曹軍 范亮亮 梁朝杰

（安徽馬鋼礦業(yè)資源集團姑山礦業(yè)有限公司）

漿體管道輸送是將顆粒狀的固體物質與液體輸送介質混合，在管道中采用泵送方法運輸，并在目的地將其分離出來，是管道輸送的一個重要分支［1］，其能夠實現漿體的快速、連續(xù)輸送，具有生產綜合成本低、環(huán)境友好等特點。目前，國內各選礦廠選別產生的尾礦主要是通過管道運輸至尾礦堆存地點，輸送過程中運行正常與否，與尾礦礦漿的濃度、粒度組成、礦漿流速等因素存在一定的關系。尾礦輸送過程中，在濃度相同的情況下，漿體顆粒直徑越小，黏度越高，細顆粒與水組成的載體越能降低漿體中大顆粒的沉降速度，從而使管道斷面上大顆粒及漿體濃度分布越均勻，管道摩阻損失越小，漿體對管道的腐蝕也較?。?］。

在尾礦輸送過程中，安全流速是臨界沉積流速和過渡流速中的較高值。臨界沉積流速是固體顆粒在輸送中保持懸浮狀態(tài)而不產生滑動層和淤積層的最低流速。過渡流速是漿體由層流狀態(tài)過渡到紊流狀態(tài)時的流速，是礦漿黏度和礦漿屈服應力的函數［3-4］。為確保尾礦礦漿輸送過程中不發(fā)生沉積造成堵塞，實際輸送流速應不小于安全流速。在生產實際過程中，由于各種輸送故障引起礦漿流動狀態(tài)改變，當實際流速小于安全流速時，會發(fā)生堵管事故。因此，如何盡可能地降低輸送系統故障，確保穩(wěn)定輸送，成為中長距離尾礦輸送系統正常運行的關鍵。

1 背景

姑山礦業(yè)有限公司是馬鋼重要的鐵礦石生產供應基地，是一個集采礦、選礦、運輸一條龍的鐵礦石生產企業(yè)，年開采鐵礦石410 萬t，年生產成品礦186萬t，現有白象山鐵礦、姑山鐵礦、和睦山鐵礦3 個礦山以及后備礦山鐘九鐵礦、姑山露轉井項目。

2019 年姑山礦業(yè)公司原礦入選總量為358 萬t，廢石資源46.1 萬t，尾礦庫全年排尾量78 萬t，充填利用尾礦量約63.1 萬t［5］。除廢石資源作為砂石骨料外銷外，其余細粒尾礦全部經管道輸送至尾礦庫堆存或用于井下充填和露天坑復墾。2021年3月，隨著尾礦庫的停排，僅井下充填和露天坑復墾具備尾礦排放條件，尾礦成為制約生產正常運行的重要因素。2022 年為緩解尾礦排放問題對生產的制約，姑山礦業(yè)公司和睦山產線引入非主流礦進行加工生產，充分利用非主流礦入選品位高、尾礦量小的特點，在一定程度上緩解尾礦輸送的壓力。同時，和睦山產線加強生產組織，通過集約化生產，盡最大可能降低尾礦排放對生產的制約。在此背景下，對尾礦的輸送提出了更高的要求，其正常與否，直接決定著生產計劃能否正常進行。

2 生產現狀

目前和睦山產線尾礦主要由和睦山自產礦及階段性非主流礦選別產生，鐵品位8%～10%，日產1 600～1 800 t，尾礦產品粒度見表1。

根據生產需要，尾礦通過分礦箱閘板開度分流至1#45 m 尾礦濃密機和2#45 m 尾礦濃密機。1#45 m濃密機底流經渣漿泵泵送至和睦山鐵礦，供井下充填或塌陷區(qū)生態(tài)治理使用，其渣漿泵型號為80ZJ-1-A52，管道直徑DN170，輸送流量為190～210 m3/h，濃度5%～20%。2#45 m 濃密機底流經渣漿泵長距離輸送至青山尾礦庫或姑山充填，其中青山尾礦庫輸送系統采用階段性加壓工藝，管道全長6.8 km，沿途設置1#（大井底流泵）、2#、3#、4#泵站，型號分別為150ZJ-1-A65、150ZJ-1-A60、150ZJ-1-A60、150ZJ-1-A65，輸礦管道直徑DN250，流量400～450 m3/h。姑山充填輸送系統采用集中加壓工藝，經三級泵串聯，采用型號為150ZJ-1-A65，泵出口壓力1.85～1.95 MPa，長距離（約8.0 km）輸送至姑山深錐濃密機進行姑山充填使用，輸送流量為400～450 m3/h，輸礦管道直徑DN250。在2#泵站渣漿泵進口處通過電動閘閥控制，實現青山尾礦庫和姑山充填自由切換。

3 故障分析

生產過程中，由于切換頻繁致使故障發(fā)生，嚴重制約著生產的連續(xù)運行。為降低生產故障對系統連續(xù)性的影響，對2009—2014 年的故障進行統計，結果見表2。經對日常故障進行歸納分析，造成系統故障的原因主要有鐵質雜物、非鐵質雜物、設備故障、輸送管道故障、人為操作不當等。

由表2 可知，2009—2014 年，因尾礦輸送系統故障造成系統停機年平均時長為125.8 h，嚴重影響生產的連續(xù)進行。

3.1 鐵質雜物

因工藝及現場設備布置需要，選別系統大部分衛(wèi)生沖洗水進入尾礦濃密機，其中不可避免地夾雜螺栓、螺帽等鐵質檢修垃圾。雖尾礦溜槽中設置隔渣篩，但因間隙較大，對此類物質隔除效果不明顯，致使此類物質進入尾礦輸送系統。因渣漿泵葉輪與內護板間隙較小，如鐵質雜物進入渣漿泵葉輪內，極易造成渣漿泵被卡死，輕者引起設備跳停，重則引起傳動電機燒毀。

3.2 非鐵質雜物

為防止尾礦溜槽使用過程中磨損，溜槽內設置耐磨鑄石板，其固定方式為水泥黏結+角鐵固定。隨著生產的使用，不可避免地發(fā)生鑄石板脫落現象，如不能及時發(fā)現，其被尾礦礦漿沖刷進入濃密機內部，致使下料口被堵塞，造成濃密機因負荷過大而發(fā)生設備故障，影響正常使用。為解決此類故障，恢復正常生產，需排凈濃密機內的積水進行處理，耗時20 h以上，費時費力。同時，其他諸如濃縮機中心套筒襯套、防護皮帶等物品脫落也會引起此類事故。

3.3 設備故障

（1）濃密機故障。濃縮機液壓提耙裝置失效在突發(fā)情況下導致濃縮機壓大井事故發(fā)生；大塊雜物進入濃縮機底部的下料口不易發(fā)現，誘發(fā)堵塞故障；濃密機行走小車傳動三角帶或鏈條失效，檢查更換不及時而發(fā)生故障；濃密機行走小車輥輪外圓正常磨損使得其運行摩擦由滾動摩擦變?yōu)榛瑒幽Σ?，傳動動力發(fā)生明顯變化；濃密機行走傳動齒條松動發(fā)現不及時致使傳動系統不穩(wěn)定等。

（2）渣漿泵故障。渣漿泵的過流件非正常磨損；填料密封非正常漏礦；管道內物料通過率變化帶來的非正常振動、日常維保引發(fā)的非正常振動及故障；泵內進入雜物導致的泵“卡死”或導致電機過載跳?，F象。

（3）輸送管道故障。尾礦輸送管道磨損泄漏；管道法蘭處密封墊片老化造成泄漏；管道伸縮節(jié)接頭處密封不嚴，致使泄漏。

（4）人員操作方面。尾礦輸送沿途各崗位開停機信息溝通不暢，開停機時機不合理；崗位操作人員經驗不足，致使調整不規(guī)范。

4 采取措施

4.1 利用磁性緩沖箱截留金屬雜物

磁性緩沖箱是利用常規(guī)的緩沖箱結構，在其底部安裝磁性塊，利用緩沖箱內流速變化，通過鐵質雜物重力作用和磁性緩沖箱內磁場作用力的雙重作用，磁性截留管道中的鐵質雜物。磁性緩沖箱（圖1）采用厚度30 mm的耐磨鋼板卷焊制成，接縫處打坡口15 mm×45°雙邊焊接成形，在緩沖箱體底部及筒體高度方向上沿圓周密擺放磁性塊，為防止磁性快脫落，可采用圓鋼或角鋼固定焊接在筒體內。

現場應用發(fā)現，在濃縮機底部的渣漿泵進口安裝試運行后，仍有少量墊片、螺母等雜物進入下道工序泵站中，隨后在二級泵站進口安裝磁性緩沖箱，停產檢修時定期打開門蓋清理即可，方便快捷。

4.2 濃縮機穩(wěn)流筒焊接隔渣篩截留大宗雜物

在濃縮機穩(wěn)流筒底部，利用原濃縮機混凝土立柱作為支撐點，采用鋼構焊接成篩框結構，用以攔截鑄石板、大塊石頭、磚頭、皮帶、破布等雜物。該裝置安裝后，只需在半年例行檢查濃縮機時，將雜物清理干凈即可，現場使用情況見圖2。

4.3 設備保障

針對設備故障，本著“三分使用，七分保養(yǎng)”的原則，積極通過OPL、職工大課堂等形式開展職工技能培訓，不斷提升職工生產使用過程中的操、維、保知識，提高實踐應用能力，逐步提升設備的保障能力。

4.4 管道維護

充分利用超聲波測厚儀，結合日常檢修資料，建立電子文檔，且可隨時利用手機查看，實時掌控管線狀況。鑄石內膽礦漿沖擊磨損可采用德福康膠涂抹修復，法蘭密封墊泄漏可采用混凝土澆筑法或更換為金屬纏繞墊。對伸縮節(jié)實行編號管理，制定檢查檔案，定期檢查，及時更換泄漏伸縮節(jié)。

4.5 人員操作

充分發(fā)揮現代網絡便捷、快速、使用面廣等特性，建立尾礦輸送相關班組工作微信群，每2 h 上傳崗位生產信息，實現生產信息共享，使崗位人員根據生產情況及其他各班組作業(yè)參數快速準確調整本崗位作業(yè)參數，達到精準調整，最優(yōu)生產的目的。

5 改造效果

通過以上措施，尾礦輸送系統故障率大幅度下降，改造后2015—2021年故障統計見表3。

對比表2、表3 可知，改造后，尾礦輸送系統故障年平均時長較改造前下降幅度明顯，年平均故障時間由原來的125.8 h 減少至3.0 h，下降了97.6%，改造效果顯著。

6 結語

姑山礦業(yè)公司和睦山鐵礦通過對尾礦輸送系統進行優(yōu)化改造，在一定程度上保證了尾礦輸送過程中的系統穩(wěn)定性，減少了因外界因素干擾對尾礦輸送連續(xù)性的影響，大大降低了尾礦輸送故障率，社會經濟效益顯著，具有一定的推廣意義。同時，保障管道輸送安全，為公司后續(xù)工藝改造、尾礦作業(yè)參數調整等，打下了堅實的基礎。