秦万生

(沈阳隆基电磁科技股份有限公司设计部)

浅谈弹性体在矿山磁选机滚筒表面的应用

秦万生

(沈阳隆基电磁科技股份有限公司设计部)

结合矿山磁选机滚筒表面选用的耐磨材料进行分析，选择适合各种工况下的耐磨性材料的应用范围。橡胶与陶瓷组成的复合型材料优于单一材质品种。

橡胶、聚氨酯、陶瓷、复合材料、分析、应用

矿山磁选机每天担负着处理数千吨矿石。磁选机滚筒表面直接与矿浆接触。受到矿浆冲刷，挤压和冲击。磁选机滚筒的耐磨寿命和选矿企业生产效率及成本息息相关。下面根据滚筒表面预保护选用耐磨材料具体分析一下优劣。

1.品种分类

1.1 橡胶

磁选机滚筒表面的耐磨防护选用耐磨橡胶板作为耐磨材料。这种材料用胶粘剂冷粘接或热硫化在磁选机滚筒表面。

优点：价格低，易操作，减震性好。具有较高的强度和韧性及无磁性。也是目前应用最广的耐磨材料。

缺点：寿命短，局部磨损漏洞不易修补。影响选矿生产效率。

选用：主要工况是滑动摩擦时选用。主要应用于二段磨矿后预选或用于精选。而在矿山选矿颗粒较大，受挤压，划伤，冲击较严重。是不可取的。

1.2 聚氨酯弹性体喷涂

磁选机滚筒表面喷涂聚氨酯弹性体。喷涂聚氨酯弹性体是国内外近年来为适应环保需求而研制、开发的一种新型耐磨材料。聚氨酯弹性体喷涂技术的出现为矿山界提供了一种全新的选择，其在工程应用中显示出无可比拟的优越性。它突破了使用模具的局限性，是一种新型的现场固化、快速成型工艺，它将弹性体的成型技术扩展到一个全新的领域，极大地扩大了聚氨酯的应用范围。同时，耐磨聚氨酯弹性体作为聚氨酯产品中一种高档的种类，与普通耐磨橡胶材料相比优点是：

A：表面光滑，磨擦系数低，不易与物料粘结。

B：耐老化性，耐磨性好，整体效果好，理论寿命可达24个月，实际寿命18个月左右，局部磨损后容易修补。

C：环境温度较低时冲击强度高

D：吸水率低，抗腐蚀性强。

缺点：首期投入成本高，喷涂设备50万左右，只适合湿选，干选寿命很短。

1.3 耐磨陶瓷片

磁选机滚筒表面应用耐磨陶瓷防片防磨已经较为普遍。已获得各大矿山选场认可。由于陶瓷片的优异的耐磨性能，非磁性特点，使其具有其它耐磨金属材料和非金属材料无可比拟的优越性能，可替代奥氏体不锈钢，耐磨橡胶，耐磨非金属涂料等。

耐磨陶瓷片主要由AL2O3为原料，以稀有金属氧化物为溶剂，经一千七百度的高温焙烧而成的特种刚玉。主要优点为：

A：耐磨陶瓷片氧化铝含量大于95%以上，体积密度大于3.6g/cm2，硬度HRA≥85～92，抗弯强度大于290MPa，抗压强度大于850MPa。其耐颗粒冲刷磨损性能是国产耐磨橡胶的10倍以上，进口橡胶的3～5倍以上，耐磨钢材的30倍。

B：能耐受高温。使用高强度无磁性胶粘剂，使耐磨陶瓷与金属筒体的粘接强度可达到抗剪强度30MPa；

C：与工件接合如采用橡胶硫化法时，使冲击强度提高，缓冲性加强，工作噪音明显减弱。

D：耐腐蚀、锈蚀，耐酸碱，化学稳定性好。磁选机使用的环境比较潮湿，锈蚀严重，特别当矿石的含硫量高时更甚，陶瓷性能稳定，丝毫不受影响。

E：阻力系数小，无磁性，运行时不易粘结物料。

缺点：其质脆，抗冲击性能差。施工要求较高，使用时局部有脱落现象。

1.4 复合型耐磨陶瓷

磁选机滚筒表面应用复合耐磨陶瓷板是近几年在生产实验中总结出来的一种新的耐磨材料。复合型耐磨陶瓷板，是将耐磨陶瓷片与耐磨橡胶板经特殊工艺热硫化而成。其结构分为两种：一种是陶瓷片+橡胶板热硫化在一起二合一型符合型耐磨陶瓷板。另一种是陶瓷片+橡胶+金属板热硫化在一起形 成三合一型耐磨陶瓷板。

A：二合一型复合型耐磨陶瓷板(图1)：是陶瓷片、橡胶组合制品。将厚度为3～10mm的陶瓷小块排列用3～5mm耐磨橡胶通过特殊硫化工艺组合而成，使陶瓷与橡胶剥离强度达50Kg/25Tmm以上。

B：三合一型耐磨陶瓷板(图2)：是陶瓷、橡胶、金属底板的组合制品。将厚度为3～10mm的陶瓷小块在3～5mm耐磨橡胶板排列和金属底板通过特殊硫化工艺组合而成。硫化前在金属板的背面先按要求焊接好固定耐磨板用的螺栓。橡胶层的厚度为5mm，钢板与橡胶的粘接强度为70～80kg/cm2，陶瓷与橡胶亦为70～80kg/cm2。钢板的厚度可根据板的尺寸决定，一般为3～4mm，复合型陶瓷耐磨板的结构见下图：

这种复合型耐磨陶瓷的特点是：

A：利用橡胶板韧性和耐冲击性，陶瓷耐磨性，使复合耐磨陶瓷板的整体机械强度和耐磨性大为提高。将复合耐磨陶瓷板制成100×100至300×300mm2或按照用户要求制作小块，用高强度无磁性胶粘剂粘接在磁选机滚筒上。白钢板与橡胶剥离强度达30Kg/25Tmm。使整体抗冲击性能加强。

B：陶瓷与筒体白钢板之间加设了橡胶硫化层，解决了陶瓷与白钢板二者线膨胀系数不同造成脱落，而且缓冲了对陶瓷的冲击，提高了复合型耐磨陶瓷的冲击强度。还可吸收冲击能量，消音效果亦非常显著。

C：复合耐磨陶瓷板可以根据要求在工厂内一次做成，保证了工件的质量。也可以根据现场条件制作。方便安装。局部破损容易修补。

D：复合耐磨陶瓷板外表光滑，没有外露物，不影响物料流动，陶瓷层一直使用到磨透为止，材料利用率高。

由此可以看出，复合耐磨陶瓷板在磁选机滚筒中使用，是一种比较理想的耐磨抗冲击材料。

2.综合技术经济分析

综上可以清楚的看出，当前适用于磁选机滚筒的耐磨材料，既要有良好的耐磨性，又有良好的流动性和分离性的材料，主要集中在聚氨酯弹性体喷涂、耐磨陶瓷及复合耐磨陶瓷三者。下面对三种材料作以分析：

2.1 耐磨性

聚氨酯弹性体喷涂耐磨性可达碳钢的6倍，与矿石之间的摩擦系数仅为钢板1/3～1/4，表面磨擦的工况下，其耐磨性可望达到不锈钢的4倍左右，但是聚氨酯弹性体喷涂的硬度很低，用小刀可划出较深的刀痕，不能耐受颗粒物料的冲击。经实践证明：耐磨陶瓷的耐磨性能是一般的钢板无法比拟的，在当前的工艺条件下，经西南大学理化实验室陶瓷的耐磨性可达到一般碳钢35倍左右，经过工艺改进，可望达到50倍以上。

2.2 磨擦系数

经对比试验测定，各种材料与矿石之间的磨擦系数为：

2.3 抗冲击性能与强度。

就材料自身来说，陶瓷片耐磨性能最好，橡胶板抗冲击和减震性最好。复合耐磨陶瓷板既有陶瓷耐磨性，又保留如橡胶板耐冲击和减震性。在有冲击强烈，又需要防磨的材料选用复合耐磨陶瓷板是最佳的选择。选矿粒度在30～10mm，磁选机滚筒表面单独使用陶瓷片或橡胶板时，使用时间很短陶瓷片就碎裂和橡胶板就磨漏了。而改用复合耐磨陶瓷板使用九个月了至今还在使用。

2.4 材料利用率。

这里所指的材料利用率主要与固定方式有关。耐磨复合陶瓷板与筒体粘接强度可达到抗剪强度30MPa；在冲击较强的工况中，一般可以使用到衬板被磨穿为止，材料可以充分利用。

2.5 抗腐蚀性

聚氨酯弹性体及复合耐磨陶瓷化学稳定性好，不会发生锈蚀。

2.6 适用温度

聚氨酯弹性体的使用温度一般不得超过80℃。陶瓷尽管自身可承受高温，但需受固定需用的橡胶或胶粘剂的影响，适用温度大致在120℃左右。

3.结论语：

3.1 选矿粒度在30～5mm。物料比较硬、冲击比较大，使用温度在-10～100℃条件下。如磨前预选，一段磨矿后的预选及入磨前的粉矿干选的磁选机滚筒表面耐磨材料，选用复合型耐磨陶瓷最合适。

3.2 选矿粒度在0～3mm。粉状较多物料或粒度很小，冲击较小的场合或物料水份多、粘性大，容易粘结的受料面，使用温度在10～70℃条件下。磁选机滚筒表面耐磨材料，选用聚氨酯弹性体喷涂，橡胶板或复合型耐磨陶瓷合适。

4.总结语：

就耐磨材料自身来说，陶瓷片耐磨性能最好，橡胶板抗冲击和减震性最好。复合耐磨陶瓷板既保持陶瓷耐磨性，又保留如橡胶板耐冲击和减震性。在有冲击强烈，要求耐磨机件有相当高的韧性，以避免机件破裂的场合，选用复合耐磨陶瓷板是最佳的选择。

秦万生（1960-）男，辽宁，毕业于辽宁电大机械制造专业，现任职于沈阳隆基科技股份有限公司，从事产品的设计工作及负责产品的耐磨材料及非金属的耐磨材料开发和在产品的应用工作。