PZNB型柱塞泥漿泵在尾礦干堆工程的應用及改造實踐

宋儒將

（大冶有色金屬集團控股有限公司，湖北省有色金屬資源開發與綜合利用工程技術研究中心，湖北 黃石 435005）

1 概況

大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦為了企業的發展，解決現存濕式尾礦庫不能滿足生產發展需要的矛盾，充分利用現有干式尾礦堆場中含高品位尾礦，2012年啟動對尾礦綜合回收利用接替工程，由長沙有色冶金設計院設計，采用尾礦干堆工藝，新建一個干渣庫以堆放濾泥，經過兩年多時間的運行，系統穩定，尾礦濃縮脫水達到干堆的目標，確保礦山正常生產解決了當前尾礦堆存問題，該項目符合企業發展規劃及國家對企業清潔生產的要求。選礦廠尾礦基本情況見表1。選廠尾礦-200目含量占53．59%，粗粒級含量所占比例較大，其尾礦粒級組成篩析表見表2。干堆工程簡要工藝流程如下：廠前濃密機將尾礦濃縮至濃度45%（底流），用砂泵揚送至加壓泵房，通過加壓泵送至深錐濃密機進一步脫水，濃度為68%的底流用高濃度泥漿泵送至高頻振動脫水篩，篩上產品皮帶輸送至干堆場；篩下細粒級尾砂采用壓濾機進行壓濾脫水，脫水后尾砂皮帶輸送至干堆場 ，見圖1。

2 PZNB型柱塞泥漿泵的結構特點

圖1 尾礦干堆項目工藝流程圖

尾礦干堆工程加壓泵房現有柱塞式泥漿泵3臺，是整個干堆工程的核心設備，輸送尾礦水平直線距離約800m，幾何高27m。型號為PZNB-250/2．5， 排 漿 量 為250m3/h，泵排出口壓 力 2．5MPa， 制 造廠家為寶雞某公司。該泵傳動系統主要由曲軸、連桿、十字頭和機架等組成。其結構特點為：

（1）曲軸系統為偏心結構的組合式軸，傳動系統通過電機帶動減速機，將電動機的回轉運動變為柱塞的往復運動。

表1 銅山口銅礦選礦廠尾礦基本情況

表2 尾礦粒度篩析表

（2）泵底座系焊接結構，主要用于安裝PZNB泵主體，泵的外殼采用焊接結構，泵的動力端偏心輪采用組合式熱裝結構，機架與連接桿密封采用浮動式自定心結構，安裝方便，密封可靠耐用。導板采用止口定位、螺栓拉緊，具有很強的互換性。

（3）液力端主要由吸入管總成、排出管總成、閥箱總成、柱塞組件等組成。閥箱為“L”式，便于閥組件的檢修和維護。閥壓蓋采用T型螺紋，閥體結構為橡膠密封圈式。閥采用組合式錐閥，上下導向結構形式，閥膠皮按不同用戶、不同介質、不同工況采用橡膠或聚氨脂等不同材質,閥箱各自獨立。

（4）水潤滑系統主要包括調節閥、軟膠管。它是利用噴水系統的壓力水通過調節閥不斷向填料箱內的柱塞密封構件注水潤滑，同時不斷地向外清洗和排出密封內的泥漿和磨損物。該設備進、出口穩壓裝置嚴格按照壓力容器制造標準制造，并進行壓力試驗。每臺進、出口穩壓裝置應設進、出漿口、排污口、防爆口、補氣口各一個，并裝有壓力表座一個，上述各口均帶有成對法蘭及螺栓連接件，防爆口裝有防爆片等設施，排污口設于空氣室底部。

（5）泵的外殼采用焊接結構。泵的偏心輪采用熱裝結構。閥箱采用ZG材料，形式為為“L”式。柱塞采用20鋼表面噴涂硬質合金工藝手段。

（6）為了保證泵動力端足夠潤滑，配有獨立的潤滑系統，由電機帶動單級齒輪油泵對泵的軸承及其十字頭導板進行潤滑。

該泵與一般柱塞泵的根本區別在于它擁有一套水清洗系統，也就是在柱塞泵柱塞運動過程中，通過高壓清洗泵不斷地向柱塞周圍注入高壓清水，形成水環，一方面沖洗粘附在柱塞表面的漿體介質；一方面將介質與柱塞密封隔離，從而延長了柱塞及密封的壽命，達到可靠輸送泥漿等的目的。

3 出現的問題及原因分析

設備初試時介質采用清水，在設備單體試車期間一切正常，聯動試車時介質采用尾礦砂漿，運行過程中出現如下問題：

運行8～10h后， 1#、2#泥漿泵電機電流下降明顯，甚至后期排不出漿料；

3#泥漿泵出口空氣室（穩壓罐）防爆片破損；

潤滑系統中油壓表顯示油壓不足報警；

柱塞清洗泵振動異常及出口壓力明顯小于設計壓力。

最初懷疑變頻器故障，后經轉速表檢查，主電機轉速正常（變頻器滿負荷工作時主電機1485r/min），排除電氣故障可能性后，將系統停下，對設備進行了相關解體檢查，對各項故障原因分析如下。

（1）漿料中含有遠超說明書要求的較大顆粒雜質，造成吸入閥閥簧卡澀，見圖3，上下運動受阻，小活塞內砂漿沉積，最終致使吸入閥無法正常工作造成效率低甚至打空泵。

圖3 吸入閥閥簧中卡澀較大雜質顆粒

（2）進料池有高液位溢流管，但卻無低液位報警，操作時有可能導致空氣進入泵腔，造成進料不足，由于空氣的可壓縮性，造成吸入閥無法正常工作，活塞的往復運動存在無用功形成打空泵，甚至造成氣蝕損害設備。

（3） 排出管存在礦漿沉淀堵塞，見圖4，瞬時壓力超過額定壓力，設備自帶的保護裝置（防爆片）爆開起到保護設備的功能，需恢復并排除排出管堵塞的情況。建立嚴格的啟停泵操作規程，開主泵時，先開啟沖洗泵和潤滑油泵，且主泵應先打清水，等主泵工作正常后，供漿輸送。在停泵前，停止供漿，主泵先打清水一段時間，以便沖洗管路中的漿體，防止沉淀堵管，隨后停泵。

（4）柱塞清洗泵介質為選礦用生產水，含有較多固體顆粒導致吸入閥卡澀無法正常工作，造成異常振動及效率下降。經用焊條捅洗柱塞清洗泵下側吸入閥使閥體回位后，設備恢復正常。

潤滑系統進口濾網存在油泥堵塞，經清洗后解決。

圖4 排出管礦漿沉淀堵塞

4 改造措施

設計上在進料池處增設濾網或接料框等裝置，使大顆粒沉淀，不至進到泵腔內。

進料池上方加裝監控視頻，進料池內加裝低液位報警裝置，以確保進料池料位的安全液位。

變頻電機的冷卻風扇、油泵、沖洗泵和柱塞泵主電機完善聯鎖邏輯功能，確保設備安全。

柱塞沖洗泵的介質采用水質較好的生活水并采用閉路循環重復利用。經過對以上問題的解決，柱塞泥漿的故障基本上排除，系統運行穩定。

5 結語

該類型大型設備為大冶有色金屬公司第一次引進，工藝流程較為復雜，對操作和維護人員要求較高，用戶單位在今后的使用維護中還需進一步摸索和完善，加強培訓及配備專業的操作和維護人員。尾礦干堆工程作為礦山生產中的重要設施，是保證選礦廠正常作業、持續生產的必要條件，同時，它又是集安全、環保、資源儲備于一身，該項目完成后，有效地緩解工業廢渣對環境污染的壓力，社會效益和經濟效益顯著，并為國內同行業生產領域積累了寶貴的實踐經驗。

參考文獻：

[1]張根珠、宋儒將．余熱鍋爐用強制循環泵的節能技術改造[J]．水泵技術,2007,(5)44-45