黄晓宇
广东广业云硫矿业有限公司
摘要：矿山选矿设备主要应用于破碎、磨矿、浮癣分级、脱水、选别等选矿工艺作业流程上，目前随着国家对节能、环保、降耗要求的增加，规模化矿山的选矿设备易损件、防腐防磨材料从传统金属材料不断向非金属材料沿伸发展，具有耐磨、耐腐、经济、环保等特性的新型金属、非金属材料产品逐步推广运用，通过金属、非金属材料的优化互补，以复合的、单一加强形式切入实际工业化生产中，对于提高选矿设备运转率、延长易损件使用寿命的作用愈发明显，一定程度上降低了选矿单位成本。本篇就从常见的几种类型非金属材料在选矿工艺设备的实际应用，闸述非金属材料替代传统金属材料的方向和优缺点。
关键词：非金属材料，防磨防腐，选矿厂设备
非金属材料因重量轻、加工工艺相对简单、能源消耗低、使用寿命长等经济性诸多优势，使其在选矿防磨、防腐方面的应用越发广泛。对于选矿设备来说，设备运转率的高低，影响到选矿单位成本，在一些非冲击工况下，采用非金属材料，在流动和弱酸碱性环境下，其特有的属性对防磨防腐的作用相当明显。
1.非金属材料概述
对于非金属材料，是指导热导电性能较差非金属性质较为明显的材料。进入19世纪之后，在科学技术与生产技术快速发展的推动下，尤其在有机与无机化学工业快速发展的推动下，人类开始将石油、矿物以及植物等作为原材料，合成制造一些新型材料，并且这些新型材料完全不具备金属性质，比如，合成纤维、合成树脂、水泥、特种陶瓷以及人造石墨等。
在这些材料中，其有着不同的优异性能，完全超过了一些金属材料以及天然非金属材料的性能，在工业发展中其用途得到不断拓展，并且其发展十分迅速。
另外，部分非金属材料有着较高的硬度以及耐磨性，比如刚玉、碳化硅以及金刚石等，可以制作刀具、研磨剂、傻不以及砂轮等工具，为人们切削与磨削提供服务。部分材料有着较强的弹性以及耐磨性，比如运输皮带以及橡胶轮胎等可以被用于煤炭、矿石以及泥沙等颗粒抗磨损需求中。部分材料自身具有低摩擦系数以及润滑性能，能够有效减小摩擦以及磨损，比如碳化硅、石墨以及塑料等材料，运用其制成的密封圈、导轨等零件，能够在少油润滑的条件下稳定运行。在选矿设备的磨机衬板会选用橡胶材质，渣浆泵过流件也选用橡胶材质，做为更适合延长使用寿命的耐磨材料，这些统称为耐磨材料。
比如塑料、石墨、陶瓷等品种，均具有耐有机溶剂盐、碱、酸等新能，能够适应很多复杂工况。这样的非金属材料被称为耐腐蚀材料。
目前应用较为广泛的非金属材料包括：聚胺脂、橡胶、PE塑料、碳化硅等
选矿厂上应用的最广泛最有代表意义的就是这几种。
1.1非金属材质的易损件优点
（1）使用寿命相对长。在一些非耐受冲击工况下，在流动和弱酸碱性环境下，非金属材料具有较好的稳定性和适应性。阐述其分子结构和属性特点。
（2）重量轻，安装方便，劳动强度降低。在同样体积下，碳钢类制品比重是非金属材料的几倍，在选矿设备易损件的使用上，即使是在同等使用寿命下，非金属材料重量轻，安装条件要求不高，劳动强度相对低，更换和维修所需时间容易控制，有助于提高设备生产效率。
（3）性价比高。非金属材料的性价比相对金属材料高。毕竟非金属材料的取得要比金属材料简单成本低，甚至某些非金属材料是工业副产品和衍生物，譬如塑料类是石油炼化的衍生物，也可以人工有机合成，相对于金属元素和资源来说，更容易获得，虽然我国是资源大国，但却是铁矿石第一进口国，在金属利用领域上，不仅是上游缺少物尽其用，下游企业的技术水平仍与一流水平有较大差距，从战略上和制造成本各方面，非金属材料无非更具有性价比。
（4）耐磨、耐腐、耐酸耐碱。化学性质上，金属材料在遇弱性酸碱时易发生还原反应，在选矿复杂工况条件下，产生弱酸弱碱的腐蚀环境颇多，碳钢金属材料更加容易受腐蚀，以致强度下降。而非金属材料的结构分子较为惰性，而且是结构稳定的高分子，不像金属离子容易被酸碱还原，所以在选矿细磨、搅拌、浮癣分级等矿浆需要旋转运动时，非金属材料更加耐冲刷，耐腐蚀。
1.2非金属材质的易损件局限性
（1）需定型生产。由于非金属材料熔点低，抗弯强度差，不同于金属材料焊接、气焊、熔铸等多样加工工艺，制造过程是为了某一特定的结构或者生产需求设计出来的，从头到尾都是需要特定的模具，相对固定模式实施加工，较为单一，拓展性不强。
（2）不耐高温及冲击。由于非金属材料熔点低，抗弯强度差，在产生磨擦和受强烈冲击工况下，不能做为主要易损件使用，譬如矿石破碎工序，自磨工序。
（3）切削加工有限制。在大型装备和设备上，非金属材料要做到大而强，用切削加工难以实现，即使用复合方式，因为塑性大，弹性强，都不能达到金属材料切削的精度控制。
（4）不适于精度要求高的场合。在生产和实践生活中，非金属材料强度硬度的局限，存在加工精度不高问题，因为金属材料更具备刚性韧性，也更易控制加工精度，可通过热处理增强硬度、强度、抗弯性，市面上应用非金属材料提高强度的加工工艺相对复杂，提高加工精度的方法也有待提高。
2.非金属材料在选矿设备易损件的运用案例
2.1振筛筛网
筛网是矿石物料的筛分工艺中主要易损件，在聚氨酯复合筛网之前，都以金属材料筛网为主，在湿式筛分工况下，金属材料筛网的不足包括耐磨及耐腐蚀性差，使用寿命短，物料筛分粒度质量控制偏差大，且成本高，噪音大。聚氨酯复合筛网弹性好、耐磨耐腐性优，而且成型方便、重量轻，安装简单，使用表现为寿命长、筛分质量保证，适用范围广(干料、湿料、各种矿石)等特点，因此，聚氨酯筛网已逐步取代金属筛网，具有广阔的发展前景。
普通聚氨酯筛网如方孔和圆孔筛网由于孔的尺寸比较大因此可以采用胶板冲孔的方法进行生产，但对于条缝筛网由于筛孔非常小且多为上小下大的锥形孔因此采用传统的模压法和冲孔法难以实施只能用浇注的方法，浇注时为了保证开孔准确率必须严格控制浇注量.因此选用自制的RRIM机进行浇注。【1】
非金属振筛的应用优点还包括在实际应用中的出色性能表现，这样材料做成的振动筛在工作当中的可以提高工作效率，由于非金属材料与被筛材料的接触之间有很大的附着力，使材料可以产生二次高频震动，增强物料通透性使物料能得到更充分的震动，使效率大大的提升，提高分筛率，而且能降低噪音。
2.2橡胶的应用
对于橡胶的应用，选矿设备上应用已较为广泛。
（1）矿浆输送泵多用于选矿工序的矿浆运送，其过流件（叶轮、护套、护板等）以合金钢材质为主，而现在橡胶材质过流件已部分取代，或者混合搭配使用，使用效果明显，业界对于橡胶材质过流件的使用经验说明，在低扬程、物料细的工况下，橡胶材质过流件适应性强，耐腐耐磨，使用寿命更长,成本低。
（2）在浮选机中，一般将被药剂处理之后的矿浆，促使部分矿粒能够选择性地在气泡上固着；浮于矿浆表面被刮出制作泡沫产品，其余部分继续在矿浆中，进而实现分析矿物的目标。浮选机中定子和叶轮目前用橡胶材料。叶轮在转动时要形成负压，这样金属材料的使用并不能是负压达到很好的效果，此时橡胶的柔性就得到发挥，而且橡胶的耐腐蚀性也同样适用于这里。定子在浮选机里的作用是使矿化气泡均匀的分布在槽体表面。定子的作用和稳流板一样，主要是消除矿浆自旋，以保证液面平稳。当叶轮甩出的矿浆与定子叶片撞击时，产生新的漩涡。有利于卷吸（分割）空气和气泡分裂。因此，定子设计的优劣，会影响泡沫层稳定性和充气量。所以，定子采用橡胶材料可以使过程更加的顺利，避免了使用金属材料的损耗。
（3）HDPE材料用于输送矿浆管道和矿山废水，耐磨、耐腐、耐酸耐碱。聚乙烯是乙烯通过聚合反应，形成的一种热塑性树脂。输送矿浆用聚乙烯管道的原因是由于HDPE管的耐腐蚀、耐磨性能良好，因此其不需要进行防腐保养，另外，其具有摩阻孝质轻、耐老化、耐低温、施工方便等特点，尤其在固液浆体物料方面有着良好的运输性能。美国在50年代之后就开始加强对矿用管道的研制力度，并在装备工艺以及原材料等方面严格制定了规范要求，进而60年代后期之后已经将HDPE管应用于有色金属矿与化工矿等矿浆运输中。当前，HDPE管在国外有着良好的发展前景，虽然我国在80年底初才开始将HPDE管应用与矿浆运输中，但其发展空间良好。【2】
矿山废水的内容物比较复杂多具有腐蚀性，因为不同的矿物选别要用到不一样的选矿药剂，容易产生腐蚀的影响。如果碳钢材料、铸铁管道，维护保养不善的话，磨穿泄漏对周边环境会造成严重污染，而PE材料管道应用范围广，泄漏机率低许多，而且增加壁厚的难度不大，不产生负作用。
（4）碳化硅耐磨材料。碳化硅的性质比较稳定，硬度高，做为浮选机、搅拌机槽体内衬材料，具有耐磨、耐腐、耐酸良好的性能。碳化硅耐磨材料内衬施工简单，修复性好。另碳化硅制品也属于耐火材料，它具有优良的导热性，高热震稳定性，高荷重软化点及很好的耐磨性能，广泛用于各种有特殊要求行业。碳化硅耐火制品历来用于砌筑竖罐、制造塔盘和马弗炉胆等，做铝电解槽内衬、制浮选机叶轮和高温换热器,是近年来的新发展。【3】
3.结语
非金属材料在工程领域中得到充分利用，在矿山选矿工艺流程中更是发挥着巨大作用，非金属材料作为可持续利用的材料有着优良的性能和替代金属材料的未来趋势。非金属材料的前景良好，希望在以后的生产实际中我们可以攻克难题使非金属材料得到更广泛的应用。
参考文献
【1】弹性条缝筛网用聚氨酯弹性体的研制赵飞刘锦春孙学红王伟（青岛科技大学266042）
【2】大口径输送矿浆用聚乙烯管材的开发与应用邱祥玉杨苏平洪小秋（扬子石油化工股份有限公司研究员南京210048）
【3】山东中鹏碳化硅