热喷涂技术在矿井中的应用

摘　要　我所采用热喷铝加涂料封闭技术对招远金矿九曲分矿的罐道和罐道梁进行了防腐处理。经8 a来的实践证明，该方法效果明显，经济效益显著。

　　关键词　热喷涂技术　矿井　防腐处理　热喷铝

　　矿山开采过程中，矿井的罐道和罐道梁是钢铁结构，需要使用大量钢材。过去通常采用涂料方法对其进行防腐处理。而矿井中常年处于潮湿状态，加上矿井中矿物质的大量离子溶于水中形成强电解液，因而具有较强的腐蚀性。因此，采用涂料方法进行防腐，效果很不理想。1989年招远金矿九曲分矿建设时，其380m深的竖井内，环境较恶劣，井下空气中含有SO₂，NO，NO₂，CO，CO₂，且常年空气湿度大于80%，在雨季有pH为3～4的酸性积水。我所采用热喷铝加涂料封闭技术对其罐道和罐道梁进行了防腐处理，经多年的实践证明，该方法防腐效果明显，为该矿带来了巨大的经济效益。

1　施工工艺过程及条件

　　矿井的罐道和罐道梁在安装前集中进行热喷铝加涂料封闭防腐处理，其工艺流程为：表面预处理→热喷铝→涂料封闭。
　　热喷铝时，微粒群向工件表面喷射，如表面上有锈迹、水分、油脂和灰尘时，微粒和钢铁表面之间就会存在1层隔膜，不能很好地相互嵌合。如果表面太光滑，微粒也会滑掉或虚浮沉积，所形成的涂层随着厚度的逐渐增加也会脱落。因此，热喷铝前的钢铁构件表面必须进行预处理，以达到干燥、洁净、粗糙的要求。所以，我们采用喷砂工艺进行表面预处理，所用砂子为干燥而无泥土的石英砂，粒度为6～12目，坚硬而有棱角。喷砂时，空气压力为0.5～0.6 MPa。经喷砂处理后的工件要求达到均匀粗糙，呈金属光泽，无锈迹、污迹和水分。
　　经喷砂处理后的工件，要尽快进行热喷铝，一般不超过2 h，潮湿气候条件下不超过0.5 h。热喷铝是利用氧-乙炔焰高温热源，将铝丝加热到熔化状态，利用压缩空气的气流将铝熔滴雾化成细小微粒并喷涂于钢铁基体表面，形成喷铝层。热喷铝时，一般将氧气压力控制在0.4～0.6 MPa，乙炔压力控制在0.06～0.09 MPa，压缩空气压力控制在0.5～0.6 MPa。喷涂后形成的喷铝层厚度为120～150 μm，它与基体有很好的结合力且均匀细致，无大熔滴。
　　由于热喷铝层存在一定的孔隙，为提高防腐效果，需进行封闭处理。根据矿井中的环境特点，选用氯化橡胶漆进行封闭处理，共涂两道，其中第1道粘度稍低些，以便其尽可能渗入喷铝层的孔隙中。

2　热喷铝加涂料封闭的防腐原理

　　热喷铝加涂料封闭对钢铁构件的防腐作用主要有：
　　(1)热喷铝涂层与涂层一样起着物理覆盖作用。由于热喷铝层形成的氧化膜致密完整，可较好地将钢铁基体与水、空气及其它介质隔离开。而铝本身的耐蚀性要远优于钢铁，且其寿命远高于涂料涂层，因此，这种覆盖屏蔽作用比涂料更好。
　　(2)由于铝的电极电位比钢铁低，在介质中当喷铝层局部破损或有孔隙时，喷铝层为阳极，钢铁基体为阴极，喷铝层将作为牺牲阳极，从而使钢铁基体得以保护。
　　(3)热喷铝层与钢铁基体的结合是半熔融的冶金结合，其结合力大大高于涂料与钢铁基体的结合力。且封闭涂料能牢固地附着在既有孔隙又均匀粗糙的喷涂层上，因而使热喷铝涂层与封闭涂料所组成的复合涂层不易剥落，进一步增强了防腐作用。

3　防腐效果与经济效益分析

　　招远金矿九曲分矿的380 m竖井的罐道和罐道梁采用热喷铝加涂料封闭技术进行防腐处理，在使用6 a多后进行检查，涂料仅部分失光、粉化，无任何脱落；热喷铝层则基本完好；钢铁基体基本无锈蚀。预计完全可以达到设计所要求的20 a防腐寿命。而与此同时安装的扶梯及其它附件，由其它单位采用喷砂处理后，刷涂3道环氧煤沥青漆进行防腐处理，0.5 a后便发现有油漆脱落，2 a后进行检查，油漆已完全脱落，已无任何防腐效果，钢铁件锈蚀严重。表明在矿井环境中，应用热喷铝加涂料封闭技术对钢铁件进行防腐处理，具有十分明显的效果。
　　热喷铝加涂料封闭技术，还具有很好的经济效益。根据1989年施工时的“全国统一安装工程预算定额：刷油、绝热、防腐蚀工程分册”及“工程结算资料汇编”计算而得的防腐费用，见附表。从表中可看出，热喷铝加涂料封闭技术的年度平均防腐费用明显低于其它几种防腐方法，最为经济实用。

附表　各防腐方法费用对比