矿浆输送管道中的介质含有高硬度的矿物颗粒,对普通金属阀门的密封面和流道产生剧烈的切削和冲刷。耐磨陶瓷阀凭借陶瓷材料的超高硬度,能够在这种工况下保持较长的使用寿命。
在铁矿、铜矿、金矿的选矿厂中,矿浆浓度大、颗粒棱角尖锐,阀门频繁启闭时,颗粒会嵌入密封面,导致金属阀门迅速失效。采用氧化铝陶瓷或碳化硅陶瓷作为流道衬里和密封副,可以有效抵抗颗粒的切削。陶瓷的维氏硬度远高于金属,矿浆颗粒在其表面难以形成划痕,仅会产生轻微的抛光效果。
矿浆中的粗颗粒对阀门的冲击力较大,单纯的高硬度陶瓷可能因脆性而发生崩边。针对这种工况,可以采用氧化锆增韧氧化铝陶瓷,在保持较高硬度的同时提高了断裂韧性。陶瓷密封副的设计应采用“硬对硬”结构,即阀板和阀座均为陶瓷材料,避免因硬度差异导致软侧快速磨损。密封面应设计为宽面接触,增加磨损余量。
在实际操作中,耐磨陶瓷阀在矿浆管道上应避免长期处于小开度状态。因为小开度时,矿浆高速通过狭窄缝隙,会像水刀一样切割陶瓷密封面,形成沟槽。如果需要调节流量,应选用专门设计的耐磨调节阀,或者采用多级降压结构。对于频繁启闭的切断阀,每次关闭时应尽可能快速动作,减少颗粒进入密封面的机会。
当阀门需要维修时,拆解后应重点检查陶瓷密封面是否有崩边或贯穿裂纹。轻微的崩边可以通过金刚石研磨膏手工修复,但修复后需要检查密封面的平面度。如果崩边面积较大,则需要更换阀板或阀座。拆卸过程中应注意保护陶瓷件,避免用钢制工具直接敲击,应使用铜棒或木槌。
矿浆管道中往往还含有残留的选矿药剂,如黄药、起泡剂等,这些化学物质对金属有腐蚀作用,但对氧化铝陶瓷基本无影响。因此,耐磨陶瓷阀在矿浆环境中不仅耐磨,还耐腐蚀,综合性能优于高铬铸铁阀门。对于含有氢氟酸的矿浆,应选用碳化硅陶瓷,因为氧化铝会与氢氟酸反应。