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中国地质大学(武汉)
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浮选机易损件失效原因分析及防护对策
易损件失效原因分析:
      浮选机在运行中因机器本身的冲击和振动,造成盖板或定子螺钉的脱落。浮选机长期运转,叶轮的强烈搅拌加速了矿浆内循环使槽体护板变形撬起,槽体变薄和泄露。浮选机的核心部件叶轮处于一个具有复杂运动状态的气、液、固三相混合浆体(气相是指混在浆体中的气泡,液相是指水和浮选药剂,固相是指矿粒及铁屑、灰尘等杂质颗粒)中,浆体进入叶轮后随叶轮流道的旋转而甩出,这个过程的反复进行致使叶轮受浆体冲蚀磨损严重。浮选机的刮板输送机上一根刮板轴上连接多块刮板,再加上铁卡子的重量,每根刮板轴要承受近30kg的重量,同时还要不断将浮选机生产出来的铜精矿浮选泡沫刮到溢流槽中流走,恶劣的服役环境使刮板轴(轴细,壁薄的空心钢管)容易塌腰、下蹿和折断。浮选设备处于不同于一般选矿设备的特殊腐蚀环境中,浮选槽中不仅有待浮选分离的矿浆,而且加入了复杂的浮选药剂,加之矿浆加温和搅拌作用(浆体气泡多),因此由湿腐蚀和化学腐蚀引起的电化学腐蚀、电偶腐蚀严重;而且浮选机处于长期运转状态,机器本身的冲击和振动一直存在,叶轮的强烈搅拌作用,使设备冲击振动磨损严重。此外,铜矿浮选作业还产生大量废水,在这种水、空气、大量浮选药剂和偏酸性矿浆的共同作用的特殊工况环境中,腐蚀和磨损相互加剧,从而造成浮选设备损坏严重。
 
      现场调研显示:浮选设备主要有浮选机和辅助设备,辅助设备包括搅拌槽和给药机。大冶铜绿山矿由于是铜铁伴生矿源,故选矿厂磨浮工段采用浮选机和磁选机捆绑安装,浮选机在上,磁选机在下,浮起来被刮板输送机刮走的是铜精矿,被磁选机吸沉下去的是铁矿浆,铁矿浆直接进入选铁工段。磁选机冲洗水管冲掉吸附的铁矿浆至溶液中,与磁选机尾矿一同排出。由于浮选作业量增大,矿山现有多台浮选机,1969年投入使用的浮选机容量是4m3,1996年后开始分批改造,逐渐改成8m3容量,而后2000年,2004年接连改造好几批。铜矿浮选作业产生大量废水,浮选设备支架下端基本都浸在选矿废水中,腐蚀痕迹明显;同时水、空气、大量浮选药剂和偏酸性矿浆的共同作用,使浮选槽、溢流槽以及刮板输送机的刮板轴腐蚀损坏较严重,经常需要更换的是刮板轴、叶轮、盖板、定子等零部件。
 
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图1 浮选机宏观腐蚀形貌(1996年1月--至今,不断改大容量)
 
      图1为大冶铜绿山矿磨浮工段浮选机设备腐蚀概貌,左图为正在工作的浮选机,右图为停车休息期间的浮选机,从1969年投产使用并分批改造。浮选机支架浸泡于选矿废水中,在水与空气界面处腐蚀痕迹明显;泡沫溢流唇和浮选刮板轴,以及浮选出的铜精矿直流槽腐蚀磨损明显,电动机与浮选槽之间的钢丝网在这种复杂浮选药剂混合的湿润环境中也有明显腐蚀锈层生成。浮选机所处环境与选矿工段其他设备最大的不同就是在浮选槽中不仅有待浮选分离的矿浆,而且加入了复杂的浮选药剂,加之矿浆加温和搅拌作用,因此由湿腐蚀和化学腐蚀引起的电化学腐蚀、电偶腐蚀严重,加上电动机自身的冲击振动磨损和溢流槽的冲刷腐蚀磨损,从而造成浮选设备腐蚀的严重性,在矿山腐蚀设备中位于前列。图中具体给出了浮选机溢流槽、刮板输送机和浮选设备支架的腐蚀现状。
 
防护对策:
 
①停机状态,在浮选设备的箱体内加满水,这样可在一定程度上起到保护浮选机机体的作用,但是在加水前,需要对浮选机进行清理。
 
②做好浮选设备防腐工作,在浮选设备机身表面涂抹一层防腐漆,减轻机身腐蚀状况。除对浮选机必要的防腐措施外,日常的保养和维护也至关重要。
 
③改善浮选环境对减少和防止浮选设备腐蚀也有重要作用。如控制环境温度和湿度,除去介质中的氧和减少腐蚀介质的浓度等均能减轻浮选设备腐蚀状况,在浮选介质中添加缓蚀剂也可以降低设备易损件的腐蚀速率。
 
④对浮选机核心部件叶轮的定期维修或更换。长期搅拌的作业方式使叶轮腐蚀磨损严重,和盖板间的间隙增大影响设备可靠性,需定期检修更换,将叶轮竖轴整个组合件从浮选机槽内吊出,换上装配好的新组合件,并保证径向间隙均等。
 
⑤泡沫浮选工艺过程中出现异常状况,如泡沫层局部翻花,泡沫层不稳时,要进行检查调整,使其间隙尺寸在允许范围内。
 
⑥浮选机长期运转,由于矿浆的强烈转动,造成磨损和腐蚀,槽体护板变形磨损,槽体变薄荷坏漏,对磨损变形槽体及护板应及时进行补焊,损坏严重时要整体更换。
 
⑦浮选作业产生大量废水,采用沉降法、过滤法、中和法、混凝法对浮选废水进行降污处理,保护环境同时提高水利用率。
 
⑧浮选机工作时,限制大于0.5mm的粗矿粒进入浮选机中,定期从槽底放矿,排除因跑粗等原因进入的大颗粒。
 

⑨浮选机长期停车时,为避免叶轮锈蚀加速叶轮磨损,需放空槽内矿浆。目前,正发展非金属材质制作叶轮。