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Applicazione di piastre ceramiche antiusura in scivoli minerari
Descrizione del prodotto
L'ambiente di lavoro degli scivoli minerari è estremamente impegnativo e i loro meccanismi di usura sono complessi e diversi, manifestandosi principalmente in tre problemi fondamentali: in primo luogo, l'usura erosiva, in cui particelle di minerale ad alta durezza cadono da un'altezza, impattando la parete interna dello scivolo a velocità di decine di metri al secondo, causando forti effetti di taglio e scheggiatura, soprattutto in aree come gli angoli dello scivolo e i punti di caduta del materiale, dove l'usura è più concentrata; in secondo luogo, l'usura da impatto, in cui l'impatto periodico di grandi blocchi di minerale porta facilmente alla deformazione e alla fessurazione delle piastre di rivestimento, e persino a danni alla base dello scivolo; e in terzo luogo, l'usura corrosiva, in cui l'ambiente umido nelle miniere sotterranee e i mezzi acidi e alcalini nella poltiglia di minerale accelerano la corrosione delle piastre di rivestimento metalliche, riducendo ulteriormente la loro resistenza all'usura.
Per molto tempo, le miniere hanno utilizzato principalmente piastre di rivestimento metalliche come l'acciaio al manganese e la ghisa ad alto cromo come materiali protettivi per gli scivoli, ma la durezza Rockwell di questi materiali è solo HRC50-60 e la loro resistenza all'usura è limitata. I dati mostrano che la durata delle tradizionali piastre di rivestimento metalliche è solitamente di soli 3-6 mesi e, in alcune aree ad alta usura, è anche inferiore a 1 mese. La frequente sostituzione delle piastre di rivestimento richiede non solo una grande quantità di manodopera e risorse, ma causa anche l'interruzione della linea di produzione, con una singola perdita di tempo di inattività che spesso raggiunge centinaia di migliaia di yuan, ponendo un pesante onere operativo sulle società minerarie. Pertanto, lo sviluppo di materiali protettivi che combinino elevata resistenza all'usura, resistenza agli urti e resistenza alla corrosione è diventato un'esigenza urgente per l'industria mineraria.
I vantaggi principali delle piastre ceramiche resistenti all'usura:
Piastre ceramiche resistenti all'usurasono realizzate con allumina ad alta purezza (Al₂O₃), carburo di silicio (SiC) e altre materie prime fondamentali attraverso sinterizzazione ad alta temperatura e lavorazione di precisione. Le loro proprietà fisiche e chimiche superano complessivamente i materiali metallici tradizionali, fornendo una protezione completa dall'usura per gli scivoli minerari. I loro vantaggi principali si riflettono principalmente nei seguenti aspetti:
Resistenza all'usura estrema
La durezza Mohs delle piastre in ceramica di allumina può raggiungere 9 (seconda solo al diamante) e la durezza Rockwell è fino a HRA85 o superiore. La sua resistenza all'usura è 266 volte quella dell'acciaio al manganese e 171,5 volte quella della ghisa ad alto cromo, resistendo efficacemente all'erosione e all'abrasione di varie particelle di minerale. Le piastre in ceramica rinforzate con l'aggiunta di particelle di carburo di silicio possono aumentare ulteriormente la durezza a HV1800, migliorando la resistenza all'usura del 25% rispetto alle piastre in ceramica ordinarie, rendendole adatte a condizioni altamente abrasive come scivoli per poltiglia di minerale e pompe per poltiglia.
Resistenza agli urti bilanciata
Per affrontare la fragilità dei materiali ceramici, l'industria utilizza un design a struttura composita con un "ceramica + substrato tenace". Attraverso uno strato tampone in gomma o un adesivo speciale, la piastra in ceramica è saldamente incollata a un substrato tenace, come una piastra in acciaio Q235B. Lo strato ceramico duro gestisce la resistenza all'usura, mentre lo strato elastico sottostante assorbe efficacemente l'energia dell'impatto del minerale, impedendo alla piastra in ceramica di rompersi e staccarsi, ottenendo così sia "elevata resistenza all'usura" che "resistenza agli urti". I test pratici hanno dimostrato che questa struttura composita può resistere a una forza d'impatto di 10-15 J/cm², perfettamente adatta alle condizioni di elevato impatto degli scivoli minerari.
Resistenza stabile alla corrosione e alle alte temperature
Le ceramiche di allumina hanno proprietà chimiche estremamente stabili, resistendo ai mezzi acidi e alcalini e alla corrosione della poltiglia di minerale senza arrugginire. Questo le rende adatte agli ambienti complessi umidi e corrosivi che si trovano nelle miniere sotterranee. Allo stesso tempo, la loro eccellente stabilità termica consente loro di mantenere prestazioni stabili in ambienti ad alta temperatura superiori a 800°C, rendendole adatte a condizioni speciali come il trasporto di polveri ad alta temperatura, prolungando la durata di servizio di 4-6 volte rispetto ai tradizionali rivestimenti in gomma poliuretanica.
Significativi benefici economici complessivi
Sebbene l'investimento iniziale in piastre ceramiche resistenti all'usura sia superiore a quello dei rivestimenti metallici, il vantaggio del costo del ciclo di vita è significativo. Da un lato, la loro durata di servizio può essere estesa a 2-5 anni, riducendo notevolmente la frequenza di sostituzione dei rivestimenti e i tempi di inattività; dall'altro, la densità delle piastre in ceramica è solo 1/3 di quella dei materiali metallici, il che riduce il peso complessivo dello scivolo e riduce il consumo di energia di guida. Inoltre, la superficie liscia della ceramica e il basso coefficiente di attrito riducono l'adesione del materiale e i rischi di intasamento, migliorando l'efficienza di trasporto. I casi di studio dimostrano che dopo l'aggiornamento dello scivolo di una miniera di carbone con piastre in ceramica, i costi di manutenzione annuali sono stati ridotti di oltre 800.000 yuan, con un ritorno sull'investimento di oltre il 300%.
Parametri del prodotto
| Articoli |
Specifiche |
| Contenuto di allumina |
≥95% |
| Densità |
≥3,8 g/cm3 |
| Durezza Rockwell A |
≥85HRA |
| Resistenza all'impatto |
≥1500 MPA |
| Resistenza alla frattura |
≥4,0MPa·m1/2 |
| Resistenza alla flessione |
≥330MPa |
| Conducibilità termica |
20W/m.K |
| Coefficiente di espansione termica |
7,2×10 6m/m.K |
| Usura volumetrica |
≤0,02cm3 |
Processo di applicazione e soluzioni di abbinamento per piastrelle ceramiche resistenti all'usura
L'applicazione di piastrelle ceramiche resistenti all'usura negli scivoli minerari deve seguire i principi di "adattamento alle condizioni e standardizzazione del processo". Il tipo di ceramica e il processo di installazione appropriati devono essere selezionati in base alla struttura dello scivolo e alle caratteristiche del materiale (dimensione delle particelle, durezza e altezza di caduta) per garantire la massima protezione.
Confronto dei principali processi di installazione
Attualmente, ci sono tre processi di installazione principali per i rivestimenti in ceramica negli scivoli minerari, ciascuno adatto a diverse condizioni di lavoro:
Metodo di incollaggio adesivo: I rivestimenti in ceramica vengono incollati alla parete interna dello scivolo utilizzando un adesivo strutturale epossidico ad alta resistenza. Questo metodo offre un'elevata efficienza di costruzione e una superficie liscia ed è adatto per scivoli grandi e piatti o leggermente curvi e condizioni di lavoro con resistenza all'impatto del materiale ≤ 5 J/cm². Durante la costruzione, la superficie del substrato deve essere pulita e asciutta, con una rugosità di Ra3,2-Ra6,3 μm. Lo strato adesivo deve essere pieno e privo di vuoti e il tempo di polimerizzazione deve essere di almeno 24 ore.
Metodo di saldatura a prigionieri: I rivestimenti in ceramica vengono fissati alla base dello scivolo mediante saldatura a prigionieri. Ogni prigioniero ha una resistenza alla trazione di ≥ 15 kN e il metodo offre un'eccellente resistenza agli urti, rendendolo adatto a condizioni di lavoro con caduta elevata (≥ 5 m) e impatto elevato. Questo processo richiede una corretta sigillatura della saldatura e un trattamento anti-allentamento per prevenire la penetrazione della poltiglia e la successiva corrosione del materiale di base.
Processo composito a coda di rondine: Questo metodo utilizza una combinazione di elementi di fissaggio meccanici e adesivo strutturale per il fissaggio doppio. La resistenza di adesione dell'interfaccia è ≥ 8 MPa e offre un'eccezionale resistenza alle vibrazioni, rendendolo adatto per scivoli, vagli vibranti e altre apparecchiature soggette a vibrazioni ad alta frequenza a lungo termine. I suoi svantaggi includono elevati requisiti di precisione di lavorazione e un periodo di installazione più lungo.
Metodo di selezione della ceramica resistente all'abrasione
| Modello del prodotto |
Temperatura di esercizio (℃) |
Mezzi applicabili |
Particelle di materiale (mm) |
Ambito di applicazione |
| Tipo di pasta |
300 |
Polvere/Poltiglia |
≤3 |
Trasporto pneumatico di polvere o poltiglia al di sotto di 300°C |
| Saldato |
300-800 |
Polvere/Poltiglia |
≤10 |
Trasporto pneumatico di polvere o poltiglia a particelle più grandi al di sotto di 800℃ |
| Coda di rondine |
≤800 |
Polvere/Poltiglia |
≤200 |
Trasporto di polvere a particelle più grandi o apparecchiature rotanti ad alta velocità al di sotto di 800°C |
| Resistente agli urti |
≤800 |
Granuli/Poltiglia |
≤200 |
Sistema di trasporto di materiali sfusi al di sotto di 800°C, particolarmente adatto per una miscela di materiale sfuso duro e materiale polverulento |
| Tipo composito gomma-ceramica |
-50~150 |
Granuli/Poltiglia |
≤10 |
Un sistema di trasporto di materiali sfusi al di sotto di 150°C, particolarmente adatto per il trasporto di materiali sfusi morbidi puri, può resistere a grandi impatti |
Q1: Quali sono le differenze tra le piastrelle ceramiche standard e le piastre composite ceramiche con supporto in gomma? Quali sono le rispettive applicazioni?
A1:Piastrelle ceramiche: Incollate o imbullonate direttamente in posizione, offrendo la massima durezza e una resistenza all'usura superiore, adatte per sezioni dritte di scivoli in cui l'usura da scorrimento è la modalità principale di usura.
Piastre composite ceramiche con supporto in gomma: I blocchi di ceramica sono incorporati nella gomma, migliorando la resistenza agli urti del 40%. Sono adatti per aree con grandi impatti di materiale e vibrazioni significative, come gli sbocchi dei frantoi e i punti di alimentazione delle macchine di vagliatura.
I due possono essere utilizzati in combinazione, con piastre composite utilizzate nelle zone di impatto e piastrelle ceramiche standard nelle sezioni dritte, ottenendo un'ottimale efficacia dei costi.
Q2: Come scegliere tra il 92%, il 95% e il 99% di contenuto di allumina?
A2: Questi tre rappresentano diversi equilibri di costo-efficacia:
92% allumina: Scelta economica, adatta a condizioni di usura medie come carbone e calcare, con una resistenza all'usura 120 volte superiore a quella della ghisa ad alto cromo.
95% allumina: Grado industriale principale, adatto alla maggior parte dei minerali metallici e non metallici, che offre il miglior rapporto costo-prestazioni.
99% allumina: Tipo ad alte prestazioni, utilizzato in ambienti di usura estremi (come materiali ad alta durezza come sabbia silicea e corindone) o parti critiche che richiedono un'elevata resistenza all'usura.
Generalmente, il 95% di allumina può soddisfare le esigenze del 90% delle applicazioni minerarie.
Q3: Quanto tempo ci vuole per interrompere la produzione per l'installazione di ceramiche resistenti all'usura?
A3: Questo dipende dal piano di installazione:
Riparazione rapida online: Le riparazioni locali possono essere eseguite utilizzando adesivi a polimerizzazione rapida, consentendo la ripresa della produzione entro 1-2 ore per le riparazioni a punto singolo.
Installazione segmentata: Gli scivoli di grandi dimensioni possono essere installati in tre segmenti, con ogni segmento che richiede un'interruzione di 8-12 ore.
Sostituzione completa: Ciò richiede un'interruzione di 2-3 giorni. Rispetto alla sostituzione dei rivestimenti metallici tradizionali, il tempo può essere ridotto del 60%.
Q4: Cosa è meglio: incollaggio adesivo o fissaggio con bulloni?
A4: Entrambi hanno i loro vantaggi e vengono spesso utilizzati in combinazione:
L'incollaggio adesivo offre diversi vantaggi, tra cui nessuna foratura, una superficie liscia e uniforme distribuzione dello stress. È adatto per ceramiche sottili (≤15 mm) e superfici piane.
Fissaggio con bulloni: Offre una maggiore resistenza meccanica e una maggiore resistenza agli urti. È adatto per ceramiche spesse (≥20 mm) o aree soggette a vibrazioni significative.
Fissaggio combinato: Per le aree critiche, viene utilizzato un approccio "prima incollare, poi rivettare", il che significa che le parti vengono prima incollate con l'adesivo e quindi viene utilizzato un piccolo numero di bulloni per il fissaggio ausiliario per garantire la completa affidabilità.
Q5: I materiali si attaccheranno o si accumuleranno sulla superficie ceramica?
A5: Rispetto alle superfici metalliche, le ceramiche mostrano una tendenza significativamente ridotta all'adesione del materiale:
Superficie liscia: Il coefficiente di attrito è solo 1/3 di quello dell'acciaio, rendendo difficile l'adesione dei materiali.
Trattamento idrofobico: Un rivestimento idrofobico è disponibile come opzione per impedire l'adesione di materiali umidi e appiccicosi.
Bassa energia superficiale: La bassa energia superficiale libera delle ceramiche rende meno probabile l'adesione chimica.
I dati mostrano che la quantità di accumulo di materiale sulle superfici ceramiche è inferiore del 60-80% rispetto alle superfici in acciaio, rendendolo particolarmente adatto per la gestione di materiali appiccicosi come argilla umida e concentrati.
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