新型矿浆输送管道阀门的设计与应用

杨建国 晁彦德

（栾川龙宇钼业有限公司）

栾川龙宇钼业小庙岭选矿公司设计原矿处理能力1万t/d［1］，原矿为南泥湖矿区的辉钼矿，选矿工艺采用1粗4扫3精2精扫流程［2］。辉钼矿浮选尾矿经浓缩后由管道自流输送至尾矿库，浓缩机底部尾矿输送管道采用ϕ325 mm耐磨陶瓷管，与其配套使用的阀门为DN300耐磨陶瓷闸阀。

矿浆阀门是浆体管道输送中的重要设备，阀门的可靠性是浆体管道输送系统能否安全稳定运行的重要保障［3］。在实际使用过程中，尾矿浆平均流量在900~1 000 m3/h，矿浆浓度45%左右，矿浆细度-0.074 mm粒级含量占55%～60%，0.20～0.074 mm粒级约占20%，+0.20 mm粒级约占20%。尾矿浆输送具有浓度高、排量大、阻力大、磨损大的特点［4］，对控制和调节流量的闸阀冲击磨损十分严重，阀门的闸板极易磨损，平均每一两个月就需要检修更换新的闸阀，频繁检修和更换闸阀不但影响生产的连续稳定，人员劳动强度大，而且增加生产成本。为此，进行了新型矿浆输送管道阀门研究，以提高阀门的实用性和耐久性，且意义重大。

1 新型阀门的设计

1.1 设计思路

普通的陶瓷闸阀是指启闭体（阀板）由阀杆带动阀座密封面作升降运动的阀门，可接通或截断流体的通道。因阀板与矿浆流体成垂直角度，当阀门部分开启时，在闸板背面产生涡流，易引起闸板的侵蚀和震动，所以更容易损坏阀座密封面和阀板。根据尾矿管道输送现场工况及陶瓷闸阀现状的分析研究，设计的一种新型矿浆输送管道使用了耐磨阀门，改变了传统阀门的结构构造，其阀体采用箱体结构，启闭体（阀芯）为锥形橡胶阀芯。矿浆进入阀体得到缓冲消力后流出，可有效减轻高浓度大压力矿浆对阀门及管道的磨损，提高阀门及管道的使用寿命。

1.2 新型阀门结构设计与应用

新型矿浆输送管道阀门为箱体式结构，主要由进口管道短节、阀体、阀体上盖、阀芯、阀杆、密封轴套、手轮、螺纹丝杠、阀杆支架、出口管道短节、阀座、阀芯连接轴套等构成。矿浆从进口管道短节进入阀体时，通过旋转手轮来控制阀杆和阀芯一起上升或下降，阀芯与进口管道短节一端上的阀座接触，阀芯上下移动实现开闭，控制矿浆流动并进行流量调节。矿浆流入阀体内后，先冲刷在阀芯和阀体的四壁上，使矿浆的流速和冲击力受到一定的缓冲和减压之后，再经出口管道短节流入主放矿管道内，从而完成和实现了阀门开闭及流量大小地控制。检修时，只需松开固定阀体上盖的螺栓，打开阀体上盖进行检查或检修保养即可［5］。新型矿浆输送管道阀门结构见图1。

新型矿浆输送管道阀门整体结构设计及制作方法如下。

（1）阀体为长方型箱体式结构设计，采用10 mm厚钢板焊制，阀体上盖用螺栓连接在阀体顶面。

（2）进口管道短节焊接在阀体一端侧面底部的中间位置，进口管道短节长度的二分之一深入到阀体内，深入到阀体内部分进口管道短节的端口为斜形管口，斜形管口斜口方向朝上，与进口管道短节底面夹角为60°；阀座为钢制环形圆盘，焊接在进口管道短节深入阀体内一端的斜形管口上。

（3）出口管道短节相对应进口管道短节焊接在阀体的另一端侧面底部中间位置，进口管道短节和出口管道短节一端分别通过进口法兰和出口法兰安装在主放矿管道上。

（4）阀芯为圆锥形结构设计，阀芯底部的直径尺寸大于进口管道短节上阀座的直径尺寸，阀芯内部有钢结构支撑，阀芯外部采用耐磨耐蚀橡胶材料制作，在阀芯底部的中心位置上设有一个阀芯连接轴套；阀杆的一端通过阀芯连接轴套与阀芯连在一起，密封轴套和阀杆支架倾斜焊接在出口管道短节上方的阀体侧面上，阀杆的另一端穿过密封轴套固定在阀杆支架上，阀杆呈倾斜状态设置在阀体内，使与阀杆连接在一起的阀芯与进口管道短节上的阀座位置相互对应，相互配合，可开启或关闭。

（5）螺纹丝杆通过阀杆支架与阀杆连接，螺纹丝杠上装有手轮。阀杆和丝杠与深入到阀体内的进口管道短节底面夹角为30°。

（6）新型阀门的阀体内壁、阀体上盖、进出口管道短节内外壁、阀座、阀芯连接轴套、阀杆等上面全部涂刷3～5 mm厚的金刚砂耐磨涂层［6］，起防冲刷防磨作用。

2 实际应用效果

新型矿浆输送管道阀门替代原来的陶瓷闸阀安装到矿浆输送管道上，实际应用效果明显，通过调节锥形阀芯与阀座在阀体内的开合程度，可实现对矿浆流量地控制。矿浆进入阀体内先冲刷在阀芯及阀体内壁上，起到了很好的缓冲消力作用，有效克服并解决了高浓度大压力矿浆对阀门及管道地冲击磨损，大大提高了阀门的使用寿命，相对原普通陶瓷闸阀，每年可节约阀门更换及维修成本10万元以上。

3 结 语

栾川龙宇钼业小庙岭选矿公司针对矿浆输送管道用陶瓷闸阀不耐磨、使用寿命短的问题，研究和设计了一种箱体式结构的新型阀门。新型阀门采用锥形橡胶阀芯，有效解决了矿浆对阀门的冲击磨损问题。整个新型矿浆输送管道阀门具有结构设计合理、成本低、操作方便、易于维修等特点，具有良好的实用性。通过日常定期检查维护，该新型阀门能长久重复使用，节约大量维修及人工成本，具有一定的推广及应用价值。