某高原選礦廠真空脫水系統(tǒng)改造

張吉偉

(山東鋼鐵集團(tuán)有限公司山東金嶺鐵礦)

某高原選礦廠真空脫水系統(tǒng)改造

張吉偉

(山東鋼鐵集團(tuán)有限公司山東金嶺鐵礦)

金鋼礦業(yè)選礦廠真空脫水系統(tǒng)存在真空泵效率低、自動(dòng)排液裝置落后等問(wèn)題，造成鐵精粉產(chǎn)品水分過(guò)高、運(yùn)輸中出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。通過(guò)將原真空泵更換為SK-120型徑向雙作用水環(huán)真空泵、用新型強(qiáng)制排液裝置取代原自動(dòng)排液裝置等措施對(duì)真空脫水系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高了真空泵真空度和過(guò)濾機(jī)過(guò)濾效率，降低了真空脫水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間、鐵精粉水分和運(yùn)輸成本，每年綜合經(jīng)濟(jì)效益205.55萬(wàn)元，收到了節(jié)能減排、降本增效的效果。

真空脫水系統(tǒng) 徑向雙作用水環(huán)真空泵 新型強(qiáng)制排液裝置

金鋼礦業(yè)選礦廠隸屬山東金嶺鐵礦，是一家年產(chǎn)鐵精粉50萬(wàn)t的國(guó)有大中型企業(yè)，于2013年9月正式投產(chǎn)運(yùn)行。選廠地處新疆喀什塔什庫(kù)爾干縣帕米爾高原，海拔4 200 m，屬?lài)?yán)寒強(qiáng)烈大陸性高山氣候，冬季漫長(zhǎng)，晝夜溫差大，氧氣稀缺，環(huán)境相當(dāng)惡劣，選礦生產(chǎn)造成了一定的困難。

選廠實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，真空脫水系統(tǒng)存在真空泵效率低、自動(dòng)排液裝置落后等問(wèn)題，最終產(chǎn)品鐵精粉水分超標(biāo)，皮帶輸送鐵精粉過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。不僅對(duì)當(dāng)?shù)氐母咴鷳B(tài)環(huán)境造成一定影響，還增加了產(chǎn)品的運(yùn)輸成本，因此有必要對(duì)其進(jìn)行改造。

1 真空脫水系統(tǒng)及存在問(wèn)題

1.1 系統(tǒng)組成

選廠真空脫水系統(tǒng)中1個(gè)系列給礦對(duì)應(yīng)2臺(tái)過(guò)濾機(jī)，運(yùn)行中過(guò)濾機(jī)實(shí)行1開(kāi)1備。脫水系統(tǒng)由4臺(tái)GYW-20永磁筒型外濾式真空過(guò)濾機(jī)(沈陽(yáng)礦山機(jī)械有限公司)、4臺(tái)自動(dòng)排液裝置、4臺(tái)SK-42型水環(huán)式真空泵和4臺(tái)氣水分離器、4臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)組成，均為1對(duì)1使用。真空脫水系統(tǒng)組成見(jiàn)圖1。

圖1 真空脫水系統(tǒng)組成

1.2 存在問(wèn)題

1.2.1 真空泵效率低

真空脫水系統(tǒng)在生產(chǎn)情況下過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速一般設(shè)定在50～100 r/h，真空度僅為-0.038～-0.033 MPa，較低的真空度遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求，產(chǎn)品鐵精粉水分超標(biāo)，達(dá)到14%～15%。

通過(guò)1 a的試運(yùn)行，真空泵故障率較高，對(duì)SK-42型水環(huán)式真空泵進(jìn)行解體檢查，并查閱有關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，該泵從整體結(jié)構(gòu)、作用原理、工作方式和特點(diǎn)、吸排氣方向及泵體、葉輪形狀等方面均不符合SK型徑向雙作用真空泵的特點(diǎn)，因此認(rèn)定該泵是SZ型單作用真空泵的改良型。盡管從技術(shù)方面有所改進(jìn)，但脫水效率偏低。

1.2.2 自動(dòng)排液裝置落后

自動(dòng)排液裝置是真空脫水系統(tǒng)中最主要的輔助設(shè)備，采用三桶機(jī)械控制四通閥式自動(dòng)排液裝置，對(duì)設(shè)備的高差要求低(一般1.5 m以上即可)，不需濾液系統(tǒng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)器件較多，密封效果不理想，設(shè)備故障率較高，維修頻繁。由于設(shè)計(jì)缺陷，氣水分離效果不佳。真空脫水系統(tǒng)中濾液及粉狀產(chǎn)物容易被吸入真空泵內(nèi)沉積下來(lái)，損壞皮帶、葉輪和主軸等部件，大大降低真空泵壽命和真空度，且電流高、噪音大。自動(dòng)排液裝置呈連通器布置，由于需長(zhǎng)時(shí)間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)密封要求嚴(yán)格。但使用一段時(shí)間后，氣水分離器因密封不嚴(yán)而經(jīng)常出現(xiàn)跑風(fēng)、漏礦等現(xiàn)象，有時(shí)吸入大顆粒會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，引起自動(dòng)排液裝置失靈，甚至發(fā)生跑礦。不僅降低了真空泵的使用壽命和系統(tǒng)的真空度，還增大了鐵精粉產(chǎn)品水分。

2 脫水系統(tǒng)改造

2.1 真空泵改造

SK型水環(huán)式真空泵是一種以水為工作液體的徑向雙作用泵，相比SZ軸向單作用真空泵，它采用徑向吸排氣，葉輪與泵體雙偏心，葉輪旋轉(zhuǎn)一周進(jìn)行兩次吸氣和排氣(雙吸雙排)，具有尺寸小、重量輕、徑向受力對(duì)稱(chēng)、自動(dòng)平衡、軸和軸承負(fù)荷大大降低等特點(diǎn)，壽命為原真空泵的2～3倍，且節(jié)能效果顯著。SK型徑向雙作用水環(huán)式真空泵與SZ型軸向單作用水環(huán)式真空泵結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 SK型徑向雙作用水環(huán)式真空泵與SZ型軸向單作用水環(huán)式真空泵結(jié)構(gòu)

2.2 過(guò)濾機(jī)分料箱改造

把真空脫水系統(tǒng)中兩系列2個(gè)給料箱合并為1個(gè)，為實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容將給料箱尺寸增大為1 500 mm×1 500 mm×1 000 mm，合理布置分料箱的位置，實(shí)現(xiàn)4臺(tái)過(guò)濾機(jī)集中、均勻給礦。

2.3 自動(dòng)排液裝置改造

用新型強(qiáng)制排液裝置取代原自動(dòng)排液裝置。新型強(qiáng)制排液裝置分氣水分離器和排液箱兩部分，采用上下兩桶結(jié)構(gòu)，這樣不但比三桶式少了1個(gè)排液箱和2個(gè)單向閥，而且濾液在分離器內(nèi)流動(dòng)性好、礦粉不易沉淀堆積。為了提高分離器的分離效果，可在分離器內(nèi)增設(shè)分離隔板和擋水板，使分離器具有重力和慣性?xún)煞N分離作用，并在排水箱底部安裝濾液泵對(duì)濾液缸進(jìn)行強(qiáng)制排水，使自動(dòng)排液裝置形成一個(gè)閉路循環(huán)。改造前后真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

3 改造方案的實(shí)施

(1)通過(guò)把脫水系統(tǒng)中原3臺(tái)并聯(lián)使用的SZ-42型軸向單作用真空泵改造為1臺(tái)SK-120型徑向雙作用水環(huán)真空泵，同時(shí)將傳動(dòng)直連方式改為皮帶傳動(dòng)，由于真空泵數(shù)量減少，設(shè)備的運(yùn)行成本大大降低。

(2)將真空脫水系統(tǒng)中三桶式自動(dòng)排液裝置全部拆除，用1臺(tái)由兩桶相連的新型強(qiáng)制排液裝置替代，過(guò)濾機(jī)抽氣管用兩根φ219 mm管連接在濾液缸中，替代原一根φ159 mm管。

(3) 單項(xiàng)閥改在濾液缸底部，用管路連接后接濾液泵。單向閥容易發(fā)生故障，為檢修方便，將氣水分離器內(nèi)的單向閥移到外部新增加的單向閥箱內(nèi)，排液箱下的單向閥移到側(cè)面。將單向閥制成可拆卸式的，方便出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行組件更換，減少停機(jī)時(shí)間。

4 改造效果

SK-120型徑向雙作用真空泵安裝靈活，優(yōu)點(diǎn)是能防止因過(guò)負(fù)荷燒毀電機(jī)，滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要，節(jié)約了備件及維護(hù)成本。在1 a的使用過(guò)程中，運(yùn)行平穩(wěn)、徑向受力對(duì)稱(chēng)平衡，大大減輕了軸和軸承負(fù)荷，從未發(fā)生機(jī)械故障，降低了工人的維修工作量，備件使用成本幾乎為零。SK-120型徑向雙作用真空泵壽命長(zhǎng)、效率高、抽氣量大、振動(dòng)小、噪音低，葉輪、分配器和主軸等磨損很小，性能穩(wěn)定性高。較原真空泵，SK-120型徑向雙作用真空泵耗水量少，額定電流由150 A降低到120 A，實(shí)耗運(yùn)行功率降低了55.94%，節(jié)電效果顯著；真空度提高到-0.05 MPa以下，鐵精粉水分降低到11%，同時(shí)避免了過(guò)濾皮帶漏礦、漏水和鐵精粉皮帶頻繁斷裂現(xiàn)象。

圖3 改造前后真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

過(guò)濾機(jī)分料箱改造后，4臺(tái)過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)不受脫水系列停車(chē)影響，選礦工藝流程更加合理，選礦指標(biāo)有一定的提高；新型強(qiáng)制排液裝置密閉性好，排液缸底部為傾斜型，鐵精粉很容易被濾液泵強(qiáng)制排到精礦池；上下兩桶式新型強(qiáng)制排液裝置氣水分離效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自動(dòng)排液裝置，既保護(hù)了真空泵，過(guò)濾機(jī)過(guò)濾效率由1.62 t/(m2· h)提高到1.87 t/(m2·h)，又大大減少了真空脫水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。

按年產(chǎn)鐵精粉50萬(wàn)t、運(yùn)輸價(jià)格100元/t計(jì)，改造后每年可減少路耗200萬(wàn)元；按年運(yùn)轉(zhuǎn)300 d計(jì)，因電流降低可節(jié)約電費(fèi)3萬(wàn)元/a；每年檢修費(fèi)用由不低于2.5萬(wàn)元降低到0.15萬(wàn)元，年節(jié)約備件費(fèi)、維修費(fèi)2.35萬(wàn)元，合計(jì)每年綜合經(jīng)濟(jì)效益達(dá)205.55萬(wàn)元。

5 結(jié) 語(yǔ)

金鋼礦業(yè)選礦廠通過(guò)對(duì)真空脫水系統(tǒng)中真空泵和自動(dòng)排液裝置進(jìn)行改造，真空泵真空度提高到-0.05 MPa以下，鐵精粉水分由14%～15%降低到11%，過(guò)濾機(jī)過(guò)濾效率由1.62 t/(m2· h)提高到1.87 t/(m2·h)，大大降低了真空脫水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。不僅解決了鐵精粉產(chǎn)品水分超標(biāo)的問(wèn)題，還降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)運(yùn)輸成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，為建成資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的礦山企業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2016-08-29)

張吉偉(1982—)，男，工程師，255081 山東省淄博市張店區(qū)中埠鎮(zhèn)。