选矿厂尾矿输送系统优化试验研究报告.doc

选矿厂尾矿输送系统优化试验研究报告 选矿厂尾矿输送系统优化试验研究报告 前言 选矿厂输尾系统自2000底实现零排放以来，基本杜绝了尾矿入江现象，很好地保护了金沙江水域的环境，取得了显著的社会效益。但是在输送设备出现故障时，仍不可避免地要有部分尾矿入江。要达到集团公司规定的每月不多于8次、2小时的要求更是难上加难。2005年阶磨阶选工艺在选矿厂全部推广，推广后原矿处理量增加，尾矿量也大大增加，尤其是攀枝花市人民政府在关于下达2005年度第二批实施关闭限期治理污染企业名单的通知的文件中，把选矿厂的尾矿排放入江，作出了限期治理的要求，尾矿零排放更显迫切。为了实现事故时外排的尾矿能够全部入坝，此次专门对事故外排的尾矿回收进行研究。 一、 工程概况 1 工艺简介 **选矿厂排出的尾矿先经4台Ф53米浓缩池将尾矿浓缩，其溢流水由泵扬至磁选主厂房循环使用；浓缩后的尾矿沿7坡度620米长的铸石衬里流槽自流至一泵站。一、二泵站配置了3台250PN泵，尾矿经过一泵站加压扬送到二、三泵站，三泵站安装了6台250PN泵。从一泵站至尾矿坝上单根管道长3500米，垂直高差157米，除密地桥上为不增加重量而使用16Mn钢管外，其余管段全部采用内径为400mm内衬铸石的耐磨管。攀枝花尾矿因粒度粗、硬度大，在管中易沉积堵塞管道，停泵时如不放空管道内的矿，下次再运转时泵不能正常开启，还容易发生爆管事故。当初长沙设计院在设计输尾流程时对尾矿泵站因设备检修而需放空管道内的矿浆安排的是流入金沙江。为使这部分矿浆也能回收入坝，开展试验研究工作。 2地理位置 尾矿输送系统的一泵站位于密地桥北，而二、三、四泵站地处密地桥南。只要泵站倒停泵，外排的矿浆就会污染金沙江。 见附图 二 试验研究的主要内容和方法 试验研究的主要内容是对未能入坝的事故外排矿浆进行回收，使之堆存入坝，不再污染环境。 试验主要方法是根据对现在的尾矿进行特性分析，以分析资料作依据，通过半工业试验后，进行方案设计。 三 试验结果及分析 尾矿浆的摩阻损失与浆体中的固体颗粒的比重、粒径、浓度以及浆体的流型流态等有关，根据长沙矿冶研究院对攀枝花尾矿研究表明密地选矿厂尾矿属沉降型浆体，在管道中以紊流状态进行输送。尾矿比重 3.296 ，中值粒径dp＝0.169mm，加权平均粒径＝0.263 mm，矿浆输送浓度 30-35％。尾矿浆当Cw＝40－50％时呈牛顿体特性，当Cw55％时呈宾汉体特性。 随着阶磨阶选工艺的全面推广，尾矿中矿石粒度及含量均发生变化。尾矿中-200目含量从过去的30％提高到了75％以上，固体颗粒与水混合呈悬浮状态的浆体后，其粘度大于清水的粘度，浓度越高，粘度越大。密地选矿厂的尾矿细颗粒含量较长沙院设计时增多且浓度提高，那么两相界面面积较大，易形成絮网结构。由于物理化学作用，相界面处有一层很薄的水膜，类似于半胶体。由于有絮网结构而存在屈服应力τB，由于有相界面而使相对粘度μr大于1，且μr、τB随着Cv的增加而急剧增加。如图所示 0 μr 0 τB CV CV μr－Cv与τB －Cv关系 当浓度进一步提高时，τB 值很大，浆体本身即为载体。长距离浆体管道输送尽可能造成稳定浆体，以利于浆体在静态存储时和停机再启动前管道内不产生沉淀现象。 四试验方案 从长期的生产实践和理论研究基础上，提出以下试验方案。 1 试验方案（一） 在生产需要倒泵时，将矿拨到待转系列，同时停泵系列迅速补加清水，运行至下级泵站出清水时停泵。这样管内的矿被稀释，沉积的矿少。停10天后再运行该系列，观察是否能正常启动、稳定运行；如果可行，试验停20天后能否正常运行，停30天能否正常运行。如采用稀释管内矿浆的办法在停30天后，该系列能正常运行，这将降低尾矿设备故障时的尾矿排放次数。 2.试验方案（二） 在泵站的事故放矿沟修一个10m3 左右的矿浆池，安装一台泵将溢出的矿送回泵站的矿浆池。桥南园头沟站桥处的管道最低处接一台小时流量约100m3的泵将矿送到二泵站的运行泵池内。新修矿浆池上接水管。同时将原报废的3个矿仓利用起来，恢复这3个矿仓上的补加水阀门。 当倒泵时，管道中的余矿排到事故沟，进入新修矿浆池，用泵扬送回运转矿仓。如果矿量过多，还可利用其余的矿仓。待生产正常或缺矿时，用补加水冲这些矿仓的矿以补充矿量。桥南站桥处低于一泵站，防止余矿在该处沉积，所以在此处安一台泵，将这120米长管内的矿排出管道，送回矿仓。 该方案预计增加渣浆泵四台，Ф100 mm阀门20个，管道500米，修建三个矿池，投资大约50万元。 3.试验方案（三） 在泵站泵出口平台上将两根管道两两相联，两根管上增设四个矿浆导流阀门，控制矿浆流向。在倒泵时，管道可不换系列继续运转。在管道故障时，泵继续转，将管内余矿用抽清水稀释余矿的方法，防止管道被堵。 该方案预计增加Ф500mm阀门12个，投资38万元。 4.方案比较 方 案 优 点 缺 点 一方案 简单易行，投资少 需补加大量清水，在二、三泵站缺少水源，难以实现。 二方案 各泵站独立成一个小系统，操作简单。 一次性投资大 三方案 投资少，工艺简单 操作困难，不易实现 经过反复研究，根据三个泵站的特点和现场条件，结合生产实际经验对三个方案再进行优化，以达到操作简单，效果显著，投资少的目的。 五 优化方案 1.一泵站处理方案 一泵站现有三台250PN泵，三条输尾管道，砂泵的输送量为130050m3/h。当一泵站发生跑溢流时，首先岗位人员立即向磁选调度室报告，磁选立即控制排放量同时向厂部报告。此时多余矿浆引向其余矿浆池，由矿浆池再流向事故池启动事故泵，将矿浆送回矿浆分配槽。 当倒停泵时，先把矿拨到待开系列，开动待开系列，停止待停系列给矿，同时向待停系列补加回水。补加回水时间控制在810分钟，补加水量不大于10m3/min，810分钟后待停系列停车，不打开事故排放门，将会有15 m3左右的矿浆返回停机系列的矿仓。这15 m3矿浆由通过矿仓底部排放门放到事故池，由事故泵送回矿浆分配槽。事故泵进口安装阀门，全开全闭。 2.二泵站处理方案 二泵站现有三台250PN泵，三条输送管道，二泵站到三泵站的管道440 m。当出现溢流时，溢流矿浆流向未工作的矿仓，通过矿仓的底部排放门流向事故池，由事故泵把矿送回矿浆分配槽。 当倒停泵时启动待开系列，给矿到矿仓，同时关闭待停系列的给矿门，打开待停系列补加水。补加水时间控制在3分钟，补加水量不大于10 m3/min，3分钟后停车，管内存矿约55 m3返回矿仓，通过矿仓引流到事故池，由事故泵送回矿浆分配槽。事故泵进口安装阀门，全开全闭。 为解决在检修一、二泵站间管道时必须排空管道内的矿浆问题，在这段管道之间的最低处的园头沟增设一套回收设施，考虑此处事故泵用的频率低，并为了与其他的事故泵在备品备件下有互换性，故尽量选用相同型号的渣浆泵。 3.三泵站处理方案 三泵站现有六台250PN泵，两两串联，三个机组。三泵站到坝上管长1200m ，坝上主管长1400 m。当出现溢流时，溢流矿浆引流至未工作的矿仓，通过矿仓流向事故池，由事故泵将矿送回矿浆分配槽。 当倒停泵时，启动待开系列，给矿到待开系列的矿仓，同时停止给矿到待停系列的矿仓，通过待停管道出口阀门来调节管内存矿返回矿仓的量，尽量把矿引向2＃、4＃、6＃矿仓，启动三泵站的事故泵。启动设在垭口处的事故泵，在三个矿仓将满时，关闭待停管道的出口阀门，其余管内存矿由事故泵送回三泵站的矿浆分配槽，大约会在2个多小时内送完存矿 4.四泵站处理方案 四泵站位于龙坛沟山脊上将尾矿库分为东西两个库，利用龙坛沟库小，距离四泵站近，高差足够尾矿浆自流入库，把龙坛沟作为四泵站的事故放矿，不另采取措施。 六 方案设计 1.渣泵输送矿浆时的计算扬程 HkHsKhKmγk 式中Hk渣浆泵输送矿浆时的计算扬程 Hs渣浆泵输送清水时的扬程 Kh 扬程降低率 Km叶轮磨损后扬程折减系数 γk渣浆比重 一泵站渣浆泵扬程 二泵站渣浆泵扬程 园头沟渣浆泵扬程 三泵站渣浆泵扬程 三泵站垭口处渣浆泵扬程 2.渣浆泵所需扬程及电机功率 渣浆泵所需扬程计算 Hkz Hjγk1.1imL Hp Hkz渣浆泵输送矿浆时所需的扬程 Hj几何高差 im摩阻系数 L输送管道长度 Hp泵站内部水头损失和管道出口剩余水头 QjHkzK 102ηbηiKη 渣浆泵电机功率计算 N 式中N所需电机功率 K电机储备系数1.1 ηb渣泵扬送清水时的效率 ηi机组传动效率1 Kη输送矿浆时渣浆泵效率折减率0.9 事故池的计算 按设计规定，事故池的容积按10－20分钟正常矿浆量、倒空管段的矿浆量及矿浆池一次事故放空量之和确定。这样计算事故池容积200 m3多，需修建的事故池占地面积大，而现场没有充分空余的位置否则需征地。在高浓度改造工程中，每个泵站有三个报废矿浆池，如能利用起来，将会大大节省投资而且不占土地。原矿浆池容40 m3/个，每个泵站共有空余矿池容积120m3/个。 一泵站到二泵站的管道长1360米，管道内矿浆能够返回矿仓的大约只有园头沟处的140米左右，其中的矿量大约为15 m3。 二泵站到三泵站的管道长440米，管道内的矿浆量为55 m3。 三泵站到坝上的管道长1200米，管道内的矿浆量为150 m3。 溢流的矿浆进入原矿仓后，通过矿仓底部阀门流向事故池。此时底部的矿浆在矿仓内的浓度大约接近45％，浆体呈牛顿体特性，在两相界面上出现絮网，矿浆的趋近为稳定矿浆，浆体即为载体，在短时间内矿浆不会完全沉淀。可见，原有的矿仓是可以利用的，这样可以节省土建设施，矿池不必修建得很大。三泵站因管线长，最低处在三泵站的晒场处，因而在晒场处设事故回收设施。事故泵池按事故用渣浆泵1-3分钟的流量设计为2 m3/个。 七 主要工程措施及进度 尾矿输送系统的优化改造主要施工内容为 1. 安装五台80ＺＧＢ渣浆泵。 2. 安装三泵站出口阀门φ400mm三个。 3. 安装备用矿仓底部φ200mm中压阀门九个。 4. 现有三个泵站的矿浆溢流槽改造，将溢流矿浆引入各备用矿仓。 5. 恢复一、二泵站的2＃、4＃、6＃矿仓上的补加水阀门。 6. 新建矿浆事故池五个。 7. 将各泵站原有放矿地沟连接到新建事故池，地沟用铸石板镶嵌。 10