浓密机溢流跑浑预警装置的应用

卢 昌，吴秋云，李龙浓，何加才

（云南磷化集团有限公司 安宁矿业分公司，云南 安宁 650304）

浓密机在磷矿浆生产过程中起到浓缩脱水的作用，是生产流程中的重要组成部分。安宁矿业分公司（以下简称公司）原矿石经破碎、磨矿、浮选3道工序加工出合格的精矿浆，将低浓度的精矿浆经过浓密系统提升浓度至55%左右，然后通过管道输送至下游用户。浓密机的正常运行对公司精矿输送的效率及厂内回水的使用至关重要。公司使用的浓密机为NXZ系列中心传动高效浓缩机，其自带观察孔，可观察浓密机内部矿浆的沉降情况，但经过长期使用矿浆沉积附着在浓密机内壁，清理困难，观察孔已不能正常使用。

公司原浓密系统澄清水层深度的监测方法如下：一是仅凭肉眼观测澄清水层液面，此办法只在澄清水层深度小于30 cm时适用，达不到预警浓密跑混以提前做出调整措施的目的；二是采用取样壶伸入澄清水层中，通过晃动取样壶，观测液面是否浑浊来判断澄清水层深度，在澄清水层深度大于80 cm 时，很难通过晃动取样壶使液面浑浊，此方法对浓密系统溢流跑浑预警效果差，效率低，且此监测方法操作不便，存在较大的安全隐患。因此，急需找到一种方法监测澄清水层深度，并实现跑浑预警。

1 虹吸现象原理

虹吸现象是指液体通过管道从液位高的一端经过高出液面的管道自动（静压差）流向液位低的另一端，所用管道叫虹吸管［1］（见图1）。

图1 虹吸原理示意

虹吸的实质是因为液体压强和大气压强而产生。因为h1＜h2，所以根据帕斯卡定律p=ρgh［2］，装置中左管中的液体压强小于右管的液体压强，另外，在B点跟C点分别有大气压的作用，大气压表现为上低下高，但在此处B点与C点高度相对地球的大气压计算高度来说，可以忽略两者间的大气压强差值，即p1≈p2。所以，（p1-ρgh1） ＞（p2-ρgh2），那么在A左端的压强就大于A右端的压强，在大气压和液体压强的共同作用下，液体朝右方移动。

虹吸现象中液体流动的动力是由液体的静压差提供，但要实现虹吸还必须满足3 个条件：（1）B液面高于C液面，即虹吸的本质仍是重力作用下的液体由高处向低处流，这是内因；（2）虹吸管最高点的高度不超过B液面的p1/ρg，即虹吸需要借助液面B的压力向上流动以越过虹吸管的最高点，这是外因；（3）虹吸管内必须充满液体达到液封状态，这是触发条件［3］。

2 自制溢流跑浑预警装置

2.1 预警装置的设计

对浓密机及溢流回水池进行实地测量，回水池内液面距地面最大高度为2.60 m，浓密机距地面最大高度为7.35 m，浓密机内液面距顶端最大距离为0.30 m，则澄清层液面距地面最小高度为7.05 m。澄清层液面最小距地高度大于回水池内液面最大距地高度，满足实现虹吸的内因。

浓密机距地面最大高度为7.35 m，澄清层液面距地面最小高度为7.05 m，选用的虹吸管管径为DN32，则虹吸管最高点距澄清层的最大高度为0.62 m，小于大气压强支持的水柱高度（澄清层液体密度近似水的密度），满足实现虹吸的外因。

在虹吸管出口处安装一只DN32 的阀门，阀门前端焊接一根带阀门的补水管。关闭虹吸管出口处阀门，打开补水管阀门，使水充满虹吸管达到液封状态，满足实现虹吸的触发条件。而后打开虹吸管出口处阀门，关闭补水管阀门，虹吸管可正常工作（见图2）。

图2 装置设计简图

2.2 预警装置的安装

自浓密机靠近溢流管处布置两根DN32 的虹吸管至回水泵房后溢流回水池，两根DN32 虹吸管插入浓密机澄清层深度分别为1.0、1.4 m。在两根DN32 的虹吸管出口处分别安装一只DN32 的阀门，阀门前端焊接一根带阀门的补水管。一是用于DN32 钢管在内部含有空气不能完成虹吸过程的时候进行充水液封，保证浓密机澄清水能够正常引至回水池；二是在DN32 钢管堵塞的时候能够进行反冲，对管道进行疏通。

2.3 预警装置的使用

在浓密机正常运行时，保持阀门常开，两根虹吸管作为新增溢流水管使用，对浓密机溢流水进行实时监控。当插入深度为1.4 m的DN32虹吸管出现跑浑时，距浓密机溢流整体出现跑浑还有2.0 ～2.5 h，岗位人员应关闭插入深度为1.4 m的虹吸管阀门，采取相应的控制措施，在一定时间后打开装置检查沉降情况是否好转；当插入深度为1.0 m的虹吸管出现跑浑时，距浓密机溢流整体出现跑浑还有1.0 ～1.5 h，岗位员工应关闭插入深度为1.0 m的虹吸管阀门，在采取相应控制措施的同时上报相关技术人员，并在一定时间后打开装置检查沉降情况是否好转。

2.4 应用效果

自制浓密溢流跑浑预警装置的使用，可以提前2.0 ～2.5 h 对浓密机跑浑进行预警，给岗位员工充足的时间采取一系列调整措施，形成提前布控的操作模式，从源头上对浓密跑浑进行预警并加以控制，减少了浓密溢流跑浑的频率，降低了跑浑带走的精矿量。同时，避免了跑浑发生时为了迅速提高浓密机沉降效果而加大絮凝剂用量的情况，节约了絮凝剂的使用成本。

3 结语

利用虹吸原理自制浓密跑浑预警装置，解决了浓密机澄清层监测的盲点，为浓密系统的稳定运行提供了保障。该预警装置的应用为浓密机溢流跑浑预警开辟出了一条新的途径，且装置制作成本较低，取得效果明显，具有广泛的推广价值。