杂 质泵过流件用高分子材料

１００ 渣浆泵［４］输送石英。物料特征：流量 １８ ０ ｍ ３／ ｈ ，
矿浆质量浓度 ３０％ ，矿浆密度 １ ２３０ ｋｇ ／ ｍ ３，矿石密
度 ２ ７００ ｋｇ ／ ｍ ３，最大粒径 ３ ｍ ｍ ，D５０ 粒径 ０．３ ｍ ｍ 。 Ｌｒｐ１００／ １００ 渣浆泵叶轮护套内衬材料用Ｌ ｉｎａｔｅｘ。经
半补强炭黑（ ＳＲＦ） ２７，活性碳酸钙 ２３，共计 １６６．０５。
１０ 套 ４ＰＮＪＦＡ 叶轮和护板到马钢选矿厂使用，寿命
为：叶轮及前护板 ６０ ｄ ，后护板 ８ ０ ｄ ，开车率约
５０％ 。推广到 ２ＰＮＪＦＡ、２５０ＦＪ－ ３５、８ ＰＳＪ 和Ｐ ＮＪ－ ２５
等型号的渣浆泵衬胶件上，经多家使用，寿命比金属
１５％ ，粒度 ＜４０ 目，ｐ Ｈ 值２ ～４。结果表明，ＣＳＭ 橡
胶叶轮寿命在 ８ ７５ ｈ 以上。
高苯乙烯丁苯橡胶具有强度高、耐磨耗、硬度
高、伸长率小等优点，在常温下具有树脂的特性。用
其做树脂骨架底胶填入活塞模具的模腔底部，然后
填入高弹性耐磨的顺丁橡胶与丁苯橡胶并用体系橡
胶，合上模后再经硫化、脱模而制造的一种泥浆泵
砂泵的护套磨蚀最为严重。橡胶、聚氨酯、工程 塑料作内衬的护套，对呈尖锐角形的矿渣易被划破； 内衬Ｓ ｉＣ 的护套，经受不住大颗粒矿渣的冲击，在使 用中往往出现破裂；镶铸硬质合金作内衬成本高且工 艺复杂；镍硬铸铁含 Ｎｉ 高不适合国情；整体氮化硅 护套成本更昂贵；用高铬铸铁来制造耐磨护套含合金 量高且热处理工艺复杂，生产中常产生废品。何俊 （ＣＮ１１０３９ ３３Ａ） 等在不同圆的砂泵铸铁外壳腔内壁涂 上 ＳＹ ２８ 粘结剂的天然橡胶和 Ｓｉ３Ｎ４ 陶瓷片，再将胎 膜压入并施加压力后将该砂泵护套装置放入硫化炉， 在 １２０～１５０ ℃、１～３ ｈ 内硫化。该耐磨砂泵耐磨性 能好，寿命高。
Ｎ ＢＲ／ ＰＶＣ 衬制的砂浆泵性能稳定、能耗低、寿命 长。
油田钻井用泥浆泵通过活塞的往复运动带出井底 的岩屑和循环钻井液。活塞与液压缸及皮碗形成密闭 的空腔，皮碗要承受较高的压力，还要输送高粘度、 大密度和高含砂量及高腐蚀的液体，易损坏，寿命
＊ 作者简介：刘超锋，男，１ ９ ６ ９ 年生，河南郑州人，硕士，副 教授，从事材料与化学工程。１ ９ ９ １ 年毕业于华东理工大学，１ ９ ９ ７ 年硕士毕业于浙江大学。
活塞［１２］，在使用后已超过设计寿命，未出现异常。
３ 热。此类材料具有 类似硫化橡胶的物理力学性能，又具有类似热塑性塑 料的加工成型特性。聚氨酯（ ＴＰＵ） 就是最早开发的一 种热塑性弹性体。
聚氨酯弹性体和以其为基体制备的复合材料，可 在浆液冲蚀磨损和腐蚀磨损领域中应用。卢德宏［１３］等 在模拟条件下，对比测试了高铬铸铁和聚氨酯弹性体 二种耐磨材料的冲蚀磨损性能。结果表明，聚氨酯弹 性体的耐磨性是高铬铸铁的 ５．３ 倍，聚氨酯弹性体耐 磨材料适合做叶轮材料。Ａｌ２Ｏ３ 增强聚氨酯改性环氧 树脂复合材料涂敷砂浆泵叶轮的材料成本比高铬铸铁 降低 ３５％ ［１４］。有资料报导，某抽砂淤背工程使用的４ 寸泥浆泵，使用改性聚氨酯弹性体叶轮后，使用寿命
１ 热塑性塑料
尼龙 （ＰＡ） 刚性逊于金属，但比抗压强度与金属 相近。由于尼龙强韧耐磨，比重为钢件的１ ／ ７，拆装 方便，运转轻快，无功损耗低，且可避免金属叶轮气 蚀损坏，运行费用降低。王德前［１］等用环状己内酰胺 单体通过生成阴离子碱金属盐催化引发开环聚合原 理，以玻璃纤维、碳纤维、碳化硅作为填充增强剂， 并在反应体系内增稠分散均匀，注入预热离心转动模 具中聚合成型制成泥浆泵叶轮。该叶轮表面无气泡。 该技术不需高压力的注塑成型机和昂贵的模具，制件 成型尺寸不受限制，与铸钢叶轮相比，寿命提高１ ～ ２ 倍。
曾有下列报道分别将改性的高密度聚乙烯hdpe粉末或者尼龙1010经流化床可以成功地涂敷于浙江今飞机械集团农业药械厂与中国农机院联合研制的dmbj2100dmbj4200型低压大排量工业用活塞式隔膜泵的防腐工件出水管座泵盖
杂质泵过流件用高分子材料
第 ３５卷 ２００７ 年第 ３ 期
论文编号：１００１－ ３９５４（２００７）０３－ ００７５－ ０７７
田宝松［１６］提出一种泥浆泵活塞，解决了现有的泥 浆泵活塞其Ｕ 形橡胶皮碗易磨损的问题。其特征在 于：铁芯外圆周的一侧做成不规则的圆弧倒角状，并 用聚氨酯浇注成型。聚四甲撑醚二醇型聚氨酯弹性体 即Ｐ ＴＭＧ － ＰＵ，其耐温、耐微生物、极其良好的水解 稳定性及优良的动态力学性能和卓越的耐磨蚀性，是 聚氨酯弹性体中有发展前途的一个品种。ＰＴＭＧ － ＰＵ 用于制作泵用护套［１７］以替代传统的普通橡胶护套已投 入使用。
４ 塑料粘结剂
塑料粘结剂的粘料包括热固性树脂 （如酚醛树 脂、脲醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂等） 和热塑性 树脂（ 聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛类酯、聚苯乙烯 等）。
毛轲［１８］将 １００～６００ 重量份的陶瓷加热至 ６０ ℃， 将 ５～１５ 份的无水乙醇加入到等量的 Ａ７７１ 硅烷偶联 剂中稀释，偶联剂加入到预热的陶瓷中作表面清洗， 处理后的陶瓷置于真空中 １ ｈ ，并冷至常温待用；将 １００～３００ 份的环氧树脂 Ｅ－ ５１、５０～１００ 份的聚硫橡 胶，在搅拌下加热到 １００ ℃，自然冷却至 ５０ ℃ 时加 入 ３０～８ ０ 份 ＣＮ１０４ 环氧丙烯酸酯，搅匀，再加上述 陶瓷和纤维，搅拌均匀后冷至常温，并在常温下真空 处理，除气、除水；按配比准确称取异佛尔酮二铵、 环氧树脂固化剂 Ｔ３１、Ａ７７１ 硅烷偶联剂、过氧化苯 甲酰，混合搅匀即得杂质泵衬板专用粘合剂，特别适 合硬度高、脆性大的高铬铸铁衬板和合金钢衬板使 用。该发明还可添加陶瓷珠或陶瓷片，得到工业修补 剂。
杂质泵过流件用高分子材料
刘超锋＊ 许培援 方少明
郑州轻工业学院材料与化学工程学院 河南郑州 ４５０００２
摘要：简介了关注杂质泵过流部件用材料的必要性。介绍了高分子材料在杂质泵过流件应 用的最新研究成果。其应用包括：隔膜泵隔膜、叶轮、活塞、活塞皮碗、泵的衬里、抗磨 环及用于工业修补剂的塑料粘结剂。 叙词：杂质泵 过流件 高分子材料
对比，耐纳特泵叶轮寿命分别是Ｐ ＮＪ 胶泵和镍铬合金
泵的 １２ 倍和 ４ 倍，前后护套分别是 ２４ 倍和 ８ 倍。
连
广西凤凰山银矿［５］ 于 ２００１ 年 １ 月投产后，尾矿
续
输送系统频繁故障。２００１ 年 １２ 月对尾矿输送系统进 行了改造。原用 ８ ０ＮＧ ８ ０ 砂泵，一套易损件的使用时 间只有 １．５２ 个月，改造后采用 ＬＮ Ｔ１００×１００ 的耐纳
胶隔离膜长期在泥浆和水介质环境中作往复运动，要
求其强度高、硬度低、耐老化性能好、屈挠寿命长、
扯断永久变形小。为此，陈敬［９］等研制的一种膜隔式
浆体泵橡胶隔膜的胶料配方为：ＮＲ（１＃ 烟胶片）１ ００，
氧化锌 ５，硬脂酸２ ，防老剂 ４０ １０１．５，防老剂 Ａ １，
石蜡 １，半补强炭黑 ２５，轻质酸钙 １５，松焦油 ２，
隔膜泵是目前世界上较先进、国内外泵行业技术 难度较大的浆体输送泵类产品之一。曾有下列报道， 分别将改性的高密度聚乙烯 （Ｈ ＤＰＥ） 粉末［２］或者尼龙 １０１０［３］经流化床可以成功地涂敷于浙江今飞机械集团 农业药械厂与中国农机院联合研制的 Ｄ Ｍ ＢＪ２１００、 ＤＭＢＪ４２００型 低压大排量工业用活塞式隔膜泵的防腐 工件（ 出水管座、泵盖）。其中制备改性 Ｈ ＤＰＥ粉 末的
输 送
特耐磨胶泵（ 山东烟台鑫海矿山机械厂），易损件的寿
命延长到不小于 １２ 个月。
铜陵有色公司橡胶厂［６］将渣浆泵的叶轮和护板
等改为衬胶件。衬胶的较佳配方为：ＮＲ１００，硫黄
２．５，氧化锌 ＋ 硬脂酸 ７，促进剂 ＤＭ ／ ＴＭＴＤ １．０５，
防老剂 Ａ １．５，石蜡＋松焦油 ４，高耐磨炭黑 （Ｈ ＡＦ） ＋
短。孟兰兴（ ＣＮ１０４０６６０Ａ） 等发明一种泥浆泵活塞皮 碗。由于采用 ＴＤ １ 和 ＭＤ１ 加环氧化合物合成的浇注 胶，该发明在泵压 １４．７～１７．７ ＭＰａ，排量 ２０ Ｌ，含
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Mining & Processing Equipment
第 ３５卷 ２００７ 年第 ３ 期
杂质泵过流件用高分子材料
橡胶的刚性差，使叶轮转速受到限制，在叶轮上已很 少用，多用在耐磨衬板及泵壳的内衬板。天然橡胶的 使用温度不得大于 １５０ ℃，且不能用在腐蚀性介质 中。
耐纳特 （ＬＩＮＡ ＴＥＸ） 橡胶含 ９ ５％ 以上纯天然橡 胶。其优点是抗磨损、防腐蚀、防结垢、减振降噪 等，有 ７ 个品种。其中，Ｌｉｎａｔｒｉｌｅ 耐油性好，耐高 温、热老化和疲劳，气密性好，可用于化工流程泵的 叶轮和衬套或含油基添加剂矿浆处理设施的内衬等。 唐钢于 １９ ９ ６ 年在１ ＃ 砂泵站使用进口的耐纳特Ｌ ｒｐ１００／
方法是：８ ０ 目 （２２７ µｍ ） 的 Ｈ Ｄ ＰＥ 粉末 １００ 重量份和
各种添加剂 （ＴｉＯ２ （Ｒ） ５～１０、滑石粉５ ～６、炭黑１ ～ ３、Ｃｒ２Ｏ３０．５～１、ＤＣＰ ３～５、复合助剂 ０．２～１．５） 混 合球磨 ８ ～２４ ｈ 。上海华通开关厂电镀车间的隔膜泵 的该涂层使用三年后仍完好。
是原寿命的 ６～１０ 倍；某黄金选厂输送尾矿的 ６／ ４Ｄ 沃曼泵，改性聚氨酯弹性体部件的使用寿命可达到原 来的 ３ 倍；某铁矿输送矿浆的 ２ ｉｎ 砂泵的泵壳端盖， 用改性聚氨酯弹性体进行处理后，使用寿命从 １ 个月 延长到 ３ 个月。
挖泥船所挖土质由淤泥类向沙土类过渡。泥泵配 件之一抗磨环的磨损会影响挖泥船效率及成本。抗磨 环表面一旦产生气蚀孔洞，或抗磨环制作过程中有缺 陷，则在孔洞或缺陷处破坏更容易集中，破坏更严 重。克服这种破坏需要一种既有较高硬度又有很好弹 性的材料。王春明［１５］等研制的聚氨酯弹性体复合抗磨 环用于挖泥船泥泵中证明，该产品比传统的钢质抗磨 环的使用寿命延长 ３ 倍以上。
磨碳黑 ５０～９ ０ 份，硫磺 ２～５ 份，古马龙 ４～９ 份，
二丁脂 ２～１０ 份，短纤维 ５～２０ 份。其中的短纤维
可起增强耐磨、耐撕裂的特性，也可起润滑作用，
可在大庆打两口 １ ２００ ｍ 深的生产井，不需更换。
隔膜泵的隔离装置由隔离罐和橡胶隔膜组成。在
隔离装置中，清水和浆体被隔离并进行能量交换。橡
衬里延长５ ０％ ～３００％ 。
Ｒ１３１ 是一种烷基改性酚醛树脂，与 ＮＢＲ 和Ｐ ＶＣ
的相容性好，且在胶料硫化时有固化和参与 Ｎ ＢＲ 和
ＰＶＣ 共交联的作用。研究［７］表明，用 Ｒ１３１ 改性的
２ 橡胶材料
天然橡胶是泥浆泵中常用耐磨材料。橡胶弹性较 好，对细小颗粒的高角度冲击磨损表现出良好的耐磨 性，但对尖锐颗粒的小角度剪切磨损非常敏感，加上
沙量在 ０．７％ ～１％，井深平均 ２ ８ ００ ｍ 的工况条件
下，平均寿命比现有技术提高了５ ～１４ 倍。焦学明［８］
则发明另一种制作泥浆泵活塞皮碗，其成分：天然胶
６０～７０ 份，丁腈胶 ３０～４０ 份，氧化锌 ２～５ 份，硬
脂酸 ２～４ 份，松焦油 ４～６ 份，防老剂 ２～４ 份，促
进剂 ＤＭ １．５ ￣ ２．０ 份，促进剂 Ｄ １．０～１．５ 份，高耐
组成与皮膜橡胶层基本相同的胶料制成的胶浆作为橡
胶与织物粘合用胶粘剂，胶粘剂层的厚度控制在４ ～
７ ?ｍ 内。该皮膜的台架屈挠试验寿命在 １ ２００ 万次
以上。
连 续 输 送
氯磺化聚乙烯橡胶（ ＣＳＭ） 因化学结构的饱和性而 具有优良的耐腐蚀性和较高的物理机械性能。石家庄 水泵厂［１１］用 ＣＳＭ 橡胶试制 ３／ ２Ｃ－ ＡＨ Ｒ 胶泵叶轮 ５ 个和 ８ ／ ６Ｅ－ ＡＨ Ｒ 胶泵叶轮 ２ 个，分别发往中原冶炼 厂、云峰化肥厂做现场试验，矿浆的浓度为 １０％ ～
输送含固体颗粒的泥沙或腐蚀性渣浆的杂质泵 广泛用于矿山、水利、石油、煤炭、交通、 电力（ 尤其是火电）、建材、市政和环保等部门，用于 采矿、清淤，输送尾、精矿砂、灰渣、煤泥和铁粉 等。其耐磨件一般包括护套（ 蜗轮）、护板（ 前护板、 后护板）、叶轮、副叶轮和减压盖等。过流件由于受 固、液两相流中的固相硬粒冲蚀磨损和腐蚀及汽蚀并 存的磨损，运行工况恶劣。因此，对过流件的延寿及 修复的研究，极具经济价值和市场前景。
机油 ８ ，硫黄 ２，促进剂 Ｍ ０．７，促进剂 ＣＺ ０．５，总
计 １６３．７，含胶率 ６１．０９ ％ 。硫化条件为 １４１℃／ １１．８
ＭＰａ×２０ｍ ｉｎ。
上海华向橡胶制品公司邓治国［１０］分别以丁睛橡
胶、氯丁橡胶和三元乙丙橡胶研制一种以高强度的锦
纶织物 ６０１ 锦纶布增强的隔膜泵用橡胶皮膜。其采用