Декабрь 1994: Не только в Европе высокие производственные затраты заставляют горно-добывающие компании внедрять многочисленные средства механизации. Данный отчёт из Марокко описывает применение двухпоршневых шламовых насосов компании Путцмайстер для подачи закладочной смеси из пустой породы и хвостов обогащения, а также для транспортировки высокоабразивных шахтных шламов (Рис. 1).
А. Транспортировка отходов горного производства для закладки подземных выработок
Предварительная обработка отходов горного производства
На марокканском руднике Хайар (Hajar Mine), расположенном в 40 км южнее Марракеша, при добыче свинцовой, цинковой и медной руды ежедневно скапливаются 2.000 т отходов горного производства. С целью защиты окружающей среды, а также с целью стабилизации подземных выработок шахты для дальнейшей отработки отходы горного производства смешиваются с цементом и сгущёнными шламами и вновь направляются в подземные выработки. Пустая порода измельчается на дробильном комплексе, расположенном в непосредственной близости от рудника, классифицируется и с помощью ленточного транспортёра подаётся в смеситель. Хвосты обогащения, возникающие при сепарации руды, обезвоживаются, собираются в бункере и также подаются в смеситель принудительного действия. Из третьего бункера дозирующий шнек подаёт точное количество цемента, которое перемешивается в смесителе с измельчённой пустой породой и хвостами (Рис. 2).
Смесь имеет следующий состав (объём одного замеса составляет 1,25 м3):
Гравий 5-10 мм 850 кг
Гравий 0-5 мм 950 кг
Вода 120 л
Цемент 110 кг
Шлам из сгустителя
(плотность 1,9 – 2 кг/л) 240 кг
Готовая перемешанная закладочная смесь выгружается в предвари-тельный бункер с мешалкой ёмкостью 12 м3, который расположен непосредственно над приёмным бункером шламового насоса Путцмайстер KOS 2180 (Рис. 3).
Поршневой насос с электрогидравлическим приводом состоит, главным образом, из самого насосного узла с приёмным бункером, S-образного трубчатого шибера, двух подающих цилиндров, двух подающих поршней и двух гидравлических приводных цилиндров (Рис. 4).
Принцип работы поршневого шламового насоса KOS
Благодаря круглому сечению всей подающей системы двух-поршневые насосы KOS успешно применяются для транспортировки шламов в тяжелых условиях, например:
для перекачки шламов с высоким содержанием твёрдого;
для транспортировки шламов на большие расстояния;
для перекачки абразивных и агрессивных сред с твёрдыми включениями с размером фракций до 2/3 диаметра S-образного трубчатого шибера и трубопровода.
Важным элементом насоса является S-образный трубчатый шибер. Он располагается в приёмном бункере и перемещается от одно-го подающего цилиндра к другому. В двух подающих цилиндрах в противоходе равномерно двигаются подающие поршни, ход всасывания и нагнетания у каждого цилиндра сменяют поочерёдно друг друга: через свободное отверстие цилиндра поршень всасывает транспортируемый материал из бункера в подающий цилиндр. Одновременно с этим параллельно двигающийся поршень второго цилиндра вытесняет ранее всасанный материал из цилиндра через S-образный трубчатый шибер в напорную подающую магистраль. При достижении обоими поршнями конечных точек хода трубчатый шибер переводится от одного цилиндра к другому, и направление движения поршней изменяется.
S-образный трубчатый шибер соединяет соответствующий подающий цилиндр с подключённой напорной подающей магистралью.
Единственное место разъединения подающей магистрали (плоскость контакта трубчатого шибера и цилиндров) надёжно уплотняется с помощью автоматического кольца. Данное кольцо не имеет фиксированного крепления и благодаря своей геометрии при использовании давления прокачки автоматически прижимается к очковой плите. Усилие прижатия обеспечивается давлением прокачки, благодаря чему обеспечивается уплотнение. Усилие прижатия зависит от давления прокачки – чем выше давление прокачки, тем выше плотность всей подающей системы.
Электрогидравлический агрегат для привода насоса и шкаф для электрического управления и контроля смонтированы от-дельно. Весь закладочный комплекс управляется из одной цен-тральной диспетчерской.
В соответствии с требованиями рудника Хайар компания Путцмайстер спроектировала и изготовила двухцилиндровый поршневой насос KOS 2180 с увеличенным объёмом цилиндров и увеличенной длиной хода поршней. Ход поршня насоса составляет 2100 мм, диаметр цилиндра составляет 280 мм, что соответствует объёму цилиндра 129 л. Благодаря этому минимизируется количество переключений трубчатого шибера и обеспечивается исключительно плавная и равно-мерная транспортировка закладочной смеси. Шламовый насос Путцмайстер в данном исполнении обеспечивает объём подачи смеси в размере 120 м3/час и давление по среде 60 бар.
Закладка отработанных камер
Со стороны нагнетания к S-образному трубчатому шиберу насоса подачи закладочной смеси подключён трубопровод диаметром 125 мм. Вначале, трубопровод имеет горизонтальный участок длиной 10 м, после чего трубопровод обеспечивает доставку смеси вертикально вниз к подземным выработкам.
Начиная с горизонта -235 м и ниже трубопровод проложен горизонтально по многим штрекам для подачи закладочной смеси к отработанным выработкам, которые располагаются на расстояниях до 1200 м от вертикального ствола и с по-мощью поршневого насоса Путцмайстер заполняются смесью из отходов горного производства, перемешанных с цементом. Средняя производительность шламового насоса составляет 65 м3/ч. После твердения закладочной смеси осуществляется выемка руды 10-метрового участка рудного тела, расположенного между штреками.
Б. Транспортировка высоко-абразивных шахтных шламов на поверхность
Большой износ центробежных насосов вынуждает применять поршневой насос
На удалении 270 м на другом участке рудника имелась проблема транспортировки из водосборнико главного водоотлива рудничных вод с высоким содержанием твёрдого мелких фракций в виде абразивных песков. Предыдущий опыт показал, что центробежные насосы при транспортировке таких сильно абразивных вод изнашиваются в течение краткого времени.
Руководство рудника Хайар приняло решение вначале собирать и осветлять рудничную воду в трёх отстойниках. Очищенная таким образом осветлённая вода могла, как и планировалось, с помощью центробежных насосов при приемлемой стоимости износа откачиваться на поверхность. Спустя несколько недель содержащиеся в рудничной воде пески и прочие крупные и мелкие взвеси оседали в отстойниках в виде шлама с плотностью 1,9 до 2,0 кг/л.
С торцевой стороны отстойников был установлен поршневой шламовый насос KOS 1040 фирмы Путцмайстер. По рельсам он может перемещаться от одного отстойника к другому. С помощью трубопровода обеспечивается соединение выпускного отверстия отстойника с приёмным бункером шламового насоса KOS (Рис. 6). Данный трубопровод в любое время может быть легко перекрыт с помощью запорного клапана.
Подача шлама на высоту 435 м одним насосом
Вследствие наличия в шламе боль-шого количества твердых абразив-ных включений, изнашиваемые элементы шламового насоса KOS контактирующие с перекачиваемой средой (такие как очковая плита и прижимное кольцо) были выполне-ны компанией Путцмайстер с ис-пользованием керамических вста-вок. Перекачиваемый материал выдаётся на поверхность через вертикальный трубопровод высотой 435 м. Для предотвращения обратного движения перекачиваемого материала в бункер шламового насоса при переключении трубчатого шибера, на выходе из насоса на напорной магистрали установлен гидравлический обратный клапан HMC-S компании Путцмайстер. Данный клапан перекрывается после каждого рабочего хода нагнетания на короткое время и отсекает трубопровод от насоса. Благодаря этому S-образный трубчатый шибер насоса может переключаться без воздействия на него геодезического давления столба материала, находящегося в вертикальном трубопроводе. При следующем ходе нагнетания тарелка клапана HMC-S открывается подаваемым материалом, и полное сечение подающего трубопровода вновь освобождается.
При полной мощности шламовый насос KOS обеспечивает давление подачи от 120 до 130 бар. При высоком содержании металла в рудничных водах материал направляется на поверхности на обогатительную фабрику, в другой ситуации отправляется в хвостохранилище. Благодаря этому управляющая компания рудника обеспечивает логичное замыкание производственного цикла из добычи, сепарации, обогащения руды и заполнения выработанного пространства, а также высокую экономическую эффективность эксплуатации месторождения.
За более подробной информацией об оборудовании обращайтесь к специалистам ООО «Путцмайстер-Рус».