книги / Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик

фирмы «Гумбольт» типа HSP 420. Эти насосы имеют следующую характеристику: производительность — 289 м3/ч, напор — 21,7 кгс/см2, частота вращения — 1400 об/мин, мощность электро­ двигателя — 550 кВ. Крупность перекачиваемых хвостов флотации 50% — 0,074 мм, плотность пульпы — 1,27 т/м3. Срок службы рабочих колес и улиток насосов составлял 47—50 ч при перекачке хвостов без пирита и 60—65 ч при перекачке хвостов с пиритом. После гуммирования этих деталей насоса срок их службы увели­ чился в 3 раза и составил соответственно 140 и 190 ч. Фирма «Гум­ больт» не рекомендовала гуммирование насосов для условий обогатительной фабрики Старый Трг.

Неотложные задачи насосостроительных заводов состоят в уни­ фикации основных деталей однотипных насосов в целях обеспе­ чения их взаимозаменяемости, улучшение конструкции (конфи­ гурации рабочих колес, уплотнений, переход для насосов малой мощности на открытые колеса, насосы с центральным и боковым всасом и вертикальным и горизонтальным напорным патрубком по всей номенклатуре и т. п.), замена чугуна более износостой­ кими материалами и сплавами, модернизации насосов по всей шкале типоразмеров для гидротранспорта тонкоизмельченных продуктов обогащения руд.

Работа грунтовых центробежных насосов характеризуется сле­ дующими основными показателями: производительностью (пода­ чей, расходом), напором (давлением), допускаемой вакуумметрической высотой всасывания, частотой вращения и мощностью электродвигателя.

Мощность с учетом гидравлических и механических сопроти­ влений следует определять по формуле

где Q — теоретическая производительность, м3/с; Н — напор, м вод. ст.; т] — коэффициент полезного действия насоса (для одно­ ступенчатых центробежных грунтовых насосов находится в пре­ делах 0,4—0,6 и определяется по паспортной характеристике пасоса).

111

Основой современных методов расчета параметров грунтовых насосов являются расчеты цептробежных насосов, работающих на чистой воде. Центробежный насос, рассчитанный для заданного расхода Qx и Нх может работать и при другом расходе (X, в за­ висимости от напора П.г, который должен развивать насос для преодоления суммарных сопротивлений при движении жидкости.

Опытные кривые Q ■— / (//); N ^ fx (Q); ц = / 2 (Q); hBAK = выражающие оти зависимости, при постоянных числе оборотов и диаметре рабочего колеса, называются характеристи­

ками центробежного насоса. Обычно эти характеристики опре­ деляются в результате заводских испытаний опытно-промышлен­ ных образцов при работе на воде. Характеристики грунтового насоса при работе па пульпе существенно отличаются от харак­ теристик при работе на воде (рис. 36).

При работе грунтового насоса на пульпе неизбежно проис­ ходит уменьшение диаметра рабочего колеса за счет абразивного износа от величины Ог до величины Z>2, при этом:

112

где N B — потребляемая приводом мощность при работе на воде, кВт.

При гидротранспорте хвостов со средней крупностью 0,30 мм

ЛГп= ЛГв(0,85тп+ 0,157б).

Напор грунтового насоса, работающего на пульпе Нп, рассчи­ танный по формуле (10) при плотности пульпы 1,20 т/м3 и от 30

Рис. 36. Характеристики грунто­ вого пасоса 20Р—11:

1— 4 — весовая концентрация соответст­ венно 20, 15, 10 и 5%; 5 — вода (новое

колесо); в—9 — весовая концентрация соответственно 20, 15, 10 и 5%; 10 — вода (максимально изношенное колесо)

до 70 м вод. ст., дает значение на 2,5% меньше, чем напор _НЛ, рассчитанный по формуле (И), поэтому формулу (10) можно реко­ мендовать практически для всех случаев, имеющих место при гидротранспорте хвостов на обогатительных фабриках. При этом установленная мощность привода должна назначаться с разумным запасом.

При гидротранспорте хвостов обогащения параметры пульпы: расход, плотность, крупность хвостов и их плотность, как пра­ вило, являются переменными. Переменным является и режим работы пульповода (см. выше) и насоса.

Аналитическое определение режимов с учетом этих многих факторов является довольно сложным. Значительно проще и более наглядно режим работы грунтового насоса и пульповода решается графическим способом, основанным на совмещении напорной характеристики центробежного насоса с суммарной характери­ стикой трубопровода.

Схемы изменения режимов работы гидротранспортной уста­ новки [120] показаны на рис. 37.

114

Определение оптимального режима работы грунтового насоса и пульповода представляет большие трудности. При решении практических задач следует определять так называемые частные оптимальные режимы в зависимости от изменения в отдельности таких параметров, как диаметр и длина напорного пульповода, плотность пульпы, крупность хвостов, геодезическая высота подачи и т. д. Во всех случаях оптимальным режимом следует

Рис. 37. Возможные схемы измепения режимов работы гидротранспортной установки:

ниями и соответственно с минимальной потребляемой мощностью и абразивным износом.

При проектировании землесосных (пульпонасосных) станций следует устанавливать землесосы (грунтовые или песковые на­ сосы), серийно выпускаемые отечественной промышленностью. Необходимо проектировать установку наиболее совершенных ти­ пов землесосов в их износоустойчивом исполнении в соответствии с ГОСТ 9075-75.

Подбор типоразмера землесоса производится по расходу пульпы ()п, манометрическому напору Нм с учетом ограничений, определяемых крупностью твердой составляющей.

За расчетный расход пульпы при выборе землесоса следует принимать максимальный расход Qa.

При колебаниях расхода пульпы в процессе эксплуатации системы гидротранспорта от (2„т1п Д° (?птах необходимо, чтобы этим пределам соответствовала устойчивая часть характеристики

115

землесосов. Если при выборе типоразмера землесоса по Qn при

указанное правило не может быть выдержано (вода отсутствует или добавка воды неэкономична), рекомендуется установка двух землесосов соответствующей производительности с их параллель­ ной работой в один хвостонровод.

Необходимая вторая основная характеристика землесоса — манометрический напор Нм, который определяется гидравлическим расчетом хвостонровода. Необходимый манометрический напор системы гидротранспорта

всоответствии с изложенными рекомендациями.

Вслучае, если Ия т превышает максимальный напор, раз­

виваемый подходящим для установки землесосом нры заданном расходе (?„ , следует проектировать последовательное соедине­

ние землесосов в одном здании землесосной станции или устра­ ивать по длине хвостопровода перекачечные (бустерные) земле­ сосные станции.

При Я s ' 21ТМ рекомендуется проектировать последова­

тельное соединение землесосов. При этом всасывающая труба второго землесоса непосредственно подключается к напорному патрубку первого землесоса.

В случаях, если #мсист > 2 / / м, можно также устраивать но длине

пульпопровода перекачечные (бустерные) землесосные станции. Устройство перекачечных станций: допускается и в случаях, если IIы < 2ЯМ, если такое решение специально обусловли­

вается в проекте (например, специфическим рельефом .местности). При проектировании перекачечных землесосных станций воз­

можны две схемы:

1.Всасывающие трубы землесосов последующей землесосной станции непосредственно подключаются к напорным хвостопроводам от предыдущей землесосной станции (рис. 38).

2.В последующей землесосной станции устраиваются зумпфы,

вкоторые сливается пульпа из напорных хвостопроводов от пре­ дыдущей землесосной станции. Всасывающие трубы землесосов

перекачечной станции подключаются к указанным зумпфам.

В постоянно действующих системах гидротранспорта рекомен­ дуется проектировать перекачечные станции по второй схеме, лучше обеспечивающей маневренность и бесперебойность в работе системы. Однако в ряде случаев приходится устраивать бустер­ ные землесосные станции и по первому типу, например, когда рельефом местности обусловливается необходимость U-образной

116

укладки пульпопроводов. При этом, если напор предыдущей станции полностью не используется на расстоянии до пониженной точки трассы пульпопроводов, здесь устраивается следующая бустерная станция с присоединенном напорных пульпопроводов от предыдущей станции к всасывающим патрубкам землесосов. Такое решение осуществлено по проекту института Мехапобр^ на хвостовом хозяйстве Лениногорских обогатительных фабрик. Мри проектировании бустерных станций но схеме 1 следует учи­ тывать необходимость расположения перекачечных землесосных станций с таким расчетом, чтобы последующие землесосы находи­ лись под напором не менее 5 м во избежание образования вакуума в пульпопроводе при возможном падении напора землесосов предыдущей станции.

I’irc. 38. Схема устройства землесосных (бустерных) станций без разрыва струи:

I ■- землесосная станция 1-го подъема; 2 — землесосная станция 2-го подъема; з — от­ пил хвостов; 4 — напорный хвостонровод

При последовательном соединении землесосов необходимо пред­ усматривать установку на напорном патрубке землесоса за­ движки. Следует отметить, что это является недостатком системы с, последовательным соединением землесосов, так как апробиро­ ванные практикой износоустойчивые задвижки отсутствуют. С 1959 г. запроектированы различные конструкции износоустой­ чивых задвижек и других фитинговых устройств. Их установку в необходимых случаях и следует предусматривать в проектах землесосных станций.

При устройстве землесосных станций по схеме 2 запуск земле­ сосов осуществляется при пустьтх зумпфах, в связи с чем отсут­ ствует необходимость в установке на напорных патрубках запор­ ной арматуры (задвижек).

При устройстве землесосных станций но схеме 2 иногда на «всасывающих» патрубках землесосов в промежутке между зумп­ фом и землесосом устанавливают задвижки, при помощи которых осуществляется как запуск землесосов, так и регулирование их производительности в соответствии с изменением в режиме работы фабрики и выдачей ею хвостовой пульпы. Такое решение было выполнено на старом хвостовом хозяйстве Тырныаузской обогати­ тельной фабрики.

При максимальном расходе пульпы QПтах, превышающем

117

максимальную производительность одного землесоса, допускается установка нескольких землесосов при параллельном их включении на один магистральный хвостопровод. Число параллельпо вклю­ ченных землесосов но должно превышать двух и в самых крайних случаях (особенно обосновываемых в проекте) трех. При этом следует иметь в виду понижепие производительности каждого из землесосов и понижение развиваемого землесосами напора, како­ вые устанавливаются путем апализа характеристики хвостопровода, наложенной на характеристику землесосов при параллель­ ном их соединении.

При проектировании землесосных станций систем гидротрапс" порта хвостов следует предусматривать как минимум одиночный резерв землесосных агрегатов. В условиях значительного износа землесосов, требующего частой замены отдельных их частой, рекомендуется предусматривать двойной резерв (один землесос работает, другой — наготове в резерве, а на третьем происходит замена изношенных частой). При этом необходимо предусматри­ вать систему переключений, обеспечивающую быстрое включение в работу запасного агрегата взамен выбывшего рабочего. Именно такие решения принимаются в настоящее время в проектах хвосто­ вых хозяйств обогатительных фабрик институтом Механобр.

При необходимости установки двух параллельно работающих рабочих землесосов рекомендуется предусматривать резерв также из двух запасных землесосов того же типа и характеристики: один из землесосов должен быть всегда готовым к запуску, а на втором происходит замена изношенных частей.

Указанная выше практика установки двух резервных земле­ сосов требует устройства соответствующих объемов зданий земле­ сосных станций, что приводит к значительным капитальным затратам. Такая практика вызывается необходимостью создания условий бесперебойности работы систем гидротранспорта и соотг ветствующих удобств в эксплуатации с учетом значительного износа частей землесосов и их частой замены.

Практика установки двух резервных землесосов является результатом того, что до сих пор не разработаны методы создания износоустойчивых землесосов. Институт Механобр совместно с другими организациями [961 произвел исследования и разработал методы повышения износоустойчивости песковых насосов путем их гуммирования и применения соответствующих материалов для изготовления частей, подверженных износу. Однако эти работы являются только первым, но весьма важным этапом решения проблемы, имеющей народнохозяйственное значение. Как только отечественной промышленностью будут выпускаться износо­ устойчивые землесосы, так сразу же следует отказаться от проек­ тирования землесосных станций с двойным резервом землесосов.

Площади и объемы зданий землесосных станций следует назна­ чать в зависимости от габаритов и количества устанавливаемых

118

иомлесосов. В табл. 27 приведены примерные площади и объемы идшшй землесосных станций.

' Площадь помещений для распределительных устройств обычно порядка 108 м2 для всех типов землесосов.

В здапии землесосной станции следует для обеспечения удобств обслуживания, монтажа, демонтажа и смены отдельных частей землесосов предусматривать достаточные проходы, монтажные площадки, установку вспомогательного оборудования и подъем­ ных приспособлений.

При компоновке в плане землесосных станций рекомендуется придерживаться следующих указаний:

расстояние между рядом стоящими агрегатами должно обес­ печивать возможность ремонта снятого электродвигателя или землесоса. Его следует принимать не менее ширины агрегата плюс 0,3 м;

проход между агрегатом и стеной должен быть не менее 1,25 м; расстояние от землесоса или электродвигателя до стены или соседнего агрегата следует принимать на 0,5 м больше длины пила землесоса, чтобы можно было вынуть вал рабочего колеса

или ротора электродвигателя при ремонте; ширипа прохода между агрегатом и щитом управления должна

быть не менее 1,5 м.

Для монтажа, ремонта и демонтажа устанавливают следующие подъемные приспособления:

при наличии агрегатов массой до 0,3 т — переносные треноги с талями;

при агрегатах массой до 0,5 т — неподвижные металлические балки с блоками Людерса;

при перемещаемом грузе массой от 0,5 до 2 т — мостовой кран с ручным управлением;

при числе агрегатов более трех и массе перемещаемого груза более 2 т — мостовой кран с тележкой грузоподъемностью по действительной массе перемещаемого груза.

119

Высоту машинного зала землесосных станций, не имеющих кранового оборудования, следует предусматривать не менее 3,5 м, а подсобных помещений — пе мепее 3 м. При наличии кранового оборудования высота машинного зала определяется расчетом. При этом расстояние от верхпей выступающей части крана до нижнего пояса фермы должно быть не менее 0,8 м.

Для установки оборудования должны быть предусмотрены монтажные проемы, которыми могут служить окна и двери при

Рис. 39. Установка землесоса тина ШГ с зумпфом с работой землесоса под заливом:

условии их достаточных размеров. Необходимо проектировать монтажные площадки для производства ремонтов землесосов и электродвигателей.

При проектировании установки песковых насосов тина НП следует иметь в виду, что эти насосы работают под заливом без всасывания, в связи с чем зумпф должен быть расположен выше оси насоса (рис. 39). Расстояние от горизонта пульпы в зумпфе до оси пескового насоса h должно быть не меньше 1,5 м.

Типы землесосов НЗ, 12Р-7, 20Р-11, Гр и других рассчитаны па работу на всасывание; иульповый зумпф этих землесосов можно располагать ниже их оси.

При проектировании систем гидротранспорта хвостов рекомен­ дуется независимо от типов землесосов проектировать перекачеч­

120