濃密機溢流跑渾預警裝置的應用

盧 昌，吳秋云，李龍濃，何加才

（云南磷化集團有限公司 安寧礦業分公司，云南 安寧 650304）

濃密機在磷礦漿生產過程中起到濃縮脫水的作用，是生產流程中的重要組成部分。安寧礦業分公司（以下簡稱公司）原礦石經破碎、磨礦、浮選3道工序加工出合格的精礦漿，將低濃度的精礦漿經過濃密系統提升濃度至55%左右，然后通過管道輸送至下游用戶。濃密機的正常運行對公司精礦輸送的效率及廠內回水的使用至關重要。公司使用的濃密機為NXZ系列中心傳動高效濃縮機，其自帶觀察孔，可觀察濃密機內部礦漿的沉降情況，但經過長期使用礦漿沉積附著在濃密機內壁，清理困難，觀察孔已不能正常使用。

公司原濃密系統澄清水層深度的監測方法如下：一是僅憑肉眼觀測澄清水層液面，此辦法只在澄清水層深度小于30 cm時適用，達不到預警濃密跑混以提前做出調整措施的目的；二是采用取樣壺伸入澄清水層中，通過晃動取樣壺，觀測液面是否渾濁來判斷澄清水層深度，在澄清水層深度大于80 cm 時，很難通過晃動取樣壺使液面渾濁，此方法對濃密系統溢流跑渾預警效果差，效率低，且此監測方法操作不便，存在較大的安全隱患。因此，急需找到一種方法監測澄清水層深度，并實現跑渾預警。

1 虹吸現象原理

虹吸現象是指液體通過管道從液位高的一端經過高出液面的管道自動（靜壓差）流向液位低的另一端，所用管道叫虹吸管［1］（見圖1）。

圖1 虹吸原理示意

虹吸的實質是因為液體壓強和大氣壓強而產生。因為h1＜h2，所以根據帕斯卡定律p=ρgh［2］，裝置中左管中的液體壓強小于右管的液體壓強，另外，在B點跟C點分別有大氣壓的作用，大氣壓表現為上低下高，但在此處B點與C點高度相對地球的大氣壓計算高度來說，可以忽略兩者間的大氣壓強差值，即p1≈p2。所以，（p1-ρgh1） ＞（p2-ρgh2），那么在A左端的壓強就大于A右端的壓強，在大氣壓和液體壓強的共同作用下，液體朝右方移動。

虹吸現象中液體流動的動力是由液體的靜壓差提供，但要實現虹吸還必須滿足3 個條件：（1）B液面高于C液面，即虹吸的本質仍是重力作用下的液體由高處向低處流，這是內因；（2）虹吸管最高點的高度不超過B液面的p1/ρg，即虹吸需要借助液面B的壓力向上流動以越過虹吸管的最高點，這是外因；（3）虹吸管內必須充滿液體達到液封狀態，這是觸發條件［3］。

2 自制溢流跑渾預警裝置

2.1 預警裝置的設計

對濃密機及溢流回水池進行實地測量，回水池內液面距地面最大高度為2.60 m，濃密機距地面最大高度為7.35 m，濃密機內液面距頂端最大距離為0.30 m，則澄清層液面距地面最小高度為7.05 m。澄清層液面最小距地高度大于回水池內液面最大距地高度，滿足實現虹吸的內因。

濃密機距地面最大高度為7.35 m，澄清層液面距地面最小高度為7.05 m，選用的虹吸管管徑為DN32，則虹吸管最高點距澄清層的最大高度為0.62 m，小于大氣壓強支持的水柱高度（澄清層液體密度近似水的密度），滿足實現虹吸的外因。

在虹吸管出口處安裝一只DN32 的閥門，閥門前端焊接一根帶閥門的補水管。關閉虹吸管出口處閥門，打開補水管閥門，使水充滿虹吸管達到液封狀態，滿足實現虹吸的觸發條件。而后打開虹吸管出口處閥門，關閉補水管閥門，虹吸管可正常工作（見圖2）。

圖2 裝置設計簡圖

2.2 預警裝置的安裝

自濃密機靠近溢流管處布置兩根DN32 的虹吸管至回水泵房后溢流回水池，兩根DN32 虹吸管插入濃密機澄清層深度分別為1.0、1.4 m。在兩根DN32 的虹吸管出口處分別安裝一只DN32 的閥門，閥門前端焊接一根帶閥門的補水管。一是用于DN32 鋼管在內部含有空氣不能完成虹吸過程的時候進行充水液封，保證濃密機澄清水能夠正常引至回水池；二是在DN32 鋼管堵塞的時候能夠進行反沖，對管道進行疏通。

2.3 預警裝置的使用

在濃密機正常運行時，保持閥門常開，兩根虹吸管作為新增溢流水管使用，對濃密機溢流水進行實時監控。當插入深度為1.4 m的DN32虹吸管出現跑渾時，距濃密機溢流整體出現跑渾還有2.0 ～2.5 h，崗位人員應關閉插入深度為1.4 m的虹吸管閥門，采取相應的控制措施，在一定時間后打開裝置檢查沉降情況是否好轉；當插入深度為1.0 m的虹吸管出現跑渾時，距濃密機溢流整體出現跑渾還有1.0 ～1.5 h，崗位員工應關閉插入深度為1.0 m的虹吸管閥門，在采取相應控制措施的同時上報相關技術人員，并在一定時間后打開裝置檢查沉降情況是否好轉。

2.4 應用效果

自制濃密溢流跑渾預警裝置的使用，可以提前2.0 ～2.5 h 對濃密機跑渾進行預警，給崗位員工充足的時間采取一系列調整措施，形成提前布控的操作模式，從源頭上對濃密跑渾進行預警并加以控制，減少了濃密溢流跑渾的頻率，降低了跑渾帶走的精礦量。同時，避免了跑渾發生時為了迅速提高濃密機沉降效果而加大絮凝劑用量的情況，節約了絮凝劑的使用成本。

3 結語

利用虹吸原理自制濃密跑渾預警裝置，解決了濃密機澄清層監測的盲點，為濃密系統的穩定運行提供了保障。該預警裝置的應用為濃密機溢流跑渾預警開辟出了一條新的途徑，且裝置制作成本較低，取得效果明顯，具有廣泛的推廣價值。