礦井提升機(jī)是礦山運(yùn)輸?shù)暮诵臉屑~，承載著連接井下與地面的重任，其性能優(yōu)劣直接關(guān)乎礦山生產(chǎn)的效率與安全。隨著礦業(yè)不斷向深部、智能化發(fā)展，2025年礦井提升機(jī)行業(yè)迎來(lái)新挑戰(zhàn)與機(jī)遇，而材料革新成為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量，其中鈦材在礦井提升機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力備受矚目。

  一、礦井提升機(jī)設(shè)備現(xiàn)狀與選材困境

  目前，我國(guó)眾多礦山使用的礦井提升機(jī)容器，如箕斗和罐籠，多以普通碳素鋼及少量合金結(jié)構(gòu)鋼為制造材料。這些材料存在明顯弊端，其較大的比重導(dǎo)致整機(jī)設(shè)備笨重，以某礦主井使用的 TMT2.25×4 多繩提升機(jī)的箕斗為例，裝載量 8t，自身重量卻高達(dá) 5.212t，容器重量占據(jù)提升總重量一半以上。同時(shí)，普通碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼抗腐蝕能力弱，致使設(shè)備使用壽命較短。

  《2025-2030年全球及中國(guó)礦井提升機(jī)行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》從發(fā)展歷程來(lái)看，我國(guó)礦井提升機(jī)從設(shè)計(jì)開發(fā)到形成系列產(chǎn)品，雖在局部結(jié)構(gòu)如調(diào)繩系統(tǒng)和主導(dǎo)輪系統(tǒng)有改進(jìn)，但在減輕機(jī)重、降低能耗等關(guān)鍵方面長(zhǎng)期未有重大突破，難以滿足現(xiàn)代礦山向大型化、輕量化和安全化發(fā)展的需求，這促使行業(yè)積極探尋新的選材方向。

  二、材料工業(yè)發(fā)展為礦井提升機(jī)選材帶來(lái)新契機(jī)

  材料工業(yè)的進(jìn)步是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品升級(jí)的重要基石。近百年來(lái)，工業(yè)產(chǎn)品材料從碳素鋼逐步發(fā)展至低合金鋼，再到具備特殊性能的高合金鋼和合金材料，有力推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品朝著高精尖方向邁進(jìn)。在這樣的大背景下，我國(guó)礦井提升機(jī)在選材方面也擁有了更大的探索空間。

  以某礦主井提升箕斗為例，若運(yùn)距為 250m，經(jīng)測(cè)算，容器自重每減少 1t，總機(jī)重將減少近 3t，電機(jī)容量和耗電量隨之降低，制動(dòng)安全性得以提升?？梢?，在結(jié)構(gòu)改進(jìn)潛力有限的情況下，通過(guò)優(yōu)化材料來(lái)減輕容器重量，是提升礦井提升機(jī)性能的關(guān)鍵突破口。

  三、鈦材在礦井提升機(jī)選材中的顯著優(yōu)勢(shì)

  對(duì)于礦井提升機(jī)容器的選材，需滿足高強(qiáng)度、強(qiáng)抗腐蝕能力和良好耐磨性等要求。在眾多金屬材料中，鈦材脫穎而出，成為理想選擇。

  從機(jī)械性能分析，鈦的強(qiáng)度可與高強(qiáng)度鋼相媲美，能適應(yīng)高溫和低溫環(huán)境，且比重僅為 4.5t/m3，約為普通鋼材 7.8t/m3 比重的 57%。若將礦井提升機(jī)容器的碳鋼材料替換為鈦材，重量可減少 43%。如前文所述的箕斗，全部采用鈦材后，重量將減輕 3.53t，整機(jī)重量減輕近 8.5t。

  在強(qiáng)度方面，鈦材具備高沖擊韌性，能承受高壓和振動(dòng)，契合礦井提升機(jī)的工作需求。而鋁合金雖重量輕，但強(qiáng)度遠(yuǎn)不及鈦材，僅為鐵材強(qiáng)度的一定比例，難以滿足金屬礦山箕斗提升的強(qiáng)度要求，不過(guò)在非金屬礦山箕斗提升或罐籠提升的部分部位，可根據(jù)實(shí)際情況考慮部分替代。

  鈦材的抗腐蝕性能尤為突出。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，將相同大小、形狀的鈦板和碳鋼板置于井下相同提升系統(tǒng)環(huán)境中，三年后，鈦板無(wú)腐蝕，碳鋼板出現(xiàn)明顯腐蝕，由此測(cè)算出碳鋼的腐蝕速度，按我國(guó)目前箕斗制作厚度和腐蝕率報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，碳鋼制作的箕斗平均壽命較短。此外，鈦在食鹽飽和溶液、鹽酸、燒堿和硝酸等環(huán)境中均表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腐蝕能力，其在空氣中瞬間氧化形成的致密 TiO?薄膜，有效阻止進(jìn)一步腐蝕。不過(guò)需注意，當(dāng)鈦材表面含鐵時(shí)，鐵會(huì)生銹影響其抗腐蝕能力，所以實(shí)際應(yīng)用中更傾向使用低鐵系列的純鈦。

  四、鈦材替代碳鋼制造礦井提升機(jī)容器的經(jīng)濟(jì)可行性

  從經(jīng)濟(jì)角度考量，以特定提升箕斗為例，碳鋼箕斗按現(xiàn)有價(jià)格計(jì)算，壽命較短;鈦材箕斗雖價(jià)格較高，但抗腐蝕壽命可達(dá)數(shù)年。將鈦材箕斗一個(gè)壽命周期的成本與碳鋼箕斗對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)鈦材箕斗在一個(gè)壽命周期內(nèi)，能減少投資近一定金額，這還未包括因運(yùn)動(dòng)質(zhì)量減少帶來(lái)的電機(jī)容量降低和耗電量減少所節(jié)省的成本。隨著我國(guó)鈦提取技術(shù)提升，生產(chǎn)成本將不斷下降，大規(guī)模生產(chǎn)成為趨勢(shì)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，鈦材在礦井提升機(jī)容器制造領(lǐng)域極具應(yīng)用價(jià)值，若能在全國(guó)礦山行業(yè)推廣，將帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

  2025年，礦井提升機(jī)行業(yè)正處于變革關(guān)鍵期。當(dāng)前設(shè)備選材的局限推動(dòng)著行業(yè)尋求突破，材料工業(yè)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而鈦材憑借自身優(yōu)異性能和經(jīng)濟(jì)可行性，為礦井提升機(jī)的升級(jí)換代帶來(lái)新方向。盡管目前鈦材應(yīng)用受成本等因素制約，但隨著技術(shù)進(jìn)步，鈦材有望在礦井提升機(jī)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，助力行業(yè)朝著更高效、更安全、更輕量化的方向發(fā)展，開啟設(shè)備革新的新篇章。

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