PZNB型柱塞泥漿泵在尾礦干堆工程的應(yīng)用及改造實(shí)踐

宋儒將

（大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司，湖北省有色金屬資源開發(fā)與綜合利用工程技術(shù)研究中心，湖北 黃石 435005）

1 概況

大冶有色金屬有限責(zé)任公司銅山口銅礦為了企業(yè)的發(fā)展，解決現(xiàn)存濕式尾礦庫不能滿足生產(chǎn)發(fā)展需要的矛盾，充分利用現(xiàn)有干式尾礦堆場(chǎng)中含高品位尾礦，2012年啟動(dòng)對(duì)尾礦綜合回收利用接替工程，由長沙有色冶金設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，采用尾礦干堆工藝，新建一個(gè)干渣庫以堆放濾泥，經(jīng)過兩年多時(shí)間的運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定，尾礦濃縮脫水達(dá)到干堆的目標(biāo)，確保礦山正常生產(chǎn)解決了當(dāng)前尾礦堆存問題，該項(xiàng)目符合企業(yè)發(fā)展規(guī)劃及國家對(duì)企業(yè)清潔生產(chǎn)的要求。選礦廠尾礦基本情況見表1。選廠尾礦-200目含量占53．59%，粗粒級(jí)含量所占比例較大，其尾礦粒級(jí)組成篩析表見表2。干堆工程簡要工藝流程如下：廠前濃密機(jī)將尾礦濃縮至濃度45%（底流），用砂泵揚(yáng)送至加壓泵房，通過加壓泵送至深錐濃密機(jī)進(jìn)一步脫水，濃度為68%的底流用高濃度泥漿泵送至高頻振動(dòng)脫水篩，篩上產(chǎn)品皮帶輸送至干堆場(chǎng)；篩下細(xì)粒級(jí)尾砂采用壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾脫水，脫水后尾砂皮帶輸送至干堆場(chǎng) ，見圖1。

2 PZNB型柱塞泥漿泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圖1 尾礦干堆項(xiàng)目工藝流程圖

尾礦干堆工程加壓泵房現(xiàn)有柱塞式泥漿泵3臺(tái)，是整個(gè)干堆工程的核心設(shè)備，輸送尾礦水平直線距離約800m，幾何高27m。型號(hào)為PZNB-250/2．5， 排 漿 量 為250m3/h，泵排出口壓 力 2．5MPa， 制 造廠家為寶雞某公司。該泵傳動(dòng)系統(tǒng)主要由曲軸、連桿、十字頭和機(jī)架等組成。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：

（1）曲軸系統(tǒng)為偏心結(jié)構(gòu)的組合式軸，傳動(dòng)系統(tǒng)通過電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)，將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。

表1 銅山口銅礦選礦廠尾礦基本情況

表2 尾礦粒度篩析表

（2）泵底座系焊接結(jié)構(gòu)，主要用于安裝PZNB泵主體，泵的外殼采用焊接結(jié)構(gòu)，泵的動(dòng)力端偏心輪采用組合式熱裝結(jié)構(gòu)，機(jī)架與連接桿密封采用浮動(dòng)式自定心結(jié)構(gòu)，安裝方便，密封可靠耐用。導(dǎo)板采用止口定位、螺栓拉緊，具有很強(qiáng)的互換性。

（3）液力端主要由吸入管總成、排出管總成、閥箱總成、柱塞組件等組成。閥箱為“L”式，便于閥組件的檢修和維護(hù)。閥壓蓋采用T型螺紋，閥體結(jié)構(gòu)為橡膠密封圈式。閥采用組合式錐閥，上下導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式，閥膠皮按不同用戶、不同介質(zhì)、不同工況采用橡膠或聚氨脂等不同材質(zhì),閥箱各自獨(dú)立。

（4）水潤滑系統(tǒng)主要包括調(diào)節(jié)閥、軟膠管。它是利用噴水系統(tǒng)的壓力水通過調(diào)節(jié)閥不斷向填料箱內(nèi)的柱塞密封構(gòu)件注水潤滑，同時(shí)不斷地向外清洗和排出密封內(nèi)的泥漿和磨損物。該設(shè)備進(jìn)、出口穩(wěn)壓裝置嚴(yán)格按照壓力容器制造標(biāo)準(zhǔn)制造，并進(jìn)行壓力試驗(yàn)。每臺(tái)進(jìn)、出口穩(wěn)壓裝置應(yīng)設(shè)進(jìn)、出漿口、排污口、防爆口、補(bǔ)氣口各一個(gè)，并裝有壓力表座一個(gè)，上述各口均帶有成對(duì)法蘭及螺栓連接件，防爆口裝有防爆片等設(shè)施，排污口設(shè)于空氣室底部。

（5）泵的外殼采用焊接結(jié)構(gòu)。泵的偏心輪采用熱裝結(jié)構(gòu)。閥箱采用ZG材料，形式為為“L”式。柱塞采用20鋼表面噴涂硬質(zhì)合金工藝手段。

（6）為了保證泵動(dòng)力端足夠潤滑，配有獨(dú)立的潤滑系統(tǒng)，由電機(jī)帶動(dòng)單級(jí)齒輪油泵對(duì)泵的軸承及其十字頭導(dǎo)板進(jìn)行潤滑。

該泵與一般柱塞泵的根本區(qū)別在于它擁有一套水清洗系統(tǒng)，也就是在柱塞泵柱塞運(yùn)動(dòng)過程中，通過高壓清洗泵不斷地向柱塞周圍注入高壓清水，形成水環(huán)，一方面沖洗粘附在柱塞表面的漿體介質(zhì)；一方面將介質(zhì)與柱塞密封隔離，從而延長了柱塞及密封的壽命，達(dá)到可靠輸送泥漿等的目的。

3 出現(xiàn)的問題及原因分析

設(shè)備初試時(shí)介質(zhì)采用清水，在設(shè)備單體試車期間一切正常，聯(lián)動(dòng)試車時(shí)介質(zhì)采用尾礦砂漿，運(yùn)行過程中出現(xiàn)如下問題：

運(yùn)行8～10h后， 1#、2#泥漿泵電機(jī)電流下降明顯，甚至后期排不出漿料；

3#泥漿泵出口空氣室（穩(wěn)壓罐）防爆片破損；

潤滑系統(tǒng)中油壓表顯示油壓不足報(bào)警；

柱塞清洗泵振動(dòng)異常及出口壓力明顯小于設(shè)計(jì)壓力。

最初懷疑變頻器故障，后經(jīng)轉(zhuǎn)速表檢查，主電機(jī)轉(zhuǎn)速正常（變頻器滿負(fù)荷工作時(shí)主電機(jī)1485r/min），排除電氣故障可能性后，將系統(tǒng)停下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了相關(guān)解體檢查，對(duì)各項(xiàng)故障原因分析如下。

（1）漿料中含有遠(yuǎn)超說明書要求的較大顆粒雜質(zhì)，造成吸入閥閥簧卡澀，見圖3，上下運(yùn)動(dòng)受阻，小活塞內(nèi)砂漿沉積，最終致使吸入閥無法正常工作造成效率低甚至打空泵。

圖3 吸入閥閥簧中卡澀較大雜質(zhì)顆粒

（2）進(jìn)料池有高液位溢流管，但卻無低液位報(bào)警，操作時(shí)有可能導(dǎo)致空氣進(jìn)入泵腔，造成進(jìn)料不足，由于空氣的可壓縮性，造成吸入閥無法正常工作，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)存在無用功形成打空泵，甚至造成氣蝕損害設(shè)備。

（3） 排出管存在礦漿沉淀堵塞，見圖4，瞬時(shí)壓力超過額定壓力，設(shè)備自帶的保護(hù)裝置（防爆片）爆開起到保護(hù)設(shè)備的功能，需恢復(fù)并排除排出管堵塞的情況。建立嚴(yán)格的啟停泵操作規(guī)程，開主泵時(shí)，先開啟沖洗泵和潤滑油泵，且主泵應(yīng)先打清水，等主泵工作正常后，供漿輸送。在停泵前，停止供漿，主泵先打清水一段時(shí)間，以便沖洗管路中的漿體，防止沉淀堵管，隨后停泵。

（4）柱塞清洗泵介質(zhì)為選礦用生產(chǎn)水，含有較多固體顆粒導(dǎo)致吸入閥卡澀無法正常工作，造成異常振動(dòng)及效率下降。經(jīng)用焊條捅洗柱塞清洗泵下側(cè)吸入閥使閥體回位后，設(shè)備恢復(fù)正常。

潤滑系統(tǒng)進(jìn)口濾網(wǎng)存在油泥堵塞，經(jīng)清洗后解決。

圖4 排出管礦漿沉淀堵塞

4 改造措施

設(shè)計(jì)上在進(jìn)料池處增設(shè)濾網(wǎng)或接料框等裝置，使大顆粒沉淀，不至進(jìn)到泵腔內(nèi)。

進(jìn)料池上方加裝監(jiān)控視頻，進(jìn)料池內(nèi)加裝低液位報(bào)警裝置，以確保進(jìn)料池料位的安全液位。

變頻電機(jī)的冷卻風(fēng)扇、油泵、沖洗泵和柱塞泵主電機(jī)完善聯(lián)鎖邏輯功能，確保設(shè)備安全。

柱塞沖洗泵的介質(zhì)采用水質(zhì)較好的生活水并采用閉路循環(huán)重復(fù)利用。經(jīng)過對(duì)以上問題的解決，柱塞泥漿的故障基本上排除，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

5 結(jié)語

該類型大型設(shè)備為大冶有色金屬公司第一次引進(jìn)，工藝流程較為復(fù)雜，對(duì)操作和維護(hù)人員要求較高，用戶單位在今后的使用維護(hù)中還需進(jìn)一步摸索和完善，加強(qiáng)培訓(xùn)及配備專業(yè)的操作和維護(hù)人員。尾礦干堆工程作為礦山生產(chǎn)中的重要設(shè)施，是保證選礦廠正常作業(yè)、持續(xù)生產(chǎn)的必要條件，同時(shí)，它又是集安全、環(huán)保、資源儲(chǔ)備于一身，該項(xiàng)目完成后，有效地緩解工業(yè)廢渣對(duì)環(huán)境污染的壓力，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著，并為國內(nèi)同行業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張根珠、宋儒將．余熱鍋爐用強(qiáng)制循環(huán)泵的節(jié)能技術(shù)改造[J]．水泵技術(shù),2007,(5)44-45