施工厚度为20mm的情况下，经过除油脂、除漆等底层后，直接在设备母板上焊接钢网，通常采用花网式焊接，焊点之间的间距为200～300mm。然后将现场搅拌均匀的耐磨陶瓷干粉、水、钢纤维的混合物涂抹上即可。由于陶瓷涂料的常温固化速度非常之快，因此，每次搅拌好后应尽快施工完，这个施工时间期限根据现场温度的不同，一般为30～60min。残留的混合物在开始凝固后就不能继续使用了。 　　在施工厚度超过20mm 的情况下，则需要先在设备母板上焊接隔离钢筋。施工厚度为30mm时，采用6mm 的钢筋；施工厚度为40mm 时，采用8～10mm的钢筋。然后再在钢筋上焊接钢网，搅拌、涂抹程序与施工厚度20mm 时一样。 　　如果是高温情况下的应用，例如三次风阀门，则先在阀体上安装耐火浇注料，其厚度根据母板使用的材质和许可的热耗来确定。然后再在耐火浇注料表面焊接钢网，涂抹耐磨陶瓷涂料。 　　定向纤维的使用，增强了耐磨陶瓷涂层的韧性，使其具有一定的抗形变能力，因此无论是在现场安装好的设备上施工，还是在车间里施工完毕后再吊装，都不会影响它的强度和使用寿命。 　　耐磨陶瓷涂料常温（20℃）养护三天就可以达到所需要的强度和硬度，就可投入使用。 　　3 使用寿命 　　耐磨陶瓷层的使用寿命与粉尘颗粒的大小、浓度、速度和冲刷角有关，颗粒越小，浓度越低，冲刷速度越低以及冲刷角度越小，耐磨陶瓷层的使用寿命就越长。通常在矿渣微粉生产线的网管里，微粉比表面积为420～450m2/kg,浓度在350g/m3，速度在28～30m/s，冲刷角度为30°的情况下，20mm 的耐磨陶瓷层可以使用8～10 年。生料磨和熟料磨粉磨的物料比矿渣的易磨性好，相同的施工厚度，使用寿命在10 年以上。 　　4 应用实例 　　重庆腾辉集团地维水泥有限公司在2500t/d新型干法水泥生产线中，应用耐磨陶瓷涂料，取得了很好的效果。该厂在以下部位应用了耐磨陶瓷涂料：篦冷机至头排电除尘器的进风管道，头排电除尘器的进风口气体分布板，篦冷机破碎机下料口，煤磨磨头仓锥部，风扫煤磨出风管，煤磨动态选粉机壳体以及风锥体，煤磨动态选粉机出口到煤磨除尘器的进风管MPS4000B 立磨磨辊的密封风管，MPS4000B 立磨到旋风分离器的进风管道以及旋风分离器内部壳体，旋风分离器到循环风机的管道。通过1 年多的应用，实践证明，应用耐磨陶瓷涂料保护易磨损部位，施工方便快捷，耐磨性、耐高温性好，无剥落现象，表面几乎无磨损。该公司达到了设计要求和维护的目的，大大降低了维护费用和生产成本，提高了设备的运转率。 　　山西长钢集团瑞昌水泥有限公司在莱歇LM56.2+2S矿渣立磨的易磨损部位选用了耐磨陶瓷涂料，自2003 年7 月投产以来，没有因耐磨陶瓷涂料的磨损或脱落而停产检修，该立磨选粉机上部壳体使用的耐磨陶瓷涂料厚度为20mm，使用8 个月后，其最大的磨损深度仅为1.2mm。 参考文献 [1] 钱榴云，蒋冬青·机械设备安装与维修[M]长沙：湖南科技 出版社，1998 [2] 陶天全·水泥工业粉磨工艺及设备[M]武汉：武汉工业大学 出版社,2002 信息来源于：中国水泥网