Пластины из оксидно-алюминиевой керамики

Когда слышишь про пластины из оксидно-алюминиевой керамики, многие сразу представляют себе нечто вроде универсальной брони для любых условий. Но на практике — это узкоспециализированный материал, который в горняцком деле либо спасает ситуацию, либо создаёт головную боль, если не учесть нюансы. Вот, к примеру, в ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи износостойких материалов мы с ними работаем не первый год, и до сих пор сталкиваемся с случаями, когда клиенты переоценивают их стойкость к ударным нагрузкам.

Где керамика работает — а где нет

Основная ошибка — считать, что оксидно-алюминиевая керамика подходит для любых абразивных сред. Да, её твёрдость по шкале Мооса достигает 9, но если в породе есть крупные обломки с острыми кромками, как в некоторых угольных разрезах, пластины могут давать трещины. Мы это заметили ещё в 2019 на одном из проектов в Кузбассе: поставили партию для футеровки гидроциклонов, а через два месяца — микросколы по краям. Пришлось пересматривать геометрию креплений.

Кстати, о гидроциклонах — именно для них пластины из оксидно-алюминиевой керамики оказались наиболее стабильными. В тех же центробежных трубах с самораспространяющейся керамической футеровкой, которые производит ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи износостойких материалов, керамика держится годами, если речь идёт о мелкодисперсных шламах. Но стоит подать пульпу с частицами крупнее 5 мм — начинается неравномерный износ. Причём не по всей поверхности, а локализовано, будто выщерблины.

Ещё один момент — температурная стабильность. Вроде бы керамика должна держать нагрев, но при резких перепадах, например, при промывке горячей водой после зимнего простоя, некоторые партии давали отслоения. Мы тогда с поставщиком сырья разбирались — оказалось, дело в скорости спекания. Слишком быстрый отжиг создаёт внутренние напряжения.

Практика монтажа: что не пишут в инструкциях

Никогда не забыву, как на одном из ГОКов пришлось переделывать футеровку гидроциклона из-за неправильной установки пластин из оксидно-алюминиевой керамики. Технологи по старинке решили посадить их на эпоксидку, не учли тепловое расширение металла корпуса. Результат — после трёх циклов нагрева-охлаждения пластины ?поплыли?. Пришлось срочно лететь, объяснять, что для таких условий нужен эластичный полимерный состав.

Сейчас в ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи для монтажа рекомендуем двухкомпонентные клеи с рабочей температурой до 180°C. Но и тут есть нюанс — если поверхность пластины не прошла пескоструйную обработку перед склейкой, адгезия падает на 30–40%. Проверяли лабораторно: шероховатость Ra не менее 6,3 мкм, иначе даже лучший клей не спасёт.

Крепёж — отдельная тема. В тех же центробежных трубах иногда пытаются экономить на болтах, ставя обычную сталь вместо нержавейки. Через полгода коррозия ?съедает? крепёж, пластины смещаются, и вся футеровка идёт под замену. Мы после такого случая в Карелии даже стали в договоры прописывать марки метизов.

Кейсы с горнорудными предприятиями

На https://www.hzwear.ru есть отчёт по эксплуатации керамических пластин на обогатительной фабрике в Норильске — там срок службы футеровки удалось продлить с 8 до 22 месяцев. Но мало кто знает, что изначально была неудачная попытка с пластинами другой формы — квадратные элементы создавали зоны застоя пульпы, что приводило к точечной эрозии. Перешли на шестигранные — проблема ушла.

А вот на золотодобывающем предприятии в Якутии, наоборот, квадратные пластины сработали лучше — из-за специфики вибрации на промприборе. Там главным оказалось не форма, а толщина — поставили 12 мм вместо стандартных 8, и износ снизился втрое. Правда, пришлось пересчитывать балансировку барабана.

Интересный момент: иногда пластины из оксидно-алюминиевой керамики показывают разную стойкость в зависимости от химического состава пульпы. На медных концентратах с pH ниже 3,5 мы наблюдали ускоренную деградацию — видимо, сказываются примеси фтора. Пришлось разрабатывать защитное покрытие для таких случаев.

Технологические тонкости производства

В ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи износостойких материалов изначально делали ставку на метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для керамики. Но для оксидно-алюминиевых пластин пришлось дорабатывать технологию — добавлять легирующие присадки, чтобы снизить хрупкость. Сейчас используем оксид иттрия в составе шихты, это дало прирост ударной вязкости на 15%.

Геометрия — вот что часто недооценивают. Стандартные прямоугольные пластины плохо работают в зонах с турбулентным потоком. Для гидроциклонов мы перешли на трапециевидные элементы со скруглёнными краями — вихревой поток теперь не ?подрывает? кромки. Мелочь? А экономия на замене футеровки вышла 300 тысяч рублей в год на одном аппарате.

Контроль качества — отдельная головная боль. Ультразвуковой дефектоскоп выявляет только крупные пустоты, а для микротрещин пришлось внедрять капиллярный метод. Да, это удорожает продукцию, но зато снижает количество рекламаций. Кстати, после введения этого контроля на нашем сайте появился раздел с методиками проверки — многие клиенты теперь требуют протоколы испытаний для каждой партии.

Что в перспективе?

Сейчас экспериментируем с многослойными пластинами — основу из конструкционной стали, а рабочий слой из оксидно-алюминиевой керамики. Проблема в разном коэффициенте теплового расширения — при термоциклировании появляются напряжения. Пока тестовые образцы выдерживают 50 циклов, нужно минимум 200 для промышленного применения.

Ещё интересное направление — пластины с канавками для датчиков износа. В Германии такие видел, но там стоимость запредельная. Пытаемся адаптировать для условий российских ГОКов — пока сложно с герметизацией электроники.

В целом, пластины из оксидно-алюминиевой керамики — не панацея, а инструмент, который нужно грамотно подбирать. Как показывает практика ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи, даже самый износостойкий материал можно ?убить? за месяц неправильной эксплуатацией. Поэтому сейчас акцент — не на продажах, а на консультациях: сначала изучаем условия заказчика, потом предлагаем решение. Иначе получается, как с тем гидроциклоном в Кемерово — потом разбираем завалы.