典型的渣浆泵泵池设计

张碧竣

摘要：矿浆管线系统和机械运输是固体物料从选矿厂的一个区域运送到另一区域的主要运送方法。一个设计妥善的矿浆运输系统能减小厂房大小从而减少选厂基建投资，简化选厂配置，减小维修量和人员费用，从而降低生产成本。为矿浆运送系统提供一个切实可行的方法，包括了泵池的设计以及管线、流槽的选择和计算等。本文主要介绍典型渣浆泵泵池的设计。

关键词：渣浆泵；泵池；泵池设计

当矿浆使用泵扬送时，泵池的设计十分重要。一个泵池如果连续溢出矿浆或者使泵吸入空气就要对操作、维修和清扫造成严重问题。在设计泵池前，应当确定以下各项：

a.固体百分数；b.矿浆中固体的磨蚀性；c.所需的最小吸入压头。

一、泵池的设计综述

泵池和吸入管都是泵系统中的重要环节，泵池是第一位考虑的。矿浆泵池的设计主要要防止产生旋回流和各种旋涡，防止旋涡吸入或其他方式夹杂空气进入吸入管，防止渣浆沉积、聚堵和不均匀分布，防止吸入口阻力过大，减小不必要的水头损失。

旋涡和吸入空气会使泵运行不稳，工况下降，并产生振动、噪音，可靠性差、影响径向机械平衡和使轴承超载；渣浆泵允许含气量一般为5%左右。因此泵池必须科学设计，应做到：

1.使泵池内流动接近自然流动，流道平滑，多台泵要平均吸入，流道不突然扩大，也不急剧改变方向，封闭流道的吸入水槽应防止空气积留。

2.降低进料流道的底面，使其平滑地进入泵池；进料和回料管应设于水中，并离泵吸入管口有一定距离。

3.泵吸入管（管径为d/mm）应具有一定的淹没深度（约4d以上），离池底有一定悬空高度（约1.5d以上），离池壁在2-3d左右，不能太靠近池中央。吸水口附近流速在0.5m/s以下为宜。

4.泵池不要太大，也不能太小，适应矿浆的波动即可（1-3min泵流量）。自动化要求高时应设液位指示器。倾斜侧的角度必须超过固体的安息角（如55°左右），防止固体物料周期性滑入泵内引起堵塞。

5.最好提供较大的泵池高度。渣浆泵吸入性差，因此有条件最好倒灌吸入。

6.泵的配置、流入口的位置、泵池形状应防止产生旋回流和旋涡。在客观条件影响下，可以用防涡壁、分流墙、浮筏、横向挡板、水平障板和导流板等设施减小或消除。非圆形泵池能避免旋涡产生。

7.含泡沫多的泵池应设消泡设施；对于封闭矿浆罐，应设平衡管控制高度，并在上部接真空以抽走矿浆中的气泡。

所装备的泵池要操作良好，其中矿浆停留时间应当接近一分钟，这样可使带进的空气逸散出来。在处理量很大的选矿厂一分钟太高，致使带进的空气成了一个问题。

在处理磨蚀性矿浆时，要有足够的预防措施以避免给矿物料冲击池底或池的侧壁。在磨损处应考虑衬以橡胶或耐磨的钢板。

应当装备有适当的溢流装置，其溢流管将溢流输送至离开泵和电机的底面。

各泵池应当装置有适当的放矿塞子，最好是快速开启型，这样，由于动力故障或其他事故造成的停车事故时，泵池能排掉其中的矿浆。

二、常用卧式渣浆泵泵池的设计

典型的磨矿回路中，渣浆泵通常用来向旋流器输送给料矿浆，此时，泵、泵池、管路和分配器系统的设计必须决定需要的产量和循环负荷的范围。泵池设计时使用深泵池是有价值的。泵池横断面不宜太大，周壁要陡，以避免堆积的固体物料间断地涌入泵入口。给入矿浆时，应尽可能使固体平稳地顺着斜面流入，以便减少充气现象；不能让给料从很高的地方经过空气落入泵池中。空气会严重破坏分级作用并加剧泵的涌浪倾向，当矿浆液面过于接近泵的入口时，也会有这种倾向。

标准泵池如下图1、图2。

渣浆泵及管路系统属易损件，需考虑备用管线及渣浆泵，常见的设计有1用1备、2用1备、2用2备等。设计时，多台泵间要保持一定的空间距离（在1m以上），以滿足安全规范对操作、检修空间的要求。

以上图3，典型的一用一备两台泵共用一泵池的案例为例，两台渣浆泵1、2需有一定的中心距，除现场场地约束外，平行的两台泵间距应尽量小，即两台泵的吸入口应尽量靠近。当运行泵1正常使用时，泵池内备用泵2的泵池出口3处逐渐沉积大量矿砂（即管口堆积物41，使用备用泵2前必须清理这些管口堆积物4。如果矿浆中的固体为粗颗粒或大比重物料，管口堆积物4不易清理，将导致备用泵2不能及时投入，影响生产线的连续运转。另外，当浆体中固体颗粒较大或备用泵长时间不启动时，泵池内备用泵的管口也会堆积大量固体矿砂，难以清除，影响备用泵启动。目前，解决泵池内备用泵的泵池出口积砂问题的方案主要有三种：（1）在泵池出口3加反冲水管来防堵，在备用泵启动前先用高压水将管口堆积物4冲开；（2）采用如图2所示一泵配一池方式来防堵，增加了泵池给矿切换装置，彻底避免了泵池池底堆积问题，但泵池占地面积增加了，需考虑场地等因素；（3）采用优化的泵池结构设计来避免或减轻堵矿问题，如图4所示。

三、应用于垂直吸入管的泵池设计

矿山上常用的液下泵等需要用到垂直吸入管，垂直吸上矿浆。此时泵池的设计还要注意保证流道平滑，没有旋回流和各种旋涡的发生。

旋涡的产生引起的问题：

1.泵的性能变化

由于吸入空气和汽蚀的发生，使泵性能降低以及造成流量不足或者原动机超负荷。

2.机械性问题

引起噪声、振动、运转状态不稳定，而加剧了水中轴承的磨损，叶轮冲蚀和泵的腐蚀。

立式泵吸入水槽的主要尺寸如图5及表格1所示。

吸入水槽的设计，一般要注意的事项有：

A.使水槽内流动接近于自然流动，流动要使各台泵平均吸入。

B.泵的配置、流入口的位置和水槽形状的设计应不引起旋回流。

C.进入吸入口水槽流入口的流速要慢，其值约在0.7m/s以下。另外，位于吸入水槽内的泵吸入口附近的流速以在0.3m/s以下为宜。

D.流道不能突然扩大，不能急剧改变方向。

E.相对于泵流量的吸入水槽的设计尺寸不能太大也不能过小。

F.要避免在一台泵的上流处设置另一台泵。

G.要有足够的没水深度，以避免产生空气吸入涡。

H.降低吸入水槽进水流道的底面，使流道平滑地与吸入水槽连接；同时水槽的进水管、回水管的管端应没于水中，这样有利于平缓放水。这样，从进水流道与进水管流入的水不卷入空气而流进吸入水槽内。

I.为了防止旋涡的发生，应装设适当的防涡壁和间隔壁。

J.封闭流道的吸入水槽的形状应能够防止空气积留。

四、泡沫输送的泵池设计改进方案

在矿山浮选工艺中常要用到含泡沫的矿浆输送，含泡沫可能会影响泵的性能，降低流量和扬程；加剧泵过流件的磨损。在泡沫输送中，对传统系统的改进包括：流槽、隔板、进料井和没在水中的吸入口、喷嘴和雾化、放气管、泵出口旋转、切线方向入口。所有上述改进是为了使空气尽可能从浆体中释放出来，使进料容器、管路、水泵中的浆体空气含量减少。

五、结语

泵池作为矿浆管线系统的重要组成部分，需要设计者在设计时灵活运用，操作者在运行中严加控制。