概述

賈家堡尾礦輸送系統(tǒng)采用了近幾年國內較為xianjin的“高濃度”、“長距離”、“單條輸送管線”、僅設置一級輸送泵站的輸送方式，尾礦漿的輸送濃度由傳統(tǒng)的20%左右提高到40%以上，減少了輸送過程中夾帶的清水，大大降低了輸送能耗和運行成本，是國內目前zui長的一條尾礦輸送管線。該輸送系統(tǒng)克服了輸送介質粒度不均勻，輸送管線途經(jīng)高山、峽谷、河流等不利因素，在近三年的運行過程中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，作業(yè)率達到98%以上。輸送系統(tǒng)在運行過程中，未出現(xiàn)管線爆裂，淤堵等嚴重事故，通過準確、嚴密的操作，可以實現(xiàn)高效、穩(wěn)定運行，該系統(tǒng)的投入，為賈家堡鐵礦的節(jié)能降耗，建設綠色礦山奠定了可靠的基礎。

磁翻板液位計輸送系統(tǒng)工藝概況：

1)輸送鐵尾礦量大約在275~295萬t/年；

2)固體尾礦堆密度2.6t/m3；

3)尾礦輸送濃度38～44%；

4)首端起始點標高120m；

5)南芬臥龍溝尾礦庫排放點標高336m；

6)管道輸送長度26500m；

7)正常運行的輸送流速1.35~1.82m/s；

8)正常運行的輸送流量598~798m3/h；

9)管道輸送全程時間大約為4.2h。

1管線的選擇及運行情況

選礦產生的低濃度尾礦漿，先經(jīng)兩臺高效濃密機濃縮處理后，符合輸送工藝要求的高濃度尾礦漿xianjin入尾礦輸送泵站的儲漿槽，再經(jīng)尾礦輸送隔膜泵加壓，通過一條外徑D426鋼緊襯超高分子聚乙烯復合耐磨管，輸送到26.5公里以外的臥龍溝尾礦庫。整個輸送系統(tǒng)不設置備用管線，兼顧環(huán)保因素，除輸送泵站首端設置臨時尾礦堆存池外，輸送管線區(qū)間內不再設置事故池。尾礦輸送系統(tǒng)采用一級泵站的輸送方式，輸送至本鋼南芬選礦廠臥龍溝尾礦庫庫區(qū)內側。為適應北方氣候條件，尾礦管線全線采用地下埋設，地埋深度平均在1.5m左右。輸送管線運行兩年后，對末端管材壁厚進行檢測，普通螺旋焊管僅磨損0.3mm。輸送實踐表明：輸送系統(tǒng)按照設計的流量、流速運行，礦漿對管線的磨損很小，正常運行尾礦輸送管線可服務30年以上，無需更換輸送管線。磁翻板液位計粒度組成及各粒級分布情況如表1。

由表1可知：該礦樣-200目粒級81.74%，屬于粒度較細的礦樣，比較適宜長距離輸送。

2尾礦隔渣篩的設計及應用情況

尾礦粒度變化范圍較大，在選礦生產過程中因磨礦選別系統(tǒng)的設備故障或生產事故造成大顆粒礦塊進入尾礦的機會較多，因而在尾礦長距離輸送系統(tǒng)前端設置隔渣裝置就顯得非常必要。賈家堡鐵礦在高效濃密機的給礦口上部設置3臺平面自卸篩，篩孔尺寸3mm，并設置粗粒接料裝置，平面自卸篩的篩上物料在篩子運行過程中，篩上粗顆粒礦塊等雜物會自動導入篩子末端的篩上物接料槽中，通過接料槽落到下面的輸送皮帶運輸機上，通過皮帶運輸機收集到礦渣箱內，然后用汽車運至排放場，而平面自卸篩的篩下合格粒級物料，則自流到濃密機的礦漿分配池。平面自卸篩型號為：USL3.6×6.0，單臺功率30kw，配3臺，2用1備。賈家堡鐵礦平面篩的給礦濃度在6%~8%之間，尾礦漿在給到篩面后，絕大部分尾礦漿依靠自流即進入到篩下，加上上部的磨礦選別系統(tǒng)生產運行穩(wěn)定，正常生產過程中尾礦中的大顆粒礦塊、雜物不多，因此生產中三臺平面篩全部給礦，但篩子不需要長時間開動運行，根據(jù)生產統(tǒng)計情況，每班（12h）平面篩累計開動運行時間不超過2小時。

長距離輸送系統(tǒng)中加裝隔渣篩，能夠有效控制礦漿中的大顆粒尺寸(超過3mm的固體含量)是保證管道內礦漿均質流特征的關鍵。對于非均質流礦漿，在管道的頂部和底部將有一個明顯的濃度梯度，對管道底部的磨損會超過允許的范圍。另外由于采用隔膜泵作為長距離輸送主泵，必須保證進入隔膜泵的漿體不能含有粗大顆粒等礦塊、雜物，如果大顆粒礦塊等雜物給入隔膜泵，將嚴重影響隔膜泵進、出單向閥門的使用壽命，影響隔膜泵運行作業(yè)率。同時如果出現(xiàn)大量粗顆粒礦塊等雜物混入輸送礦漿的情況，就嚴重破壞了輸送礦漿的粒度組成，按照正常的輸送流速輸送，粗顆粒礦塊在輸送過程中會在輸送管道中沉降，在管線U型管段低洼處堆積，嚴重時將導致尾礦輸送管路堵塞，那對輸送管路將是致命的傷害。一個是堵塞位置難以確定，另一個管線分解疏通，施工工程量大，耗時多，將給礦山生產和環(huán)保帶來很大的影響。因此尾礦輸送系統(tǒng)生產安全運行，對隔渣篩篩面的檢查和維護就顯得尤為重要，這也是尾礦長距離輸送生產管理的關鍵部分。

3濃密機配置及濃密機自循環(huán)系統(tǒng)

尾礦長距離輸送系統(tǒng)要求尾礦的輸送礦漿濃度必須控制在一定范圍內，即38%～44%之間，根據(jù)磁翻板液位計粒度組成，賈礦的尾礦輸送濃度不能低于36%。賈礦設計安裝了兩臺HRCΦ30高效濃密機，每臺濃密機配置2臺渣漿泵，1用1備，總共配置4臺渣漿泵。正常生產條件下，濃密機能夠為尾礦輸送系統(tǒng)提供合格濃度尾礦漿，但如果出現(xiàn)磨選系統(tǒng)給料出現(xiàn)問題，或磨選車間全系統(tǒng)停車的后期及磨選系統(tǒng)轉車的初期，濃密機的尾礦濃度達不到輸送工藝要求，濃度不合格的尾礦漿只能排放到事故池中，造成環(huán)境污染。賈礦生產、設備技術人員對濃密機底流排礦管進行改造，增設濃密機內循環(huán)系統(tǒng)，即將底流泵排礦管增設切換閥門，將不符合輸送工藝要求的低濃度尾礦漿重新給入到濃密機上部的給礦方箱中，讓尾礦漿在濃密機系統(tǒng)內自循環(huán)，只有在尾礦濃度達到輸送工藝要求后再向尾礦輸送攪拌儲漿槽輸送，大幅度減少了尾礦外排對礦區(qū)環(huán)境造成的污染。

4首端尾礦攪拌儲漿槽設計與應用

賈家堡鐵礦選礦車間設計了兩個磨選生產系列，在首端泵站設置攪拌槽即能夠調整、平衡尾礦產量的波動，同時也能夠彌補磨選系統(tǒng)單系列生產時產生的尾礦量不足，滿足不了尾礦輸送系統(tǒng)的工藝要求的問題。攪拌儲漿槽在輸送系統(tǒng)中起到實現(xiàn)尾礦批量輸送和尾礦調質、調漿的關鍵作用。同時尾礦儲漿槽也能夠起到在尾礦輸送系統(tǒng)出現(xiàn)短時間的設備故障檢修時，上部工序磨礦選別系統(tǒng)能夠正常生產，提高磨選系統(tǒng)的作業(yè)率。賈家堡鐵礦原設計在尾礦輸送泵站外建設φ=16m、H=16m攪拌儲漿槽2座。由于投資等原因，實際僅建設了一座￠=12m、H=12m攪拌儲漿槽，有效貯存時間2.5h。單臺攪拌槽配套攪拌電機功率N=132kW，攪拌器轉速實現(xiàn)變頻控制。攪拌儲漿槽內安裝雷達式液位計，并可發(fā)出高低液位報警信號，運行參數(shù)可進入尾礦輸送主泵站SCADA系統(tǒng)，便于尾礦輸送主控操作員管理。

近三年的生產實踐表明，一座攪拌槽勉強滿足尾礦輸送系統(tǒng)的要求，磁翻板液位計攪拌儲漿槽沒有備用系統(tǒng)，給設備檢修和維護帶來很多不便，也影響尾礦輸送系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定性，對于長距離尾礦輸送系統(tǒng)，配備兩座尾礦攪拌儲漿槽更合理。

5輸送系統(tǒng)中的隔膜泵喂料系統(tǒng)

作為長距離輸送設備，隔膜泵要求必須有一定的給料壓力，才能保證隔膜泵正常運行。隔膜泵給料方式大體有兩種，一種是靜壓式給料，即保證隔膜泵達到0.3Mpa左右的喂料壓力，建一座25米高以上的喂料塔，濃縮后的尾礦漿通過渣漿泵輸送到喂料塔上部的礦漿池，在通過管路給到隔膜泵的給礦段，形成入料壓力，該系統(tǒng)的特點是隔膜泵入料壓力穩(wěn)定，缺點是基建投資過大。另一種普遍使用的方式是動壓給料，尾礦漿用喂料泵加壓，隔膜泵的喂料壓力是靠改變泵的運行頻率來調整，賈家堡鐵礦輸送系統(tǒng)采用的是動壓式給料，在尾礦主泵站喂料室內設喂料泵2臺(1工1備)。攪拌槽的尾礦漿經(jīng)喂料泵加壓后通過2條D426×16無縫鋼管(1工1備)，將礦漿送至隔膜泵的入口給礦管中，喂料泵采用變頻電機驅動，通過尾礦輸送系統(tǒng)的控制程序，可實現(xiàn)隔膜泵入口壓力穩(wěn)定，并隨著隔膜泵的輸送流量自動調節(jié)。

6輸送主泵站的配置及運行情況

根據(jù)磁翻板液位計輸送系統(tǒng)的設計要求，主輸送設備選擇DGMB300/8.0三缸單作用隔膜泵4臺(3臺工作、1臺備用)，單泵zui大流量Q=300m3/h、zui大排出壓力P=8.0MPa、配套電機功率N=800kW/690V。磁翻板液位計輸送主泵實際工作壓力在3.0~5.0MPa之間，輸送流量680m3/h，正常生產運行三臺，一臺備用，個別情況有兩臺隔膜泵出現(xiàn)問題，運行兩臺，流量控制在550m3/h，輸送系統(tǒng)也能夠滿足生產需要，但低流量，低流速運行，對管線底部磨損增加，除特殊情況，不建議長時間兩臺泵運行。賈家堡鐵礦近三年的生產運行實踐表明，國產隔膜泵與進口設備相比，無論在售后服務，還是備品備件的成本上，都有很大的優(yōu)勢。并且該泵的效率較高，可達92%，技術成熟，運行穩(wěn)定、可靠。輸送泵站內主管路上的高壓閥門及各臺隔膜泵的進出口閥門，包括喂料泵的進出口閥門，都采用的是液壓閥門，由與液壓閥門配套的液壓油站支持。液壓閥門的開啟或關閉主要由尾礦輸送系統(tǒng)的主控管理員控制，按輸送流程步驟實現(xiàn)遠程操作，也可實現(xiàn)機旁手動操作，閥門的開啟及關閉在主控操作電腦界面上都有顯示，自動化程度高，安全可靠。

7尾礦管線加速流分析與控制措施

7.1加速流產生的條件及其危害

當管道敷設的坡度大于水力摩阻損失的坡度且下游管道末端具有余壓時，管道內會產生漿體的加速流動，而使管道成不滿流。在批量輸送時或清水沖洗管道過程中，在倒V型地形下游在漿體密度與水的密度差影響下也會發(fā)生加速流。加速流產生的原因是由于多余能量的存在，通過漿體加速流動消除這些多余的能量，漿體不滿管流速可大大超過正常滿管流速，增加了管道的磨蝕，另外不滿流還可能在管道zui高處形成真空負壓，造成彌合水擊，管道壓力升高甚至管線破裂。

7.2判斷輸送系統(tǒng)是否有加速流

在管線設計中需繪制管線縱剖面線和水力坡度線，見圖7，假定在設計流速設計濃度下，管道水力坡降為im(漿柱表示)，則按阻力坡降計算的的揚程為H0，則：

按H0揚程繪制的水力坡度線與管線相交(見圖7)，在zui高點B之下，即表示泵在H0揚程下運行，不能把漿體輸送過zui高點B，B稱為翻越點，如果要翻越泵的揚程必須加大致Ha，在加大揚程的同時在翻越點B后，就會有多余壓頭。如果多余的能量沒有被消除，在峰點B至D點管段內就會產生加速流。

7.3實際輸送辦法以及控制措施

磁翻板液位計輸送管線經(jīng)過的地形較為復雜，需跨越兩座高山，為了達到管線設計坡度要求，同時也為了消除加速流對尾礦管線的影響，沿途開鑿了兩條隧道。第一條隧道長730m，第二條隧道長1465m。同時為了確保管線運行安全，徹底消除加速流對管線的影響，設計上又在末端閥門站安裝消除礦漿加速流的裝置，賈礦消除加速流采用的是在U型彎管內安裝消能孔板。尾礦輸送主控操作員根