浅谈包钢尾矿输送系统改造方案

2022-09-13杨玉军

矿业工程 2022年4期

杨玉军

(中冶北方(大连)工程技术有限公司，辽宁大连 116600)

0 引言

包钢选厂目前生产规模为1 200 万t/a(磁铁矿及氧化矿)，精矿规模455 万t/a，入库尾矿量735 万t/a。白云鄂博主东矿600 万t/a氧化矿选矿的搬迁后，包钢选矿厂仅生产磁铁矿规模600 万t/a，精矿规模230 万t/a，入库尾矿量370 万t/a，尾矿每年入库量将减少50%。

为了满足包钢新体系对铁精矿原料的需求及提高包钢经济效益，再磨新系统6个系列处理蒙古矿463.13 万t/a及外购精矿再选340 万t/a，生产尾矿量为155 万t/a，即排入尾矿库总量为525 万t/a。

其中，中粗粒级尾矿采用压力管道输送：浓度P=45%；矿浆量Q=330 m3/h；输送管经 D245，内衬耐磨材料复合钢管。细粒级尾矿采用自流溜槽输送：浓度P=8%；矿浆量Q=3 400 m3/h；溜槽断面B×H=1 600 mm×

1 800 mm,坡度0.26%。在尾矿浓缩区合并，一起进入φ85 m浓缩池，浓度22%的底流送到尾矿库粗颗粒筑坝细颗粒入库。浓缩池溢流水回选矿厂。

1 生产规模调整后原矿性质的改变

和组成

按市场形势发展的需要，选矿厂的生产规模将进行如下调整：

1)包钢选矿厂磁矿系列生产规模处理量600 万t、精矿量240 万t、尾矿量360 万t。

2)蒙古矿处理量440 万t、精矿量355 万t、尾矿量85 万t。

3)外购低品位精矿，尾矿量70 万t。

调整后业主提供的各尾矿粒级组成见下表1，表2，表3。

表1 调整各尾矿的粒级组成分析 %

表3 尾矿粒度组成分析

综合尾矿粒度组成,尾矿粒度组成分析，-200目占89.54%。

2 尾矿输送系统

目前的上坝管道和尾矿浆参数：干矿量Q=735 万t/a，矿浆量Q=3 652 m3/h，管径DN800。改造后磁矿系列的尾矿量360 万t/a，少了一半，按照目前上坝管道DN800推算,其管道参数如下：尾矿浓度P=11%时，矿浆量Q=3 832 m3/h，管径DN800；尾矿浓度P=13%时，矿浆量Q=3 517.4 m3/h，管径DN800。

2.1 尾矿参数和改造方案

选矿生产规模调整之后，磁矿系列的尾矿管道DN800不变的条件下，入库尾矿浆的流量Q=3 517.4 m3/h、浓度11%～13%，如果采用高浓度输送的工作参数是：尾矿浓度P=33%左右，矿浆量Q=1 085.5 m3/h左右，管径DN400。这样配置，入库的水量小了，尾矿浓缩池底流泵开得少了，虽然降低了能耗，但是否影响筑坝，需要由试验确定。同时尾矿浓缩池底流泵和坝上管道全部拆除重新订货施工，会导致投资增加，工期加长。因此推荐坝上放矿浓度仍然按浓度11%～13 %，管道DN800。

2.1.1 尾矿浓缩及底流泵改造

包钢选矿厂目前尾矿浓缩池的配置情况，处理蒙古矿尾矿和外购精矿的尾矿，按照选矿厂选矿系列的分配，这部分尾矿在下述浓缩池分别处理。

1)一系列处理蒙古矿，原矿量207.4 t/h，尾矿量69.13 t/h，输送至5#φ50m浓缩机。

2)二系列处理蒙古矿，原矿量207.4 t/h，尾矿量69.13 t/h，输送至3#φ50m浓缩机。

3)三系列处理外购精矿，原矿量530.3 t/h，尾矿量88.38 t/h，输送至4#φ50m浓缩机。

2.1.2 底流泵校核

1#、2#、3#φ50 m浓缩池底流泵站L×B×H=30 m×7.5 m×6.8 m，原有渣浆泵配置如下：

1)1#φ50 m浓缩池底流泵：1台150ZJ-A50渣浆泵；1台6PNJ胶泵，电机为JS117-6、115 kW；

2)2#φ50 m浓缩池底流泵：2台150ZJ-A50渣浆泵，电机为JS117-6、115 kW；

3)3#φ50 m浓缩池底流泵：2台4PNJ胶泵，电机为Y280M-4、90 kW；

4)5#φ50 m浓缩池底流泵：1台150ZJ-A50渣浆泵、1台6PNJ胶泵，电机为JS117-6、115 kW；

5)φ30 m浓缩池底流泵：2台100ZJ-A36渣浆泵，电机为Y250M-4、55 kW；

查渣浆泵型谱，现有渣浆泵性能如下：

150ZJ-A50渣浆泵：Q=460 m3/h，H=37 m，配JS117-6电动机、N=115 kW、直联传动。

6PNJ胶泵：Q=230～460 m3/h，H=45～38 m，电机为JS117-6、N=115 kW、直联传动。

4PNJ胶泵：Q=80～136 m3/h，H=43～40 m，电机为Y280M-4、90kW、直联传动。

100ZJ-A36渣浆泵，Q=130～245 m3/h，H=25～35 m。电机为Y250M-4、55 kW。

φ30 m浓缩池底流泵及管道验算结果见表4。

表4 φ30 m浓缩池底流泵及管道验算成果表

从上述计算得出，100ZJ-A36渣浆泵流量流量扬程可以满足要求。

设计管道为φ219×(6+5)管道，管内径φ197。浓度P=18%，流量Q=163.5 m3/h。

5#φ50 m浓缩池底流泵及管道验算结果见下表5。

表5 5#φ50 m浓缩池底流泵及管道验算成果表

从上述计算得出：采用φ273×(7+5)管道，管内径φ249，当浓度P=20%时，150ZJ-A50渣浆泵和6PNJ胶泵扬程流量、扬程都能满足需要。

2#φ50 m浓缩池底流泵及管道验算结果见下表6。

表6 2#φ50m浓缩池底流泵及管道验算成果表

从上述计算得出：2#φ50 m浓缩池，设计管道为φ273×(7+5)管道，管内径φ249。浓度P=20%，150ZJ-A50渣浆泵满足需要。

3#φ50 m浓缩池底流泵及管道验算结果见下表7。

表7 3#φ50 m浓缩池底流泵及管道验算成果表

从上述计算得出：采用φ273×(7+5)管道，管内径φ249，当浓度P=20%时，2台4PNJ胶泵，不能满足需要。

更换为150ZJ-A50渣浆泵，流量、扬程均可满足需要。

2.1.3 改造方案

选矿厂对蒙古矿和外购精矿选矿系列的分配，2#、3#、5#φ50 m浓缩池和φ30 m浓缩池处理的尾矿，按照满足选矿厂循环水使用的规律，尽量满足选矿厂生产循环水的最高品质。

为了保证精矿产品的品位和回收率，设计推荐尾矿输送按照20%这个基准考虑。其优点现有设备和循环水均得到了充分利用，既获得了更好的生产循环水，也节省了投资，节能效果非常显著。在选矿厂生产三水平衡中(生产新水、生产循环水、尾矿库回水)有很好的效益。为此设计的尾矿输送浓度按照20%左右，有几台浓缩机已经陈旧需要改造。各个底流渣浆泵和输送管道见表8。

表8 浓缩池底流泵及管道

原有3#φ50 m浓缩池底流2台4PNJ胶泵拆除，更换为150ZJ-A50渣浆泵，电机仍为115 kW。

φ30 m浓缩池底流输送管道为1条D219x(6+5)橡胶复合钢管、2#、3#、5#φ50 m浓缩池底流输送管道为3条D273 ×(7+5)橡胶复合钢管；共4条管道分别送到尾矿接力泵站集中之后再送到尾矿库附近1#φ85 m浓缩池。

2#φ50 m浓缩机设备已经陈旧，改为自动提钯浓缩机，请选矿厂将浓缩池结构尺寸提交设备制造厂进行设备招标。同时请设备制造厂对φ30 m浓缩机进行改造，加溢流堰，以提高溢流水水质。

选矿厂各浓缩池处理后的全部尾矿集中在接力泵站，接力泵站集中了全部外购矿的尾矿，提升后送到尾矿车间1#φ85 m浓缩池中。尾矿管道计算见表9。

表9 管道输送接力泵站泵及管道计算成果表

从表9中可以看出，输送浓度19%～20%之间是合适的，同时也可以获得很好的溢流水循环使用，由此确定接力泵站的基本参数：Q=896～1 011 m3/h，H=51.0 m。输送浓度19%～20%之间。接力泵站渣浆泵选择250ZJ-I-A60渣浆泵：性能为：Q=873～1 152 m3/h，H=55～50.2 m，配电机：Y355-6，N=250 kW，n=980 r/min。共2台，1台工作，1台备用，采用变频调速。

全部尾矿在接力泵站提升后用D478×(10+5)衬胶复合钢管在桥架上穿越铁路后沿溜槽敷设，最终送到尾矿溜槽尾部自流到东侧1#φ85m浓缩池中。1#φ85 m浓缩池底流用2条DN450管道进入1#φ85 m浓缩池泵站，再经底流泵提升，用2条D478×(10+5)衬胶复合钢管送到尾矿库上坝管道。

接力泵站矿浆仓事故溢流用DN500管道排到尾矿溜槽中。

1#φ85 m浓缩池底流泵站泵站设备能力校核，基本参数：Q=896～1 011 m3/h。

表10 1# φ 85 m浓缩池底流泵站泵及上坝管道验算成果表

1#φ85 m浓缩池泵站原有1-4#渣浆泵是1#φ85 m浓缩池底流泵，5-8#渣浆泵是2#φ85 m浓缩池底流泵，型号及性能如下：

250ZGB渣浆泵：Q=800～1 200 m3/h，H=90～30 m，η=60%。电机：Y450-6，N=560 kW，n=989 r/min，6 000 V。采用液力耦合器调速。

从250ZGB渣浆泵上述性能看，利用1#～4#这4台泵，1台工作，3台备用可以满足改造后的工况条件，但这种泵的效率较低，只有55%～65%。然而近年来生产的渣浆泵效率大大提高，一般都在75%以上，例如：

250ZJ-I-A60渣浆泵：性能为：Q=873～1 152 m3/h，H=55～50.2 m，配电机：Y355-6，N=250 kW，n=980 r/min。共2台，1台工作，1台备用就可以满足生产需要要。

250ZJ-I-A60渣浆泵效率高，泵的安装台数少，耗电低，比较理想。但是投资大，采购和安装调试周期长，不予推荐。

推荐的方案是利用原有1#～4# 250ZGB渣浆泵，共4台，1台工作，3台备用，仍然采用液力耦合器调速。泵所配电机大些，但是实耗功率是一样的。

2.2 尾矿管道敷设

从4#、5#浓缩池底流泵站到3#浓缩池底流泵站一段1条D325×(7+5)、1条D273×(7+5)橡胶复合钢管，利用原有桁架敷设。

从3#浓缩池底流泵站到接力泵站1条D273×(7+5)橡胶复合钢管，从4#浓缩池底流泵站到接力泵站1条D325×(7+5)钢塑复合管，从5#浓缩池底流泵站过来的1条D273 ×(7+5)钢塑复合管，共3条管道施工新的桁架敷设，管道标高7.0～5.0 m坡向接力泵站。

由尾矿溜槽起点到尾矿车间一段，尾矿输送管道D478×(10+5)橡胶复合钢管并行敷设在溜槽上。尾矿输送管道通过的稀土高科、稀土冶炼厂的所有工业原有设施全部拆除并不做恢复。当地村民跨流槽的小钢桥拆除后恢复。二小桥、三小桥、四小桥拆除后恢复，高度以管道检修方便为准，小桥底标高距管顶300 mm。

溜槽穿过公路钢筋砼桥处，溜槽上顶面与桥梁下高差很小，管道不能直接在桥下通过，应向北转弯8 m左右穿过公路再转回溜槽上敷设。管道穿过公路一段采用顶管方式施工，并加装2-DN700钢套管，套管长度大于公路宽度6.0 m。

DN478×(10+5)尾矿输送管道在溜槽上敷设方法为：在溜槽上用300槽钢做横梁支架，横梁上做管托。支架间距10 m。

铁路桥架上的D478×(10+5)橡胶复合钢管敷设，将原有的5条DN200和2条DN150管道拆除。铁路桥架上的支架与桁架有些已经锈蚀，按损失程度修复或拆除重建。

尾矿进入尾矿车间后，如果直接穿过车间进入φ85 m浓缩池给矿溜槽有困难，管道可以向北转绕过车间进入溜槽。尾矿既可以直接进入1#φ85 m浓缩池，也可以在事故检修时，利用2台DN450衬胶闸阀进行控制调节，进入2#φ85 m浓缩池。现有的回水管道已经敷设在溜槽上，在施工DN450尾矿输送管道时应同时进行改造，服从于尾矿输送管道，为其让路，以免尾矿输送管道高低起伏。有些位置拆开修复时需要另做横梁、管托，按照尾矿管道制作。1#φ85 m大井底流的泵出口管道为2-D478×(10+5)橡胶复合钢管，从泵站西侧送往尾矿坝，南北2条干线分别上坝放矿。