砂泵

水槍沖采砂礦，并用加壓運(yùn)輸或自流運(yùn)輸?shù)拈_采方法。中國很久前即開始人工淘采砂礦，1673年曾用附近高山天然水源，開鑿明溝，引水沖淘砂礦。1929年在廣西水巖壩砂錫礦用水槍砂泵開采，在望高砂錫礦用自然水壓,裝備水力提升器開采,節(jié)省了電源,經(jīng)濟(jì)效果良好。1949年后，砂礦露天水力開采由開采砂錫、砂金發(fā)展到開采鎢鈦錳礦、鈮鉭鐵礦、鋯英石、金剛石等，甚至用水力開采粘土。使用水力開采的礦山、基建時(shí)間短、投資少、設(shè)備簡單、生產(chǎn)率高、成本低、投資見效快、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果良好 。

砂泵砂泵床開拓

基坑開拓法 采場內(nèi)開掘長約40～50m、寬10m的基坑，坑內(nèi)布置砂泵揚(yáng)送。視礦體厚薄,基坑可一次或分段掘到礦床底板，坑內(nèi)礦漿池深度一般為1.5m左右。

塹溝開拓法 開掘塹溝，在溝內(nèi)設(shè)輸?shù)V溝道，自流運(yùn)輸砂礦。如越過凹地，可與自流倒虹管配合，不用動力，經(jīng)濟(jì)可靠。

平硐溜井開拓法 開掘平硐和溜井通向礦體。在溜井中安設(shè)溜漿管，平硐底板鑲砌沖礦溝。本法適用于喀斯特山坡地區(qū)的低凹分散礦塊，為節(jié)約動力，應(yīng)盡量采用自流運(yùn)輸，避免砂泵揚(yáng)送。目前使用的平硐長度已達(dá)2.6Km。溜井分垂直和傾斜兩種,前者應(yīng)用較多。溜井用密集支柱支護(hù)。溜漿管的管徑通常為350mm,礦漿通過該管送入平硐中的沖礦溝。沖礦溝布置方式有兩種：①砌筑于平硐底板上，適用于服務(wù)年限短的礦山；②在平硐底板下面開掘。管道與沖礦溝的連結(jié)處設(shè)有緩沖池，以減少沖擊力，防止礦漿從管內(nèi)流出時(shí)飛濺。管道上部入口處應(yīng)設(shè)格篩，以防大塊和泥團(tuán)阻塞管道。

砂泵采礦方法

主要是沖采,有時(shí)要進(jìn)行殘礦回收,在有些砂土中需預(yù)先松動和清理廢石。沖采水槍的進(jìn)水管直徑為150～200mm，噴嘴直徑常用38～65mm，壓頭為50～150m;耗水量為采砂量的1.7～14倍,在高山缺水地區(qū),控制在3倍以下。水槍距工作面的最小距離,通常與階段高度值相近。水槍移動步距為4～6m,砂泵移動步距為50～200m；或先將礦漿池前移,當(dāng)砂泵吸入管加長至50～90m后，再移動砂泵。

水力開采一般不適用于嚴(yán)寒地區(qū)。在氣溫低于 5℃的地區(qū)，應(yīng)有防寒措施，如對水泵、砂泵和水管等進(jìn)行防凍；在水管較低點(diǎn)設(shè)放水閘門，工作停止時(shí)注意放水；設(shè)置備用水管；采用高階段時(shí),采取減少水量的措施,將水壓提高50～60%；采場底板坡度比夏季加大25～30%等。

沖采法 有逆向、側(cè)向、順向及聯(lián)合沖采法，以逆向沖采法應(yīng)用較多（圖2）。該法系將水槍對準(zhǔn)工作面,用射流在臺階底部掏槽，使砂土坍陷,與水混合成礦漿，逆向流往礦漿池和沖礦溝，可充分利用射流沖擊力，減少耗水量。由于部分殘礦不能回收，采場底板有裂隙或溶洞時(shí)，又有部分礦石沉積，礦石損失率一般為5～10%。沖采時(shí)表土和夾層混入,使出礦品位降低；但同時(shí)有部分廢石被篩出，又可使出礦品位相對提高，一般實(shí)際貧化率為5～10%。

砂礦的預(yù)松動 可提高水槍效率，降低水電消耗和采礦成本。松動方法有爆破法和水壓法。前者使用較多，經(jīng)濟(jì)效果良好，在高山缺水地區(qū)更為顯著，每噸砂礦的耗水量可降至1.7t。后者適用于具有滲透性的砂礦，在距階段坡頂線2～3m處插入一排鋼管，插深約2m,管距約3m，壓入高壓水。經(jīng)數(shù)小時(shí)可使土巖塌落，采一噸砂礦耗水0.5～0.7t。此法與底部掏槽相結(jié)合,效果良好。

殘礦回收 有的殘礦是由于工作面底板坡度而形成，有的則為殘留于喀斯特溶洞中的砂礦。前者一般先用爆破法松動殘礦，然后用水槍逆向沖采，再調(diào)整噴嘴直徑，用順向沖采法清掃底板殘礦，并用小型移動砂泵揚(yáng)送礦漿至主砂泵的礦漿池內(nèi)或沖礦溝中;不能沖走的廢石,可用人工或機(jī)械清理。后者可用膠管小水槍沖采，配合小型移動砂泵；如溶洞狹小，可用水力射流提升器回收。

砂泵水力運(yùn)輸

分自流和加壓兩類,前者不耗費(fèi)電力,生產(chǎn)成本低，又分溝道運(yùn)輸和管道運(yùn)輸兩種方式。溝道運(yùn)輸可就地取材，基建投資少，中國廣泛采用。在地形條件限制時(shí)，往往輔以自流管和倒虹管。

砂泵溝管線路選擇

應(yīng)滿足：①基建工程量小，架空部分少，施工方便，利于維修；②線路盡可能取直，線路轉(zhuǎn)角不小于120°；③使大部分砂礦或剝離物能自流運(yùn)輸，少用輔助砂泵；④自流運(yùn)輸?shù)臏系榔露却笥谏暗V流動的臨界水力坡度,線路轉(zhuǎn)角處最好有100mm的落差；⑤溝道坡度過大時(shí)，用跌水落差調(diào)整，以減少磨損；⑥在地形有起伏時(shí)，可用自流管和倒虹管，在最低處設(shè)排礦閥。

自流運(yùn)輸

①溝道斷面 有半圓形、矩形和梯形。后兩種在生產(chǎn)中廣泛被采用。矩形斷面的開挖工程量小，流深較大，砌筑方便,但更換溝底襯板不方便,大泥團(tuán)較多時(shí)易阻塞溝道，水力半徑小。梯形斷面與之相反。取二者之長，可以上半部為矩形，下半部為梯形。沖礦溝的深度應(yīng)為礦漿流深的2倍以上。

② 溝道坡度 礦漿自流溝道的最小坡度，與漿中的土巖粒度、礦漿濃度和襯砌材料有關(guān)，平均粒徑愈大，要求的坡度也愈大。一般應(yīng)比臨界坡度大10%以上。當(dāng)?shù)V漿濃度為20～30%時(shí)，沖礦溝最小坡度約4～6%。

③ 襯砌材料 常用的有石灰?guī)r、大理巖、花崗巖、耐磨鑄鐵和輝綠巖制品等。各種主要襯砌材料的優(yōu)缺點(diǎn)和通過萬噸礦石的實(shí)際材料磨損率見表。

溝幫和溝底的磨損比約為1:3；距溝底5cm以上的部位磨損很少。

④ 泥團(tuán)處理 沖礦溝內(nèi)礦漿流動時(shí)，常有泥塊粘裹石塊而成的大量泥團(tuán),阻塞沖礦溝,造成事故；含泥率高的礦區(qū)尤甚。泥團(tuán)呈球狀，較堅(jiān)韌,必須沖壓打擊,才能破碎。處理泥團(tuán)的主要設(shè)施有六面條篩和電動圓筒篩。

⑤ 倒虹管運(yùn)輸 通過寬闊較深的洼地，可用倒虹管自流輸送砂礦。倒虹管由鋼管與鑄鐵管組成；用輝綠巖鑄石襯里的倒虹管，使用效果更好。用倒虹管時(shí)流量愈大,礦漿濃度愈大,所需的靜壓頭就越高。為減少水力坡度，降低靜力壓頭，必須合理選擇管徑。管徑必須由大到小，逐漸減小，并用漸縮管相互連接。入口段礦漿的流速須大于1.4m/s，揚(yáng)送段流速不低于3m/s，礦漿在管道中流速為臨界流速的 1.1倍。礦漿入口處設(shè)置間距25mm的條篩，在谷底平緩段安裝球形閥，以清洗和排放阻塞管道的干結(jié)礦石；礦漿入口處還應(yīng)設(shè)清水池，以調(diào)節(jié)礦漿濃度和流量，并在突然停電時(shí)用來沖盡管內(nèi)礦砂。條篩前的礦漿溝應(yīng)安設(shè)閘門和儲礦池，以便控制和調(diào)節(jié)砂礦量。平緩段的彎管角度應(yīng)大于120°～160°，以避免轉(zhuǎn)彎處所形成的渦流區(qū)。

加壓運(yùn)輸 地形條件不允許自流運(yùn)輸時(shí)，用砂泵加壓水力運(yùn)輸。砂泵一般均采用吸入式。如果需要串聯(lián)作業(yè)時(shí)，中間升壓泵可采用注入式。但一般不采用并聯(lián)作業(yè)。礦漿在管道內(nèi)呈紊流狀態(tài)。固體顆粒在礦漿中的運(yùn)動狀態(tài)相當(dāng)復(fù)雜，有高流速狀態(tài)、臨界流速狀態(tài)和低流速狀態(tài)。礦漿在管道內(nèi)流速與礦漿濃度、管徑、礦石粒度和管道阻力系數(shù)有關(guān)。臨界流速狀態(tài)最經(jīng)濟(jì)。正確選定流速數(shù)值，可降低電耗和生產(chǎn)成本，減小壓頭損失和管道磨損。為防止管道阻塞，最小流速應(yīng)為最大粒徑礫石自由沉降速度的1.5～2倍。

礦漿在管道內(nèi)運(yùn)動的壓頭損失，在清水運(yùn)動壓頭損失的基礎(chǔ)上，考慮到礦漿比重和附加能量的影響來確定。壓頭損失與流速關(guān)系極大：流速低于臨界流速時(shí)，將有固體顆粒沉降于管道底部而增大阻力；流速過大時(shí)，由于管道內(nèi)的摩擦，消耗能量，也增大壓頭損失。正確選擇臨界流速，才能保證壓頭損失最小。選擇最有利的礦水比（單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)出的干礦重量與耗水量之比），可降低水、電消耗和生產(chǎn)成本，提高砂泵與管道的運(yùn)輸能力。

砂漿管道磨損很大,選用管道要注意管壁的厚度,尤其要選擇適宜于臨界流速的管徑以減小磨損。使用的鋼管每季應(yīng)翻轉(zhuǎn)一次，每次轉(zhuǎn)60°～120°,以延長使用年限。如使用200mm的無縫鋼管，管壁厚8mm時(shí)，通過35～40萬米3的砂礦后即完全磨壞，不能再用。

砂泵供水

水力開采需大量用水，供水方法有自流、機(jī)械加壓和聯(lián)合法。為節(jié)約用水，采場用水主要取自選廠尾礦池（或水力排土場）。將用過的水澄清回收，循環(huán)使用，水源來水作為生產(chǎn)過程耗損水量的補(bǔ)充，僅占總用水量15%左右。旱季耗損多，占20～25%，雨季只占5～10%。加壓泵站的位置定在礦區(qū)中央的高地為宜,以便充分利用靜水壓頭和縮短管道長度，減少壓頭損失。泵站貯水池的容積，應(yīng)能貯備4～5小時(shí)的用水量。

類型

（1）PS型砂泵，系臥式側(cè)面進(jìn)漿離心式砂泵，用寺輸送選礦廠礦漿、重介質(zhì)選礦的工作介質(zhì)等，輸送礦漿時(shí)最大濃度可達(dá)60%~70%(質(zhì)量計(jì))。軸封采用低壓填料形式，工作時(shí)需通入少量清水潤滑冷卻；采用壓入式配置，泵軸中心線低于礦漿面1m上 ；

（2）PH型砂泵，系臥式單級單吸懸臂式離心灰渣泵，可輸送含有砂石(最大粒度不超過25mm)的混合液體，可允許微量粒徑為50mm左右的砂石間斷通過。軸封采用一般填料密封，工作時(shí)注入高于工作壓力98kPa的軸封清水。

（3）PN型砂泵，系臥式單級單吸懸臂式離心泥漿泵，用于輸送礦漿，其濃度(質(zhì)量計(jì))的最大值為50%~60%。軸封采用一般填料，工作時(shí)注入高于工作壓力98kPa的軸封清水。（4）PNJA、PNJFA型砂泵，均系臥式單級單吸聞心式襯膠泵。PNJFA型專供輸送含有腐蝕性礦漿之用。它們可用于輸送種類礦漿，但不宜輸送含有尖角固體顆粒的礦漿。輸送礦漿最大濃度不得超過65%(重量計(jì))，溫度不得超過60℃，采用壓入式配置，需清水密封。

（5）PNL型砂泵，系立式單級吸離心泥漿泵，可用于選礦廠輸送礦漿，其濃度(質(zhì)量計(jì))的最大值為50%~60%。

（6）PW型泵，系臥式單級懸臂式離心污水泵，適用于輸送80℃以下帶有纖維或其它懸浮物的液體和污水，但不宜用于輸送酸性、堿性以及能引起金屬腐蝕的化學(xué)混合物液體。為防止污水沿軸漏出，需要清水水封，其壓力應(yīng)高于泵出口壓力。

（7）PWF型泵,系臥式單級單吸懸臂式離心耐腐蝕污水泵，適用于排送酸性、堿性或其它腐蝕性污水，液體溫度在80℃以內(nèi)；需密封，其清水壓力高于工作壓力

49~98kPa(0.5~1.0kg/cm2)有兩種密封：防止有毒性、強(qiáng)腐蝕性液體外漏的機(jī)械密封(單端面)和一般填料密封。

（8）長軸立式離心泵(俗稱長軸泵)系輸送選礦廠的礦漿、煤漿及各種浮選泡沫和中礦產(chǎn)物的專用泵，也可輸送其它液體和污水，是大型浮選廠生產(chǎn)中不可缺少的配套設(shè)備之一，可使浮選廠實(shí)現(xiàn)回路的靈活控制。

（9）泡沫泵，屬立式離心砂泵，有消泡作用，消泡率一般在75%以上，可用于濃縮脫水前消泡輸送，減少濃縮溢流中的金屬損失，又可用于泡沫產(chǎn)物的輸送。

普通型砂泵的計(jì)算

砂泵的計(jì)算應(yīng)根據(jù)所輸送砂漿的性質(zhì)(如物料粒度、密度、硬度、礦漿濃度、粘度和腐蝕性等)來確定砂泵的類型，然后再根據(jù)輸送的礦漿量、揚(yáng)程和管道阻力損失等具體條件選定砂泵規(guī)格。確定管道直徑及輸送礦漿流速A確定管道直徑及輸送礦漿流速確定適宜的礦漿流速是砂漿壓力輸送水力計(jì)算的重要環(huán)節(jié)，影響臨界流速的因素很多，難于找到一個(gè)適合于各種砂石性質(zhì)、濃度、粒度和流經(jīng)管徑等的計(jì)算公式。對于長距離，高濃度管道輸送的臨界流應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

LSB型立式砂泵的主要由濾網(wǎng)、泵體、葉輪、護(hù)板、中間段、軸承體和電機(jī)座等所組成，泵體、葉輪和護(hù)板均用耐磨材料制造 。采用浸入式結(jié)構(gòu)，泵浸入渣漿池內(nèi)工作，泵的濾網(wǎng)、泵體、葉輪、護(hù)板及中間段等部分浸入泥漿池；采用耐磨機(jī)封防止泥漿進(jìn)入軸承體；葉輪采用半開式結(jié)構(gòu)；軸承體靠泵端采用調(diào)心球軸承，驅(qū)動端采用背靠背角接觸球軸承，角接觸球軸承承受軸向負(fù)荷和徑向負(fù)荷，調(diào)心球軸承承受徑向負(fù)荷。安裝板通過軸承體支承泵并安裝固定泵，電機(jī)座使泵與電機(jī)聯(lián)成一體，采用直聯(lián)傳動；對開的安裝板可以方便地架在鋼架基礎(chǔ)或混凝土基礎(chǔ)上；泵體吸入口帶有濾網(wǎng)，可以防止大顆粒進(jìn)人泵內(nèi)。

本泵的密封采用特殊結(jié)構(gòu)，密封是根據(jù)使用環(huán)境和現(xiàn)狀而特殊設(shè)計(jì)的，以提高泵的使用壽命。它需要介質(zhì)潤滑和冷卻，冷卻液采用輕質(zhì)潤滑油。

密封腔裝有一管路連接在外，管路上裝有一球閥，在泵運(yùn)轉(zhuǎn)是一定要將球閥處于開啟狀態(tài)，起到呼吸作用，保證腔內(nèi)介質(zhì)的熱脹冷縮；同時(shí)也可以在增加或更換冷卻液時(shí)用；在更換冷卻液時(shí)要保證腔內(nèi)的空氣排盡，否則就要燒壞密封。當(dāng)泵停止使用時(shí)，關(guān)閉球閥，防止雜質(zhì)進(jìn)入。

當(dāng)泵不用時(shí)，并且環(huán)境溫度低于結(jié)冰溫度時(shí)，應(yīng)放掉冷卻液，以免結(jié)冰而損壞密封。

砂泵只不過是離心泵的一種具體應(yīng)用的泵而命名 。實(shí)質(zhì)上砂泵只是一個(gè)籠統(tǒng)的叫法。一般主要用在礦業(yè)，煤炭，冶金，化工，環(huán)保等行業(yè)。一般意義的砂泵更多是指用在環(huán)保，挖沙，河道清淤等行業(yè)較多。這個(gè)系列砂泵主要以ES或者G系列的較多。除此之外，叫做砂泵的類型還有很多，石油領(lǐng)域的SB砂泵，礦業(yè)上的PS砂泵系列等等。本文介紹的砂泵主要以通常意義上的ES或G系列的挖沙，環(huán)保行業(yè)的用的砂泵。

ES系列砂泵均為臥式、單泵殼結(jié)構(gòu)的離心泵。采用特殊的卡箍夾緊泵體與泵蓋，泵的吐出口方向可在360度的任何一個(gè)位置，安裝使用方便。 砂泵的軸承組件采用圓筒式結(jié)構(gòu)，便于調(diào)整葉輪與泵體之間的間隙，維修時(shí)可整體拆除。軸承采用油脂潤滑。砂泵的軸封形式有填料密封、付葉輪密封、機(jī)械密封。砂泵流道寬暢，汽蝕性能好，效率高，耐磨蝕。 傳動方式主要有V型三角帶傳動、彈性聯(lián)軸器傳動、齒輪減速箱傳動、液力偶合器傳動、變頻驅(qū)動裝置，可控硅調(diào)速等。 過流部件材質(zhì)采用高硬度的耐磨合金鑄鐵。

采用多種速度和多種變型方式，使得泵在最佳工況下運(yùn)行。使用壽命長，運(yùn)行效益高，能滿足多類惡劣的輸送條件。

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國產(chǎn)泵業(yè)其它品牌：廣一、沈陽水泵廠、重慶水泵廠、湘電長沙水泵廠、利歐、化成HCH、凌霄、深藍(lán)、開利、亞梅、安波、興齊、奧利、石家莊泵業(yè)、大耐泵業(yè)、三魚。

主要用于由于顆粒太大以至于一般渣漿泵不能輸送的強(qiáng)磨蝕性物料的連續(xù)輸送。適用于挖泥、吸砂礫、疏浚河道、采礦及金屬冶煉爆渣輸送等 。

抽砂泵是由泄壓孔、外筒、壓箍、拉桿、活塞、膠皮、球閥、筆尖組成。

抽砂泵類型：Φ70mm、Φ83mm兩種類型。