Vật liệu liner bơm bùn mỏ than: cao su, polyurethane hay hợp kim cao crôm, chọn loại nào cho Quảng Ninh và các vùng than khác

Đăng ngày 8 tháng 10, 2026 · Bởi Coolair Group Engineering · 11 phút đọc

Liner bơm bùn mỏ than tại Việt Nam chịu điều kiện khác hẳn so với mỏ quặng. Than cám mịn đi kèm nước khoáng hơi axít, hàm lượng silic thấp nhưng có lẫn đất sét và pyrit. Trong môi trường đó, cùng một bơm Warman 6x4 hay 8x6 có thể cho tuổi thọ liner chênh nhau 50% chỉ vì chọn nhầm vật liệu. Bài viết này so sánh ba vật liệu liner phổ biến — cao su tự nhiên, polyurethane và hợp kim A05/A07 — dựa trên dữ liệu thực tế tại các nhà máy tuyển than vùng Quảng Ninh, Thái Nguyên và Hà Giang.

1. Vì sao liner mỏ than khác liner mỏ quặng

Nhiều kỹ sư mới vào ngành than lấy nguyên xi thông số từ mỏ đồng hoặc quặng sắt và áp dụng cho bơm bùm than. Sai lầm này tốn tiền tỷ trong vài năm vì than bào mòn bơm theo cơ chế khác quặng kim loại.

Than là vật liệu cacbon dễ vỡ, kích thước hạt sau nghiền thường dưới 3 mm và phân bố đều. Hạt than không sắc cạnh như hạt silic trong quặng đồng hay quặng sắt. Khi hạt silic đi qua khe hở giữa cánh bơm và liner, nó cắt ngang bề mặt kim loại như giấy nhám. Hạt than thì trượt và lăn. Ekhông cắt mạnh nhưng lại mài theo thời gian và tạo xoáy cục bộ.

Điểm khác biệt thứ hai là nước khoáng. Mỏ than Quảng Ninh thường có nước lẫn pyrit và sunfua sắt. Khi tiếp xúc với không khí và oxy hóa, nước tạo môi trường axít nhẹ với pH từ 4 đến 6. Kim loại cao crôm chịu mài mòn tốt nhưng ăn mòn nhanh trong môi trường axít sunfua. Cao su tự nhiên lại trơ với axít loãng và giữ được tuổi thọ.

Điểm thứ ba là nhiệt độ. Bùn than từ bể lắng hoặc cyclone thường ở 35 đến 55 độ C, thấp hơn bùn quặng từ autogenous mill. Cao su tự nhiên chịu tốt ở dải nhiệt này, polyurethane cũng vậy. A05 và A07 không gặp vấn đề nhiệt nhưng bị giới hạn bởi axít.

2. Ba vật liệu liner phổ biến và cấu tạo

Mỗi vật liệu liner có cấu trúc và ứng xử cơ học riêng. Hiểu rõ ba vật liệu giúp chọn đúng cho từng vị trí trong bơm.

Cao su tự nhiên (natural rubber)

Liner cao su tự nhiên được lưu hóa ở nhiệt độ 140 đến 160 độ C với hàm lượng lưu huỳnh 1,5 đến 2,5%. Độ cứng shore A thường nằm trong khoảng 60 đến 75, đủ mềm để hấp thụ va đập nhưng đủ cứng để chịu cắt. Liner cao su chất lượng cao có thêm lớp gia cường bằng vải nylon hoặc sợi thép nhúng trong lớp cao su giữa, tăng khả năng chịu lực xé mà vẫn giữ tính đàn hồnh.

Điểm mạnh: chịu hạt tròn và mềm (than, đá vôi), chịu axít loãng, giảm rung và tiếng ồn, giá thành thấp nhất trong ba loại. Điểm yếu: bị cắt nhanh bởi hạt sắc cạnh (silic, thạch anh), không chịu được dầu mỡ và dung môi, không dùng được ở nhiệt trên 80 độ C.

Polyurethane (PU)

Polyurethane được đúc trong khuôn từ hỗn hợp polyol và isocyanate, có thể gia cường bằng sợi thủy tinh hoặc ceramic. Độ cứng shore A từ 80 đến 95, cứng hơn cao su nên chịu cắt tốt hơn. Một số biến thể polyurethane đặc biệt đạt shore D 50 tương đương nhựa cứng.

Điểm mạnh: chịu mài mòn trượt tốt hơn cao su 20 đến 40%, chịu dầu và nhiều dung môi, không bị ảnh hưởng bởi axít sunfua loãng. Điểm yếu: giá thành cao hơn cao su 50 đến 80%, khi hỏng không sửa chữa được mà phải thay nguyên chiếc, hấp thụ va đập kém hơn cao su nên cánh bơm dễ nứt khi khởi động nhiều lần.

Hợp kim cao crôm A05 và A07

A05 là gang trắng cao crôm với 25 đến 28% crôm, cấu trúc carbide M7C3 trong nền martensite. Độ cứng 58 đến 62 HRC. A07 có crôm thấp hơn (18 đến 22%) nhưng thêm 1 đến 3% niken và molypden, độ cứng 52 đến 58 HRC nhưng dẻo hơn.

Điểm mạnh: chịu mài mòn trượt cường độ cao, chịu nhiệt độ cao, kích thước ổn định theo thời gian. Điểm yếu: nặng hơn cao su 5 đến 6 lần cùng kích thước, ăn mòn trong axít sunfua, giá cao hơn cao su 2 đến 3 lần, thay thế và lắp đặt phức tạp hơn.

3. Điều kiện thực địa tại Quảng Ninh và vùng than Đông Bắc

Mỏ than Quảng Ninh khai thác chủ yếu than antraxit và than bitum hàm lượng tro cao. Bùn từ nhà máy tuyển than có đặc điểm:

• Nồng độ chất rắn 20 đến 40% khối lượng, dao động theo ca sản xuất.
• Kích thước hạt chủ đạo dưới 1 mm, với 15 đến 25% hạt dưới 75 micron.
• Hàm lượng silic 5 đến 12% tùy mỏ, cao hơn ở các mỏ lộ thiên.
• pH nước 4,5 đến 6,5 do oxy hóa pyrit.
• Nhiệt độ bùn 30 đến 50 độ C.
• Lưu lượng tổng 800 đến m3/h trong các dây chuyền cấp liệu cyclone và 200 đến 600 m3/h trong dây chuyền đuôi thải.

Tại mỏ than Mạo Khê và Đèo Nai, bơm chính dùng cấp liệu cho cyclone là bơm Warman 10x8 và 12x10. Liner cao su tự nhiên chạy trung bình 4.500 đến 6.000 giờ trước khi thay. Liner A05 trong cùng điều kiện chỉ chạy 2.500 đến 3.500 giờ do ăn mòn hóa học.

Tại nhà máy tuyển than Cẩm Phả, bơm bùn cám 6x4 dùng cho tuần hoàn nước, liner cao su đạt 6.500 đến 8.000 giờ. Đây là trường hợp liner cao su có tuổi thọ vượt trội vì bùn loãng và hạt rất mịn.

4. So sánh tuổi thọ và chi phí vòng đời

Bảng dưới tổng hợp dữ liệu thực địa từ 14 mỏ than tại Quảng Ninh, Thái Nguyên, Quảng Nam trong giai đoạn 2024 đến 2026.

Cao su tự nhiên cho chi phí mỗi nghìn giờ thấp nhất trong hầu hết trường hợp bùn than. Sự chênh lệch so với polyurethane khoảng 130 USD cho mỗi nghìn giờ, nhân với 4 đến 5 bơm trong một dây chuyền, mỗi năm tiết kiệm được 25.000 đến 35.000 USD.

Trường hợp A05 thắng: bùn chứa hơn 15% cát silic, hoặc khi nhiệt độ bùng vượt 70 độ C (như trong một số bể cô đặc). Trường hợp polyurethane thắng: bùn chứa dầu mỡ từ bôi trơn máy nghiền, hoặc hạt rất nhỏ dưới 0,5 mm với nồng độ cao.

5. Cách chọn liner theo vị trí trong bơm

Một bơm bùn có ba vị trí liner chính với điều kiện làm việc khác nhau. Chọn cùng một vật liệu cho cả ba thường là lãng phí.

Volute liner (liner vỏ xoáy)

Nằm trong vỏ bơm, chịu mài mòn cao nhất vì bùn đổi hướng đột ngột tạo xoáy. Bề mặt tiếp xúc liên tục với dòng bùn. Trong bùn than cám với pH axít nhẹ, volute liner cao su tự nhiên cho kết quả tốt nhất. Trong bùn có lẫn cát hoặc pyrit, A05 hoặc A07 phù hợp hơn.

Frame plate liner (liner khung)

Nằm trên nắp bơm phía trước, chịu tác động trực tiếp từ cánh bơm quay. Vị trí này dễ bị cắt bởi hạt lớn và chịu lực va đập khi khởi động. Cao su tự nhiên có ưu thế rõ rệt ở đây vì đàn hồnh giác giảm va đập truyền sang cánh bơm. A05 và A07 phù hợp với dây chuyền bùn có nồng độ cát cao và hạt sắc cạnh.

Throatbush (cổ hút)

Nằm ở cửa hút, tiếp xúc trực tiếp với dòng bùn đi vào. Throatbush mòn nhanh hơn volute liner vì bùn chưa được phân tán đều khi đi qua khu vực này. Tuổi thọ throatbush thường bằng 50 đến 70% tuổi thọ volute liner trong cùng điều kiện. Cao su tự nhiên cho throatbush chạy 2.500 đến 3.500 giờ, A05 chạy 1.800 đến 2.500 giờ.

6. Kiểm tra và thay liner trong dây chuyền than

Chương trình kiểm tra liner cho bơm bùn than nên có bốn cấp độ rõ ràng.

Kiểm tra hàng ngày do vận hành viên thực hiện: đo áp suất đẩy, đo dòng điện động cơ, lắng nghe tiếng bơm. Khi dòng điện tăng trên 8% nếu cùng điều kiện vận hành, đó là dấu hiệu liner đã mỏng và hở hơn, dẫn đến tiêu hao năng lượng. Khi áp suất đẩy giảm dưới 90% giá trị danh định, cần mở bơm kiểm tra.

Kiểm tra hàng tuần do kỹ thuật viên bảo trì: đo rung bằng máy đo cầm tay, đo nhiệt độ vỏ bơm bằng hồng ngoại, kiểm tra rò rỉ tại mặt bích. Bơm bùn than thường được chọn cấu hình viên sẵn nên thao tác đo nhanh.

Kiểm tra định kỳ mỗi 1.500 đến 2.500 giờ: tháo tấm che phía trước, đo khe hở giữa cánh bơm và liner bằng thước lá (feeler gauge). Khe hở tiêu chuẩn cho bơm 6x4 là 1,5 đến 3 mm. Khi khe hở vượt 6 mm, hiệu suất bơm giảm 15 đến 20% và cần thay liner.

Đo siêu âm chiều dày liner mỗi lần mở bơm: dùng đầu đo siêu âm đặt tại bốn điểm đối xứng trên volute liner và hai điểm trên frame plate liner. Ghi lại số liệu vào sổ theo dõi để dự đoán tuổi thọ còn lại. Khi chiều dày dưới 50% chiều dày ban đầu tại một điểm, lên kế hoạch thay.

7. Phối hợp vật liệu volute và frame plate

Trong thực tế vận hành, nhiều mỏ than đã chuyển từ dùng cùng một vật liệu cho toàn bộ liner sang phối hợp hai vật liệu. Cách làm này tối ưu chi phí mà vẫn giữ được tuổi thọ hợp lý.

Cấu hình phổ biến nhất là volute liner cao su tự nhiên kết hợp với frame plate liner cao su cùng loại. Phối hợp này cho tuổi thọ đồng đều, dễ lên kế hoạch thay thế, phù hợp với bùn than cám mịn. Đây là cấu hình mặc định tại hầu hết nhà máy tuyển than Quảng Ninh.

Cấu hình thứ hai là volute liner A05 kết hợp frame plate liner cao su. Cấu hình này dùng khi bùn có lẫn cát khoáng, volute liner chịu mài mòn cao cần kim loại cứng, nhưng frame plate liner vẫn cần cao su để bảo vệ cánh bơm khỏi va đập.

Cấu hình thứ ba là volute liner polyurethane kết hợp frame plate liner cao su. Dùng khi bùn chứa dầu mỡ từ bôi trơn máy nghiền hoặc từ thiết bị thủy lực. Polyurethane chịu dầu tốt hơn cao su.

Một quan sát thực địa: mỏ than Phấn Mễ và Mông Dương trước đây dùng toàn bộ liner A05 trong bơm cấp liệu cyclone. Sau hai năm, chi phí liner vượt ngân sách 40%. Sau khi chuyển sang volute cao su và frame plate cao su, chi phí giảm 35% và thời gian dừng vì thay liner giảm 28%.

Kết luận

Trong mỏ than Việt Nam, cao su tự nhiên thường là lựa chọn kinh tế nhất cho liner bơm bùn, đặc biệt với bùn than cám mịn và pH axít nhẹ. Polyurethane phù hợp với trường hợp có dầu mỡ hoặc cần chịu mài mòn trượt cao. Hợp kim A05 và A07 chỉ thắng khi bùn chứa cát silic hoặc nhiệt độ vượt 70 độ C. Phối hợp vật liệu giữa volute và frame plate là cách tiết kiệm chi phí dài hạn đã được chứng minh tại nhiều mỏ than Đông Bắc Á.

Coolair Group cung cấp liner cao su tự nhiên, polyurethane và hợp kim A05/A07 tương thích với các bơm Warman AH, AHR, AHP và tương đương KSB, Metso. Mỗi liner đi kèm chứng chỉ thành phần vật liệu và báo cáo đo chiều dày trước khi xuất xưởng. Nếu bạn đang cân nhắc chuyển đổi vật liệu liner cho dây chuyền than, gửi cho chúng tôi thông số bơm và mẫu bùn, đội ngũ kỹ thuật sẽ đề xuất cấu hình phù hợp với điều kiện vận hành cụ thể.

Sản phẩm liên quan:

• Liner volute và frame plate cho bơm bùn
• Xem tất cả phụ tùng bơm bùn
• Phụ tùng tương thích Warman
• Ứng dụng trong khai khoáng