冶金与矿业行业的生产流程涵盖采矿、选矿、冶炼、固废处理等环节,涉及矿浆、尾矿、润滑油、熔融盐等多种复杂介质的输送,对泵设备的耐磨性、抗腐蚀性、抗堵塞能力要求极高。双螺杆泵凭借 “容积式输送 + 啮合结构” 的独特优势,在该行业中承担起关键介质输送的核心角色,不仅解决了传统泵(如离心泵、齿轮泵)在高磨损、高含固率工况下易故障的痛点,更成为保障生产连续稳定运行的重要支撑。以下从行业核心生产环节出发,详解双螺杆泵的具体作用。
一、采矿环节:矿浆与井下流体的高效输送
采矿环节需将井下开采的矿石破碎后制成矿浆(固体颗粒含量 20%-50%,粘度 500-5000cSt),或输送井下积水、乳化液等流体,双螺杆泵的抗堵塞与耐磨特性在此环节发挥关键作用。
1. 矿浆输送:解决高含固介质的堵塞难题
井下采出的矿石经球磨机研磨后形成矿浆,需输送至选矿厂进行分选。传统离心泵因叶轮易被矿浆中的硬质颗粒(如石英砂、金属碎屑)磨损、卡滞,平均每 1-2 个月需更换叶轮,维护成本高且影响生产连续性。而双螺杆泵采用 “无叶轮啮合” 结构,通过两根相互啮合的螺杆形成密闭容腔推移矿浆,配合以下设计适配矿浆输送:
耐磨材质选型:螺杆采用高铬铸铁(HRC60-65)或碳化钨涂层(厚度≥0.2mm),泵体过流面衬装耐磨陶瓷,可耐受矿浆中直径≤5mm 的颗粒冲刷,使用寿命延长至 6-12 个月,是离心泵的 3-5 倍;
宽间隙设计:螺杆与泵体间隙控制在 0.1-0.3mm(根据颗粒直径调整),既避免颗粒卡滞,又减少矿浆泄漏,容积效率维持在 80%-85%;
自吸能力适配:井下矿浆池液位波动大(±1.5m),双螺杆泵的自吸高度可达 3-5m,无需额外设置引水装置,可直接从池底抽取矿浆,适应井下空间狭小、安装条件复杂的场景。
某铁矿地下开采项目中,采用 DN150 双螺杆泵输送含固率 35% 的铁精矿浆,流量稳定在 80m³/h,出口压力 0.8MPa,连续运行 8 个月无堵塞记录,较传统离心泵减少停机维护时间 60%,年节省维护成本超 20 万元。
2. 井下辅助流体输送:保障开采安全
井下开采需输送乳化液(用于液压支架)、井下积水(含泥沙、油污)等流体,双螺杆泵可同时适配多种介质:
乳化液输送:乳化液(水包油型,粘度 100-500cSt)需高压(2-4MPa)输送至液压支架,双螺杆泵的压力稳定性(波动≤2%)可确保支架动作同步,避免因压力波动导致的支架坍塌风险;
井下积水抽排:积水含泥沙颗粒(直径≤2mm),双螺杆泵的无堵塞结构可直接抽取,无需前置过滤装置,减少井下管路复杂度,保障采矿作业安全。
二、选矿环节:分选介质与药剂的精准输送
选矿环节需通过浮选、磁选等工艺分离矿石中的有用成分,涉及浮选药剂(如黄药、黑药)、磁选机冷却油、尾矿浆等介质的输送,双螺杆泵的精准计量与耐腐蚀特性在此环节至关重要。
1. 浮选药剂输送:控制剂量确保分选效率
浮选工艺需向矿浆中添加微量浮选药剂(浓度 0.1%-1%,粘度 50-200cSt),药剂剂量偏差会直接影响有用矿物回收率(偏差 ±5% 可导致回收率下降 10%-15%)。双螺杆泵凭借以下优势实现精准输送:
流量计量精度高:容积式输送特性使流量仅与转速相关,计量精度可达 ±1%,通过变频调速可实现 0.5-50m³/h 的宽范围流量调节,适配不同选矿规模;
耐腐蚀结构:药剂多为酸性或碱性(如 pH=2-3 的硫酸锌溶液),双螺杆泵过流部件采用 316L 不锈钢,密封件选用氟橡胶,可耐受药剂腐蚀,避免金属离子溶出污染矿浆;
无剪切输送:药剂分子对剪切敏感(如黄药遇剧烈剪切易分解),双螺杆泵的平缓输送特性(剪切力≤50Pa)可保护药剂分子结构,确保药效稳定。
某铜矿浮选车间采用 3 台 DN50 双螺杆泵分别输送黄药、松醇油、硫酸铜药剂,流量控制在 2-8m³/h,药剂添加精度偏差≤0.8%,铜回收率稳定在 88% 以上,较传统齿轮泵提升 3%。
2. 尾矿浆输送:降低固废处理成本
选矿后产生的尾矿浆(含固率 15%-30%,粘度 1000-3000cSt)需输送至尾矿库堆存,或经脱水处理后回收水资源。双螺杆泵在尾矿浆输送中可实现:
长距离高压输送:通过多级串联设计,出口压力可达 3-5MPa,可将尾矿浆输送至 1000m 以外的尾矿库,无需中间增压泵站,降低工程投资;
适配脱水工艺:尾矿浆脱水前需加压至 0.6-1.2MPa 送入压滤机,双螺杆泵的压力稳定性可确保压滤机进料均匀,泥饼含水率从 35% 降至 20% 以下,减少尾矿库堆存体积。
三、冶金环节:冶炼介质与润滑油的稳定供给
冶金环节(如钢铁、有色金属冶炼)需输送熔融盐、高温润滑油、冷却介质等,双螺杆泵的耐高温、耐高压特性为冶炼设备的安全运行提供保障。
1. 熔融盐输送:支撑高温冶炼工艺
某些特种冶金(如钛合金、高温合金冶炼)需使用熔融盐(如硝酸钾 - 亚硝酸钠混合物,工作温度 250-500℃,粘度 50-200cSt)作为加热介质或冷却介质,双螺杆泵通过以下设计适配高温工况:
耐高温材质:螺杆采用 Inconel 625 高温合金(耐温≤600℃),泵体采用铸钢 + 隔热层结构,避免高温传导至传动部件;
高温密封:采用金属波纹管机械密封(耐温≤550℃),配合 Plan 21 冷却方案,确保密封腔温度控制在 200℃以下,避免熔融盐泄漏导致的设备腐蚀。
某特种钢铁厂采用 DN80 双螺杆泵输送 350℃的熔融盐,流量 25m³/h,出口压力 1.5MPa,连续运行 12 个月无密封失效记录,保障了高温冶炼炉的稳定加热。
2. 冶炼设备润滑油输送:延长设备寿命
冶金设备(如转炉、连铸机)的轴承、齿轮箱需高压润滑油(粘度 200-600cSt,压力 1.5-3MPa)润滑,双螺杆泵可实现:
无脉动供油:润滑油需连续、无脉动输送至摩擦副,双螺杆泵的流量脉动率≤3%,避免因供油不均导致的轴承局部过热;
油质保护:采用内置过滤装置(精度 10μm),可过滤润滑油中的金属碎屑(如轴承磨损产生的铁粉),避免油质污染加剧设备磨损,延长转炉轴承使用寿命至 24 个月以上。
四、固废处理环节:冶金渣浆的资源化输送
冶金行业产生的钢渣、铜渣等固废需经破碎、研磨制成渣浆(含固率 20%-40%,粘度 2000-5000cSt),再回收其中的有价金属或制备建筑材料,双螺杆泵在此环节承担渣浆输送的核心作用。
1. 钢渣浆输送:实现有价金属回收
钢渣中含有的铁、锰等有价金属需通过湿法研磨制成渣浆,再经磁选回收。双螺杆泵的耐磨结构(如螺杆表面堆焊硬质合金)可耐受钢渣颗粒(硬度 HRC50-55)的冲刷,容积效率在长期运行中保持稳定,确保渣浆均匀进入磁选机,金属回收率提升 5%-8%。
2. 渣浆资源化输送:降低固废排放
处理后的钢渣浆可用于制备免烧砖、混凝土骨料,双螺杆泵可将渣浆加压输送至成型设备(压力 0.8-1.2MPa),流量稳定性确保成型产品密度均匀,强度达标,实现固废资源化利用,减少冶金行业固废排放量。
结语:双螺杆泵 —— 冶金与矿业行业的 “输送刚需设备”
在冶金与矿业行业中,双螺杆泵的作用已从 “普通输送设备” 升级为 “工况适配型核心设备”:其抗磨损特性解决了矿浆、渣浆的高磨损输送难题,精准计量能力保障了选矿药剂的高效利用,耐高温高压设计适配了冶炼环节的严苛需求。随着行业向 “高效、节能、环保” 方向发展,双螺杆泵还将通过变频节能(能耗降低 15%-20%)、材质升级(如陶瓷涂层提升耐磨性)等技术优化,进一步提升在冶金与矿业行业的应用价值,为行业绿色转型提供输送支撑。