Влияние свойств среды на продолжительность межремонтных периодов

Большинство оборудования обогатительных фабрик работает в условиях гидроабразивного изнашивания, которое обусловливается, с одной стороны, перерабатываемым материалом, представляющим собой руду, уголь, минеральные примеси и сростки их с углем, а с другой стороны, оборотной водой, которая в том или ином виде участвует не только во всех технологических процессах, но и в целом ряде транспортных операций.

Исследования процесса гидроабразивного изнашивания, выполненные различными авторами, показали, что на величину износа оказывают основное влияние следующие факторы: содержание твердых частиц в гидросмеси, абразивные свойства материала, крупность материала, коррозионные процессы, скорость движения гидросмеси, физико-механические свойства изнашиваемого материала, структура изнашиваемого материала.

Влияние некоторых из этих факторов рассмотрим подробно на примере износа шламового насоса Ш270, применяемого на углеобогатительных фабриках.

Влияние содержания твердого в гидросмеси. Этому вопросу посвящено много исследований. В одних работах приводится линейная зависимость износа от содержания твердого в гидросмеси, в других работах сообщается, что величина износа от содержания твердого в гидросмеси находится в степенной зависимости, при этом показатель степени меньше единицы. Наиболее полно исследована зависимость износа от содержания твердого в работах института УкрНИИГидроуголь. В одной из работ отмечено, что по мере повышения содержания твердого наступает такой момент, когда дальнейшее повышение содержания не вызывает увеличения износа материала.

Влияние абразивных свойств. Абразивность твердых частиц зависит от их физико-механических свойств, определяющих способность частиц производить разрушение поверхностного слоя изнашиваемого материала. Процесс абразивного изнашивания характеризуется режущим (царапающим) действием частиц. Для решения вопроса о том, является ли один материал по отношению к другому абразивом, необходимо сопоставить их твердости.

Органическая часть угля имеет низкую твердость 14,2 – 34,8 кг/мм², поэтому не может быть абразивом по отношению к стальной поверхности деталей насосов, имеющих значительно большую твердость даже в том случае, если они изготавливаются из самых низкосортных сталей (сталь 20 имеет твердость 380 кг/мм²). Твердость антрацитов значительно больше (43-140 кг/мм²), чем твердость каменных углей, однако они также не могут быть абразивом по отношению к стальной поверхности, хотя, имея большую твердость, антрацит, безусловно, быстрее изнашивает поверхность металла, чем уголь. Что касается минеральных примесей угля, то здесь дело обстоит иначе. Исследованиями установлено, что в состав минеральных примесей входят минералы, твердость которых больше твердости металла, из которых сделаны детали насосов. К числу таких включений прежде всего следует отнести пирит, содержание которого колеблется от 1 до 9%, и кварц, который встречается в виде свободных зерен от единичных включений до 3%. Количество минеральных примесей довольно велико и составляет иногда до 40%.

Абразивное воздействие минералов зависит от характера взаимодействия их с изнашиваемой поверхностью, например, при изнашивании в жидкой среде существенное значение имеет адсорбционный эффект, снижающий прочность абразива. Наиболее заметно сказывается на величине износа стали и резины повышение твердости абразива до значения твердости изнашиваемого металла. Дальнейшее повышение твердости абразива не дает увеличения износа.

Влияние крупности частиц. При транспортировании абразивных материалов износ деталей с увеличением крупности будет увеличиваться значительно медленнее, чем при транспортировании мягких материалов. Это объясняется тем, что размер обломков, дополнительно получаемых при измельчении абразивного материала, будет несоизмеримым с самой частицей и, следовательно, эти обломки не могут оказать существенного влияния на износ детали, в то время как при транспортировании мягких материалов, например угля, размер обломков будет такой величины, что износ от воздействия обломков будет существенно дополнять износ от воздействия самой частицы.

Характер износа материалов от крупности абразивных частиц, неодинаков для разных материалов и разных абразивов. Это различие обусловлено твердостью изнашиваемого материала, твердостью и прочностью абразивных частиц.

Влияние коррозийных процессов. Интенсивному изнашиванию оборудования фабрик может способствовать оборотная вода. Исследования изменения общей минерализации оборотных вод углеобогатительных фабрик показали, что поступающие на фабрики шахтные воды (как кислые, так и щелочные) при контакте с углем нейтрализуются до рН = 7,2-7,8. Однако, будучи нейтральными, эти воды имеют содержание солей в пределах 2000-7000 г/м³ и характеризуются значительной электропроводностью.

Когда механическое воздействие взвешенных в воде твердых частиц достигает значительной величины, то величина разрушения металла от коррозии составляет незначительную долю от общей величины гидроабразивного износа. Если же механическое воздействие твердых частиц незначительно, то доля износа от коррозионных процессов оказывается преобладающей в общей величине износа.