Перекачка шлама: шламовые насосы

Шлам – это тонко измельченное сырье или отходы продукта, состоит из пыли и мельчайших частей породы. Он образовывается в виде осадка при инженерной разработке горных полезных ископаемых во время промывки рудного материала, такие шламы называют первичными. А также после обработки в специальном размалывающем аппарате на обогатительных фабриках при подготовке полезных ископаемых к обогащению и при транспортировке. Первичные шламы образовываются в месторождении горной породы вследствие выветривания, например, каолинизация – процесс, когда слюда и полевые шпаты преобразовываются и получается белая глина.

Перекачка шлама и пульпы (жидкости с большим содержанием твердых частиц) выполняется посредством специального насосного оборудования, устойчивого к воздействию абразивных частиц. Шламовый насос предназначен для перекачивания сильно загрязненной среды с высокими абразивными свойствами, как правило, это вода с высоким содержанием глины, мелких камней, песка, минеральных солей, гравия и других абразивных частиц. Технические характеристики такого оборудования позволяют использовать его как обычный погружной насос для перекачивания чистой воды.

Что такое пульпа

Шламовые насосы предназначены для перекачки жидкости большой плотности с высоким содержанием твердых частиц, их используют, когда обычные насосы не справляются. Насосы могут перемещать смеси жидкости и взвешенных частиц, такие как шламы и пульпа. Пульпа – это неоднородная негустая смесь из жидкости и твердых частиц разных типов. Это двухфазная среда из жидкой и твердой частей, также есть разновидность трехфазной пульпы – это смесь жидкости, твердых частиц и газа (встречается во многих химических процессах).

Твердые частицы бывают нескольких типов:

• грубозернистые;
• твердые;
• тяжелые;
• абразивные;
• острые;
• липкие;
• кристаллические;
• пластинчатые;
• длинноволокнистые;
• пористые.

В большинстве случаев жидкость в пульпе – носитель абразивных частиц, за счет которой происходит их гидравлическая транспортировка, то есть продвижение вперед от стадии к стадии (смешивания, разделения и т.д.).

В зависимости от размера частиц, пульпа делится на несколько видов:

• грубые суспензии (с купными частицами);
• тонкие суспензии (с мелкими частицами);
• шламы;
• коллоидные растворы.

Концентрация пульпы измеряется в соотношении массы твердой и жидкой фаз.

Виды шламовых насосов

Шламовые насосы – тяжелая и мощная версия центробежных насосов, они предназначены для перекачивания грязной воды, загрязненных жидкостей, глинистых суспензий, для тяжелых условий методом гидравлической транспортировки. По способу перекачивания шламовые насосы могут быть центробежными, винтовыми, поршневыми.

По сфере применения делятся на несколько видов:

• Шламовые предназначены для перекачивания жидкостей с твердыми включениями до 2 мм: грязь, глина и глинистые суспензии, мягкий грунт, песок.
• Песковые и гравийные насосы способны используют для перекачки гравия и галечника с частицами размером до 50 мм.
• Рефулерные предназначены для подачи гравийных смесей с твердыми включениями размером более 50 мм.
• Пенные используют при перекачке пенной пульпы, в основном при обогащении горных пород специальными растворами (флотацией).
• Угольные насосы – способ гидравлической транспортировки угля в пульпе или растворе.
• Зумпфовые устанавливаются в углублениях в полу (приямках), имеют погружной корпус, но приводы и подшипники остаются сухими.
• Погружной шламовый насос, оборудование погружается вместе с корпусом и приводом.

По сравнению с другими видами насосного оборудования, шламовый насос имеет простую, но при этом надежную во всех деталях конструкцию. Способен работать в сложных условиях, на предприятиях тяжелой промышленности, используется в системах мокрой переработки, при изменяющихся условиях потока (расхода), содержания твердых частиц.

Шламовые насосы делятся на:

• Горизонтальные, используют для работы со средами, имеющими включения песка, гравия, глины, руды, при бурении скважин для откачки промывочного раствора. Проточная часть горизонтальных насосов сделана из высокопрочной нержавеющей стали или чугуна.
• Вертикальные, при работе насос монтируется в вертикальном положении, используют для перекачивания растворов с небольшим включением частиц примесей.

Исходя из конструкции и особенностей применения, они делятся на следующие типы установок:

• Сухого типа, насос расположен в стороне от резервуара с перекачиваемой жидкостью, привод с подшипниками находятся вне пульпы, а гидравлические части насоса закрыты, могут быть с горизонтальным и вертикальным резервуаром. У вертикального насоса с совмещенным резервуаром зумпф (металлическая конструкция для приема воды) остается открытым, а корпус устанавливается на нижней части резервуара. Уплотнения вала и погружные подшипники отсутствуют.
• Полусухого типа, такая конструкция используется для рефулерных и зумпфовых насосов. Для горизонтального рефулерного насоса установка полусухого типа используется, если гидравлическая часть заполнена жидкостью, у зумпфовых – когда гидравлические элементы, расположенные на конце консольного вала (без погружных подшипников) заполнены жидкостью, а привод при этом сухой.
• Мокрого типа, это полностью погружной шламовый насос, используется при подъеме пульпы из зумпфа при сильных колебаниях уровней поднимаемой среды. Так как погружается и корпус, и привод, насосы мокрого типа имеют специальную конструкцию и компоновку уплотнений.

Конструкции шламовых насосов выбирают согласно перекачиваемой среде и условиям износа (среды с высокой, средней, умеренной абразивностью).

Принцип работы шламовых насосов

Конструктивно установки состоят из рабочего колеса, корпуса, узла уплотнения и подшипников, привода. Принцип работы шламовых насосов заключается в возбуждении донного материала, в создании напора для перемещения густых и абразивных материалов. Рабочее колесо создает разницу давлений, за счет которой через входное отверстие насоса засасывается не только вода, но также ил, песок, земля, камни, глина, рудный материал, которые потом перекачиваются методом гидравлической транспортировки до следующего этапа.

Всасывание рабочей среди происходит за счет разряжения, создающегося при вращении крыльчатки, при этом сам узел не испытывает больших нагрузок, что обеспечивает его прочность и большой срок эксплуатации. Проточная часть насоса для перекачки абразивных гидросмесей выполнена из прочных, устойчивых к износу материалов (сталь или чугун), сам узел покрывают специальным защитным составом. Конструктивные особенности шламовых насосов позволяют перекачивать и чистую воду, помимо загрязненной.

Применение шламовых насосов

Конструктивные особенности и возможности шламовых насосов позволяют эффективно перемещать различные виды материалов, таких как шламы, песок, глина и другие абразивные или вязкие вещества. Область применения оборудования:

• Перевозка грунта и отходов с места добычи в горнодобывающей промышленности, откачка воды из шахт.
• Дренирование строительных ям, откачка воды из подвалов, транспортировка бетона и цемента, перекачивание воды с песком, бентонита, глинистых суспензий при обустройстве фундаментов при строительстве.
• Песковые насосы используют при водоочистке сточных вод, они могут работать с органическими веществами.
• Шламовые и песковые применяют в сельском хозяйстве для орошения полей, транспортировки удобрений.
• Очистка отстойников от шлама, который образовался их бытовых и промышленных стоков на очистных сооружениях, в специальных шламонакопителях.
• Гидравлическая транспортировка абразивных гидросмесей с большим содержанием грязи, ила, смесей песка и гравия на большие расстояния.
• Очистка от ила и другой грязи и углубление дна озер, прудов, рек, напорных бассейнов и других водоемов в прибрежных зонах, на пляжах, в порту.
• Откачка промывочных растворов при бурении скважин.
• Разгрузка-погрузка барж, которые транспортируют сыпучие материалы.
• Перекачивание технологических стоков нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий.
• Очистка кессонов, намыв железнодорожных и автомобильных насыпей.