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砂泵选择与计算

造矿厂常用的砂泵有普通型砂泵和活曼渣浆泵。
    一、普通型砂泵
    (一)类型
    （1）PS型砂泵，系卧式侧面进浆离心式砂泵，用寺输送选矿厂矿浆、重介质选矿的工作介质等，输送矿浆时最大浓度可达60%~70%(质量计)。轴封采用低压填料形式，工作时需通入少量清水润滑冷却；采用压入式配置，泵轴中心线低于矿浆面1m上；
    （2）PH型砂泵，系卧式单级单吸悬臂式离心灰渣泵，可输送含有砂石(最大粒度不超过25mm)的混合液体，可允许微量粒径为50mm左右的砂石间断通过。轴封采用一般填料密封，工作时注入高于工作压力98kPa的轴封清水。
    （3）PN型砂泵，系卧式单级单吸悬臂式离心泥浆泵，用于输送矿浆，其浓度(质量计)的最大值为50%~60%。轴封采用一般填料，工作时注入高于工作压力98kPa的轴封清水。
    （4）PNJA、PNJFA型砂泵，均系卧式单级单吸闻心式衬胶泵。PNJFA型专供输送含有腐蚀性矿浆之用。它们可用 于输送种类矿浆，但不宜输送含有尖角固体颗粒的矿浆。输送矿浆最大浓度不得超过65%(重量计)，温度不得超过60℃，采用压入式配置，需清水密封。
    （5）PNL型砂泵，系立式单级吸离心泥浆泵，可用于选矿厂输送矿浆，其浓度(质量计)的最大值 为50%~60%。
    （6）PW型泵，系卧式单级悬臂式离心污水泵，适用于输送80℃以下带有纤维或其它悬浮物的液体和污水，但不宜用于输送酸性、碱性以及能引起金属腐蚀的化学混合物液体。为防止污水沿轴漏出，需要清水水封，其压力应高于泵出口压力。
    （7）PWF型泵,系卧式单级单吸悬臂式离心耐腐蚀污水泵，适用于排送酸性、碱性或其它腐蚀性污水，液体温度在80℃以内；需密封，其清水压力高于工作压力49~98kPa(0.5~1.0kg/cm2)有两种密封：防止有毒性、强腐蚀性液体外漏的机械密封(单端面)和一般填料密封。
（8）长轴立式离心泵(俗称长轴泵)系输送选矿厂的矿浆、煤浆及各种浮选泡沫和中矿产物的专用泵，也可输送其它液体和污水，是大型浮选厂生产中不可缺少的配套设备之一，可使浮选厂实现回路的灵活控制。
    （9）泡沫泵，属立式离心砂泵，有消泡作用，消泡率一般在75%以上，可用于浓缩脱水前消泡输送，减少浓缩溢流中的金属损失，又可用于泡沫产物的输送。
    （二）普通型砂泵的计算
    砂泵的计算应根据所输送砂浆的性质(如物料粒度、密度、硬度、矿浆浓度、粘度和腐蚀性等)来确定砂泵的类型，然后再根据输送的矿浆量、扬程和管道阻力损失等具体条件选定砂泵规格。确定管道直径及输送矿浆流速
     A  确定管道直径及输送矿浆流速
     确定适宜的矿浆流速是砂浆压力输送水力计算的重要环节，影响临界流速的因素很多，难于找到一个适合于各种砂石性质、浓度、粒度和流经管径等的计算公式。对于长距离，高浓度管道输送的临界流应通过试验确定。压力略经验值见表2.
    砂泵出口管径(临界管径)按式1计算。

    根据DL选取标准管径D，此时矿浆的实际流速υ=qυ/(0.785D2),要求υ＞υL.
    式中 qυ——输送的矿浆量,m3/s;
         DL——临界管径,m;
        υL——矿浆临界流速,m/s; 可参照表1和表2.
表1       压力管内矿浆临界流速概略经验值
矿浆浓度/%
矿石密度≤2.7t/m3时，各种平均粒径dw①的临界流速/m·s-1
≤0.074
0.074~0.15
0.15~0.4
0.4~1.5
1.5~3.0
1~20
1.0
1.0~1.2
1.2~1.4
1.4~1.6
1.6~2.2
20~40
1.0~1.2
1.2~1.4
1.4~1.6
1.6~2.1
2.1~2.3
40~60
1.2~1.4
1.4~1.6
1.6~1.8
1.8~2.2
2.2~2.5
60~70
1.6
1.6~1.8
1.8~2.0
2.0~2.5

表2      压力管内矿浆最小流速概略值
矿石粒度
矿石密度/t·m3
矿浆量/
L·s--1
矿浆浓度/%
15
20

30
40
50
最小流速/m·s-1
1.0
4.0~4.2
3.4~3.5
30~45

4.2
30~45
1.85
60~80
60~130
1.85
1.95
1.95
2.05
1.90
1.95
2.05
2.15
2.0
2.05

2.1
2.15

2.2
2.25
0.6~0
3.4~3.5

4.0~4.2

13~20
30~45
30~45
60~80
1.6
1.7
1.65
1.75
1.80
1.8
1.75
1.85
1.90
1.9
185
1.95
2.0

1.95
2.05
2.1
0.4~0
3.4~3.5
13~20
30~45

1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
0.15
3.7~3.8

4.4~4.6
30~45
60~85
30~45
60~80
1.5
1.55
1.55
1.6
1.65
1.70
1.65
1.7
1.75
1.8

1.85
1.9

1.95
2.0
    B  砂泵扬送矿需要的总扬程计算

    式中    Hj——砂泵扬送矿浆折合为清水后所需的总扬程,m;
            H——需要的几何高差，m;
            h——剩余压头，一般为2m左右；
            ρw——水的密度，t/m3;
            ρp——矿浆密度，t/m3;
            L——包括直管、弯头、闸门、三通等阻力折合为直管的总长度，m;查表3；
            i——管道清水阻力损失，可按i值表选取，也可按下式计算
                              i=Aq2v                                
qv——矿浆流量，m3/s;

           A——比阻系数，查表4。
表3         各种管件折合长度
名称
管径/mm
50
63
76
100
125
150
200
250
弯头
普通接头
全开闸门
三通
逆止阀
3.3
1.5
0.5
4.5
4.0
4.0
2.0
0.7
5.5
5.5
5.0
2.5
0.8
6.5
6.5
6.5
3.5
1.1
8.0
8.0
8.5
4.5
1.4
10.0
10.0
11.0
5.5
1.8
12.0
12.5
15.0
7.5
2.5
15.0
16.0
19.0
9.5
3.2
18.0
20.0

表4             比阻系数A值
内径/mm
A
内径/mm
A
内径/mm
A
内径/mm
A
9
12.5
15.75
21.25
27
33.75
41
53
68
80.5
2255×105
3295×104
8809×103
1643×103
4367×102
93860
44530
11080
2893
1168
106
131
156
126
148
174
198
225
253
270
267.4
86.23
33.15
106.2
44.95
18.96
9.273
4.822
2.583
1.535
305
331
357
406
458
509
610
700
750
800
0.9392
0.6088
0.4078
0.2062
0.1098
0.06222
0.02384
0.01150
0.007975
0.005665
850
900
950
1000
1100
1200
1300
1400

0.00411
0.003034
0.002278
0.001736
0.001048
0.000605
00004322
0.0002918

      注：表中所示等比数列铸铁管指标，钢管指标为表中值的75%、
    C  砂泵由扬送矿浆折算清水扬程

    式中  Hk——砂泵由扬送矿浆折算成清水扬程,m;
          Hs——由砂泵性能曲线上查出的清水扬程，m;
          Kh——矿浆浓度影响的扬程降低率，查表5，也可按下式计算
Kh=1-0.25Cw                                （3a）
          Cw——矿浆浓度(质量计)，%；
          Km——叶轮磨损后扬程折减系数，一般取08~0.95；
          ρp,ρw——符号意义同前。
    计算结果必须使选择的砂泵Hk≥所需的Hj.
表5          扬程降率Kh值
ρp/t·m-3
Kh-(1-0.25Cw)
ρo=2.5
ρo=2.6
ρo=2.7
ρo=2.8
1.05
1.10
1.15
1.20
1.25
1.30
0.98
0.96
0.95
0.93
0.92
0.90
0.98
0.96
0.95
0.93
0.92
0.91
0.98
0.96
0.95
0.93
0.92
0.91
0.98
0.96
0.95
0.94
0.92
0.91
         注：ρo为矿石密度,t/m3.
    D  砂泵所需功率计算
    a  泵的轴功率

    式中  Po——泵的轴功率，kW;
          η——泵的效率，查泵的清水性能曲线；
          Hs——由砂泵性能曲线上查出清水扬程，m;
          ρp——矿浆密度，t/m3;
          qv——砂泵输送的矿浆量，L/s;
b  电动机功率

    式中   P——所需电动机功率，kW;
           Po——泵的轴功率，kW;
          ηz——传动效率，皮带传动ηz=0.95；直接传动ηz=1.0；
           K——安全系数，当Po≤40kW时,K=1.20;Po＞40kW时，K=1.10.
    E  砂泵性能的调节
    当砂泵的扬程的扬量不能适应设计要求时，可以通过改变泵的转数和排出管直径进行调节，但调他范围不可超过产品样本上所给定的允许范围，其计算公式如下：
    a  泵的扬量与其转数成正比

    式中  qυ2——所需扬送矿浆量，L/s或m3/h;
          qυ1——泵的转数为n1时的扬量，L/s或m3/h;
          n1——性能曲线的工作转速，r/min;
          n2——当泵的扬量为qυ2时，所需调整的转速,r/min.
    b  泵的扬程与其转数的平方成正比

    式中  H2——泵转数调整到n2时的扬程，m;
          H1——泵的转数在n1时的扬程，m.
    c   泵功率与其转数的立方成正比

     式中  P2——泵转数调整到n2时的功率，kW;
           P1——泵转数为n1时的功率，kW.
    二、沃曼(WARMAN)渣浆泵
沃曼渣浆泵目前在选矿厂生产中的系列、特点、性通用性如表6所述，该类泵的选择需要考虑的因素有：矿浆浓度、扬程、扬量、汽蚀裕量、效率、转数等。扬量和扬程是选择规格，串联与否的依据；泵的转数不宜选用过高。一般取 左右为适，在此情况下扬程不够可采用串联，对扬程应留有其额定扬程的10%的余量；材质应根据需要，事先与厂家商量；传动方式一般采用弹性联轴器和V型三角带传动，但V型三角带传动将增加5%的功率消耗；要保证有效汽蚀裕量大于泵的必须汽蚀裕量加0.3m的汽蚀安全裕量·即NPSHa=NPSHY+0.3,方能使泵在不发生汽蚀状态下运转，否则泵的过流部件将过早地损坏，汽蚀严重的情况下，泵将产生振动和噪音，甚至导致泵的扬程、扬量、效率急剧下降。有效汽蚀裕量系指泵的入口处单位重量液体所具有的高出汽化压力能头的能量。
表6         沃曼（WARMAN）渣浆泵特性
系列              泵型
特点与性能
重型
AH型
重型的主要系列产品，用于输送强磨蚀、高浓度灌浆，可以多级串联使用
AHP型
多级串联使用，强磨蚀，远距离输送渣浆
M型
强磨蚀，高浓度渣浆
HH型
低防蚀，低浓度，单级高扬程渣浆
H型
比HH型效率高，低浓度，耐磨蚀性好，允许输送颗粒大单级高扬程
轻型
L型
低浓度(不超过重量浓度30%)，低磨蚀灌浆
滚下渣浆泵
SP型SPR型
立式浸入法下工作离心式渣浆，适于粗颗粒高浓度渣浆泵
挖泥亲砂砾泵
D型G型
卧式，适于输送粗颗粒泥浆和砂砾浆体