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泵类过流密封材料的选择与应用
作者:广东高要河台金矿 刘旺荣
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真空设备/泵展厅
水泵, 罗茨泵, 螺杆泵, 齿轮泵, 离心泵, ...
摘要:在矿石的选冶流程中,泵类起着输送各种流体的作用。它直接影响流程的顺畅与稳定,其中泵类过流材料、密封形式、联轴器的选择尤为关键。
关键词:选冶流程;泵类输送;过流材料;密封形式;联轴器

1 概述

1. 1 选冶厂生产发展概况

河台金矿选冶厂1989 年Ⅰ期工程正式投产,为250t/ d 的选矿处理能力,1992 年Ⅱ期工程相继投产,处理能力上升至750t/ d。随着黄金走向市场,为了扩大规模提高竞争力,于1997 年投资建设就地产金工程,1998 年4 月正式投产,实现了采选冶的综合生产体系。2002 年为了进一步提高选矿处理能力,本着多碎少磨的原则,进行了破碎流程改造并于当年10月改造完工。如今选矿处理能力可达900t/ d 以上,年产金超过1 600kg。

1. 2 选冶流程简介

选冶厂是一闭式流程作业的综合车间,它的流程大致可分3 个阶段,即破碎作业段、磨浮作业段、氧化作业段[1]。

1. 2. 1 破碎作业段

破碎作业段使矿石达到- 8mm 的粒度输送到下一作业段(磨浮段) 。破碎作业段流程采用三段两闭路流程,由颚式破碎机、中间型圆锥机与短头型圆锥破碎机及3 条皮带运输机、振动筛组成。

1. 2. 2 磨浮作业段

磨浮作业段使细粒度矿石通过磨矿、浮选、再磨产生- 400 目占80 %的精金矿。由于河台金矿的矿石硬度较大, 嵌布粒度较细, 并要求金精矿细度达- 400 目占80 %~85 % ,故选用第一段完全闭路的两段磨矿加浮选、再磨的闭式流程。

1. 2. 3 氰化作业段

氰化作业的基本目的是把矿石中的金分离出来并加以回收。金精矿氰化的工艺流程为:两段浸出+二次洗涤+ 置换作业+ 氰渣浮铜。

2 选冶厂用泵简介

河台金矿选冶厂重点设备共330 台套,其中泵类66 台套,占总数的20 %。选冶厂所用的各种泵类按输送介质不同可分清水泵、耐腐蚀泵、矿浆泵3 种。清水泵有:3BA 型、4BA 型单级悬臂式离心泵,100D -8 型、125D - 6 型单吸多级分段式离心泵,IS 型单级双吸卧式离心泵等, 它们共8 台套, 约占泵总数的12 %;耐腐蚀泵有: IH 型、YB 型、YM 型,它们多用于氰化、污水作业段,输送含酸、含碱、含氰液体,它们共40 台,约占泵总数的60 %;矿浆泵有:AHR 型、HH 型及液下长轴泵40PV 型、RCD - 4 型,它们多用于磨浮、压滤机,输送一定浓度的渣浆,共18 台,约占泵总数的28 %。按工作压力不同可分高、中、低压泵。高压泵有: 3/ 2D - HH 型渣浆泵,多级泵100D - 8 型,125D - 6 型,它们分别用于压滤机和输送高扬程生产用水;中、低压泵有:AHR 型渣浆泵、IS 型离心泵、IH型耐腐蚀泵、液下长轴泵40PV 型等等,它们的出口压力一般在98kPa 以下。

3 选冶厂泵类存在的几个问题

选冶厂泵类设备通过不断摸索、借鉴和技术改造等,能较好地满足生产需要。但由于受环境、维修等因素影响,泵类设备存在一些不足。第一,没有维修技术过硬的专门修理人员,他们往往没有完全明白每种类型泵的装配要求,只能凭经验,如此安装与维修,泵类运行不能处于最佳状态,不能发挥最佳能效,过流件、轴承等易损件的使用寿命就会大打折扣。第二,选冶厂泵类设备输送的多为带腐蚀性介质,它对密封材料侵蚀较快,较易出现泄漏。第三,操作工责任心不强,不能对泵类设备及时维护,造成泵类泄漏,同时使泵轴承损坏。

4 泵类有关材料的技术分析及选择

河台金矿选冶流程中,泵类起着输送液体或液固混合体的作用,其选择正确与否对生产关系极大。笔者认为泵类过流件材料的正确选择与否,直接影响流程顺畅与否及使用寿命长短。泵的密封形式对流程中金属的流失及泵类轴承总成寿命长短有着直接关系。另外泵类联轴器形式的正确使用对泵的性能稳定和正常运行提供保障。总之在流程中泵类过流件,泵类密封形式,泵类联轴器的正确使用,能保证正常生产,节约生产成本。

4. 1 泵类过流件材料的选择

在选冶流程中,泵类环境较差,与矿浆接触,叶轮、泵壳等容易磨损,多用耐磨材料(如灰铸铁或耐磨钢,或在上面履盖一层耐磨橡胶) 制成,厚度较大。同时为了防止细砂粒进入轴承,装有特殊密封装置(一般采用迷宫套、迷宫环的形式) [2 ] 。但由于介质细度、性质或工艺要求不同,泵类过流件材料选择也不同。

一般来说, 经常开的泵类, 并无压力要求(一般在98kPa 以下) ,此时应选择橡胶护体泵,它只要求易损件(叶轮、前护板、后护板、护套等) 耐磨。如现在河台金矿Ⅰ期、Ⅱ期工程的砂泵(4/ 3C - AHR 型渣浆泵,6/ 4D - AHR 型渣浆泵) 、尾砂泵(6/ 4D - AHR 型渣浆泵) 就是此种材料的泵。但对于矿浆含氰化钠较高和碱性环境条件此种泵又不适用。例如以前一、二浸尾1/ 1B - AHR 型泵,它所采用的橡胶护体的叶轮,前护套、后护套磨蚀极快,此时铸钢类泵较为适用,因为经长年运转,可在内壁生成一层氧化物起保护作用,采用RCDL - 4 型立式长轴泵收到满意效果。如果有较高压力要求(一般在10MPa) 必须选择灰铸铁或耐磨钢泵,例如打入压滤机用的3/ 2D - HH型泵。

另外,在氰化作业段与其它液体接触场所,应选择耐酸碱或耐腐蚀的不锈钢泵。例如在置换、污水处理车间多选IH 型、KF 型、FB 型不锈钢泵。总之泵类材料选择是首要的,要参考工作介质与工艺要求。

4. 2 泵类密封形式的选择

泵类密封形式大致可分为3 种:填料密封、机械密封和副叶轮密封等。

机械密封的效果好,安装技术要求高, (安装时应注意弹簧松紧定位位置,动静环密封面的光洁度) ,一般用于清洁介质中。在氰化作业中,机械密封一般用于置换后输送液体的泵类中。以前河台金矿选冶厂置换澄清泵就是用此密封形式的泵,由于未澄清的贵液含杂质较多,在运转过程中有泥浆累积,使弹簧与轴套粘结,失去弹力,密封失效。如今改用填料密封效果较好。在污水处理部分,采用不锈钢机械密封,并且弹簧外径大于50mm。副叶轮密封可用于各种介质的密封,但它适用压力一般低于1MPa ,另外要消耗一定功率,对于小功率泵是不适宜的。如今河台金矿Ⅰ、Ⅱ期浮选精矿泵都采用此密封形式,可减少精矿流失,同时维护简单。填料密封相对最简单,成本较低,适用于各种介质,但它维护较繁锁,填料必须定期补换。河台金矿选冶厂工业用水泵及尾矿泵用填料密封,压力要求较低而密封效果好。但对于打入压滤机的2 台3/ 2D - HH 型泵的密封形式较为棘手。因为它输送的介质压力要求较高(11~14MPa) ,且为精矿泥浆,机械密封、副叶轮密封都不适用,如今只有用填料密封,但密封效果还不甚理想。经研究后认为有2 种方法:一种是改良填料,用一种耐磨、耐压的充填料;另一种是采用两级离心泵。它的密封较易解决,因为它的密封是在较低压力的一级叶轮处,较高压力在二级叶轮(泵内) 不存在泄漏。所以在较低压力处依实践经验,可采用副叶轮加唇口密封的轴封形式可能会收到满意效果。

另外一种液下泵是对以上3 种密封形式的补充,它解决了外泄漏问题。但它转速较低,流量较小,一般用于事故池或回收流程泄露介质。

4. 3 泵类联轴器的选择

常用的联轴器多已标准化和规格化。下面列表介绍一下河台金矿选冶厂常用联轴器的情况[3],见表1。

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第一种联轴器由于六角胶比较脆弱,在运转过程中损坏快。只要没有及时更换,两凸缘就直接撞击损坏,如此对下次安装就会影响电动机与泵的同心度,也影响泵轴承的运转,无论是轴承、泵的易损件的使用寿命都会缩短,泵的性能也会降低。

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第二种联轴器由于一联轴器半体为薄壁锥孔,在承受冲击载荷下,内孔容易镗大,加之氰化流程中腐蚀性气体的腐蚀作用,用A3F(或铸铁) 材料制成的锥销容易损坏。总之,实践证明两种联轴器的使用情况差,影响生产。

现在选用耐腐蚀的材料,并且具有一定强度的尼龙棒销联轴器替代原来两种联轴器,收到了满意效果,下面就简单介绍一下尼龙棒销联轴器(见图3) 。因为它安装简单,装配质量良好,电动机与泵的同心度极高。这样的安装质量使泵类易损件寿命延长,泵的性能也更为稳定。这里应注意的是,尼龙棒销孔与轴孔也必须同心,并且一对联轴器必须成对钻孔,成对使用。目前,河台金矿选冶厂置换车间的澄清真空泵,浸出槽减速箱,新、旧12m 浓密机减速箱,9m 三层浓密机减速箱等等,经改用尼龙棒销联轴器效果明显,性能稳定,经久耐用。

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5 结语

(1) 选冶厂的泵类种类较多,功能各异,性能不同,但其作用一样,起到输送各种流体的作用,但由于作业环境不同,且多是长期运转,受腐蚀或磨蚀比较严重。因此,有必要对各种泵类的有关材料进行分析和选择。

(2) 河台金矿对泵类有关密封材料选用和技术改良是成功的,它保证了生产的正常进行,节约了生产成本。

(3) 在相关行业中有借鉴参考价值,但在具体环境中要具体分析,这样才能最大限度发挥泵的机械性能,使维护和管理方便、合理。

(4) 泵的过流件材料选择有比较广阔的空间,它们可考虑铬锰合金钢、陶瓷材料、高聚氨酯等耐磨材料,相信会收到满意效果。

[参考文献]
[1] 周恩浦. 选矿设备[M] . 北京:冶金工业出版社,19921
[2] 白铭声. 流体机械[M] . 北京:煤炭工业出版社,19831
[3] 机械设计手册编委会. 机械设计手册(修订版) [M] . 北京:机械工业出版社,19871(end)
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