淺談包鋼尾礦輸送系統(tǒng)改造方案

楊玉軍

(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

包鋼選廠目前生產(chǎn)規(guī)模為1 200 萬t/a(磁鐵礦及氧化礦)，精礦規(guī)模455 萬t/a，入庫尾礦量735 萬t/a。白云鄂博主東礦600 萬t/a氧化礦選礦的搬遷后，包鋼選礦廠僅生產(chǎn)磁鐵礦規(guī)模600 萬t/a，精礦規(guī)模230 萬t/a，入庫尾礦量370 萬t/a，尾礦每年入庫量將減少50%。

為了滿足包鋼新體系對鐵精礦原料的需求及提高包鋼經(jīng)濟(jì)效益，再磨新系統(tǒng)6個系列處理蒙古礦463.13 萬t/a及外購精礦再選340 萬t/a，生產(chǎn)尾礦量為155 萬t/a，即排入尾礦庫總量為525 萬t/a。

其中，中粗粒級尾礦采用壓力管道輸送：濃度P=45%；礦漿量Q=330 m3/h；輸送管經(jīng) D245，內(nèi)襯耐磨材料復(fù)合鋼管。細(xì)粒級尾礦采用自流溜槽輸送：濃度P=8%；礦漿量Q=3 400 m3/h；溜槽斷面B×H=1 600 mm×

1 800 mm,坡度0.26%。在尾礦濃縮區(qū)合并，一起進(jìn)入φ85 m濃縮池，濃度22%的底流送到尾礦庫粗顆粒筑壩細(xì)顆粒入庫。濃縮池溢流水回選礦廠。

1 生產(chǎn)規(guī)模調(diào)整后原礦性質(zhì)的改變

和組成

按市場形勢發(fā)展的需要，選礦廠的生產(chǎn)規(guī)模將進(jìn)行如下調(diào)整：

1)包鋼選礦廠磁礦系列生產(chǎn)規(guī)模處理量600 萬t、精礦量240 萬t、尾礦量360 萬t。

2)蒙古礦處理量440 萬t、精礦量355 萬t、尾礦量85 萬t。

3)外購低品位精礦，尾礦量70 萬t。

調(diào)整后業(yè)主提供的各尾礦粒級組成見下表1，表2，表3。

表1 調(diào)整各尾礦的粒級組成分析 %

表3 尾礦粒度組成分析

綜合尾礦粒度組成,尾礦粒度組成分析，-200目占89.54%。

2 尾礦輸送系統(tǒng)

目前的上壩管道和尾礦漿參數(shù)：干礦量Q=735 萬t/a，礦漿量Q=3 652 m3/h，管徑DN800。改造后磁礦系列的尾礦量360 萬t/a，少了一半，按照目前上壩管道DN800推算,其管道參數(shù)如下：尾礦濃度P=11%時，礦漿量Q=3 832 m3/h，管徑DN800；尾礦濃度P=13%時，礦漿量Q=3 517.4 m3/h，管徑DN800。

2.1 尾礦參數(shù)和改造方案

選礦生產(chǎn)規(guī)模調(diào)整之后，磁礦系列的尾礦管道DN800不變的條件下，入庫尾礦漿的流量Q=3 517.4 m3/h、濃度11%～13%，如果采用高濃度輸送的工作參數(shù)是：尾礦濃度P=33%左右，礦漿量Q=1 085.5 m3/h左右，管徑DN400。這樣配置，入庫的水量小了，尾礦濃縮池底流泵開得少了，雖然降低了能耗，但是否影響筑壩，需要由試驗確定。同時尾礦濃縮池底流泵和壩上管道全部拆除重新訂貨施工，會導(dǎo)致投資增加，工期加長。因此推薦壩上放礦濃度仍然按濃度11%～13 %，管道DN800。

2.1.1 尾礦濃縮及底流泵改造

包鋼選礦廠目前尾礦濃縮池的配置情況，處理蒙古礦尾礦和外購精礦的尾礦，按照選礦廠選礦系列的分配，這部分尾礦在下述濃縮池分別處理。

1)一系列處理蒙古礦，原礦量207.4 t/h，尾礦量69.13 t/h，輸送至5#φ50m濃縮機(jī)。

2)二系列處理蒙古礦，原礦量207.4 t/h，尾礦量69.13 t/h，輸送至3#φ50m濃縮機(jī)。

3)三系列處理外購精礦，原礦量530.3 t/h，尾礦量88.38 t/h，輸送至4#φ50m濃縮機(jī)。

2.1.2 底流泵校核

1#、2#、3#φ50 m濃縮池底流泵站L×B×H=30 m×7.5 m×6.8 m，原有渣漿泵配置如下：

1)1#φ50 m濃縮池底流泵：1臺150ZJ-A50渣漿泵；1臺6PNJ膠泵，電機(jī)為JS117-6、115 kW；

2)2#φ50 m濃縮池底流泵：2臺150ZJ-A50渣漿泵，電機(jī)為JS117-6、115 kW；

3)3#φ50 m濃縮池底流泵：2臺4PNJ膠泵，電機(jī)為Y280M-4、90 kW；

4)5#φ50 m濃縮池底流泵：1臺150ZJ-A50渣漿泵、1臺6PNJ膠泵，電機(jī)為JS117-6、115 kW；

5)φ30 m濃縮池底流泵：2臺100ZJ-A36渣漿泵，電機(jī)為Y250M-4、55 kW；

查渣漿泵型譜，現(xiàn)有渣漿泵性能如下：

150ZJ-A50渣漿泵：Q=460 m3/h，H=37 m，配JS117-6電動機(jī)、N=115 kW、直聯(lián)傳動。

6PNJ膠泵：Q=230～460 m3/h，H=45～38 m，電機(jī)為JS117-6、N=115 kW、直聯(lián)傳動。

4PNJ膠泵：Q=80～136 m3/h，H=43～40 m，電機(jī)為Y280M-4、90kW、直聯(lián)傳動。

100ZJ-A36渣漿泵，Q=130～245 m3/h，H=25～35 m。電機(jī)為Y250M-4、55 kW。

φ30 m濃縮池底流泵及管道驗算結(jié)果見表4。

表4 φ30 m濃縮池底流泵及管道驗算成果表

從上述計算得出，100ZJ-A36渣漿泵流量流量揚程可以滿足要求。

設(shè)計管道為φ219×(6+5)管道，管內(nèi)徑φ197。濃度P=18%，流量Q=163.5 m3/h。

5#φ50 m濃縮池底流泵及管道驗算結(jié)果見下表5。

表5 5#φ50 m濃縮池底流泵及管道驗算成果表

從上述計算得出：采用φ273×(7+5)管道，管內(nèi)徑φ249，當(dāng)濃度P=20%時，150ZJ-A50渣漿泵和6PNJ膠泵揚程流量、揚程都能滿足需要。

2#φ50 m濃縮池底流泵及管道驗算結(jié)果見下表6。

表6 2#φ50m濃縮池底流泵及管道驗算成果表

從上述計算得出：2#φ50 m濃縮池，設(shè)計管道為φ273×(7+5)管道，管內(nèi)徑φ249。濃度P=20%，150ZJ-A50渣漿泵滿足需要。

3#φ50 m濃縮池底流泵及管道驗算結(jié)果見下表7。

表7 3#φ50 m濃縮池底流泵及管道驗算成果表

從上述計算得出：采用φ273×(7+5)管道，管內(nèi)徑φ249，當(dāng)濃度P=20%時，2臺4PNJ膠泵，不能滿足需要。

更換為150ZJ-A50渣漿泵，流量、揚程均可滿足需要。

2.1.3 改造方案

選礦廠對蒙古礦和外購精礦選礦系列的分配，2#、3#、5#φ50 m濃縮池和φ30 m濃縮池處理的尾礦，按照滿足選礦廠循環(huán)水使用的規(guī)律，盡量滿足選礦廠生產(chǎn)循環(huán)水的最高品質(zhì)。

為了保證精礦產(chǎn)品的品位和回收率，設(shè)計推薦尾礦輸送按照20%這個基準(zhǔn)考慮。其優(yōu)點現(xiàn)有設(shè)備和循環(huán)水均得到了充分利用，既獲得了更好的生產(chǎn)循環(huán)水，也節(jié)省了投資，節(jié)能效果非常顯著。在選礦廠生產(chǎn)三水平衡中(生產(chǎn)新水、生產(chǎn)循環(huán)水、尾礦庫回水)有很好的效益。為此設(shè)計的尾礦輸送濃度按照20%左右，有幾臺濃縮機(jī)已經(jīng)陳舊需要改造。各個底流渣漿泵和輸送管道見表8。

表8 濃縮池底流泵及管道

原有3#φ50 m濃縮池底流2臺4PNJ膠泵拆除，更換為150ZJ-A50渣漿泵，電機(jī)仍為115 kW。

φ30 m濃縮池底流輸送管道為1條D219x(6+5)橡膠復(fù)合鋼管、2#、3#、5#φ50 m濃縮池底流輸送管道為3條D273 ×(7+5)橡膠復(fù)合鋼管；共4條管道分別送到尾礦接力泵站集中之后再送到尾礦庫附近1#φ85 m濃縮池。

2#φ50 m濃縮機(jī)設(shè)備已經(jīng)陳舊，改為自動提鈀濃縮機(jī)，請選礦廠將濃縮池結(jié)構(gòu)尺寸提交設(shè)備制造廠進(jìn)行設(shè)備招標(biāo)。同時請設(shè)備制造廠對φ30 m濃縮機(jī)進(jìn)行改造，加溢流堰，以提高溢流水水質(zhì)。

選礦廠各濃縮池處理后的全部尾礦集中在接力泵站，接力泵站集中了全部外購礦的尾礦，提升后送到尾礦車間1#φ85 m濃縮池中。尾礦管道計算見表9。

表9 管道輸送接力泵站泵及管道計算成果表

從表9中可以看出，輸送濃度19%～20%之間是合適的，同時也可以獲得很好的溢流水循環(huán)使用，由此確定接力泵站的基本參數(shù)：Q=896～1 011 m3/h，H=51.0 m。輸送濃度19%～20%之間。接力泵站渣漿泵選擇250ZJ-I-A60渣漿泵：性能為：Q=873～1 152 m3/h，H=55～50.2 m，配電機(jī)：Y355-6，N=250 kW，n=980 r/min。共2臺，1臺工作，1臺備用，采用變頻調(diào)速。

全部尾礦在接力泵站提升后用D478×(10+5)襯膠復(fù)合鋼管在橋架上穿越鐵路后沿溜槽敷設(shè)，最終送到尾礦溜槽尾部自流到東側(cè)1#φ85m濃縮池中。1#φ85 m濃縮池底流用2條DN450管道進(jìn)入1#φ85 m濃縮池泵站，再經(jīng)底流泵提升，用2條D478×(10+5)襯膠復(fù)合鋼管送到尾礦庫上壩管道。

接力泵站礦漿倉事故溢流用DN500管道排到尾礦溜槽中。

1#φ85 m濃縮池底流泵站泵站設(shè)備能力校核，基本參數(shù)：Q=896～1 011 m3/h。

表10 1# φ 85 m濃縮池底流泵站泵及上壩管道驗算成果表

1#φ85 m濃縮池泵站原有1-4#渣漿泵是1#φ85 m濃縮池底流泵，5-8#渣漿泵是2#φ85 m濃縮池底流泵，型號及性能如下：

250ZGB渣漿泵：Q=800～1 200 m3/h，H=90～30 m，η=60%。電機(jī)：Y450-6，N=560 kW，n=989 r/min，6 000 V。采用液力耦合器調(diào)速。

從250ZGB渣漿泵上述性能看，利用1#～4#這4臺泵，1臺工作，3臺備用可以滿足改造后的工況條件，但這種泵的效率較低，只有55%～65%。然而近年來生產(chǎn)的渣漿泵效率大大提高，一般都在75%以上，例如：

250ZJ-I-A60渣漿泵：性能為：Q=873～1 152 m3/h，H=55～50.2 m，配電機(jī)：Y355-6，N=250 kW，n=980 r/min。共2臺，1臺工作，1臺備用就可以滿足生產(chǎn)需要要。

250ZJ-I-A60渣漿泵效率高，泵的安裝臺數(shù)少，耗電低，比較理想。但是投資大，采購和安裝調(diào)試周期長，不予推薦。

推薦的方案是利用原有1#～4# 250ZGB渣漿泵，共4臺，1臺工作，3臺備用，仍然采用液力耦合器調(diào)速。泵所配電機(jī)大些，但是實耗功率是一樣的。

2.2 尾礦管道敷設(shè)

從4#、5#濃縮池底流泵站到3#濃縮池底流泵站一段1條D325×(7+5)、1條D273×(7+5)橡膠復(fù)合鋼管，利用原有桁架敷設(shè)。

從3#濃縮池底流泵站到接力泵站1條D273×(7+5)橡膠復(fù)合鋼管，從4#濃縮池底流泵站到接力泵站1條D325×(7+5)鋼塑復(fù)合管，從5#濃縮池底流泵站過來的1條D273 ×(7+5)鋼塑復(fù)合管，共3條管道施工新的桁架敷設(shè)，管道標(biāo)高7.0～5.0 m坡向接力泵站。

由尾礦溜槽起點到尾礦車間一段，尾礦輸送管道D478×(10+5)橡膠復(fù)合鋼管并行敷設(shè)在溜槽上。尾礦輸送管道通過的稀土高科、稀土冶煉廠的所有工業(yè)原有設(shè)施全部拆除并不做恢復(fù)。當(dāng)?shù)卮迕窨缌鞑鄣男′摌虿鸪蠡謴?fù)。二小橋、三小橋、四小橋拆除后恢復(fù)，高度以管道檢修方便為準(zhǔn)，小橋底標(biāo)高距管頂300 mm。

溜槽穿過公路鋼筋砼橋處，溜槽上頂面與橋梁下高差很小，管道不能直接在橋下通過，應(yīng)向北轉(zhuǎn)彎8 m左右穿過公路再轉(zhuǎn)回溜槽上敷設(shè)。管道穿過公路一段采用頂管方式施工，并加裝2-DN700鋼套管，套管長度大于公路寬度6.0 m。

DN478×(10+5)尾礦輸送管道在溜槽上敷設(shè)方法為：在溜槽上用300槽鋼做橫梁支架，橫梁上做管托。支架間距10 m。

鐵路橋架上的D478×(10+5)橡膠復(fù)合鋼管敷設(shè)，將原有的5條DN200和2條DN150管道拆除。鐵路橋架上的支架與桁架有些已經(jīng)銹蝕，按損失程度修復(fù)或拆除重建。

尾礦進(jìn)入尾礦車間后，如果直接穿過車間進(jìn)入φ85 m濃縮池給礦溜槽有困難，管道可以向北轉(zhuǎn)繞過車間進(jìn)入溜槽。尾礦既可以直接進(jìn)入1#φ85 m濃縮池，也可以在事故檢修時，利用2臺DN450襯膠閘閥進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，進(jìn)入2#φ85 m濃縮池?，F(xiàn)有的回水管道已經(jīng)敷設(shè)在溜槽上，在施工DN450尾礦輸送管道時應(yīng)同時進(jìn)行改造，服從于尾礦輸送管道，為其讓路，以免尾礦輸送管道高低起伏。有些位置拆開修復(fù)時需要另做橫梁、管托，按照尾礦管道制作。1#φ85 m大井底流的泵出口管道為2-D478×(10+5)橡膠復(fù)合鋼管，從泵站西側(cè)送往尾礦壩，南北2條干線分別上壩放礦。

3 結(jié)語

由于尾礦輸送的濃度較低，輸送功耗很大。輸送到尾礦庫內(nèi)的水量也很大，蒸發(fā)、滲漏損失較多。因此在尾礦輸送系統(tǒng)改造的同時，要根據(jù)選礦工藝的要求，對濃縮池溢流的循環(huán)水、生產(chǎn)新水、尾礦庫回水進(jìn)行再平衡，特別是要加強(qiáng)尾礦庫滲流水的回收，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。