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(yùn)用隔膜泵采用高濃度、長距離輸送方式，在設(shè)計(jì) 、運(yùn)行中的一些關(guān)鍵措施的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。介紹了長距離、高濃度、高揚(yáng)程、高粘度尾礦漿體，運(yùn)用國產(chǎn)往復(fù)式隔膜泵在輸送運(yùn)行過程中的應(yīng)注意的問題和取得效果及經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：尾礦輸送;隔膜泵;高效濃密機(jī)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(jì)采用了近幾年國內(nèi)較為先進(jìn)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(yùn)行成本，也是本鋼首次采用隔膜泵運(yùn)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(diǎn)標(biāo)高120m;

（5） 管道輸送長度26500m;

（6） 南芬臥龍溝尾礦庫排放點(diǎn)標(biāo)高336m;

（7）正常運(yùn)行輸送流速1.35m/s-1.82m/s;

（8）正常運(yùn)行輸送流量598 m3/h-798 m3/h;

（9）管道輸送全程時(shí)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(yùn)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(shí)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(yùn)行兩年后，對末端管線出口的管材壁厚進(jìn)行檢測，兩年內(nèi)末端的普通螺旋焊管僅磨損0.3mm，實(shí)踐表明，輸送系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)的流量、流速運(yùn)行，礦漿對管線的磨損很小。

由表可知：該礦樣-200目粒級81.74%。可見該尾礦屬于粒度較細(xì)的礦樣，比較適宜尾礦長距離輸送。

2、尾礦隔渣篩的設(shè)計(jì)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(jìn)入尾礦的機(jī)會(huì)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(jī)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(yùn)行過程中，篩上粗顆粒礦塊等雜物會(huì)自動(dòng)導(dǎo)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(yùn)輸機(jī)上，通過皮帶運(yùn)輸機(jī)收集到礦渣箱內(nèi)，用汽車運(yùn)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(jī)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(jìn)入到篩下，加上上部的磨礦選別系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)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(shí)間開動(dòng)運(yùn)行，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)情況每班（12h）平面篩累計(jì)開動(dòng)運(yùn)行時(shí)間不超過2小時(shí)。

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(gè)明顯的濃度梯度，對管道底部的磨損會(huì)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(jìn)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(yán)重影響隔膜泵進(jìn)、出單向閥門的使用壽命，影響隔膜泵運(yùn)行作業(yè)率。同時(shí)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(yán)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(huì)在輸送管道中沉降，會(huì)在管線U型管段堆積，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)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(shí)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(yùn)行，對隔渣篩篩面的檢查和維護(hù)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(yùn)行至第4年時(shí)接渣斗大部分磨損較為嚴(yán)重，容易導(dǎo)致全線停產(chǎn)，根據(jù)礦山以水為介質(zhì)的特點(diǎn)，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(xiàng)目也可借鑒。

3、尾礦輸送系統(tǒng)中濃密機(jī)配置及濃密機(jī)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(jì)安裝了兩臺HRC￠30深錐型高效濃密機(jī)，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(jī)能夠?yàn)槲驳V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(jī)的尾礦濃度達(dá)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(jī)底流排礦管進(jìn)行改造，增設(shè)濃密機(jī)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(jī)上部的給礦方箱中，讓尾礦漿在濃密機(jī)系統(tǒng)內(nèi)自循環(huán)，保證在濃度達(dá)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(jì)與實(shí)際應(yīng)用情況

賈家堡鐵礦設(shè)計(jì)了兩個(gè)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(dòng)，同時(shí)也能夠滿足磨選系統(tǒng)單系列生產(chǎn)時(shí)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(shí)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(shí)尾礦儲漿槽也能夠起到在尾礦輸送系統(tǒng)出現(xiàn)短時(shí)間的設(shè)備故障檢修時(shí)，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(jì)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(shí)際僅建設(shè)了一座￠=12m、H=12m 攪拌儲漿槽，有效貯存時(shí)間2.5h。單臺攪拌槽配套攪拌電機(jī)功率N=132kW，攪拌器轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)變頻控制。攪拌儲漿槽內(nèi)安裝雷達(dá)式液位計(jì)，并可發(fā)出高低液位報(bào)警信號，運(yùn)行參數(shù)可進(jìn)入尾礦主泵站內(nèi)SCADA系統(tǒng)。

近三年的生產(chǎn)實(shí)踐表明，只要設(shè)備維護(hù)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(hù)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(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)，通過尾礦輸送系統(tǒng)的控制程序，可實(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)。

6、輸送主泵站的配置及運(yùn)行情況

根據(jù)尾礦輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)功率N=800kW/690V。賈礦尾礦輸送主泵實(shí)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(yùn)行三臺，一臺備用，個(gè)別情況有兩臺隔膜泵出現(xiàn)問題，運(yùn)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(yùn)行，對管線底部磨損增加，除特殊情況，不建議長時(shí)間兩臺泵運(yùn)行。根據(jù)賈礦近五年的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐表明，國產(chǎn)隔膜泵與進(jìn)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(dá)92%，技術(shù)成熟，運(yùn)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(jìn)出口閥門，包括喂料泵的進(jìn)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，也可實(shí)現(xiàn)機(jī)旁手動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jī)。

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(gè)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(shí)時(shí)的壓力數(shù)據(jù)，并在管道線路的最高點(diǎn)進(jìn)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(dú)立的光纜傳輸，末端閥門站內(nèi)的電動(dòng)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。生產(chǎn)實(shí)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(shí)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(dòng)，有效避免尾礦管路因故障帶漿停機(jī)帶來的堵塞隱患。

經(jīng)實(shí)踐證明保壓時(shí)要在停隔膜泵后延時(shí)2-3分鐘再關(guān)閉末端閥門，否則系統(tǒng)的壓力會(huì)瞬間升高，容易導(dǎo)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(yùn)行，長距離輸送如在工作過程中遇到無法生產(chǎn)運(yùn)行將導(dǎo)致礦漿淤堵管道，維護(hù)難度極大，其中爆破片可以根據(jù)實(shí)際情況選擇，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)踐往往存在較大差距，爆破片壓力選擇超實(shí)際較大也將導(dǎo)致系統(tǒng)受損失去保護(hù)。

結(jié)論：

尾礦長距離輸送系統(tǒng)經(jīng)過五年多的生產(chǎn)實(shí)踐表明，只要按照設(shè)計(jì)要求去施工，輸送系統(tǒng)必備的配套設(shè)施齊全，生產(chǎn)運(yùn)行過程中，嚴(yán)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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