HMW-PE在浮选机中的应用研究.pdf

f 卜一 2 0 0 0年 7月 第 2 9卷第 4期 有色矿山 N0 n f e u s M L n J u l y， 2 0 0 0 2 9 No 4 UHMw P E在 浮选 机 中的应用 研究 许宪 ． 薛平 T -● ‘_- 一 ’-一 1北 京 助剂 二 厂 ，北 京1 0 0 0 7 8 ； 2北 京化 工大 学 ， 北 京1 0 0 0 2 9 q 亡 【 关 键 词 ] 望 苎 竺 三 量 至 圣 噎 壁 ；堇 L ； 墨 矛 [ 摘要]介 绍了超高分子量聚乙烯 的性能特点 ， 及 超高分子量聚乙烯 浮选机 叶轮盖板 的 研 究和 应 用 情况 。 [ 中圈分类号 ]TQ3 2 5 L 2[ 文献 标识码]A[ 文章编号]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 0 0 4 - 0 0 3 9 - 0 3 Appl i e d r e s e a r c h o f UHM W PE i n f l o t a t i o n m a c hi ne s XU Xi a n ． XUE Pi n g 1 ． B e O i n g No 2 Au a E i a r yAg e n t c t o r y B e i j i n g 1 0 0 0 7 8 ， C t ff n a； 2 B e i j i n g U o ／ C h e v n i c a l T e c h n o l o g y， B e i j i n g 1 0 0 0 2 9 ， C hi n a Ke y wo r d s u l t r a h i g h mo l e c u l a r p o l y e t h y l e n e ； i mp e l l e r ； c o v e r pl a t e Ab s t r a c t Th e c h a r a c t e r i s t i c s o f UHM W P E． a p p l i e d r e s e a r c h o f UHM V v “一 PE i mp dl e r a nd c o v e r p l a t e o f flo t a t i o n ma c h i n e s a r e i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r 1 前 言 铜、 铅、 锌等金属的生产过程 中， 常常需 要浮选方法处理 ， 许 多非金属， 例如煤炭 ， 也 需要浮选处理 ， 新兴 的环保工业也常用到浮 选 。浮选 工艺 离 不 开浮 选 机 ， 而 常 见 的浮选 机最关键的部件就是叶轮盖板。最近几十年 浮选机轮盖板不断革新 ， 其主要研究方 向是 提高叶轮盖板 的耐磨性 ， 因为叶轮盖板不断 受到矿浆的冲击 ， 用一般材料制成的叶轮盖 板 ， 磨损很快。为了提高叶轮盖板的寿命 ， 北 京助剂 二厂 、 北 京化 工 大学 塑料 机 械及 塑料 工程研究所 和北 京矿 冶研 究 总 院台 作 ， 开展 了 【 Mw P E在 浮选 机 中 的应用研 究 ， 经 过几年 的研究 ， 成 功地 开发出新型 U HMW P E叶轮盖板 ， 取得了良好的效果。 2 浮选机和 I J H M W P E材料 浮选机 是 实现浮选 过程 的重 要设 备 。浮 [ 收稿 日期 ] 2 0 0 0一I 一2 0 【 修订 日期 ] 2 0 0 0 45 [ 作者简介] 许宪 1 9 5 6一 ， 男 ， 工程师。 选时矿浆与浮 选药剂调 和后 ， 送 入浮选 机 ， 在 其 中经搅 拌和 充 气 ， 使 目的矿 物 附着 于气 泡 上而 浮 出。 在机械搅拌式浮选机 内， 通 常都是用叶 轮等机械搅拌器对矿浆进行搅拌， 使矿浆产 生强烈的漩涡作用， 矿浆 和气 流垂直交叉 运 动的剪切作用 ， 以及浮选机 的导向叶片或定 子的冲击作用 ， 使 吸入的空气 流被分割成细 小 的气 泡。在搅拌 过程 ， 叶轮 和盖板被磨 损 。 叶轮和盖板是 浮选机 的关键部 件 为 了 提高耐磨性 ， 有 关单 位 曾经研究 白口铁、 铸 石 、 碳化硅 和橡 胶等材 料的 叶轮 盖板 ， 并且橡 胶 叶轮 盖板得到 了广泛应用 。但 是橡 胶 叶轮 盖板也存在许多不尽人意 的地方 ， 加工工艺 复杂 ， 产品质量不稳定 ， 耐磨性有待进一步提 高一要想提高浮选机 的性能及质量 ， 迫切需 要寻找一种性能更优异的材料取代橡胶。 超高分子量聚乙烯是一种综台性能优异 的热 塑料工程 塑 料 。因其具 有 的耐 磨 性 、 耐 冲击及 孽擦系数低 、 耐 化学药 品性 、 耐低温性 及消音性等优点 ， 在世界范围内倍受人们 的 关注 维普资讯 有色矿山 2 O O 0年 图 1为 测 得 各 种 材 料 的 砂 磨 耗 指 数 。 “ 砂磨耗性” 是测量耐磨性 的一个方法， 具体 是将试件放入用等量的砂和水混合而成的砂 浆中， 以 1 7 5 0 r ／ rain的转速转 7 5 小时， 测其 磨耗减 量 测 得 的 UH MW P E磨 耗 减 量 以其 比数表示 ， 称 为“ 砂磨 耗性 ” 。 妲 拦 翻 囤 1 U HMW P E与各种材料的砂磨耗指数对比 根 据 图 1 I J H Mw P E是 首选 材 料 ， 经 加工 的 I J H Mw P E的表面光滑， 摩擦系数 很小 ， 在无 润滑条件 下 约为 0 ． 1 ～O 2 2 ， 与 聚 四氟乙烯接近 ， 并具有 自润滑性。它的密度 约为 0 9 4 g ／ e lX l3 ， 相当于钢 的 1 ／ 8 。用它制作 的部件其结构强度可以同金属铝相 比， 吸水 率小 于 0 0 1 ％， 且 具 有 良好 的韧 性 ， 抗 冲击 强度高， 断裂强度与断裂伸长率都较高。 3 UHMW P E叶轮盖板的生产 工艺 和实验结果 3 ． 1 对 比试验 1 超高分子量聚乙烯 的试样制备。原 料是根据图 2中UHMW P E的分子量与砂 磨耗指数的关 系， 系采用北京助剂二厂生产 的 MⅡ牌号超高分子量聚乙烯树脂 ， 其树脂 各项指标的测试方法等符合企业标准。制样 条 件 ①烧 结 温 度 T为 1 9 0～2 2 0 ℃ ； ② 烧 结 时间 t 为 4 0 分 钟 ； ③热 压 压 力 P为 1 0 0 k g ] c m 。尺 寸为 1 2 0 mmX2 2 mm1 2 ram。 赫 l曲 聚 乙烯 分 子 量 【 x l O j 囤 2 UHMW P E 的分子 量 与 矽磨 耗 指 数 美 系 2 橡胶板的试 样制备 。专用橡胶板制 样 尺寸为 1 2 0 mm 2 2 mm 1 2 ram。 3 试验条件 ①磨耗装置 槽子体积为 0 ． 3 2 m0 ． 3 2 m0 ． 3 5 m； ② 磨 料 铸 造 用 型 砂 ≤3 m m ， 浓度 5 0 ％ 以重量计 ； ③矿浆 容积为 2 8 升 ； ④温度为 2 5 ℃ ； ⑤试验时间为 6 5小 时 ， 试 验结 果见 表 1 。 表 l 试 验结果 g 橡 胶 板 磨 损 的 体 积 0 ． 7 ／ 1 5 0 ． 4 6 t ill ； UHMW P E板磨损的体积 0 ． 3 ／ o ． 9 4 O 3 2 c m ； 也 就是说 UHMW P E板 耐磨 耗 比橡胶板材提高 了 4 4 ％。 3 ． 2工 业试 验 1 超高分子量聚乙烯板材制备。原料 超高分子量聚乙烯树脂 Ml I ； 制样 1 0 0 0 m m 2 0 0 0 mm2 0 0 mm板 材 。 2 叶轮盖板的制备。加工方法为机加 工 ， 结构为整体结构。 3 工业试验 。①浮选机 1 ． 2 ， 轴转 速 3 9 8 r ／ rain ； ②磨料 含磷磁铁矿 ， 矿浆浓度 3 0 ％， 细度 5 0 ％ ～6 0 ％ 一0 0 7 4 mm； ③ 介 质 水 、 浮选药 剂 ； ④ 温 度 3 5 ℃ ； ⑤试 验 时 间 维普资讯 第 4期 许宪等 U T - I MW P E在 浮选 机 中 的应用 研 究4 1 1 9 9 7年 8月开 始试验 至今 。 钢板衬橡 胶 寿命 一 般 只 有一 年 ， 而 第 一 台由超高分子量聚乙烯制作的 B F 1 2叶 轮及 盖板 ， 从 1 9 9 7年 8月运 转至今 已达 到两 年 多 。 超 高分 子量 材料 叶轮 比钢板衬橡胶 叶轮 重量轻得多 ， 所 以能够节省电耗 ； 由于超高分 子 量材料 叶轮 盖板 重 量 轻 ， 减 少 了工 人 的劳 动强度 这里磨损是指材质构成的固体边壁受颗 粒作用导致 材料 流失和结 构破坏 。对 于颗 粒 造成的磨损 ， 当颗粒冲击角的为零时 ， 属于滑 动摩擦 。相当于松散的颗粒在滑动摩擦负荷 作用下 ， 所引起 的一种磨损。叶轮 的磨损 以 滑动摩擦为 主， 以疲劳磨损为辅。随着 冲击 角达 到 9 O 。 时 ， 表 面疲劳磨 损 占主导 地位。 盖板 的磨损 以表面疲劳磨损为主， 所以磨损 量要 大 一些 。 由于超 高分 子 量 聚 乙烯摩 擦 系 数 小 ， 相 当于摩擦 系数 很低 的聚 四氟 乙烯 的数 值 ， 因 此材料表面所受摩擦力很小， 材料表面应力 显著下降 ， 这将大大减轻磨损。 UH MWP E是分子量极 高的聚合物 ， 是一种典型的粘弹性材料 。它是由很多缠绕 在一起的柔性长分子组成的物质 ， 当受到拉 伸的外力作用时， ～方面分子链可以拉伸 ， 另 一 方面将 会产 生 分 子 与分 子 之间链 段 滑移 ， 当外力除去后拉伸的分子链要恢复原位， 返 回所作的功 ， 即所谓的弹性 。分子链段间的 滑移不能完全恢复原位 ， 在无限长的时间里， 从理论上讲 ， 链段应该恢复原位 ， 但实际上出 现了永久变形 ， 这就是粘弹性 ， 这一部分作的 功不能返回， 它以热能形式散发出来， 好象流 体通过粘性既内摩擦而耗散能量一样。粘弹 性材料 U HMW P E在受到外力 冲击变形 时 ， 将一部分机械能变成热能， 从而起到减轻 冲击磨损的作用 ， 使它的磨损率减少 ， 耐磨性 有 所提高 。 当颗粒冲击角较大时， 磨损不再 以滑动 摩擦负荷作用下滑动磨损为主， 因此 它的摩 擦 系数 小 的特性 不再 对 减 少摩 擦 力 、 增 强 耐 磨 性有更 多的 贡献 ， 再者 超高 分 子 量 聚 乙烯 硬度不高 ， 怕切削， 这也促使它的磨损量有增 大的趋势 。 UHMW P E的 t 3 F型 叶轮 及 盖板 没 有 骨架 ， 从根本上解决了钢板衬橡胶 叶轮及盖 板脱 胶 及 骨 架 跑 偏 的 质 量 问 题 ， 所 以 U H MW P E的 B F型叶轮及盖板有较强的竞争 力 。 大力开发并推广高分子量聚乙烯在各行 各业 中的应用 ， 促进各工业领域技术的不断 进步， 将会产生较大的社会效益和经济效益。 4结 论 通 过对 比试验 证 明 UHMW P E叶 轮 盖 板优 于传 统 的橡胶 叶轮 盖板 ， 具体 体 现 如 下 1 综合整体耐磨性提高 1 倍以上； 2 由于重量轻 ， 便于维护和安装 ； 3 在叶轮盖板尺寸和轴速度均相 同的 情况下， U HMW P E叶轮盖板 能够节省能 耗 ； 4 UHN r WP E的 B F型 叶轮及 盖板 没 有骨架 ， 从根本上解决 了钢板衬橡胶 叶轮及 盖板 的脱胶及 骨架跑偏 的质量 问题 。 [ 参考文献] [ 1 ]张景 ． Ⅺ M 型浮选机 叶轮磨损分析[ J ]选 煤 技术 ． 1 9 9 6， 1 O [ 2 ]程宏志 论机械搅拌 浮选机 的相似准则 [ J 选 煤技术 ， 1 9 9 8 ． 5 [ 3 ]刘广建 ． 超高分子量 聚己烯在矿 山机械 中的应 用 J ] ． 工程塑料应用 ， 1 9 9 8， 4 [ 4 ]王政雄 耐磨损机理完全不同的两种新型冲击 材料 [ J ] ． 中国电力 ， 1 9 9 7 ． 5 维普资讯