高浓度尾矿小流量远距离连续输送技术的研究与应用.pdf

8 2 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 3 ．0 1 7 高浓度尾矿小流量远距离连续输送技术的 研究与应用 倪文强 栾川龙宇钼业有限公司，河南栾川4 7 1 5 0 0 摘要高浓度尾矿小流量远距离输送过程中，极易发生沉淀，造成管道堵塞，很难实现小流量远距离连续输 送。基于此研究的高浓度尾矿小流量远距离连续输送技术是一种有效的解决办法。通过对高浓度尾矿输送技术的研 究和对比，最终设计了一套由取样弯管、q 1 5 0m m 钢管短节、中1 5 0m mP E 引流管道、偏心异径接头、中8 0m m 钢管进浆 管道、液下渣浆泵、可调速电机、∞Om mP E 上浆管道等组成的高浓度尾矿小流量远距离连续输送系统。在介绍系统 基本组成的基础上，着重介绍了高浓度尾矿取样引流、小流量高扬程提升、防沉淀稀释缓冲、液位自动调节、防堵塞手 自一体式高压冲水等几项关键技术。 关键词高浓度尾矿输送；取样引流；小流量高扬程提升；液位调节 中图分类号T D 4 6 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 3 - 0 0 8 2 - 0 5 R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no nT e c h n o l o g yo fC o n t i n u o u s l yT r a n s p o r t i n gH i g h C o n c e n t r a t i O I l SO r e ．P u l pf a ra w a ya tL o wF l o wS i t u a t i o n N ／W e n q i a n g L u a n c h u a nL o n g y uM o l y b d e n u mC o ．，厶吐，L u a n c h u a nH e n a n4 7 1 5 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t W h e nt r a n s p o r t i n gH i g hc o n c e n t r a t i o n so r ep u l pf a ra w a ya tl o wf l o wt h eo r eo f t e np r e c i p i t a t ea n d c a u s eb l o c k a g e ．T h et e c h n o l o g yd e s c r i b e di nt h i sp a p e ri sa ne f f e c t i v em e t h o dt os o l v es u c hp r o b l e m s ．T h r o u g h r e s e a r c h i n ga n dc o n t r a s t i n go fh i g hw ed e s i g nas y s t e mt h a tc o n s t i t u t ea sp i p e sa n dp u m pd r i v i n gb ya d j u s t a b l e s p e e dm o t o r ．i tc a ni m p r o v ep r e c i p i t a t e ．T h i sp a p e rw i l lt h ek e ys k i l lo ft h es y s t e m ，s u c ha st h es y s t e mb a s i c c o m p o s i t i o n ，h i g hc o n c e n t r a t i o no r ep u l ps a m p l e dd r a i n a g e ，l o wf l o wh i g hh e a da s c e n d ，v o i d i n gs e d i m e n td i l u t i o n b u f f e r ，l i q u i dl e v e la u t o m a t i ca d j u s t m e n t ，a n t ic l o g g i n gh a n ds i n c et h eo n e p i e c es e v e r a lk e yt e c h n o l o g ys u c h a s h i g hp r e s s u r ew a t e r ． K e yw o r d s h i g hc o n c e n t r a t i o n so r ep u l p ；t h es a m p l i n gd r a i n a g e ；s m a l lf l o wh i g hl i f t ；l i q u i dl e v e lc o n t r o l 在钼选矿行业，钼金属的回收率一般要求在 8 8 ％以上⋯。为了获得更好的回收率，必须严格控 制钼金属随尾矿矿浆排入尾矿库。为了实时监测尾 矿矿浆中钼金属的含量，目前国际上最为先进的方 法是在线品位分析系统。该系统可用于在线实时分 析矿浆中有用金属的含量，现场操作人员通过观察 这些分析数据，可以实时调整工艺参数和加药配置， 从而减少有用金属的流失，获得更好的回收率。为 了实现在线品位分析系统实时分析尾矿矿浆中钼金 属的含量，必须将尾矿矿浆连续稳定的输送到在线 品位分析系统中。然而，在尾矿矿浆输送的过程中 却发现，一方面，经最后一道扫选工艺之后流到浓缩 机中的尾矿矿浆浓度为4 5 ％～5 0 ％，属于高浓度尾 矿，极易发生沉淀PJ ；另一方面，尾矿矿浆的取样点 位于最后一道扫选工艺之后的底流管道上，该取样 点距离在线品位分析系统的水平投影距离约6 0m ， 垂直距离约9m ；再一方面，在线品位分析系统对取 样矿浆的矿浆需求量较小，一般不超过为6m 3 ／h ， 否则将影响分析精度。综合以上特点，该取样点属 于典型的高浓度远距离小流量远距离高扬程提升型 取样点。该取样点的特点是，高浓度矿浆小流量远 距离高扬程输送过程中，极易发生沉淀，造成管道堵 塞，矿浆输送中断，最后导致在线品位分析系统无法 糕莩昌羿；翟娶岩i 1 8 1 9 8 1 一 赞星撰j ；器炙淄袅一级建造师 机电工程 ，工程师，从事选矿行业机电一体化工作。作者简介倪文强一 ，男，重庆北碚人，国家一级建造师 机电工程 ，工程师，从事选矿行业机电一体化工作。 万方数据 2 0 1 8 年第3 期倪文强高浓度尾矿小流量远距离连续输送技术的研究与应用 船 连续稳定地分析数据，并且每次疏通管道都需要花 费大量的人力和物力，造成额外的工作负担。高浓 度尾矿小流量远距离连续输送系统是一种有效的防 止管道堵塞、高浓度尾矿小流量远距离高扬程提升 系统。该系统安装于最后一道扫选工艺之后的尾矿 矿浆排矿管道与在线品位分析系统之间，经取样器 取出的高浓度尾矿矿浆样品经大口径管道引流至稀 释缓冲池，然后利用小流量高扬程液下渣浆泵将稀 释缓冲池中的矿浆连续稳定的提升到在线品位分析 系统中，确保了在线品位分析系统连续稳定的分析 尾矿矿浆中钼金属的含量，实现了现场操作人员对 回收率的有效控制。同时，该系统还配有防沉淀稀 释缓冲、液位自动调节、防堵塞手自一体式高压冲水 等自动控制系统，所以该系统可应用于需要对高浓 度矿浆进行输送、稀释、缓冲、提升的行业领域，自动 控制功能也可以通过现有的D C S 或P L C 旧4o 等现场 控制系统完成，操作简单，兼容性强。所以本系统具 有较大的发展前景和推广价值。 彩 1 高浓度尾矿小流量连续取样系统 简介 高浓度尾矿小流量远距离连续输送系统主要由取 样器、取样弯管、 1 ．5 0m i l l 钢管短节、①1 5 0m mP E 引流 管道、偏心异径接头、鹋On l l n 钢管进浆管道、液下渣浆 泵、可调速电机、吐6 0m r f lP E 上浆管道、在线品位分析 系统、稀释缓冲池、液下渣浆泵固定支架、激光液位计、 P E 反射板、浮球浮杆、高压冲水管、手动冲水阀、电磁 冲水阀组成，如图1 所示。其中，取样器、取样弯管、 1 5 0m i l l 钢管短节、①1 5 0r a i nP E 引流管道、偏心异径 接头、硝0m l n 钢管进浆管道组成高浓度尾矿取样引流 系统；其中液下渣浆泵、彻m i l lP E 上浆管道、在线品 位分析系统组成小流量高扬程提升系统；其中稀释缓 冲池、高压冲水管、手动冲水阀、电磁冲水阀组成防沉 淀稀释缓冲系统；其中可调速电机、激光液位计、P E 反 射板、浮球浮杆组成液位自动调节系统；其中高压冲水 管、手动冲水阀、电磁冲水阀组成防堵塞手自一体式高 压冲水系统。 涟 ＼丝 ’1 ．．1 。浆铃通1 _ “ k 制I 舒| | } i 系统1 1 稀释缓冲池1 2 - - 液卜渣浆泉问定支架；1 3 - - 激光液位f 射板1 5 一；f 球浮仆；1 6 一『1 々m 冲水I ’’；1 7 一F 曲冲水阀；I8 一I 乜磁冲水f } 5 寸；卜M 图1高浓度尾矿连续取样系统结构示意图 F i g ．1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fc o n t i n u o u ss a m p l i n gs y s t e mf o rh i g hc o n c e n t r a t i o nt a i l i n g s 2 高浓度尾矿取样引流与小流量高扬 程提升系统 高浓度尾矿在远距离小流量输送过程中，由于 尾矿矿浆浓度较高，输送的距离较远，管道的坡度受 高差限制又不能做的足够大，所以管道内矿浆的流 动速度一般较低，从而导致高浓度矿浆在管道内慢 慢地沉淀，从而造成管道堵塞。管道堵塞之后，一方 万方数据 8 4 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 期 面需要花费大量的人力和物力疏通管道，造成大量 的工作负担；另一方面在线品位分析系统也不能连 续稳定的分析尾矿矿浆中有用金属的含量。 一般情况下，管道堵塞主要分为以下两种情 况，一种情况是小流量管道的长度过长，导致高浓 度矿浆在小流量管道内输送的时间过长，从而造 成矿浆沉淀，导致管道堵塞；另一种情况是小流量 管道的坡度过缓，当矿浆利用自身重力在管道内 流动时，流动的速度过慢，造成矿浆沉淀，导致管 道堵塞。 高浓度尾矿取样引流系统能够有效的解决以上 两个难题，既能减少小流量管道的长度，也能增大小 流量管道的坡度，从而有效的避免管道堵塞。一方 面，取样器取出的高浓度矿浆经取样弯管后流人 ／ 1 5 0m m 钢管短节，矿浆在取样弯管的作用下，可 以获得较大的初始动能，在初始动能的驱动下，矿浆 顺着 ／ 1 5 0m mP E 引流管道流人稀释缓冲池。稀释 缓冲池设置在高浓度尾矿取样点与在线品位分析系 统之间，且靠近在线品位分析系统的斜下方，所以既 能有效的减少小流量管道的长度，同时也能增大小 流量管道的坡度；另一方面，利用安装在稀释缓冲池 正上方的液下渣浆泵和 ／ 5 0P Em m 上浆管道，实现 了高浓度矿浆小流量高扬程提升的目的。由于 ／ 1 5 0m mP E 引流管道和 ／ 5 0m mP E 上浆管道的内 壁比较光滑，且管道之间采用热熔连接，管道转弯部 分采用弧形设计，①1 5 0m mP E 引流管道的坡度大 于5 ％，硝0m mP E 上浆管道的坡度大于2 5 ％，所以 管道内壁对矿浆流动的摩擦阻力较小，从而能够有 效的避免管道堵塞的情况发生，如图2 所示。 图2高浓度尾矿取样点剖面图 F i g ．2H i g hc o n c e n t r a t i o no ft a i l i n g s s a m p l i n gp o i n tp r o f i l e 3 防沉淀稀释缓冲系统 一方面经取样引流管道进入稀释缓冲池中的矿 浆浓度较高，沉降速度较快，所以容易造成稀释缓冲 池淤积，导致液下渣浆泵负荷过大，造成液下渣浆泵 停止；另一方面，液下渣浆泵停止之后， ／ 5 0m mP E 上浆管道中的矿浆将全部回流到稀释缓冲池中，从而 造成稀释缓冲池进一步淤积。稀释缓冲池淤积之后， 需要花费大量的人力物力清理稀释缓冲池内沉砂。 为了避免以上两种情况造成稀释缓冲池淤积沉 砂，一方面，在高浓度矿浆输送的过程中，应尽量稀 释高浓度矿浆，另一方面，应尽量减少稀释缓冲池中 的矿浆发生沉淀，导致液下渣浆泵堵转停机。 经取样器取出的矿浆在高压冲洗水的作用下， 一方面使高浓度尾矿得到稀释，另一方面使稀释后 的矿浆获得较大的动能。获得较大动能的稀释矿浆 顺着 ／ 1 5 0m mP E 引流管道流到偏心异径弯头处， 在偏心异径弯头和 ／ 8 0m m 钢管进浆管道的共同作 用下，进入稀释缓冲池的矿浆能够获得更大的动能， 在这个动能的驱动下，矿浆在稀释缓冲池内翻滚和 混合“ J ，从而能有效的减少矿浆沉淀。 同时，稀释缓冲池的两侧分别设置了两组防堵 塞手自一体式高压冲水装置，能够进一步稀释矿浆， 同时还能有效的避免矿浆在稀释缓冲池底部沉淀， 如网3 所示 图3高浓度尾矿稀释缓冲池俯视图 F i g ．3H i g hc o n c e n t r a t i o nt a i l i n g sd i l u t i o n b u f f e rp o o l t o pv i e w 4 液位自动调节系统 如图1 所示，流入浓缩机的尾矿矿浆，由于生产 工艺调节等因素的影响，经常出现流量忽大忽小的 丝 肜肇剖二 l ＼垂么 万方数据 2 0 18 年第3 期 倪文强高浓度尾矿小流量远距离连续输送技术的研究与应用 8 5 情况，从而导致流入稀释缓冲池内的取样矿浆忽大 忽小，所以经常造成稀释缓冲池被抽空或溢流的情 况发生。当稀释缓冲池被抽空时，流入在线品位分 析系统的尾矿矿浆将断流，从而造成分析数据中断； 当稀释缓冲池溢流时，流人在线品位分析系统的尾 矿矿浆量过大，从而导致分析数据不准确。 稀释缓冲池出现被抽空或溢流，一方面是由于 经最后一道扫选工艺之后的尾矿矿浆流量不稳定， 另一方面是由于稀释缓冲池不能自动调节液位。 结合现场情况，一方面，在稀释缓冲池上方设置 液位监测装置，利用激光液位计、P E 反射板、浮球浮 杆实时监测液位情况；另一方面，可以通过液位的变 化，配合可变频调速电机和D C S 或P L C 进行自动液 位控制，从而实现了自动稳定液位，防止稀释缓冲池 被抽空或溢流的目的。 5防堵塞手自一体式高压冲水系统 如图1 所示，取样引流系统和小流量高扬程提 升系统，在正常运行过程中，随着管道内矿浆流动速 度的降低或者高浓度矿浆在管道内壁的不断沉积， 管道的有效内径会慢慢的变小，从而进一步增大矿 浆在管道内的流动阻力，最后导致管道彻底堵塞。 一般情况下，取样引流系统中矿浆在管道内流 动，是依靠矿浆的自身重力产生的动能来促使矿浆 在管道内流动，从而能有效的防止管道堵塞。特殊 情况下，当取样器取出的矿浆量过小时，矿浆自身的 动能较小，导致矿浆在管道内流动的速度较小，所以 容易造成矿浆沉淀。当矿浆沉淀之后，沉淀的矿浆 会增大矿浆在管道内的流动阻力，最后造成管道堵 塞。或者由于某种原因导致液下渣浆泵停止时， 硝0m mP E 上浆管道中的矿浆由于自身重力，会回 流到稀释缓冲池中，在矿浆回流的过程中，由于动能 较小，流速较低，而管道的内径又较小，最后将上浆 管道彻底堵塞。 针对以上两种情况，一方面，应根据稀释缓冲池 内的液位变化，及时通过D C S 或P L C 自动调整取样 器的开度大小，以此来保证取样量的大小适度；另一 方面，还可以通过D C S 或P L C 自动打开设置在 q 1 5 0m m 钢管短节端部或∞0m mP E 上浆管道端 部的电磁冲水阀，利用高压冲洗水，增加矿浆在管道 内的流动速度，冲刷管道内壁沉淀的矿浆，从而有效 的防止管道堵塞。同时，在管道检修维护过程中，还 可以通过打开手动冲水阀，进行手动冲水，将管道内 沉淀的矿浆冲洗干净。 6 运行效果及使用现状 高浓度尾矿小流量远距离连续输送系统投入运 行之前，一直采用常规的小流量输送方式，该方式的 特点就是，将稀释缓冲池设置在取样器的斜下方，然 后利用液下渣浆泵，将高浓度矿浆用小流量管道直 接输送到在线品位分析系统中，在这种工作方式下， 基本上每个班次都会堵塞上浆管道或者稀释缓冲 池。每次管道堵塞之后，都需要四个人花费3 4h ， 把所有的上浆管道拆卸之后，才能将管道疏通。每 次稀释缓冲池堵塞之后，都需要两个人花费2 3h ， 将稀释缓冲池内沉砂挖出后，方能继续进行取样工 作。所以这种方式既不能保证连续取样，同时还增 加了大量的工作负担。 高浓度尾矿小流量远距离连续输送系统自 2 0 1 6 年2 月投入运行以来，运行情况良好，一般情 况下，能够保证将高浓度尾矿连续稳定的输送到在 线品位分析系统中，在线品位分析系统也能连续稳 定的分析尾矿矿浆中有用金属的含量，为现场操作 人员调节工艺参数或调整加药配置提供了很好的参 考数据，为整个公司回收率的提升提供了保障。即 使发生任何特殊情况，造成取样器取出的矿浆量过 小或者液下渣浆泵停止时，防堵塞手自一体式高压 冲水系统和防沉淀稀释缓冲系统也能有效的防止管 道堵塞和稀释缓冲池淤积，使整个系统能够快速的 恢复正常运行。 自2 0 1 6 年2 月投入运行以来，2 0 1 6 年2 月至 2 0 1 7 年l o 月连续2 1 个月未发生管道堵塞现象，高 浓度尾矿小流量远距离连续输送系统运行情况良 好，达到了预期的设计效果，满足了高浓度尾矿小流 量远距离连续输送的目的。 7结论 高浓度尾矿小流量远距离连续输送系统成功地 实现了高浓度尾矿取样引流、小流量高扬程提升、防 沉淀稀释缓冲、液位自动调节、防堵塞手自一体式高 压冲水等几项功能。利用高浓度矿浆的自身重力， 在平滑倾斜的大I S l 径P E 管道和高压冲水系统的配 合下，实现了高浓度尾矿取样引流的目的；利用液下 渣浆泵的高扬程提升功能，配合小口径的P E 管道， 满足了小流量高扬程提升的目的；利用取样引流管 道变径产生的强大动能和高压冲水系统的有效配 合，实现了防沉淀稀释缓冲的目的；利用液位测量装 置与可变频调速电机和高压冲水系统的的有效配 万方数据 8 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 期 合，实现了液位自动调节的目的；利用高压冲水管， 电磁冲水阀在D C S 或P L C 的自动控制下，解决了管 道易堵塞这个难题。 从实际的运行效果来看，高浓度尾矿小流量 远距离连续输送系统是一种切实可行的、行之有 效的高浓度尾矿小流量远距离输送系统，该系统 能够实现高浓度矿浆以小流量的方式，连续稳定 的输送到较高扬程、较远距离的位置。该系统可 以进一步推广应用到需要对高浓度矿浆进行输 送、稀释、缓冲、提升的行业领域，具有很好的发展 前景和推广价值。 参考文献 [ 1 ] 王资主编．浮游选矿技术[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 6 1 - 2 2 0 ． [ 2 ] 杜广生主编．工程流体力学[ M ] ．北京中国电力出版 社，2 0 0 7 1 4 6 ． [ 3 ] 廖常初主编．s 7 3 0 0 ／4 0 0P L C 应用技术[ M ] ．北京机械 工业出版社，2 0 0 6 1 2 7 7 ． [ 4 ] 骆勇，王欣，倪文强．A B BA C 8 0 0 F 控制系统在栾川 龙宇钼业有限公司的应用[ J ] ．电气时代，2 0 0 9 增刊 1 6 1 9 ． [ 5 ] 倪文强．泡沫流体翻转处理装置设计与实现[ J ] ．有色金 属 选矿部分 ，2 0 1 6 2 8 2 8 4 ． 上接第7 0 页 有效降低了微细粒泥质可能对工艺流程的不利影 响。使用离心选矿机应用于云南某锡矿现场后，工 业试验结果表明，S L o n 离心机可有效降低总尾矿中 锡金属的流失，重选分级溢流细泥经离心粗选、精选 后的离心精矿进入摇床作业，全流程可获得含锡 1 9 ．8 l ％，锡作业回收率为4 8 ．7 8 5 ％的锡精矿，为企 业新增了经济效益。 参考文献 [ 1 ] 王晓，童雄，周永诚．锡石工艺矿物学与选矿工艺 [ J ] ．矿冶，2 0 1 1 ，2 0 4 1 5 1 9 ． [ 2 ] 梁增永，邓海波．磁一浮一重联合流程分选某锡石多金 属硫化矿的研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 1 2 9 3 3 ． [ 3 ] P o l k i nSI ．细粒锡石浮选理论和实践[ c ] ．第十届国际 选矿会议文献，1 9 9 6 l 一8 ． [ 4 ] 陈仕乾．离心选矿机在细粒嵌布锡石选矿中的应用[ J ] ． 有色冶金设计及研究，1 9 8 9 ，1 0 2 1 9 - 2 6 ． [ 5 ] 简胜，付丹，梁溢强．高效离心机F A L C O N 在云南某多 金属矿尾矿中锡回收的应用[ J ] ．云南冶金，2 0 1 l ，4 0 4 2 5 2 8 ． [ 6 ] 朱建光．利用浮选药剂的同分异构原理发展新型锡石捕 收剂[ J ] ．有色矿山，2 0 0 3 ，3 2 5 2 2 2 7 ． [ 7 ] 朱一民，周菁，徐金球，等．高效低毒锡石浮选剂z J 一3 浮选锡石细泥试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ， 2 0 0 1 2 3 8 4 1 ． [ 8 ] 莫峰，何庆浪，兰希雄．都龙矿区细粒锡石浮选实验研 究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 2 ，3 2 4 5 9 - 6 3 ． [ 9 ] 凌石生，王中明，刘方，等．内蒙古某多金属尾矿综合 回收锡石新工艺研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 7 4 3 6 3 9 ． [ 1 0 ] 何东，韩彬．都龙矿区螺旋溜槽尾矿中锡石回收 工艺试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 6 6 4 4 _ 4 7 ． [ 1 1 ] 钟能．S L o n 离心选矿机在大吉山钨业细泥选矿中的 应用[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 6 2 7 9 - 8 1 ． [ 1 2 ] 仇云华，黄勇彬．云锡某低品位难选锡矿泥重选- 浮选 联合选矿工艺试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ， 2 0 1 6 1 3 1 3 5 ． 万方数据