典型的渣漿泵泵池設計

張碧竣

摘要：礦漿管線系統和機械運輸是固體物料從選礦廠的一個區域運送到另一區域的主要運送方法。一個設計妥善的礦漿運輸系統能減小廠房大小從而減少選廠基建投資，簡化選廠配置，減小維修量和人員費用，從而降低生產成本。為礦漿運送系統提供一個切實可行的方法，包括了泵池的設計以及管線、流槽的選擇和計算等。本文主要介紹典型渣漿泵泵池的設計。

關鍵詞：渣漿泵；泵池；泵池設計

當礦漿使用泵揚送時，泵池的設計十分重要。一個泵池如果連續溢出礦漿或者使泵吸入空氣就要對操作、維修和清掃造成嚴重問題。在設計泵池前，應當確定以下各項：

a.固體百分數；b.礦漿中固體的磨蝕性；c.所需的最小吸入壓頭。

一、泵池的設計綜述

泵池和吸入管都是泵系統中的重要環節，泵池是第一位考慮的。礦漿泵池的設計主要要防止產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，防止吸入口阻力過大，減小不必要的水頭損失。

旋渦和吸入空氣會使泵運行不穩，工況下降，并產生振動、噪音，可靠性差、影響徑向機械平衡和使軸承超載；渣漿泵允許含氣量一般為5%左右。因此泵池必須科學設計，應做到：

1.使泵池內流動接近自然流動，流道平滑，多臺泵要平均吸入，流道不突然擴大，也不急劇改變方向，封閉流道的吸入水槽應防止空氣積留。

2.降低進料流道的底面，使其平滑地進入泵池；進料和回料管應設于水中，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，適應礦漿的波動即可（1-3min泵流量）。自動化要求高時應設液位指示器。傾斜側的角度必須超過固體的安息角（如55°左右），防止固體物料周期性滑入泵內引起堵塞。

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、泵池形狀應防止產生旋回流和旋渦。在客觀條件影響下，可以用防渦壁、分流墻、浮筏、橫向擋板、水平障板和導流板等設施減小或消除。非圓形泵池能避免旋渦產生。

7.含泡沫多的泵池應設消泡設施；對于封閉礦漿罐，應設平衡管控制高度，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，其中礦漿停留時間應當接近一分鐘，這樣可使帶進的空氣逸散出來。在處理量很大的選礦廠一分鐘太高，致使帶進的空氣成了一個問題。

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

應當裝備有適當的溢流裝置，其溢流管將溢流輸送至離開泵和電機的底面。

各泵池應當裝置有適當的放礦塞子，最好是快速開啟型，這樣，由于動力故障或其他事故造成的停車事故時，泵池能排掉其中的礦漿。

二、常用臥式渣漿泵泵池的設計

典型的磨礦回路中，渣漿泵通常用來向旋流器輸送給料礦漿，此時，泵、泵池、管路和分配器系統的設計必須決定需要的產量和循環負荷的范圍。泵池設計時使用深泵池是有價值的。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，應盡可能使固體平穩地順著斜面流入，以便減少充氣現象；不能讓給料從很高的地方經過空氣落入泵池中。空氣會嚴重破壞分級作用并加劇泵的涌浪傾向，當礦漿液面過于接近泵的入口時，也會有這種傾向。

標準泵池如下圖1、圖2。

渣漿泵及管路系統屬易損件，需考慮備用管線及渣漿泵，常見的設計有1用1備、2用1備、2用2備等。設計時，多臺泵間要保持一定的空間距離（在1m以上），以滿足安全規范對操作、檢修空間的要求。

以上圖3，典型的一用一備兩臺泵共用一泵池的案例為例，兩臺渣漿泵1、2需有一定的中心距，除現場場地約束外，平行的兩臺泵間距應盡量小，即兩臺泵的吸入口應盡量靠近。當運行泵1正常使用時，泵池內備用泵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，將導致備用泵2不能及時投入，影響生產線的連續運轉。另外，當漿體中固體顆粒較大或備用泵長時間不啟動時，泵池內備用泵的管口也會堆積大量固體礦砂，難以清除，影響備用泵啟動。目前，解決泵池內備用泵的泵池出口積砂問題的方案主要有三種：（1）在泵池出口3加反沖水管來防堵，在備用泵啟動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題，但泵池占地面積增加了，需考慮場地等因素；（3）采用優化的泵池結構設計來避免或減輕堵礦問題，如圖4所示。

三、應用于垂直吸入管的泵池設計

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。此時泵池的設計還要注意保證流道平滑，沒有旋回流和各種旋渦的發生。

旋渦的產生引起的問題：

1.泵的性能變化

由于吸入空氣和汽蝕的發生，使泵性能降低以及造成流量不足或者原動機超負荷。

2.機械性問題

引起噪聲、振動、運轉狀態不穩定，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。

吸入水槽的設計，一般要注意的事項有：

A.使水槽內流動接近于自然流動，流動要使各臺泵平均吸入。

B.泵的配置、流入口的位置和水槽形狀的設計應不引起旋回流。

C.進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.流道不能突然擴大，不能急劇改變方向。

E.相對于泵流量的吸入水槽的設計尺寸不能太大也不能過小。

F.要避免在一臺泵的上流處設置另一臺泵。

G.要有足夠的沒水深度，以避免產生空氣吸入渦。

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

I.為了防止旋渦的發生，應裝設適當的防渦壁和間隔壁。

J.封閉流道的吸入水槽的形狀應能夠防止空氣積留。

四、泡沫輸送的泵池設計改進方案

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

五、結語

泵池作為礦漿管線系統的重要組成部分，需要設計者在設計時靈活運用，操作者在運行中嚴加控制。