黄金选矿厂中150ZJ-60渣浆泵过流件磨损机理研究

摘要

在磨矿分级中大量使用渣浆泵，但渣浆泵往往出现过流件磨损严重，使用周期较短，运行电流过高，故障频发，维修率高的问题。本研究对渣浆泵过流件冲蚀磨损机理进行研究，据此提出渣浆泵过流件材料选择和结构优化的原则。
　　本研究首先统计分析了某企业使用的渣浆泵过流件的使用周期和磨损失效情况。统计过流件平均使用周期，分析渣浆泵过流件主要磨损失效形态、不同过流件主要磨损部位、过流件主要磨损阶段及其主要机理。研究发现，根据磨损失效形态可分为凹坑、线槽、穿透、弧形槽和失形。根据产生磨损失效的过流件不同，磨损失效分为叶轮磨损失效、前护板磨损失效、护套磨损失效、后护板磨损失效、减压盖磨损失效和副叶轮磨损失效。过流件的冲蚀磨损，根据磨损过程的不同时间阶段，可分为三个阶段:初期磨损阶段、正常磨损阶段和失效磨损阶段。
　　利用Fluent仿真软件对渣浆泵过流件流场进行了流体动力学建模与仿真。对过流件三个易于磨损的部位进行了流场压力和流速分析，并对仿真结果云图和过流件磨损照片进行对比研究。分析了流场中流速分布、压强分布等特点对气蚀产生的影响。通过对仿真结果中的压力和流速云图分析，发现在气蚀较为明显的部位，压力云图中往往显示该部位为负压力或压力梯度（压力变化）较大;微细固体颗粒产生微切削作用明显的部位，其混合流体流速要比周围区域的大。
　　对渣浆泵过流件常用材料（6种）进行了冲蚀实验研究，分析了材料冲蚀率和冲蚀表面形貌。重点研究了冲蚀作用对不同过流件材料磨损的影响。通过冲蚀率分析，高铬合金铸铁，碳化硅陶瓷，硫化橡胶相对比较耐冲蚀，HT200，Q345，PP相对不耐冲蚀。通过对冲蚀表面形貌的分析，金属材料（高铬合金铸铁）、橡胶（硫化橡胶）和塑料(PP)的材料冲蚀去除机理，主要是磨料粒子微切削作用;而硬脆的碳化硅材料则以材料的晶间断裂导致的晶粒剥落为主。
　　通过渣浆泵过流件失效机理的分析，提出过流件材料选择原则和过流件结构改进原则。对于金属材料，气蚀磨损是主要的失效机理;对于橡胶材料，冲蚀磨损是主要的失效机理;氮化硅材料既耐气蚀磨损也耐冲蚀磨损，但其脆性断裂损伤会导致过流件的意外失效。由此提出过流件材料选择原则:若在液固混合流体中固相颗粒≤1mm时，可首选氮化硅材料;若在液固混合流体内偶尔出现相对较大的颗粒时，可以选择硫化橡胶或聚氨酯材料;也可选择不同材质配合使用，如橡胶过流件和陶瓷过流件相配合使用。
　　本研究对过流件材质进行了优选，对过流件进行了局部优化，通过在某企业的实际应用，取得了良好的应用效果。

目录

声明

摘要

符号说明

第1章 绪论

1．1 渣浆泵技术应用现状

1．2 多相流体冲蚀磨损机理研究现状

1．2．1 微切削理论

1．2．2 脆性断裂理论

1．2．3 薄片剥落理论

1．2．4 低周疲劳理论

1．2．5 气触

1．3 多相流体仿真技术研究现状

1．4 存在的问题

1．5 本文研究目的、意义及主要研究内容

1．5．1 本文研究目的、意义

1．5．2 本文主要研究内容

第2章 渣浆泵过流件主要磨损及失效形式

2．1 过流件使用周期统计

2．2 过流件失效形态

2．2．1 磨损失效形态

2．2．2 过流件磨损形态

2．2．3 磨损阶段

2．3 本章小结

第3章 渣浆泵过流件流场仿真研究

3．1 仿真模型建立

3．1．1 渣浆泵过流件流场几何模型建立

3．1．2 多相流仿真流程

3．1．3 仿真设置和结果后处理

3．2 仿真结果与分析

3．3 本章小结

第4章 过流件冲蚀磨损的实验研究

4．1 实验方法

4．2 实验数据与分析

4．2．1 不同材料去除率分析

4．2．2 不同材料冲蚀表面形貌分析

4．3 本章小结

第5章 过流件失效机理分析、材料选择与结构改进

5．1 过流件的失效机理分析

5．1．1 气蚀磨损失效

5．1．2 冲蚀磨损失效

5．2 过流件材料选择

5．2．1 采用陶瓷过流件

5．2．2 选用硫化天然橡胶过流件

5．2．3 多材质配合使用的过流件选材方案

5．3 过流件结构改进

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的科研成果及获得的奖励