本鋼賈礦隔膜泵尾礦長距離輸送應(yīng)用與實踐

張榮富

摘要：本文簡要的介紹了本鋼賈家堡鐵礦處理富含部分粗顆粒的尾礦漿體，運用隔膜泵采用高濃度、長距離輸送方式，在設(shè)計 、運行中的一些關(guān)鍵措施的實踐經(jīng)驗。介紹了長距離、高濃度、高揚程、高粘度尾礦漿體，運用國產(chǎn)往復(fù)式隔膜泵在輸送運行過程中的應(yīng)注意的問題和取得效果及經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：尾礦輸送;隔膜泵;高效濃密機及內(nèi)循環(huán)系統(tǒng);隔渣篩;攪拌槽

本鋼賈礦尾礦輸送系統(tǒng)設(shè)計采用了近幾年國內(nèi)較為先進的“高濃度”、“長距離”、“隔膜泵單條輸送管線”、僅設(shè)置一級輸送泵站的輸送方式，尾礦漿的輸送濃度由傳統(tǒng)的20%提高到40%，大幅減少了輸送耗水量，降低了輸送能耗和運行成本，也是本鋼首次采用隔膜泵運行的一條26.5km尾礦輸送管線。

賈家堡鐵礦尾礦輸送系統(tǒng)工藝概況：

（1） 年輸送鐵尾礦量275-295萬噸/年;

（2） 尾礦固體密度2.6t/m3;

（3） 尾礦輸送濃度38～44%;

（4） 首端起始點標高120m;

（5） 管道輸送長度26500m;

（6） 南芬臥龍溝尾礦庫排放點標高336m;

（7）正常運行輸送流速1.35m/s-1.82m/s;

（8）正常運行輸送流量598 m3/h-798 m3/h;

（9）管道輸送全程時間大約為4.2h。

1、賈家堡鐵礦尾礦輸送系統(tǒng)管線的選擇及運行情況

尾礦礦漿從賈家堡鐵礦選礦廠尾礦首段處理系統(tǒng)開始，通過一條外徑D426鋼緊襯高分子聚乙烯復(fù)合耐磨管，不設(shè)置備用管線。除輸送泵站首端設(shè)置臨時尾礦堆存池外，輸送管線區(qū)間內(nèi)不再設(shè)置事故池;尾礦輸送系統(tǒng)采用一級泵站的輸送方式。輸送管線運行兩年后，對末端管線出口的管材壁厚進行檢測，兩年內(nèi)末端的普通螺旋焊管僅磨損0.3mm，實踐表明，輸送系統(tǒng)按照設(shè)計的流量、流速運行，礦漿對管線的磨損很小。

由表可知：該礦樣-200目粒級81.74%?？梢娫撐驳V屬于粒度較細的礦樣，比較適宜尾礦長距離輸送。

2、尾礦隔渣篩的設(shè)計及應(yīng)用情況

因尾礦粒度組成本身的粒級變化范圍就較大（相對于精礦粒級而言），在選礦生產(chǎn)過程中因磨礦選別系統(tǒng)的設(shè)備故障或生產(chǎn)事故造成大顆粒礦塊進入尾礦的機會較多，因而在尾礦長距離輸送系統(tǒng)，輸送前端設(shè)置隔渣裝置就顯得非常必要。在高效濃密機的給礦口設(shè)置3臺平面自卸篩，篩孔尺寸3mm，并設(shè)置粗粒接料裝置，平面自卸篩的篩上物料在篩子運行過程中，篩上粗顆粒礦塊等雜物會自動導入篩子末端的篩上物接料槽中，通過接料槽落到下面的輸送皮帶運輸機上，通過皮帶運輸機收集到礦渣箱內(nèi)，用汽車運至排放場，而平面自卸篩的篩下合格粒級物料，則自流到濃密機的礦漿分配池。平面自卸篩型號為：USL3.6×6.0，單臺功率 30kw，配 3 臺，2 用 1 備。平面篩的給礦濃度在6%-8%之間，尾礦漿在給到篩面后，絕大部分尾礦漿自流進入到篩下，加上上部的磨礦選別系統(tǒng)生產(chǎn)運行穩(wěn)定，正常生產(chǎn)過程中尾礦中的大顆粒礦塊、雜物不多，因此生產(chǎn)中三臺平面篩全部給礦，但篩子不需要長時間開動運行，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計情況每班（12h）平面篩累計開動運行時間不超過2小時。

長距離輸送系統(tǒng)中加裝隔渣篩能有效控制礦漿中的大顆粒尺寸（超過3mm的固體含量）是保證管道內(nèi)礦漿均質(zhì)流特征的關(guān)鍵。對于非均質(zhì)流礦漿，在管道的頂部和底部將有一個明顯的濃度梯度，對管道底部的磨損會超過允許的范圍。另外由于采用隔膜泵作為長距離輸送主泵，隔膜泵設(shè)備本身工藝要求就必須保證進入隔膜泵的漿體不能含有粗大顆粒等礦塊、雜物的混入，如果大顆粒礦塊等雜物給入隔膜泵，將嚴重影響隔膜泵進、出單向閥門的使用壽命，影響隔膜泵運行作業(yè)率。同時如果出現(xiàn)大量粗顆粒礦塊等雜物混入輸送礦漿的情況，就嚴重破壞了輸送礦漿的粒度組成，按照正常的輸送流速輸送，粗顆粒礦塊在輸送過程中會在輸送管道中沉降，會在管線U型管段堆積，嚴重時將導致尾礦輸送管路堵塞，對于帶有內(nèi)襯的地埋輸送管路將是致命的傷害。一是堵塞位置難以確定，二是管線清淤疏通，施工工程量大，耗時多，將給礦山生產(chǎn)和環(huán)保帶來很大影響。因此尾礦輸送系統(tǒng)生產(chǎn)安全運行，對隔渣篩篩面的檢查和維護就顯得尤為重要，這也是尾礦長距離輸送生產(chǎn)管理的關(guān)鍵部分。

運行至第4年時接渣斗大部分磨損較為嚴重，容易導致全線停產(chǎn)，根據(jù)礦山以水為介質(zhì)的特點，現(xiàn)場將接渣斗改為水桶式泄壓減速裝置，不需要另行投入資金，而且能延長接渣斗使用壽命4年，建議有同工藝項目也可借鑒。

3、尾礦輸送系統(tǒng)中濃密機配置及濃密機自循環(huán)系統(tǒng)

尾礦長距離輸送系統(tǒng)要求尾礦的輸送礦漿濃度必須控制在一定范圍內(nèi)，即38～44%之間，根據(jù)賈家堡鐵礦尾礦粒度組成，賈礦的尾礦輸送濃度下限不能低于36%。賈礦設(shè)計安裝了兩臺HRC￠30深錐型高效濃密機，每臺濃密劑配置2臺渣漿泵，1用1備，總共配置4臺渣漿泵。正常生產(chǎn)條件下，濃密機能夠為尾礦輸送系統(tǒng)提供合格濃度尾礦漿，但如果出現(xiàn)磨選系統(tǒng)給料出現(xiàn)問題或磨選系統(tǒng)停車的后期及磨選系統(tǒng)轉(zhuǎn)車的初期，濃密機的尾礦濃度達不到輸送工藝要求，濃度不合格的尾礦漿只能排放到事故池中，造成環(huán)境污染。賈礦生產(chǎn)、設(shè)備技術(shù)人員對濃密機底流排礦管進行改造，增設(shè)濃密機內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，即將底流泵排礦管增設(shè)切換閥門，將不符合輸送工藝要求的低濃度尾礦漿重新給入到濃密機上部的給礦方箱中，讓尾礦漿在濃密機系統(tǒng)內(nèi)自循環(huán)，保證在濃度達到輸送工藝要求后再向尾礦輸送攪拌儲漿槽輸送，杜絕尾礦外排對環(huán)境造成的污染。

4、首端尾礦攪拌儲漿槽的設(shè)計與實際應(yīng)用情況

賈家堡鐵礦設(shè)計了兩個磨選系列生產(chǎn)系統(tǒng)，在首端泵站設(shè)置攪拌槽即能夠調(diào)整、平衡尾礦產(chǎn)量的波動，同時也能夠滿足磨選系統(tǒng)單系列生產(chǎn)時產(chǎn)生的尾礦量不足，滿足不了尾礦輸送系統(tǒng)的工藝要求，必須將單系列產(chǎn)生高濃度的尾礦漿先儲存起來，并且還要通過攪拌器，防止尾礦漿沉淀。因而攪拌儲漿槽在輸送系統(tǒng)中起到實現(xiàn)尾礦批量輸送和尾礦調(diào)質(zhì)、調(diào)漿的關(guān)鍵作用。同時尾礦儲漿槽也能夠起到在尾礦輸送系統(tǒng)出現(xiàn)短時間的設(shè)備故障檢修時，上道工序磨礦選別系統(tǒng)能夠正常生產(chǎn)，提高磨選系統(tǒng)的作業(yè)率。賈礦原設(shè)計在尾礦輸送泵站外建設(shè)￠=16m、H=16m攪拌儲漿槽2座。由于投資等原因，實際僅建設(shè)了一座￠=12m、H=12m 攪拌儲漿槽，有效貯存時間2.5h。單臺攪拌槽配套攪拌電機功率N=132kW，攪拌器轉(zhuǎn)速實現(xiàn)變頻控制。攪拌儲漿槽內(nèi)安裝雷達式液位計，并可發(fā)出高低液位報警信號，運行參數(shù)可進入尾礦主泵站內(nèi)SCADA系統(tǒng)。

近三年的生產(chǎn)實踐表明，只要設(shè)備維護到位，一座攪拌槽也能夠滿足尾礦輸送系統(tǒng)的要求，但尾礦攪拌儲漿槽沒有備用系統(tǒng)，給設(shè)備檢修和維護帶來很多不便，也影響尾礦輸送系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定性，對于一個長距離尾礦輸送系統(tǒng)，配備兩座尾礦攪拌儲漿槽更為合理。

5、輸送系統(tǒng)中的隔膜泵喂料系統(tǒng)

為保證下段尾礦輸送主泵所需壓力要求，在尾礦主泵站喂料室內(nèi)設(shè)喂料泵2臺（1工1備）。攪拌槽的尾礦漿經(jīng)喂料泵加壓后通過2條D426×16無縫鋼管（1工1備）， 將礦漿送至隔膜泵的入口給礦管中，喂料泵采用變頻電機驅(qū)動，通過尾礦輸送系統(tǒng)的控制程序，可實現(xiàn)隔膜泵入口壓力穩(wěn)定，并隨著隔膜泵的輸送流量自動調(diào)節(jié)。

6、輸送主泵站的配置及運行情況

根據(jù)尾礦輸送系統(tǒng)的設(shè)計要求，主輸送設(shè)備選擇DGMB300/8.0三缸單作用隔膜泵4臺（3臺工作、1臺備用），單泵最大流量Q=300m3/h、最大排出壓力P=8.0MPa、配套電機功率N=800kW/690V。賈礦尾礦輸送主泵實際工作壓力在3.0 Mpa-5.0 Mpa之間，輸送流量620 m3/h，正常生產(chǎn)運行三臺，一臺備用，個別情況有兩臺隔膜泵出現(xiàn)問題，運行兩臺，流量控制在550 m3/h，輸送系統(tǒng)也能夠滿足生產(chǎn)需要，但低流量，低流速運行，對管線底部磨損增加，除特殊情況，不建議長時間兩臺泵運行。根據(jù)賈礦近五年的生產(chǎn)運行實踐表明，國產(chǎn)隔膜泵與進口設(shè)備相比，無論在售后服務(wù)，還是備品備件的成本上，都有很大的優(yōu)勢。并且該泵的效率較高，可達92%，技術(shù)成熟，運行穩(wěn)定、可靠。輸送泵站內(nèi)主管路上的高壓閥門及各臺隔膜泵的進出口閥門，包括喂料泵的進出口閥門，都采用的是液壓閥門，由與液壓閥門配套的液壓油站支持。液壓閥門的開啟或關(guān)閉主要由尾礦輸送系統(tǒng)的主控管理員控制，按輸送流程步驟實現(xiàn)遠程操作，也可實現(xiàn)機旁手動操作，閥門的開啟及關(guān)閉在主控操作電腦界面上都有顯示，自動化程度高，安全可靠。

7、管道沖洗

全廠停產(chǎn)大修期間及尾礦管道故障期間須將管道內(nèi)的礦漿沖洗干凈。管道沖洗也尾礦輸送操作中的重要一環(huán)。賈礦是在生產(chǎn)環(huán)水管網(wǎng)中接引一條D426×8鋼管接入到喂料泵的入口，利用環(huán)水工作壓力給到隔膜泵，保證隔膜泵的給料壓力，如果壓力不足，可啟動喂料泵通過調(diào)整喂料泵的轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)喂料壓力，輸送清水的流量、流速與正常輸送一樣或稍高一些，4.5h可將尾礦管線內(nèi)的礦漿全部清空，清空后系統(tǒng)安全停機。

8、壓力監(jiān)測站、通信光纜、末端閥門站

尾礦管線設(shè)置了2個壓力監(jiān)測站，為管道顧問軟件和泄漏監(jiān)測系統(tǒng)提供實時的壓力數(shù)據(jù)，并在管道線路的最高點進行加速流監(jiān)測，為操作人員提供決策的信息。末端壓力監(jiān)測站與末端閥門站設(shè)置在一處，各壓力監(jiān)測站之間數(shù)據(jù)通過一條獨立的光纜傳輸，末端閥門站內(nèi)的電動閥門的開啟或關(guān)閉，防加速流的操作也由尾礦輸送主控操作員實現(xiàn)遠程控制。生產(chǎn)實踐表明，在中間高，末端低的尾礦管線上必須安裝末端閥門控制系統(tǒng)，必須要實現(xiàn)遠程操作。末端閥門站的設(shè)置能夠有效保證尾礦輸送管路在帶漿停車的條件下，實現(xiàn)保壓、保漿。能夠有效的控制輸送管線下坡段管線內(nèi)的礦漿濃度穩(wěn)定，確保輸送系統(tǒng)帶漿停車后，能夠順利啟動，有效避免尾礦管路因故障帶漿停機帶來的堵塞隱患。

經(jīng)實踐證明保壓時要在停隔膜泵后延時2-3分鐘再關(guān)閉末端閥門，否則系統(tǒng)的壓力會瞬間升高，容易導致閥門及伸縮節(jié)損壞或留有隱患降低壽命，不利于安全運行，長距離輸送如在工作過程中遇到無法生產(chǎn)運行將導致礦漿淤堵管道，維護難度極大，其中爆破片可以根據(jù)實際情況選擇，設(shè)計與生產(chǎn)實踐往往存在較大差距，爆破片壓力選擇超實際較大也將導致系統(tǒng)受損失去保護。

結(jié)論：

尾礦長距離輸送系統(tǒng)經(jīng)過五年多的生產(chǎn)實踐表明，只要按照設(shè)計要求去施工，輸送系統(tǒng)必備的配套設(shè)施齊全，生產(chǎn)運行過程中，嚴格按照長距離輸送操作工藝規(guī)范去執(zhí)行，尾礦長距離輸送系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、高效、環(huán)保、安全生產(chǎn)的目的。

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