(二)高铬铸铁球在钼选矿厂中的应用
我国金属选矿厂磨球单耗较高,尤其是铁矿选矿厂磨球单耗比国外高一倍以上,故磨球消耗量极大,据我国有关部门统计,1979年国内选矿厂全年磨球耗用量约为24万余吨,因此研究磨球材质、改善和提高磨球性能,降低磨球单耗,对国民经济将起到巨大节能效果。
西安交通大学机械工程系和金堆城钼业公司共同进行了高铬铸铁球在钼选矿厂中应用的试验,取得了明显的效果。
高铬铸铁由于其金相组织的特点:高屈服强度马氏体金属基体上分布着不连续的高硬度(Fe,Cr)7C3碳化物相,因此特别适用于磨料磨损的场合。高铬铸铁在平盘磨煤机中用作辊套及衬板已获得相当成功,其寿命分别为原高锰钢的3~4倍和9~10倍。在水泥磨中用作衬板,其磨耗也大幅度降低,显示了高铸铁使用在磨料磨损的场合具有广泛的前景,但在湿磨条件下,高铬铸铁使用效果如何?国内未见资料报导,最近日本报导高铬铸铁湿磨铜矿石的磨耗速度为0.4997克/小时,由此可见,湿磨虽降低抗磨性,但高铬铸铁的磨耗速度仍然低得多。
1.高铬铸铁球的化学成份铸造工艺
高铸铁球的化学成份如表所示。
高铬铸铁磨球化学成份 | ||||||||||
化 学 成 份(%) | 硬度Rc | 金相组织 | ||||||||
C | Si | Mn | S | P | Cr | Mo | Cu | Fe | ||
2.4~2.5 | ≤1.0 | ≤0.8 | ≤0.04 | ≤0.04 | 15~16 | 1.0~1.2 | 0.8~1.0 | 余量 | ≥60 | 马氏体+共晶碳化物十二次碳化物 |
磨球的铸造工艺系采用湿沙型铸造,大气压力侧冒口补缩,出炉温度1450~1470℃,包内加0.8%一号稀土孕育,浇注温度1350~1360℃。磨球热处理系在炉内温度达到980℃后保温两小时,出炉后立即将磨球在地上散开,空冷,抽检磨球表面硬度,一般Rc≥60.
金堆城钼业公司原用邯鄣钢厂生产的中碳钢球,钢球表面硬度为Rc52~56,心部硬度为Rc34~36。
2.钼矿石矿物组成
矿石属安山岩型,很小见花岗斑岩型,目的矿物为辉钼矿,与非目前矿物石英、钾长石、斜长石等呈穿插共生关系,而以其硬度而论,矿物中硬度最高的石英占30.5%,钼矿石组成见下表。
钼矿石矿物相组成 | |||||||
矿物相 | 黑云母 | 云英 | 斜长石 | 黄铁矿 | 钾长石 | 辉钼矿 | 其它 |
矿物相% | 42.4 | 30.5 | 10.2 | 6.7 | 10.2 | 0.175 |
|
矿物相硬度HV | 900-1200 | 840-1130 | 795 |
3.试验结果
金堆城历年使用锻钢球的消耗量如下表所示。高铬铸铁球的单耗测定结果和磨损率测定结果分别示于下下两表。
金堆城锻钢磨球统计 | ||||
选矿厂 | 统计年限 | 处理矿量(吨) | 锻钢球耗量(吨) | 磨耗kg/T |
小选厂 | 1966-1982 | 1863025.26 | 3285 | 1.764 |
中选厂 | 1971-1982 | 15587646.42 | 25574.5 | 1.641 |
合计 |
| 17450671.68 | 28859.5 | 1.654 |
高各铸铁磨球单耗测定 | |||||
测定日期 | 运用周期(吨) | 处理矿量(吨) | 高铬球耗量(公斤) | 磨球单耗(公斤/吨) | 备注 |
1982.10.16 | 729 | 7357.78 | 3808.77 | 0.5176 | 取样计算 |
1982.10.28 | 1009.75 | 10290.86 | 5164.186 | 0.5018 | 取样计算 |
1982.11.29 | 1664.92 | 17017.08 | 7371.346 | 0.433 | 取样计算 |
1982.12.25 | 2195.42 | 22443.32 | 10771.346 | 0.48 | 取样计算 |
1983.1.26 | 2784.09 | 28304.67 | 13911 | 0.491 | 清仓过磅 |
高铬铸铁磨球磨损率测定 | ||||||||||
测定日期与运行时(小时) | Ф100 | Ф80 | Ф60 | |||||||
球重(克) | 球失重(克) | 磨损率(克/小时) | 球重(克) | 球失重(克) | 磨损率(克/小时) | 球重(克) | 球失重(克) | 磨损率(克/小时) | ||
82.9.11 |
| 4302.6 |
|
| 2186.38 |
|
| 71.2 |
|
|
82.10.16 | 729 | 3714 | 888.6 | 1.219 | 1751.6 | 44.78 | 0.596 | 614.75 | 56.45 | 0.352 |
82.11.28 | 280.75 | 3225 | 189 | 0.673 | 1575.63 | 175.99 | 0.627 | 547.9 | 66.85 | 0.238 |
82.11.29 | 655.17 | 2591.4 | 633.6 | 0.967 | 1205.4 | 370.23 | 0.565 | 404.5 | 143.4 | 0.219 |
| 530.5 | 2113.3 | 478.1 | 0.901 | 1000 | 205.4 | 0.387 | 316 | 88.5 | 0.167 |
82.9.11 | 588.67 | 1574.1 | 539.2 | 0.916 | 7421 | 257.9 | 0.438 | 200.8 | 115.2 | 0.19 |
83.1.26 | 2784.09 |
| 2728.5 | 0.98 |
| 1444.28 | 0.519 |
| 670.4 | 0.241 |
由表列数据可以看出:使用高铬铸铁球,单耗仅0.491公斤/吨。与原来使用的锻钢球1.654公斤/吨的单耗相比,单耗降低了70.3%。一个高铬铸元气球可顶3.369个锻金山球用。据测定,高铬铸元气球的破碎率也很低。试验期间仅发现ф100毫米球有三个发生裂纹,即破球率为0.67‰;而ф80,ф60毫米球均未曾发现破球。可见所选定成份的高铬铸元气球所具有的韧性足以防止破球的发生。
据试验单位初步估算,使用高铬铸铁球,可使年耗一万吨锻钢球的选矿每年节约7~8千吨钢球,节省钢球费用至少120~180万元。
高铬铸铁球在铸造过程中尚有缺陷,有气孔、缩松等,使球的致密性和强度性能降低,易使缺陷处剥落,加快磨损。目前正在采取措施改进球的内在质量。