張碧竣

摘要：礦漿管線系統(tǒng)和機(jī)械運(yùn)輸是固體物料從選礦廠的一個(gè)區(qū)域運(yùn)送到另一區(qū)域的主要運(yùn)送方法。一個(gè)設(shè)計(jì)妥善的礦漿運(yùn)輸系統(tǒng)能減小廠房大小從而減少選廠基建投資，簡(jiǎn)化選廠配置，減小維修量和人員費(fèi)用，從而降低生產(chǎn)成本。為礦漿運(yùn)送系統(tǒng)提供一個(gè)切實(shí)可行的方法，包括了泵池的設(shè)計(jì)以及管線、流槽的選擇和計(jì)算等。本文主要介紹典型渣漿泵泵池的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：渣漿泵；泵池；泵池設(shè)計(jì)

當(dāng)?shù)V漿使用泵揚(yáng)送時(shí)，泵池的設(shè)計(jì)十分重要。一個(gè)泵池如果連續(xù)溢出礦漿或者使泵吸入空氣就要對(duì)操作、維修和清掃造成嚴(yán)重問(wèn)題。在設(shè)計(jì)泵池前，應(yīng)當(dāng)確定以下各項(xiàng)：

a.固體百分?jǐn)?shù)；b.礦漿中固體的磨蝕性；c.所需的最小吸入壓頭。

一、泵池的設(shè)計(jì)綜述

泵池和吸入管都是泵系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，泵池是第一位考慮的。礦漿泵池的設(shè)計(jì)主要要防止產(chǎn)生旋回流和各種旋渦，防止旋渦吸入或其他方式夾雜空氣進(jìn)入吸入管，防止渣漿沉積、聚堵和不均勻分布，防止吸入口阻力過(guò)大，減小不必要的水頭損失。

旋渦和吸入空氣會(huì)使泵運(yùn)行不穩(wěn)，工況下降，并產(chǎn)生振動(dòng)、噪音，可靠性差、影響徑向機(jī)械平衡和使軸承超載；渣漿泵允許含氣量一般為5%左右。因此泵池必須科學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)做到：

1.使泵池內(nèi)流動(dòng)接近自然流動(dòng)，流道平滑，多臺(tái)泵要平均吸入，流道不突然擴(kuò)大，也不急劇改變方向，封閉流道的吸入水槽應(yīng)防止空氣積留。

2.降低進(jìn)料流道的底面，使其平滑地進(jìn)入泵池；進(jìn)料和回料管應(yīng)設(shè)于水中，并離泵吸入管口有一定距離。

3.泵吸入管（管徑為d/mm）應(yīng)具有一定的淹沒深度（約4d以上），離池底有一定懸空高度（約1.5d以上），離池壁在2-3d左右，不能太靠近池中央。吸水口附近流速在0.5m/s以下為宜。

4.泵池不要太大，也不能太小，適應(yīng)礦漿的波動(dòng)即可（1-3min泵流量）。自動(dòng)化要求高時(shí)應(yīng)設(shè)液位指示器。傾斜側(cè)的角度必須超過(guò)固體的安息角（如55°左右），防止固體物料周期性滑入泵內(nèi)引起堵塞。

5.最好提供較大的泵池高度。渣漿泵吸入性差，因此有條件最好倒灌吸入。

6.泵的配置、流入口的位置、泵池形狀應(yīng)防止產(chǎn)生旋回流和旋渦。在客觀條件影響下，可以用防渦壁、分流墻、浮筏、橫向擋板、水平障板和導(dǎo)流板等設(shè)施減小或消除。非圓形泵池能避免旋渦產(chǎn)生。

7.含泡沫多的泵池應(yīng)設(shè)消泡設(shè)施；對(duì)于封閉礦漿罐，應(yīng)設(shè)平衡管控制高度，并在上部接真空以抽走礦漿中的氣泡。

所裝備的泵池要操作良好，其中礦漿停留時(shí)間應(yīng)當(dāng)接近一分鐘，這樣可使帶進(jìn)的空氣逸散出來(lái)。在處理量很大的選礦廠一分鐘太高，致使帶進(jìn)的空氣成了一個(gè)問(wèn)題。

在處理磨蝕性礦漿時(shí)，要有足夠的預(yù)防措施以避免給礦物料沖擊池底或池的側(cè)壁。在磨損處應(yīng)考慮襯以橡膠或耐磨的鋼板。

應(yīng)當(dāng)裝備有適當(dāng)?shù)囊缌餮b置，其溢流管將溢流輸送至離開泵和電機(jī)的底面。

各泵池應(yīng)當(dāng)裝置有適當(dāng)?shù)姆诺V塞子，最好是快速開啟型，這樣，由于動(dòng)力故障或其他事故造成的停車事故時(shí)，泵池能排掉其中的礦漿。

二、常用臥式渣漿泵泵池的設(shè)計(jì)

典型的磨礦回路中，渣漿泵通常用來(lái)向旋流器輸送給料礦漿，此時(shí)，泵、泵池、管路和分配器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須決定需要的產(chǎn)量和循環(huán)負(fù)荷的范圍。泵池設(shè)計(jì)時(shí)使用深泵池是有價(jià)值的。泵池橫斷面不宜太大，周壁要陡，以避免堆積的固體物料間斷地涌入泵入口。給入礦漿時(shí)，應(yīng)盡可能使固體平穩(wěn)地順著斜面流入，以便減少充氣現(xiàn)象；不能讓給料從很高的地方經(jīng)過(guò)空氣落入泵池中。空氣會(huì)嚴(yán)重破壞分級(jí)作用并加劇泵的涌浪傾向，當(dāng)?shù)V漿液面過(guò)于接近泵的入口時(shí)，也會(huì)有這種傾向。

標(biāo)準(zhǔn)泵池如下圖1、圖2。

渣漿泵及管路系統(tǒng)屬易損件，需考慮備用管線及渣漿泵，常見的設(shè)計(jì)有1用1備、2用1備、2用2備等。設(shè)計(jì)時(shí)，多臺(tái)泵間要保持一定的空間距離（在1m以上），以滿足安全規(guī)范對(duì)操作、檢修空間的要求。

以上圖3，典型的一用一備兩臺(tái)泵共用一泵池的案例為例，兩臺(tái)渣漿泵1、2需有一定的中心距，除現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地約束外，平行的兩臺(tái)泵間距應(yīng)盡量小，即兩臺(tái)泵的吸入口應(yīng)盡量靠近。當(dāng)運(yùn)行泵1正常使用時(shí)，泵池內(nèi)備用泵2的泵池出口3處逐漸沉積大量礦砂（即管口堆積物41，使用備用泵2前必須清理這些管口堆積物4。如果礦漿中的固體為粗顆粒或大比重物料，管口堆積物4不易清理，將導(dǎo)致備用泵2不能及時(shí)投入，影響生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，當(dāng)漿體中固體顆粒較大或備用泵長(zhǎng)時(shí)間不啟動(dòng)時(shí)，泵池內(nèi)備用泵的管口也會(huì)堆積大量固體礦砂，難以清除，影響備用泵啟動(dòng)。目前，解決泵池內(nèi)備用泵的泵池出口積砂問(wèn)題的方案主要有三種：（1）在泵池出口3加反沖水管來(lái)防堵，在備用泵啟動(dòng)前先用高壓水將管口堆積物4沖開；（2）采用如圖2所示一泵配一池方式來(lái)防堵，增加了泵池給礦切換裝置，徹底避免了泵池池底堆積問(wèn)題，但泵池占地面積增加了，需考慮場(chǎng)地等因素；（3）采用優(yōu)化的泵池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)避免或減輕堵礦問(wèn)題，如圖4所示。

三、應(yīng)用于垂直吸入管的泵池設(shè)計(jì)

礦山上常用的液下泵等需要用到垂直吸入管，垂直吸上礦漿。此時(shí)泵池的設(shè)計(jì)還要注意保證流道平滑，沒有旋回流和各種旋渦的發(fā)生。

旋渦的產(chǎn)生引起的問(wèn)題：

1.泵的性能變化

由于吸入空氣和汽蝕的發(fā)生，使泵性能降低以及造成流量不足或者原動(dòng)機(jī)超負(fù)荷。

2.機(jī)械性問(wèn)題

引起噪聲、振動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不穩(wěn)定，而加劇了水中軸承的磨損，葉輪沖蝕和泵的腐蝕。

立式泵吸入水槽的主要尺寸如圖5及表格1所示。

吸入水槽的設(shè)計(jì)，一般要注意的事項(xiàng)有：

A.使水槽內(nèi)流動(dòng)接近于自然流動(dòng)，流動(dòng)要使各臺(tái)泵平均吸入。

B.泵的配置、流入口的位置和水槽形狀的設(shè)計(jì)應(yīng)不引起旋回流。

C.進(jìn)入吸入口水槽流入口的流速要慢，其值約在0.7m/s以下。另外，位于吸入水槽內(nèi)的泵吸入口附近的流速以在0.3m/s以下為宜。

D.流道不能突然擴(kuò)大，不能急劇改變方向。

E.相對(duì)于泵流量的吸入水槽的設(shè)計(jì)尺寸不能太大也不能過(guò)小。

F.要避免在一臺(tái)泵的上流處設(shè)置另一臺(tái)泵。

G.要有足夠的沒水深度，以避免產(chǎn)生空氣吸入渦。

H.降低吸入水槽進(jìn)水流道的底面，使流道平滑地與吸入水槽連接；同時(shí)水槽的進(jìn)水管、回水管的管端應(yīng)沒于水中，這樣有利于平緩放水。這樣，從進(jìn)水流道與進(jìn)水管流入的水不卷入空氣而流進(jìn)吸入水槽內(nèi)。

I.為了防止旋渦的發(fā)生，應(yīng)裝設(shè)適當(dāng)?shù)姆罍u壁和間隔壁。

J.封閉流道的吸入水槽的形狀應(yīng)能夠防止空氣積留。

四、泡沫輸送的泵池設(shè)計(jì)改進(jìn)方案

在礦山浮選工藝中常要用到含泡沫的礦漿輸送，含泡沫可能會(huì)影響泵的性能，降低流量和揚(yáng)程；加劇泵過(guò)流件的磨損。在泡沫輸送中，對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)的改進(jìn)包括：流槽、隔板、進(jìn)料井和沒在水中的吸入口、噴嘴和霧化、放氣管、泵出口旋轉(zhuǎn)、切線方向入口。所有上述改進(jìn)是為了使空氣盡可能從漿體中釋放出來(lái)，使進(jìn)料容器、管路、水泵中的漿體空氣含量減少。

五、結(jié)語(yǔ)

泵池作為礦漿管線系統(tǒng)的重要組成部分，需要設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)靈活運(yùn)用，操作者在運(yùn)行中嚴(yán)加控制。