PZNB型柱塞泥浆泵在尾矿干堆工程的应用及改造实践

宋儒将

（大冶有色金属集团控股有限公司，湖北省有色金属资源开发与综合利用工程技术研究中心，湖北 黄石 435005）

1 概况

大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿为了企业的发展，解决现存湿式尾矿库不能满足生产发展需要的矛盾，充分利用现有干式尾矿堆场中含高品位尾矿，2012年启动对尾矿综合回收利用接替工程，由长沙有色冶金设计院设计，采用尾矿干堆工艺，新建一个干渣库以堆放滤泥，经过两年多时间的运行，系统稳定，尾矿浓缩脱水达到干堆的目标，确保矿山正常生产解决了当前尾矿堆存问题，该项目符合企业发展规划及国家对企业清洁生产的要求。选矿厂尾矿基本情况见表1。选厂尾矿-200目含量占53．59%，粗粒级含量所占比例较大，其尾矿粒级组成筛析表见表2。干堆工程简要工艺流程如下：厂前浓密机将尾矿浓缩至浓度45%（底流），用砂泵扬送至加压泵房，通过加压泵送至深锥浓密机进一步脱水，浓度为68%的底流用高浓度泥浆泵送至高频振动脱水筛，筛上产品皮带输送至干堆场；筛下细粒级尾砂采用压滤机进行压滤脱水，脱水后尾砂皮带输送至干堆场 ，见图1。

2 PZNB型柱塞泥浆泵的结构特点

图1 尾矿干堆项目工艺流程图

尾矿干堆工程加压泵房现有柱塞式泥浆泵3台，是整个干堆工程的核心设备，输送尾矿水平直线距离约800m，几何高27m。型号为PZNB-250/2．5， 排 浆 量 为250m3/h，泵排出口压 力 2．5MPa， 制 造厂家为宝鸡某公司。该泵传动系统主要由曲轴、连杆、十字头和机架等组成。其结构特点为：

（1）曲轴系统为偏心结构的组合式轴，传动系统通过电机带动减速机，将电动机的回转运动变为柱塞的往复运动。

表1 铜山口铜矿选矿厂尾矿基本情况

表2 尾矿粒度筛析表

（2）泵底座系焊接结构，主要用于安装PZNB泵主体，泵的外壳采用焊接结构，泵的动力端偏心轮采用组合式热装结构，机架与连接杆密封采用浮动式自定心结构，安装方便，密封可靠耐用。导板采用止口定位、螺栓拉紧，具有很强的互换性。

（3）液力端主要由吸入管总成、排出管总成、阀箱总成、柱塞组件等组成。阀箱为“L”式，便于阀组件的检修和维护。阀压盖采用T型螺纹，阀体结构为橡胶密封圈式。阀采用组合式锥阀，上下导向结构形式，阀胶皮按不同用户、不同介质、不同工况采用橡胶或聚氨脂等不同材质,阀箱各自独立。

（4）水润滑系统主要包括调节阀、软胶管。它是利用喷水系统的压力水通过调节阀不断向填料箱内的柱塞密封构件注水润滑，同时不断地向外清洗和排出密封内的泥浆和磨损物。该设备进、出口稳压装置严格按照压力容器制造标准制造，并进行压力试验。每台进、出口稳压装置应设进、出浆口、排污口、防爆口、补气口各一个，并装有压力表座一个，上述各口均带有成对法兰及螺栓连接件，防爆口装有防爆片等设施，排污口设于空气室底部。

（5）泵的外壳采用焊接结构。泵的偏心轮采用热装结构。阀箱采用ZG材料，形式为为“L”式。柱塞采用20钢表面喷涂硬质合金工艺手段。

（6）为了保证泵动力端足够润滑，配有独立的润滑系统，由电机带动单级齿轮油泵对泵的轴承及其十字头导板进行润滑。

该泵与一般柱塞泵的根本区别在于它拥有一套水清洗系统，也就是在柱塞泵柱塞运动过程中，通过高压清洗泵不断地向柱塞周围注入高压清水，形成水环，一方面冲洗粘附在柱塞表面的浆体介质；一方面将介质与柱塞密封隔离，从而延长了柱塞及密封的寿命，达到可靠输送泥浆等的目的。

3 出现的问题及原因分析

设备初试时介质采用清水，在设备单体试车期间一切正常，联动试车时介质采用尾矿砂浆，运行过程中出现如下问题：

运行8～10h后， 1#、2#泥浆泵电机电流下降明显，甚至后期排不出浆料；

3#泥浆泵出口空气室（稳压罐）防爆片破损；

润滑系统中油压表显示油压不足报警；

柱塞清洗泵振动异常及出口压力明显小于设计压力。

最初怀疑变频器故障，后经转速表检查，主电机转速正常（变频器满负荷工作时主电机1485r/min），排除电气故障可能性后，将系统停下，对设备进行了相关解体检查，对各项故障原因分析如下。

（1）浆料中含有远超说明书要求的较大颗粒杂质，造成吸入阀阀簧卡涩，见图3，上下运动受阻，小活塞内砂浆沉积，最终致使吸入阀无法正常工作造成效率低甚至打空泵。

图3 吸入阀阀簧中卡涩较大杂质颗粒

（2）进料池有高液位溢流管，但却无低液位报警，操作时有可能导致空气进入泵腔，造成进料不足，由于空气的可压缩性，造成吸入阀无法正常工作，活塞的往复运动存在无用功形成打空泵，甚至造成气蚀损害设备。

（3） 排出管存在矿浆沉淀堵塞，见图4，瞬时压力超过额定压力，设备自带的保护装置（防爆片）爆开起到保护设备的功能，需恢复并排除排出管堵塞的情况。建立严格的启停泵操作规程，开主泵时，先开启冲洗泵和润滑油泵，且主泵应先打清水，等主泵工作正常后，供浆输送。在停泵前，停止供浆，主泵先打清水一段时间，以便冲洗管路中的浆体，防止沉淀堵管，随后停泵。

（4）柱塞清洗泵介质为选矿用生产水，含有较多固体颗粒导致吸入阀卡涩无法正常工作，造成异常振动及效率下降。经用焊条捅洗柱塞清洗泵下侧吸入阀使阀体回位后，设备恢复正常。

润滑系统进口滤网存在油泥堵塞，经清洗后解决。

图4 排出管矿浆沉淀堵塞

4 改造措施

设计上在进料池处增设滤网或接料框等装置，使大颗粒沉淀，不至进到泵腔内。

进料池上方加装监控视频，进料池内加装低液位报警装置，以确保进料池料位的安全液位。

变频电机的冷却风扇、油泵、冲洗泵和柱塞泵主电机完善联锁逻辑功能，确保设备安全。

柱塞冲洗泵的介质采用水质较好的生活水并采用闭路循环重复利用。经过对以上问题的解决，柱塞泥浆的故障基本上排除，系统运行稳定。

5 结语

该类型大型设备为大冶有色金属公司第一次引进，工艺流程较为复杂，对操作和维护人员要求较高，用户单位在今后的使用维护中还需进一步摸索和完善，加强培训及配备专业的操作和维护人员。尾矿干堆工程作为矿山生产中的重要设施，是保证选矿厂正常作业、持续生产的必要条件，同时，它又是集安全、环保、资源储备于一身，该项目完成后，有效地缓解工业废渣对环境污染的压力，社会效益和经济效益显著，并为国内同行业生产领域积累了宝贵的实践经验。

参考文献：

[1]张根珠、宋儒将．余热锅炉用强制循环泵的节能技术改造[J]．水泵技术,2007,(5)44-45