选矿厂排尾管道伸缩器的设计及应用.pdf

2 0 11 年第5 期 有色金属 选矿部分5 l D O I 1 0 ．3 6 3 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 11 - 0 5 ．0 1 4 选矿厂排尾管道伸缩器的设计及应用 李晋生1 一日上 中钢集团赤峰金鑫矿业有限公司，内蒙古赤峰0 2 4 0 2 2 摘 要结合实例，详细介绍选矿厂排尾管路“双向伸缩器”的设计及应用情况，其结构虽然简单，但使用可靠。通 过现场实际应用，取得了理想的效果。 关键词排尾T 艺；双向伸缩器；尾矿管道 中图分类号T D 4 6 3 文献标识码B 文章编号1 6 1 7 9 4 9 2 2 0 1 1 0 5 - 0 0 5 1 0 2 T h eD e s i g na n dA p p l i c a t i o no fP i p i n gE x p a n s i o nJ o i n tf o rT a i l i n gD i s c h a r g ei nC o n c e n t r a t o r L IJ i n s h e n g C h i f e n gJ i n x i nM i n i n gC a ，L t d ．，S i n o s t e e lC o r p o r a t i o n ，C h i f e n gI n n e rM o g o l i a0 2 4 0 2 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h ed e s i g na n da p p l i c a t i o no f “b i - d i r e c t i o n a lp i p i n ge x p a n s i o nJ o i n t ”f o rt a i l i n gd i s c h a r g ei n c o n c e n t r a t o ra r ei l l u s t r a t e di nd e t a i l sb ya p p l i c a t i o ne x a m p l e s ．T h o u g ht h es t r u c t u r ei s s i m p l e ，i ti s r e l i a b l e i n o p e r a t i o nw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t so b t a i n e d ． K e yw o r d s t a i l i n gd i s c h a r g ep r o c e s s ；b i - d i r e c t i o n a le x p a n s i o nj o i n t ；t a i l i n g sp i p e l i n e 中钢集团赤峰金鑫矿业有限公司是一家生产规 模为3 3 0 万t ／a 钼矿石大型有色金属采、选联合矿 山企业。其选矿厂于2 0 0 9 年4 月建成投产，日处 理能力为1 万谢原矿。原矿平均人选品位为 0 ．0 6 ％～0 ．0 7 ％。整个选矿工艺流程为三段一闭路 破碎，一段磨矿，一次粗选、两次扫选、四次精选 的浮选流程回收钼精矿；钼精矿浓缩压滤经干燥脱 水后装袋为最终产品。尾矿经浓密机浓缩后加压输 送到尾矿库。尾矿矿浆日排出量约3 万m 2 。设计 上采用了浓缩一隔膜泵输送的排尾工艺；即浮选后 的尾矿浆通过自流进入浓缩池，经西5 3m 浓密机 将尾矿浆浓缩至4 0 ％～5 0 ％．再由S G M B 2 0 0 ／4 型隔 膜泵输送至尾矿库。排尾管道输送路程约3 ．3k m ， 初期尾矿坝排尾高程为9 9m ，末期子坝排尾高程 为1 4 0m 。排尾管道为三条，两用一备份，管道采 用了q b 2 7 3m m 1 2 的无缝钢管，材质为1 6 号锰 钢。排尾管道设计采用快速接头联接，以便尾矿管 道的检修与更换，每3 根钢管焊为一节，平均每节 长度为2 7 ～3 6m ，然后两节之间再用快速接头联 接，并在管道直段内安装了一定数量的伸缩器 见 图1 以解决钢管受气温变化影响频繁伸缩问题。 1 存在的问题 由于内蒙古赤峰地区冬、夏天气温差较大，历 史上全年最大温差可达近6 0 0 C 。排尾管道又是明 管安装，在实际使用中，受气温影响钢管热胀冷 缩、震动及其它外力的作用，快速接头极易横向错 动漏浆。由于冬、夏季温差大，钢管热胀冷缩量较 大，在实际运行中，除发生多次快速接头 见图1 中的a 错动跑尾外，还发生过数次伸缩器与管道 之间的联接法兰根部断裂事故，不但影响了生产， 而且一定程度上污染了环境。 2 原因分析 原设计排尾管道的结构见图1 ，快速接头与钢 管直接焊接，伸缩器与钢管用法兰、螺栓连接。一 般排尾管道都是明管敷设，不深埋，每间隔一定距 离要设置固定管座，将钢管用U 犁螺栓牢牢固定 在水泥基础上。由于排尾管道沿地势敷设，还要跨 跃沟堑，横向、纵向拐弯多，管座就不可能均匀布 置。因气温变化，伸缩器不但伸缩频繁，而且各自 收稿日期2 0 1 1 - 0 4 2 2 作者简介李晋生 1 9 5 6 - ，男，吉林市人，工程师．长期在矿山从事机械设备管理工作。 万方数据 5 2 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第5 期 。_ 、一Y _ 一 a 快速接头 b 伸缩器 图1 快速接头、伸缩器安装示意图 F i g ．1Q u i c kc o n n e c t o r , a p p l i a n c ei n s t a l l a t i o nd i a g r a m 图2 双向伸缩器安装示意图 F i g ．2 S c h e m a t i cd i a g r a mo fb i d i r e c t i o n a l e x p a n s i o nj o i n t s 的伸缩幅度也不均等。钢管伸缩时必受管座约束反 力作用，导致快速接头横向错动失效而泄漏。更为 严重的是在极冷天气条件下 指气温在一2 0 。C 以 下 曾发生过伸缩器与钢管之间联接的法兰根部断 裂而引发跑尾事故。 目前市场销售的伸缩器大多都是图1 b 所示的 形式。这类伸缩器的特点是伸缩器元件本身随钢管 参与伸缩 图1 中的伸缩管和伸缩器外件壳 。受 气温变化伸缩器在实际伸缩时，由管座约束产生的 约束反力是肯定的。因此必须既能保证伸缩器自由 伸缩，还要将作用到伸缩器体上的约束反力解除或 控制在允许范围内，是解决问题的关键。 3 设计改进 图2 是设计改进后的双向伸缩器结构，其特点 是伸缩器元件本身不随钢管参与伸缩。设计时要掌 握好以下要点。 1 强度设计主要考虑外壳 见图2 的壁 厚，如果采用合适直径的无缝钢管，原则上与设计 尾矿管的壁厚6 相等即可；如果采用钢板卷制，其 壁厚6 可比尾矿管壁厚加大lm m 为宜，但焊缝质量 必须保证。因此可不必进行强度计算，若没特殊要 求，材料可用Q 2 3 5 或与尾矿管材相同即可。 2 密封元件选用油浸石棉盘根，安装3 ～5 圈，单股盘根直径大于尾矿管壁厚2 ～4m m 即可。 3 图2 中有效长度L 与两尾矿管断面之间预 留的长度日的关系为 ￡ 4 ～5 H ，m m 。 日与尾矿管外径d 的关系为 日 1 ．3 ～1 ．5 d ，m m 。 日与尾矿管外径d 的尺寸关系也可根据现场实 际情况自行确定。其余各部尺寸可视其结构、安装 需要确定。 4 应用效果 由于伸缩器体 外壳 自身不参与伸缩，解除 了管座通过钢管而作用于伸缩器体的约束反力 主 要是横向力 ，大幅降低了联接法兰盘根部的应力 集中。安装投入使用后，两年来的实际运行结果表 明，采用这种双向伸缩器，运行可靠，几乎无需维 修，完全杜绝尾矿管道跑尾问题，而且价格低廉。 改造前与改造后经济效果对比见表1 。 采用双向伸缩器替代原伸缩器以后，完全取消 了快速接头，以两条管道计算，仅此一项可节约资 金8 9 ．6 2 万元。由于取消了快速接头不但每年节约 了大量的备件费用，而且还减少了因跑尾所造成的 赔偿费用，并缓解了企业与当地村民的矛盾纠纷， 取得了显著的经济和社会效益。 5 结语 双向伸缩器的优点是集伸缩器、快速接头的功 能于一身，且结构简单，安装方便，维修工作量 小，特别适用于全年气候温度变化较大的寒冷地区 的选矿厂尾矿管道使用。但必须根据排尾管道实际 情况自行设计，不能在市场直接采购。 表1改造前、后经济效果对比 T a b l e1 C o m p a r i s o no fe c o n o m i cr e s u l t sb e f o r ea n da f t e rt r a n s f o r m a t i o n 注表中所列安装元件为单条管道安装的数量，单价为2 0 0 9 年价格。 万方数据