水隔离泵在尾矿输送系统中的应用实践

赵国英

（新疆阿舍勒铜业股份有限公司哈巴河836700）

水隔离泵在尾矿输送系统中的应用实践

赵国英

（新疆阿舍勒铜业股份有限公司哈巴河836700）

采用浮选法进行分选有用矿物的选矿厂，其矿石经过浮选作业后，所产生的尾矿含有选矿药剂及某些重金属离子，如不进行集中处理将会对周边的环境产生恶劣的影响，故必须输送到尾矿库进行贮存处理，本文介绍了该选矿厂尾矿输送系统中的最重要设备-水隔离泵的应用及实践，并分析了水隔离泵的原理及其在实践应用中产生的问题及解决方法。

尾矿尾矿输送水隔离泵

1 引言

水隔离泵是一种新型浆体输送设备，该设备以水为驱动液体和隔离介质，高压离心清水泵为动力源的新型高效节能输送设备，其通过微机控制三个隔离罐交替进入和排出矿浆，实现矿浆输送，是一种具有扬程高、流量适应范围大、输送浆体浓度高、使用周期长的理想输送设备。水隔离泵具有结构简单、运行可靠、磨损小、寿命长、操作和维护方便的优点，适合于高浓度矿浆长距离高扬程管道输送。

2 水隔离泵的组成与工作原理

2.1 水隔离泵在尾矿处理工艺中的作用

尾矿是该选矿厂浮游选矿后后剩下的产物，尾矿矿浆经过24m浓密池浓缩后，靠高差自流至水隔离泵输送至尾矿库。

图1 尾矿输送的工艺流程示意图

2.2 水隔离泵的组成及其作用

水隔离泵的部件，主要包括清水进水和回水调节阀、清水进水和回水液动阀、隔离罐、浮球、接近开关、入浆和排浆止回阀及其它阀门。清水进水和回水调节阀的作用是调节隔离罐的进水和回水量，从而间接调节入浆和排浆量；清水进水和回水液动阀的作用是控制隔离罐是进水还是回水，从而控制矿浆的进入和排出；每台水隔离泵有三个隔离罐，隔离罐是清水和矿浆实现动力传递的密闭容器，浮球和隔离罐内腔有间隙，可以上下自由运动，实现清水和矿浆的隔离和动力传递；入浆和排浆止回阀的作用是防止矿浆的倒流；每个隔离罐安装有4个接近开关，其作用是通过信号传输，在工控机上显示浮球的运动位置。

图2 单个隔离罐示意图

2.3 水隔离泵系统的主要配套设备及其功能

水隔离泵系统的组成部分，主要包括清水泵、回水池、水隔离泵、液压站、控制系统。

清水泵是多级离心泵，由变频调速三相异步电动机驱动，作用是输送高压清水到隔离罐并推动浮球向下运动。

回水池的作用是为清水泵提供水源和接收浮球上部的排出的回水。

液压站的作用是通过电磁阀的通断，利用液压压力来调节进、出水调节阀的开度和按照一定的规律打开和关闭进、回水液动阀。

控制系统包括工控机、显示器、文本控制器、PLC及其它电气设备，其主要作用是控制液压站的电磁阀的通断与通断时间和显示水隔离泵的实时工作状况，文本控制器用于应急使用，当工控机或显示器出现故障时，将工控机与可编程控制器的连线的可编程控制器一端断开，换上文本控制器的连线，就可以利用文本控制器控制和调节水隔离泵系统。

2.4 水隔离泵系统的工作原理

（1）入浆过程。当液压站驱动进水液动阀关闭和回水液动阀打开的时候，24m浓密池底流的矿浆压力高于浮球上部的清水压力，矿浆从入浆止回阀进入罐体，推动浮球往上运动，同时浮球上部的清水外排到回水池，此时由于出浆止回阀的作用，输送出去的矿浆不会倒流回入浆管或浮球下部。

（2）出浆过程。当液压站驱动回水液动阀关闭和进水液动阀打开的时候，浮球上部的清水压力高于浮球下部的矿浆压力，多级离心清水泵输送出来的高压清水进入罐体，推动浮球往下运动，同时浮球下部的矿浆通过出浆止回阀和出浆管道被输送到尾矿库，此时由于入浆止回阀的作用，排出的矿浆不会进入到入浆管道。

水隔离泵的3个隔离罐通过自动化系统控制进、出水液动阀的打开和关闭，使3个隔离罐轮换工作，入浆、排浆、进水、回水分别以1∕3周期进行工作，从而使整个系统连续入浆、回水、进水、排浆，整个输送过程连续而且平稳。

3 水隔离泵在该选矿厂的实践应用

水隔离泵处理系统共有三台水隔离泵，其型号为LSGB360—4，单台输送能力为360m3∕h，扬程为400m，实际应用中是两台生产一台备用，一般处理的矿浆量为600～700m3∕h，浓度为30%～35%。清水泵一共有三台，两用一备，单台扬程为226m，流量为450m3∕h，每个隔离罐的有效高度为470cm，四个传感器的位置分别为405cm、375cm、175cm、25cm。

表1 脱水车间生产日报表

3.1 水隔离泵的主要参数、数据量的关系

进水量与回水量。当进水量大于回水量时，说明有清水进入了尾矿库，当进水量小于回水量时，说明有矿浆进入回水池。

入浆量与排浆量。当入浆量大于排浆量时，说明有矿浆进入了回水池，当入浆量小于排浆量时，说明有清水进入尾矿库。

工作周期、电动机频率、24m浓密池底流放矿点高度、清水进水回水调节阀与排浆量。工作周期是指液压站控制清水进水和回水液动阀两次动作的间隔时间，在其它参数一定情况下，工作周期越短，浮球上下动作的频率越快，浮球的行程就越短；电动机频率决定了清水泵的转速，从而决定进水量和进水压力，在其它参数一定情况下，频率越高，进水量就越大，进水压力越高，清水推动浮球向下运动的速度就越快；24m浓密池底流放矿点高度决定了矿浆的压力，在其它参数一定情况下，液位高度越高，矿浆的压力越大，推动浮球向上运动的速度就越快；清水进水和回水调节阀是调节进水量和回水量。

根据以上分析，在罐体容积一定的情况下，如果要最大限度的提高排浆量，则必须同时满足两个条件，一是浮球的行程要长，这样进入隔离罐内的矿浆就多，二是浮球运动的速度要快，这样矿浆进入罐内和被排出罐内的时间就越短。

3.2 水隔离泵的理想工作状态及其调整方法

对于进水量与回水量和入浆量与排浆量的关系，理想的工作状态一是进水量等于回水量，也就是入浆量等于排浆量，这样，既不会有矿浆流入到回水池，也不会有清水被浪费，二是浮球不会撞击到上封头和下封头，减少浮球和封头的磨损。

但是由于实际生产中，24m浓密池接收的尾矿矿浆，其流量和性质都是变化的，为了确保浓密池溢流水不混浆，时常需要调节底流渣浆泵的流量，再加上水隔离泵的各个进浆止回阀磨损程度不一样，影响了24m浓密池底流放矿的流量大小，从而使24m浓密池底流流量波动频繁，进浆压力也同时变化，最终影响浮球的行程，经常导致浮球碰到封头。再考虑到进水量小于回水量时，矿浆进入到回水池再次被清水泵抽取时，会加大清水泵的材料磨损、降低清水循环系统的过流部件的使用寿命。所以实际生产中，应该调节进水量等于或大于回水量，但也不宜过大，因为会浪费过多的清水，使浮球在隔离罐偏下方运动，通过调节各个阀门或清水泵频率，将浮球的上位区间控制在3～4m，下位区间控制在0.3～1m。

工作周期在实际运行中，一般保持在最小时间35s，不做调整。

电动机频率则必须根据实际需要的输送量去调整，需要输送的量不同，水隔离泵系统的工作形态就不同，必须根据实际浮球的运行状况调节。

4 水隔离泵系统在实际生产中常见的问题及故障的调整实践

4.1 水隔离泵常见主要故障及处理

（1）撞击上封头。原因是入浆和排浆流量不匹配，这时应该逐渐关小清水回水调节阀，直到听不到撞击声，如果浮球还远离下封头，则也同时可以加大清水进水调节阀；

（2）撞击下封头。原因是入浆和排浆流量不匹配，这时应该逐渐关小清水进水调节阀，直到听不到撞击声，如果浮球还远离上封头，则也同时可以加大清水回水调节阀；

（3）回水混浆严重。原因入浆和排浆流量不匹配或者浮球卡住，或者清水进水阀无法打开，这时应该按a点处理，或者检查浮球和清水进水阀；

（4）清水流失严重。原因入浆和排浆流量不匹配或者浮球卡住，或者清水回水阀无法打开，这时应该按b点处理，或者检查浮球和清水回水阀；

（5）系统压力周期性大幅波动。原因是清水进水、出水阀短时同开找造成短路，或者矿浆的止回阀被异物卡在而造成短路，这时应该检查PLC是否被强干扰，或者检查止回阀；

（6）清水阀漏水漏油。原因主要是密封圈损坏或活塞杆阀杆损坏，这时必须拆开更换；

以上对于入浆和排浆流量不匹配时造成的故障，也可以保持清水进水阀在全开状态，而通过调节清水泵电动机的频率来调节进水量和压力，这样可以降低电机的功率达到节电效果。

4.2 液压站的重要故障及处理

（1）溢流阀动作失灵，原因是油液脏堵塞阻尼孔、弹簧变形或损坏、阀座与滑阀配合不适，这时需要疏通阻尼孔、换油或更换弹簧等。

（2）油泵吸空，原因是吸入滤油器堵塞或进气管道进气或是电机故障，这时需要清洗更换滤油器、修理管道。

（3）输出油量不足、油压升不高，原因是吸入空气或滤油器堵塞、溢流阀失灵或系统漏油，这时应同（1）、（2）点处理。

5 浅析水隔离泵系统改进措施

（1）在进水和回水管道增加流量计，工控机显示界面是有流量显示项目的，但实际没有安装，如果增加了流量计，就可以很直观的看到进水量与回水量的关系，方便操作人员调节参数。

（2）根据24m浓密池底流矿浆的流量，可以利用PLC控制24m浓密池底流放矿阀的开度大小，自动调节放矿阀的开度，从而调节进水量和压力，使水隔离泵工作在正常状态，这样可以减少操作人员的工作，是系统自动化程度提高。

（3）加大回水池的容积，提高清水泵进水管口在回水池内的高度，并在清水泵进水管口增加过滤装置，使进入清水循环系统的清水尽量少混浆，以减少清水泵的材料损耗。

（4）在尾矿输送管道上增加压力检测装置，当发生管道爆炸或大面积漏浆时，由于压力剧减产生的报警信号及时传送到水隔离泵岗位，操作人员可以快速的停止尾矿的扬送作业，减少矿浆外排量。

6 结语

水隔离泵在尾矿矿浆输送中，作为新型的设备，其主要具有结构简单、运行可靠、磨损小、寿命长、操作和维护方便的特点。设备在运行中能否发挥其优势，很大程度有赖于操作员的操作技术，操作员应该很熟悉水隔离泵及其系统的结构，熟悉其工作状态和调整方法，对可能出现的故障或事故心里有数，做到能迅速排除故障或减小事故程度，充分发挥水隔离泵的长处。

[1]张克敏，徐刚.球隔离浆体泵在金矿尾矿浆输送中的应用实践.黄金，2004，（6）：55-57.

[2]马清泉.水隔离泵混浆机理及消除的研究.矿山机械，1997,3:27-28.

[3]赵清泉.浅谈浆体输送泵的选择.水力采煤与管道运输，2009，3：1-2.

[4]孙萍,贾明兴,田雨波.水隔离泵水击问题的研究及解决措施[J].金属矿山，2002，（7）.

[5]董永发，尹益刚.尾矿输送泵—水隔离浆体泵[A];第五届全国矿山采选技术进展报告会论文集[C]，2006.

收稿：2015-03-09

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.06.034