渣浆泵中常用的弹性体主要分为三类:天然橡胶、聚氨酯及合成弹性体。
1.天然橡胶
天然橡胶作为衬里材料时,对粒径达12mm(1/2英寸)的固体颗粒表现出优异的耐冲蚀性能,但应用于叶轮时,其对粒径超过6mm(1/4英寸)颗粒的抵抗能力显著下降。此外,天然橡胶对含尖锐固体的介质适应性有限,不过新型抗切割配方已在一定程度上改善此缺陷。由于天然橡胶质地偏软,易被大尺寸固体或杂物切割、撕裂,在磨机回路(如球磨机、半自磨机滚筒及磨机集水坑振动筛)中应用时,筛孔尺寸与筛网介质状态的调控是确保其稳定服役的关键因素。 天然橡胶存在特有的滞后回复失效模式,即材料内部热量积聚可引发热分解及脱硫反应,导致机械性能急剧衰减。为规避该风险,叶轮圆周速度通常需控制在27.5m/s(5400ft/min)以下,以防止吸入衬里靠近叶轮外缘区域发生热降解。 天然橡胶对油类、溶剂及强酸的耐受性较差,接触后易出现体积显著膨胀、耐磨性降低及机械强度大幅下降等问题,且不适用于流体温度超过75℃的工况。对于化学品或高温环境,需采用合成弹性体,并依据具体化学介质与操作温度组合进行针对性选型。
2.聚氨酯
聚氨酯作为一类合成弹性体,由两种液态化学品混合浇注后固化形成。该材料对细小固体颗粒表现出优异的抵抗性能,在部分应用场景中其性能优于天然橡胶。 尽管并非典型的耐化学腐蚀材料,聚氨酯的抗化学膨胀性仍显著优于天然橡胶;在含多种化学品的浮选回路等场景中,其使用寿命可大幅超过天然橡胶。此外,聚氨酯可应用于叶轮圆周速度超过27.5m/s(5400ft/min)的泵侧衬里(此工况下天然橡胶已不适用),且适用于存在杂物可能损坏橡胶叶轮的偶发场景。 由于聚氨酯的肖氏硬度通常高于常规天然橡胶,其在对抗粗糙、锋利颗粒时性能可能受限,此类颗粒易导致其表面发生剥落。另外,聚氨酯的化学结构使其易受“水解”作用影响(弹性体的特有失效模式),尤其在接触强酸或强碱环境时;但通过特定配方改良,可显著提升其抗水解性能。聚氨酯的适用温度上限为70℃,且会被碳氢化合物降解。
3.合成弹性体
在合成弹性体化合物中,天然橡胶的聚合物组分被特制聚合物取代,这类特制聚合物可耐受特定化学环境或操作温度。这一改性过程通常需采用新型增强剂、固化剂及其他适配于所选合成橡胶的专用助剂。 尽管合成弹性体在耐化学性与耐热性方面均优于天然橡胶,但存在一项固有权衡:其耐磨性通常低于配方优化后的天然橡胶。上述特性差异源于材料设计的优先级考量—— 合成弹性体通过分子结构调控实现环境适应性提升,却在摩擦学性能上做出妥协,这为具体工况下的材料选型提供了关键依据,即需在环境耐受性与耐磨性能之间进行针对性平衡。