礦山充填是一種利用尾礦或其他廢棄物制備充填料,并將其輸送到井下采空區,以支撐圍巖或堆存廢料的技術。充填技術不僅可以提高礦山資源回收率,還可以減少地表占用和環境污染,是一種環保、經濟、安全的礦山開采方式。
充填技術的關鍵環節之一是充填管道的設計和選材。充填管道要承受高壓、高速、高濃度的充填料的沖擊和磨損,同時要具有良好的抗腐蝕、抗溫差、抗變形等性能。因此,充填管道對材料的耐磨性、強度、韌性、導熱性等有較高的要求。
目前,市場上常見的充填管道材料有單一材質管道和復合材質管道兩大類。單一材質管道主要有鑄鋼管、鑄鐵管、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管等,這些管道的優點是成本低、加工方便,但缺點是耐磨性差、重量大、易變形。復合材質管道主要有雙金屬復合管、堆焊復合管、陶瓷復合管、橡塑復合管等,這些管道的優點是耐磨性好、重量輕、抗沖擊性強,但缺點是成本高、加工困難。
在眾多復合材質管道中,堆焊復合管具有較大的發展潛力和應用前景。堆焊復合管是利用數控全自動內壁堆焊碳化鉻合金材料,在普通鋼管上進行熔焊加工,形成一層厚度為3~7 mm的耐磨層。
堆焊復合管具有以下優點:
1、耐磨性能優異:堆焊耐磨層中含有大量的M7C3型硬質碳化物,其微觀硬度可達HV1500~1800,宏觀硬度可達HRC60以上,耐磨性是普通鋼板的20~25倍,是高錳鋼的3~5倍。
2、抗沖擊性能良好:堆焊耐磨層與基體鋼管實現了冶金結合,不會發生剝落或斷裂。基體鋼管具有良好的韌性和強度,能夠承受強烈的沖擊而不變形。
3、抗腐蝕性能突出:堆焊耐磨層中含有較高比例的鉻元素,能夠形成致密的氧化膜,防止酸堿等腐蝕介質對基體鋼管的侵蝕。
4、抗溫差性能穩定:堆焊耐磨層與基體鋼管的熱膨脹系數相近,具有較好的導熱性能,在溫度急劇變化時不會因為內外層的膨脹不一致而導致裂紋或剝落。
5、重量輕便:由于堆焊耐磨層厚度較薄,且對基體鋼管的低熔深可以減小基體厚度,因此堆焊復合管比傳統的鑄鐵管、陶瓷貼片管等重量明顯減輕,在滿足使用要求的前提下,與傳統鑄鐵管相比,重量可降低20%~40%,便于運輸、安裝和拆卸。
6、加工方便:堆焊復合管可以根據需要進行切割、彎曲、開孔等加工,并可采用常規方法進行連接和修補。
綜上所述,堆焊復合耐磨管在充填系統中具有明顯的技術優勢和經濟效益,值得在更多的礦山中推廣應用。