冶金地下铁矿山设施防腐问题探析摘要：文章分析了冶金地下铁矿山的设施腐蚀问题的严重性，介绍了基本的腐蚀机理和影响因素，提出了一些预防和解决腐蚀问题的经验、思路和建议。关键词：冶金矿山；井筒装备；设施；防腐中图分类号：TD535文献标识码：A文章编号：1006-4311(2013)16-0308-020引言2010年，全国有各类矿山11.25万座，其中地下矿山数万座，大中型地下矿山3000座左右。据笔者在冶金地下铁矿山的经验，井下设施和设备的腐蚀问题是影响矿山生产和增加矿山成本的不可忽略的重要因素之一。据德国的一项统计，钢材在井筒环境中的腐蚀速度一般为0.45-0.68kg/ma,折算为钢材厚度约为0.12至0.18mni/ao若井筒装备钢材重230吨,表面积5000m2,则全年腐蚀掉的钢材重量达到5.64吨。若井下设施的钢结构件总重量达2000吨，则每年腐蚀量可能达到50吨以上，随着腐蚀进程的持续，还可能造成设施结构的强度下降，接地线接地电阻超标等问题，从而产生安全生产的隐患。1地下矿山设施和井筒装备腐蚀问题的严重性在煤矿，井筒装备防腐问题尤为突出。根据《矿山井筒装备防腐蚀技术》中的介绍，“据实验室测试和现场考核,普通A3钢在煤矿井下的腐蚀速率为0.3〜1.2mm/a,远远超过海洋环境中钢铁的腐蚀速度，井筒装备的使用寿命一般为10〜15a。酸性矿井的腐蚀就更严重了，井筒装备的使用寿命往往不到10年，排水罐道的使用寿命更是只3〜4年。”有的时候，由于腐蚀太快，甚至未投产，就要维修或更换。大中型冶金地下矿山的设计服务年限大都超过30年，甚至达到50年，若井筒装备腐蚀严重，十五年左右就可能报废，进行更新会造成停产3至6个月，且投资可能达千万以上，可谓损失巨大。另外，井下接地线，电缆挂钩，固定锚杆，移动设备和设施等的铁制金属件都存在严重的腐蚀问题，这些也会给井下安全生产带来许多隐患和不利影响。因此，研究地下矿山的装备和设施的腐蚀问题，提前做好预防和维护，这对于减少安全生产隐患，降低生产成本就具有特别重要的意义。根据资料，某冶金地下矿山，竖井井筒内，水质偏酸性,干湿交替，直径6mm毫米的圆钢，10年时间，腐蚀最严重的地方只剩下不足3mmo以此推算，腐蚀1.5mm（半径）多用了大约10年，最大腐蚀速率超过0.15毫米/年。置于巷道内地表的接地线6mm直径,使用十年左右即有可能完全腐蚀,最大腐蚀速率0.3毫米/年。某些接触特殊化学物质的地方的腐蚀速率可能很高，比如经常接触人员小便的地方，腐蚀速率可达到lmm/年以上。根据微观环境不同，对于相同的设施，各部位的腐蚀速率也可能存在较大差异，从而存在一些不易被人发现的隐患。如封闭的方钢结构，内部干燥则几乎不腐蚀，进水进风则腐蚀显著加快。这都需要引起安全管理方面的注意和重视。2井筒装备腐蚀机理和因素分析对钢材来说，从腐蚀机理上看，分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。化学腐蚀。化学腐蚀是指，在高温下，或在干燥的大气中，金属表面直接与空气中的氧气、氯气、硫化氢、二氧化硫等酸性气体，或与非电解质直接接触发生化学反应而引起的金属破坏。在这种腐蚀中没有电流产生。钢铁表面的金属氧化皮就是典型的化学腐蚀的产物。电化学腐蚀。钢材中都含有碳。在潮湿环境中，钢材表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液，使水里的H+增多。这就构成无数个以铁为负极、碳和电势较高的金属为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些原电池里发生氧化还原反应，形成微弱的电流，比较活泼的金属铁失去电子而被氧化，产生了我们看到的铁锈。对井下矿山来说，电化学腐蚀是腐蚀的最普遍形式，也是造成损失最严重的一种腐蚀形式。表1中列出了笔者统计的影响腐蚀速率的各类常见因素，以便我们查找现场的腐蚀情况，分析引发腐蚀加快的可能因素，采取预防和应对策略，寻求解决问题的办法。从表中涉及到的因素看，空气流速，空气成分，水质、温度等这些因素往往不具备改变的条件，因此考虑的重点在钢材材质、防腐措施、施工质量、覆盖物性质、盐度、化学溶液等方面。3井下装备防腐探讨和对策结构设计。井下作业和施工环境很差，该特点决定了，后期生产过程中解决腐蚀问题往往成本成...