水隔離泵在尾礦輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐

趙國(guó)英

（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司哈巴河836700）

水隔離泵在尾礦輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐

趙國(guó)英

（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司哈巴河836700）

采用浮選法進(jìn)行分選有用礦物的選礦廠，其礦石經(jīng)過浮選作業(yè)后，所產(chǎn)生的尾礦含有選礦藥劑及某些重金屬離子，如不進(jìn)行集中處理將會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響，故必須輸送到尾礦庫進(jìn)行貯存處理，本文介紹了該選礦廠尾礦輸送系統(tǒng)中的最重要設(shè)備-水隔離泵的應(yīng)用及實(shí)踐，并分析了水隔離泵的原理及其在實(shí)踐應(yīng)用中產(chǎn)生的問題及解決方法。

尾礦尾礦輸送水隔離泵

1 引言

水隔離泵是一種新型漿體輸送設(shè)備，該設(shè)備以水為驅(qū)動(dòng)液體和隔離介質(zhì)，高壓離心清水泵為動(dòng)力源的新型高效節(jié)能輸送設(shè)備，其通過微機(jī)控制三個(gè)隔離罐交替進(jìn)入和排出礦漿，實(shí)現(xiàn)礦漿輸送，是一種具有揚(yáng)程高、流量適應(yīng)范圍大、輸送漿體濃度高、使用周期長(zhǎng)的理想輸送設(shè)備。水隔離泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、磨損小、壽命長(zhǎng)、操作和維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，適合于高濃度礦漿長(zhǎng)距離高揚(yáng)程管道輸送。

2 水隔離泵的組成與工作原理

2.1 水隔離泵在尾礦處理工藝中的作用

尾礦是該選礦廠浮游選礦后后剩下的產(chǎn)物，尾礦礦漿經(jīng)過24m濃密池濃縮后，靠高差自流至水隔離泵輸送至尾礦庫。

圖1 尾礦輸送的工藝流程示意圖

2.2 水隔離泵的組成及其作用

水隔離泵的部件，主要包括清水進(jìn)水和回水調(diào)節(jié)閥、清水進(jìn)水和回水液動(dòng)閥、隔離罐、浮球、接近開關(guān)、入漿和排漿止回閥及其它閥門。清水進(jìn)水和回水調(diào)節(jié)閥的作用是調(diào)節(jié)隔離罐的進(jìn)水和回水量，從而間接調(diào)節(jié)入漿和排漿量；清水進(jìn)水和回水液動(dòng)閥的作用是控制隔離罐是進(jìn)水還是回水，從而控制礦漿的進(jìn)入和排出；每臺(tái)水隔離泵有三個(gè)隔離罐，隔離罐是清水和礦漿實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞的密閉容器，浮球和隔離罐內(nèi)腔有間隙，可以上下自由運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)清水和礦漿的隔離和動(dòng)力傳遞；入漿和排漿止回閥的作用是防止礦漿的倒流；每個(gè)隔離罐安裝有4個(gè)接近開關(guān)，其作用是通過信號(hào)傳輸，在工控機(jī)上顯示浮球的運(yùn)動(dòng)位置。

圖2 單個(gè)隔離罐示意圖

2.3 水隔離泵系統(tǒng)的主要配套設(shè)備及其功能

水隔離泵系統(tǒng)的組成部分，主要包括清水泵、回水池、水隔離泵、液壓站、控制系統(tǒng)。

清水泵是多級(jí)離心泵，由變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，作用是輸送高壓清水到隔離罐并推動(dòng)浮球向下運(yùn)動(dòng)。

回水池的作用是為清水泵提供水源和接收浮球上部的排出的回水。

液壓站的作用是通過電磁閥的通斷，利用液壓壓力來調(diào)節(jié)進(jìn)、出水調(diào)節(jié)閥的開度和按照一定的規(guī)律打開和關(guān)閉進(jìn)、回水液動(dòng)閥。

控制系統(tǒng)包括工控機(jī)、顯示器、文本控制器、PLC及其它電氣設(shè)備，其主要作用是控制液壓站的電磁閥的通斷與通斷時(shí)間和顯示水隔離泵的實(shí)時(shí)工作狀況，文本控制器用于應(yīng)急使用，當(dāng)工控機(jī)或顯示器出現(xiàn)故障時(shí)，將工控機(jī)與可編程控制器的連線的可編程控制器一端斷開，換上文本控制器的連線，就可以利用文本控制器控制和調(diào)節(jié)水隔離泵系統(tǒng)。

2.4 水隔離泵系統(tǒng)的工作原理

（1）入漿過程。當(dāng)液壓站驅(qū)動(dòng)進(jìn)水液動(dòng)閥關(guān)閉和回水液動(dòng)閥打開的時(shí)候，24m濃密池底流的礦漿壓力高于浮球上部的清水壓力，礦漿從入漿止回閥進(jìn)入罐體，推動(dòng)浮球往上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)浮球上部的清水外排到回水池，此時(shí)由于出漿止回閥的作用，輸送出去的礦漿不會(huì)倒流回入漿管或浮球下部。

（2）出漿過程。當(dāng)液壓站驅(qū)動(dòng)回水液動(dòng)閥關(guān)閉和進(jìn)水液動(dòng)閥打開的時(shí)候，浮球上部的清水壓力高于浮球下部的礦漿壓力，多級(jí)離心清水泵輸送出來的高壓清水進(jìn)入罐體，推動(dòng)浮球往下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)浮球下部的礦漿通過出漿止回閥和出漿管道被輸送到尾礦庫，此時(shí)由于入漿止回閥的作用，排出的礦漿不會(huì)進(jìn)入到入漿管道。

水隔離泵的3個(gè)隔離罐通過自動(dòng)化系統(tǒng)控制進(jìn)、出水液動(dòng)閥的打開和關(guān)閉，使3個(gè)隔離罐輪換工作，入漿、排漿、進(jìn)水、回水分別以1∕3周期進(jìn)行工作，從而使整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)入漿、回水、進(jìn)水、排漿，整個(gè)輸送過程連續(xù)而且平穩(wěn)。

3 水隔離泵在該選礦廠的實(shí)踐應(yīng)用

水隔離泵處理系統(tǒng)共有三臺(tái)水隔離泵，其型號(hào)為L(zhǎng)SGB360—4，單臺(tái)輸送能力為360m3∕h，揚(yáng)程為400m，實(shí)際應(yīng)用中是兩臺(tái)生產(chǎn)一臺(tái)備用，一般處理的礦漿量為600～700m3∕h，濃度為30%～35%。清水泵一共有三臺(tái)，兩用一備，單臺(tái)揚(yáng)程為226m，流量為450m3∕h，每個(gè)隔離罐的有效高度為470cm，四個(gè)傳感器的位置分別為405cm、375cm、175cm、25cm。

表1 脫水車間生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表

3.1 水隔離泵的主要參數(shù)、數(shù)據(jù)量的關(guān)系

進(jìn)水量與回水量。當(dāng)進(jìn)水量大于回水量時(shí)，說明有清水進(jìn)入了尾礦庫，當(dāng)進(jìn)水量小于回水量時(shí)，說明有礦漿進(jìn)入回水池。

入漿量與排漿量。當(dāng)入漿量大于排漿量時(shí)，說明有礦漿進(jìn)入了回水池，當(dāng)入漿量小于排漿量時(shí)，說明有清水進(jìn)入尾礦庫。

工作周期、電動(dòng)機(jī)頻率、24m濃密池底流放礦點(diǎn)高度、清水進(jìn)水回水調(diào)節(jié)閥與排漿量。工作周期是指液壓站控制清水進(jìn)水和回水液動(dòng)閥兩次動(dòng)作的間隔時(shí)間，在其它參數(shù)一定情況下，工作周期越短，浮球上下動(dòng)作的頻率越快，浮球的行程就越短；電動(dòng)機(jī)頻率決定了清水泵的轉(zhuǎn)速，從而決定進(jìn)水量和進(jìn)水壓力，在其它參數(shù)一定情況下，頻率越高，進(jìn)水量就越大，進(jìn)水壓力越高，清水推動(dòng)浮球向下運(yùn)動(dòng)的速度就越快；24m濃密池底流放礦點(diǎn)高度決定了礦漿的壓力，在其它參數(shù)一定情況下，液位高度越高，礦漿的壓力越大，推動(dòng)浮球向上運(yùn)動(dòng)的速度就越快；清水進(jìn)水和回水調(diào)節(jié)閥是調(diào)節(jié)進(jìn)水量和回水量。

根據(jù)以上分析，在罐體容積一定的情況下，如果要最大限度的提高排漿量，則必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件，一是浮球的行程要長(zhǎng)，這樣進(jìn)入隔離罐內(nèi)的礦漿就多，二是浮球運(yùn)動(dòng)的速度要快，這樣礦漿進(jìn)入罐內(nèi)和被排出罐內(nèi)的時(shí)間就越短。

3.2 水隔離泵的理想工作狀態(tài)及其調(diào)整方法

對(duì)于進(jìn)水量與回水量和入漿量與排漿量的關(guān)系，理想的工作狀態(tài)一是進(jìn)水量等于回水量，也就是入漿量等于排漿量，這樣，既不會(huì)有礦漿流入到回水池，也不會(huì)有清水被浪費(fèi)，二是浮球不會(huì)撞擊到上封頭和下封頭，減少浮球和封頭的磨損。

但是由于實(shí)際生產(chǎn)中，24m濃密池接收的尾礦礦漿，其流量和性質(zhì)都是變化的，為了確保濃密池溢流水不混漿，時(shí)常需要調(diào)節(jié)底流渣漿泵的流量，再加上水隔離泵的各個(gè)進(jìn)漿止回閥磨損程度不一樣，影響了24m濃密池底流放礦的流量大小，從而使24m濃密池底流流量波動(dòng)頻繁，進(jìn)漿壓力也同時(shí)變化，最終影響浮球的行程，經(jīng)常導(dǎo)致浮球碰到封頭。再考慮到進(jìn)水量小于回水量時(shí)，礦漿進(jìn)入到回水池再次被清水泵抽取時(shí)，會(huì)加大清水泵的材料磨損、降低清水循環(huán)系統(tǒng)的過流部件的使用壽命。所以實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該調(diào)節(jié)進(jìn)水量等于或大于回水量，但也不宜過大，因?yàn)闀?huì)浪費(fèi)過多的清水，使浮球在隔離罐偏下方運(yùn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)各個(gè)閥門或清水泵頻率，將浮球的上位區(qū)間控制在3～4m，下位區(qū)間控制在0.3～1m。

工作周期在實(shí)際運(yùn)行中，一般保持在最小時(shí)間35s，不做調(diào)整。

電動(dòng)機(jī)頻率則必須根據(jù)實(shí)際需要的輸送量去調(diào)整，需要輸送的量不同，水隔離泵系統(tǒng)的工作形態(tài)就不同，必須根據(jù)實(shí)際浮球的運(yùn)行狀況調(diào)節(jié)。

4 水隔離泵系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中常見的問題及故障的調(diào)整實(shí)踐

4.1 水隔離泵常見主要故障及處理

（1）撞擊上封頭。原因是入漿和排漿流量不匹配，這時(shí)應(yīng)該逐漸關(guān)小清水回水調(diào)節(jié)閥，直到聽不到撞擊聲，如果浮球還遠(yuǎn)離下封頭，則也同時(shí)可以加大清水進(jìn)水調(diào)節(jié)閥；

（2）撞擊下封頭。原因是入漿和排漿流量不匹配，這時(shí)應(yīng)該逐漸關(guān)小清水進(jìn)水調(diào)節(jié)閥，直到聽不到撞擊聲，如果浮球還遠(yuǎn)離上封頭，則也同時(shí)可以加大清水回水調(diào)節(jié)閥；

（3）回水混漿嚴(yán)重。原因入漿和排漿流量不匹配或者浮球卡住，或者清水進(jìn)水閥無法打開，這時(shí)應(yīng)該按a點(diǎn)處理，或者檢查浮球和清水進(jìn)水閥；

（4）清水流失嚴(yán)重。原因入漿和排漿流量不匹配或者浮球卡住，或者清水回水閥無法打開，這時(shí)應(yīng)該按b點(diǎn)處理，或者檢查浮球和清水回水閥；

（5）系統(tǒng)壓力周期性大幅波動(dòng)。原因是清水進(jìn)水、出水閥短時(shí)同開找造成短路，或者礦漿的止回閥被異物卡在而造成短路，這時(shí)應(yīng)該檢查PLC是否被強(qiáng)干擾，或者檢查止回閥；

（6）清水閥漏水漏油。原因主要是密封圈損壞或活塞桿閥桿損壞，這時(shí)必須拆開更換；

以上對(duì)于入漿和排漿流量不匹配時(shí)造成的故障，也可以保持清水進(jìn)水閥在全開狀態(tài)，而通過調(diào)節(jié)清水泵電動(dòng)機(jī)的頻率來調(diào)節(jié)進(jìn)水量和壓力，這樣可以降低電機(jī)的功率達(dá)到節(jié)電效果。

4.2 液壓站的重要故障及處理

（1）溢流閥動(dòng)作失靈，原因是油液臟堵塞阻尼孔、彈簧變形或損壞、閥座與滑閥配合不適，這時(shí)需要疏通阻尼孔、換油或更換彈簧等。

（2）油泵吸空，原因是吸入濾油器堵塞或進(jìn)氣管道進(jìn)氣或是電機(jī)故障，這時(shí)需要清洗更換濾油器、修理管道。

（3）輸出油量不足、油壓升不高，原因是吸入空氣或?yàn)V油器堵塞、溢流閥失靈或系統(tǒng)漏油，這時(shí)應(yīng)同（1）、（2）點(diǎn)處理。

5 淺析水隔離泵系統(tǒng)改進(jìn)措施

（1）在進(jìn)水和回水管道增加流量計(jì)，工控機(jī)顯示界面是有流量顯示項(xiàng)目的，但實(shí)際沒有安裝，如果增加了流量計(jì)，就可以很直觀的看到進(jìn)水量與回水量的關(guān)系，方便操作人員調(diào)節(jié)參數(shù)。

（2）根據(jù)24m濃密池底流礦漿的流量，可以利用PLC控制24m濃密池底流放礦閥的開度大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)放礦閥的開度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)水量和壓力，使水隔離泵工作在正常狀態(tài)，這樣可以減少操作人員的工作，是系統(tǒng)自動(dòng)化程度提高。

（3）加大回水池的容積，提高清水泵進(jìn)水管口在回水池內(nèi)的高度，并在清水泵進(jìn)水管口增加過濾裝置，使進(jìn)入清水循環(huán)系統(tǒng)的清水盡量少混漿，以減少清水泵的材料損耗。

（4）在尾礦輸送管道上增加壓力檢測(cè)裝置，當(dāng)發(fā)生管道爆炸或大面積漏漿時(shí)，由于壓力劇減產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)及時(shí)傳送到水隔離泵崗位，操作人員可以快速的停止尾礦的揚(yáng)送作業(yè)，減少礦漿外排量。

6 結(jié)語

水隔離泵在尾礦礦漿輸送中，作為新型的設(shè)備，其主要具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、磨損小、壽命長(zhǎng)、操作和維護(hù)方便的特點(diǎn)。設(shè)備在運(yùn)行中能否發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，很大程度有賴于操作員的操作技術(shù)，操作員應(yīng)該很熟悉水隔離泵及其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，熟悉其工作狀態(tài)和調(diào)整方法，對(duì)可能出現(xiàn)的故障或事故心里有數(shù)，做到能迅速排除故障或減小事故程度，充分發(fā)揮水隔離泵的長(zhǎng)處。

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收稿：2015-03-09

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.06.034