鄭峰峰 孫 萍 李 陽 劉魯西

(1.沈陽大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;2.遼寧省污染環(huán)境修復(fù)工程技術(shù)研究中心)

漿體物料顆粒對(duì)隔離泵逆止閥的影響及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

鄭峰峰1,2孫 萍1,2李 陽1，2劉魯西1,2

(1.沈陽大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;2.遼寧省污染環(huán)境修復(fù)工程技術(shù)研究中心)

水隔離泵是長(zhǎng)距離漿體輸送設(shè)備，而逆止閥是水隔離泵中的主要部件，其閥門性能及壽命直接關(guān)系到水隔離泵的運(yùn)行性能。分析了在輸送不同物料時(shí)，物料顆粒大小對(duì)水隔離泵中逆止閥的閥門開關(guān)特性的影響，設(shè)計(jì)出輸送不同物料顆粒時(shí)逆止閥的閥芯與閥座結(jié)構(gòu)形式及材料，提高了過流部件閥座、閥芯的使用壽命。

水隔離泵 逆止閥 輸送物料 閥芯 閥座

水隔離泵以清水作為驅(qū)動(dòng)液體，以離心泵作為動(dòng)力源，并通過控制程序控制三個(gè)隔離罐交替吸、排漿，完成輸送任務(wù)。該泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)及操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，是長(zhǎng)距離輸送高濃度漿體的理想設(shè)備。逆止閥是水隔離泵中的主要部件，其閥門性能及壽命直接關(guān)系到水隔離泵的運(yùn)行性能。原水隔離泵設(shè)計(jì)輸送顆粒要求小于1 mm，隨著選礦工藝的改進(jìn)，輸送物料有時(shí)達(dá)到2～4 mm，造成逆止閥工作不正常，水隔泵無法正常運(yùn)行。所以，研究漿體物料顆粒對(duì)隔離泵逆止閥的影響是非常有必要的。

1 水隔離泵的組成及工作原理

水隔離漿體泵是中等壓力大流量漿體泵，綜合了離心泵和往復(fù)泵的優(yōu)點(diǎn),泵壓最大可達(dá)8 MPa,流量最大可達(dá)1 000 m3/h。目前已得到了廣泛應(yīng)用[1]。

水隔離泵是由高壓清水泵、隔離罐、逆止閥、清水控制閥、微機(jī)控制系統(tǒng)、輔助裝置組成[2]。工作時(shí)高壓清水通過浮球把壓力傳給礦漿，使礦漿通過外管道輸送到指定位置(工作原理如圖1所示[3])。從圖1可以看出,直接接觸礦漿的只有隔離罐和逆止閥，而且僅有逆止閥對(duì)礦漿顆粒有限制作用。逆止閥必須在輸送顆粒漿體時(shí)能夠按工作要求及時(shí)啟閉,且保證密封不產(chǎn)生泄漏[4]。

2 逆止閥

2.1 輸送物料顆粒大小對(duì)逆止閥的影響

早期逆止閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基本上輸送顆粒粒徑為1 mm，輸送過程中，逆止閥不會(huì)因?yàn)轭w?？ㄔ趯?dǎo)向套或閥桿等處造成啟閉不嚴(yán)或不及時(shí)的問題。隨著近年來礦山規(guī)模增大，特別是鐵礦，為了增加選礦效率，減少第二段磨礦效率，一段磨礦后就開始拋尾，輸送顆粒甚至達(dá)到2～4 mm，如果繼續(xù)使用原有逆止閥，大顆粒很容易卡在導(dǎo)向套、閥桿等處，使閥換向不平穩(wěn),排漿流量變化大,造成設(shè)備震動(dòng),且逆止閥在關(guān)閉時(shí)，大顆?？ㄔ陂y芯與閥座密封處，造成閉合不嚴(yán)，產(chǎn)生泄漏，造成漿體逆流，設(shè)備損壞;而且大顆粒會(huì)加快閥桿、閥芯的磨損、腐蝕，降低逆止閥使用壽命。所以需要對(duì)逆止閥改進(jìn)，以適用于輸送含有大顆粒的漿體。

圖1 水隔離泵工作原理

2.2 逆止閥的閥芯與閥座結(jié)構(gòu)

為了滿足漿體輸送用閥門的使用要求，防止泄漏，選用面密封錐形閥芯、面密封球形閥芯以及適用于大顆粒輸送的線密封球形(錐形)閥芯結(jié)構(gòu)。

2.2.1 面密封逆止閥閥芯與閥座結(jié)構(gòu)

在實(shí)際運(yùn)行中，輸送顆粒在1 mm以下是能夠滿足輸送要求的。但使用中面密封錐形閥芯經(jīng)常出現(xiàn)換向不平穩(wěn),排漿流量變化大,設(shè)備震動(dòng)等，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，設(shè)備不能正常運(yùn)行[5]。檢查發(fā)現(xiàn)密封處及其導(dǎo)向套處存留有大于1 mm的大顆粒，造成閥關(guān)閉不嚴(yán)，產(chǎn)生泄漏，設(shè)備無法正常運(yùn)行，因此，改進(jìn)為面密封球形閥芯，見圖2。

圖2 面密封閥芯結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，當(dāng)有較大顆粒存在時(shí)，大顆?？梢钥汕度氲介y芯軟密封中，從而達(dá)到密封效果。缺點(diǎn)是若有較多的大顆粒嵌在軟密封處，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)造成閥芯的磨損及其腐蝕的加劇，同樣會(huì)造成泄漏，其使用壽命僅能達(dá)到2～3個(gè)月。輸送物料顆粒直徑超過2 mm以上時(shí)，以上兩種逆止閥滿足不了輸送要求。

2.2.2 線密封逆止閥結(jié)構(gòu)

線密封結(jié)構(gòu)見圖3所示。

圖3 線密封閥芯結(jié)構(gòu)

線密封閥的閥芯采用球形金屬芯,線密封形式,取消導(dǎo)向套。改進(jìn)后的逆止閥,解決了由于大顆粒的存在,造成逆止閥關(guān)閉不嚴(yán),影響整臺(tái)設(shè)備的正常運(yùn)行的問題，取得了良好的運(yùn)行效果。由于閥芯與閥座間為線接觸，減少了漿體的沖刷、腐蝕。

線密封閥存在的問題是接觸面積減小，同樣壓力下線密封的結(jié)構(gòu)受到的壓強(qiáng)更大，接觸處磨損加快(目前平均壽命為3個(gè)月)[2]，使用年限短。

2.2.3 閥芯材質(zhì)的選擇

(1)閥芯與輸送漿體直接接觸，漿體制備前要加入石灰乳和脫氧劑，以保證漿體為堿性(pH值為10.5)，并除去漿體和沖洗水中的游離氧，抑制輸送裝置的腐蝕速度[6]。因此閥芯材料應(yīng)耐堿性腐蝕。

(2)漿體輸送過程中，閥門啟閉時(shí)的碰磨、顆粒對(duì)閥芯的沖刷、磨擦及其沖擊碰磨，都會(huì)對(duì)閥芯造成不同程度的損壞，影響其使用壽命。

為此，研究采用各耐磨材料提高閥球的性能和壽命，如將聚胺脂均勻地掛在鐵球上以保證閥球的性能[7]；在閥體內(nèi)易磨損，腐蝕部位噴涂陶瓷，把金屬材料的強(qiáng)韌性、易加工性等和陶瓷材料的耐高溫、耐磨和耐腐蝕等特性能有機(jī)地結(jié)合起來[8]。山東招遠(yuǎn)黃金公司在閥球外粘耐磨聚胺醋，實(shí)施后經(jīng)2 a多的使用,效果很好,閥球的使用壽命8個(gè)多月,解決了易脫膠的問題。

3 結(jié) 語

(1)分析了不同粒徑適用的逆止閥。當(dāng)顆粒粒徑小于1 mm時(shí)，選用面密封閥芯逆止閥，完全能夠達(dá)到輸送要求；若輸送顆粒粒徑超過2 mm時(shí)，選用線密封閥芯逆止閥，能滿足輸送要求，達(dá)到良好的密封效果。

(2)使用外粘耐磨聚氨酯材料，在閥芯與閥體上噴涂陶瓷，均可以提高閥芯的使用壽命。

[1] 陳 敬,劉大志.國(guó)內(nèi)外漿體輸送泵的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[C]∥2004年全國(guó)選礦新技術(shù)及其發(fā)展方向?qū)W術(shù)研討與技術(shù)交流會(huì)論文集.?？冢褐袊?guó)冶金礦山企業(yè)協(xié)會(huì),2004.

[2] 孫 萍,孟淑坤,賈明興.水隔離漿體泵在大顆粒漿體輸送中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].銅業(yè)工程,2002(3):4-5，16.

[3] 馬玉山,王建國(guó).LSGB水隔離泵在尾礦輸送中的應(yīng)用[J].黃金,1999(11):17-20.

[4] 孟淑坤,張鳳賜,劉大志.新型水隔離漿體泵的特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用[J].礦業(yè)快報(bào),2007(5):67-69.

[5] 李 健.智能型水隔離泵在大顆粒鐵尾礦輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè),2010(9):98-99.

[6] 馬諒增,劉榮成,侯殿方.水隔泵逆止閥改造[J].礦山機(jī)械,2001(9):61.

[7] 程正勇,程正翠,李江蘇,等.熱噴涂技術(shù)及陶瓷涂層[J].熱處理,2003(1):5-8.

2014-07-07)

鄭峰峰(1989—)，男，碩士研究生，110044 遼寧省沈陽市大東區(qū)望花南街21號(hào)。