浆体管道输送技术在冶金矿山的应用前景.pdf

第 2期 2 0 1 1年 6月 水 力采 煤与 管道 运输 HYDRAULI C C 0AL MI NI NG ＆ P I P EL I NE T RANS P0R TAT 1 0N No． 2 J u n． 2 0 1 1 薹 薹 浆 体 管 道 输 送 技 术 在 冶 金 矿 山 的 应 用 前 景 姜圣才成秉任温 春莲 中 国 冶 金 矿 业 总 公 司 北 京 1 0 0 0 1 1 摘要 介 绍 国内外 固体物料 管道 输送技术研 究和工程 实用现状 。概括 叙述 国内外著名 固体 物 料 浆体 管道 输送工程 的工艺流程和主要设施 。指 出浆体 管道输送 的优 势和不足 ， 并展 望浆体 管道输送在我 国冶金领域 的发展 前景 。 关键词 管道输 送 冶金矿 山 应用 中图分类号 U1 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 60 8 9 8 2 0 1 1 0 20 0 0 10 3 近几 十年 来 ， 在 传统 的公路 、 铁 路 、 水 运 、 空 运 等运输方式获得 快速 发展 的 同时 ， 作 为第五 种 运输 方式重 要 组 成 部分 的 固体 颗 粒 浆体 的管 道 输送 ， 在世 界范 围内获得了迅速发展 。 1 浆体 管道运输现状 1 ． 1 国外管道输 送 的发展 早 在 1 8 9 1年 ， 美 国就 有 人 将 煤 捣 碎 在 管 道 中用水 冲走 ， 并取 得专利 。但正 式用 于工业 生产 是在 1 9 1 4年 英 国泰 晤士河 畔 的一 家 电厂 ， 该 厂 利用管径 为 2 0 0 mm、 长 6 0 4 m 的管道水 力运煤 ， 直至 1 9 5 7年 ， 美 国 固本 C o n s o l i d a t i o n 煤炭 公 司 在俄亥俄 州建成 了长 1 7 4 k m、 直径 2 5 4 mm 的管 路 ， 使浆体 管道输送技 术正 式应 用 于长距 离 的固 体输 送 。随 后 亚 利 桑 那 州 长 4 4 0 k m、 管 径 4 5 7 mm的黑 迈 萨 B l a c k Me s a 管路 的 出现 ， 更加 推 进 了浆体 管路 输送 的现代 化 发展 。1 9 6 7年 澳大 利亚建 成世 界 上第 一 条 铁 精 矿 输 送 管 道萨 凡奇河铁 精 矿输 送 管道 。输 送 管 道 全 长 8 5 k m， 管径 2 4 4 mm， 年 输送 量 达 2 3 0万 t 。 目前 在世 界 上的浆 体 长距 离 输 送 管 线 中， 以 萨 马柯 S a ma r ． C O 铁 精 矿 管 线 和 黑 迈 萨 输 煤 管 线 最 具 代 表 性 ⋯ 。 1 9 7 7年 巴西建 成 了世 界 上规 模 最 大 的铁 精 矿输 送 管 道萨 马 柯 铁 精 矿 管 线 ， 管 道 全 长 3 9 9 k m， 设有 两座泵 站 和两 座 阀站 。管 道沿 程 地 形较复杂， 起点标高约 l O 0 0 m， 终点标高 2 4 m， 中 间翻过一座高山， 最高点标高 1 1 8 0 m。为了克服 加 速流 ， 在 二号 阀站 安装 了 5条 调 压 旁路 ， 在 批 量输送 时 可根 据 压 力 的变 化 分别 串接 1至 5条 调压旁路进行消能。该管线设计寿命为 2 0年 ， 从 生产实 际情 况看 ， 寿命 可达 3 5年 。 黑迈 萨管 道 设 有 四座泵 站 。管 道 沿 程地 形 复 杂 ， 中间经 过六 座 大小 山峰 和 两条 河 流 ， 其标 高从 2 0 0 0 m下降到 1 5 0 m， 最后 2 1 k m高差降落 9 1 4 m。输送 管道 管径 由 4 5 7 mm减 至 3 0 5 mm， 借 此提高 管 内煤 浆 流 速 增 大 阻 力 来 消 除加 速 流。 该管线 已于 2 0 0 5年底关 闭。 国外在固体物料浆体管道输送参数、 输送工 艺 、 输送设备等方 面开展 了大量 试验 研究 和产 品 开发 工 作 ， 并 取得 了诸 多研 究 成果 ， 极 大地 推动 了浆体管 道 输送 技 术 的工 程 应用 。 目前 专 门从 事浆体管 道输 送 工程 设 计 的有 美 国的管 道 系统 公司 P S I 、 博而思 B r a s s 公 司 和德 国的 P L E公 司 ， 这些公 司都拥有 一套较 为成 熟 的浆 体管 道输 送工程设计方法 。 1 ． 2 国内管道 输送 的研究应用 从 上世 纪 8 0年代 初 开 始 ， 我 国管道 输 送 科 研人员进行 了许多矿 山物料浆体管道输送 的研 究 、 可 行性 分析 以及 工 程项 目的前 期准 备工 作 ， 为我 国浆体 管 道输 送 技 术 的实 用化 奠 定 了坚 实 的基 础 。近年来 ， 我 国浆体 管道输 送从 技术研 发 阶段进 入 了实际应 用 阶段 ， 已建 成 尖 山铁精 矿 、 大红 山铁 精矿 、 瓮福 磷精 矿 、 大峪 口磷 精 矿等 浆 体输送 管线 。 1 9 9 7年 6月 2 9 日， 我 国第 一条 铁 精矿 长距 离浆体输 送管 道太 原 钢铁 集 团 公 司 尖 山 铁精矿 管线顺利 投产 。该 管线 全长 1 0 2 k m， 年输 精矿 3 0 0万 吨 ， 起点 至终点标 高落 差 5 2 5 m， 只设 一 座泵 站 。管道输送 系统工 艺见 图 1 4 J 。 贵 ,k l、l 省 瓮 福 磷 精 矿 浆 体 输 送 管 线 全 长 4 5 ． 6 k m， 年 输 送 精 矿 2 0 0万 吨 ， 管 线 设 一 个 泵 站 。管线 沿 程 地 形 不 十 分 复 杂 ， 标 高 落 差 为 3 4 8 m， 管 道 内 径 2 1 0 ram， 管 线 最 大 敷 设 坡 度 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年 6月 水力采煤与管道运输 第 2期 1 2 ％。管道设计 寿命 为 2 5年， 最 大磨 蚀量 为 5 m m。该管线于 1 9 9 5年 5月建成投入运行。 选矿来浆 统 图 1 尖山铁矿管道输送系统工艺图 瓮福磷精矿浆体输送系统 由 2个储浆罐 、 2 台喂料泵 、 3台主泵 、 l条管道 、 1个终端 阀门站 和 2个终端储浆罐组成 ， 如 图 2所示 。 图 2 翁福矿浆管道系统示意图 昆钢大红 山铁精 矿 输 送 管线 是 我 国一 条距 离最长、 扬程最高、 泵站最多的长距离浆体输送 管线 ， 管线全长 1 7 1 k m， 沿程 设 三座泵 站 1号 泵 站位于戛洒镇 、 海拔 6 7 0 m， 2号泵站位 于新 化乡 ， 海 拔 1 4 5 4 m， 3号 泵 站 位 于 富 良 棚 镇 ， 海 拔 1 8 5 4 m 和 四 座 中 间 压 力 监 测 站 1号 站 海 拔 2 0 1 0 m， 2号 站 1 3 0 0 m， 3号 站 2 2 3 2 m， 4号 站 1 9 0 0 m 。管线沿 程地 形复 杂 ， 需 翻越三 座 山峰 ， 穿过 1 2条 隧道 、 跨越河 流 沟谷 3 8个 。大 红 山铁 精 矿管道全景示意 图见 图 3 _ 6 J 。 昆钢大红 山铁精 矿 输 送 管线 为 我 国复 杂 地 形 多级泵 站输 送管 线 的建 设 和生 产 提供 了新 的 经验， 使我国浆体长距离输送应用技术更上一个 台阶。 2管道输送工艺 系统 2 ． 1 管道输送 系统组 成 1 ．浆体 制备系统 图 3 大红山铁精矿管道全景示意图 浆体制备系统的作用是制备适宜于浆体管 道输送的浆体。浆体应该 具备合格 的浓度、 粒 度、 浆体 p H值和除去浆体中多余 的氧。主要制 浆设备为破碎、 磨矿、 筛分 、 浓缩、 贮浆 、 p H调整、 除氧 、 监测设施 等 。 2 ．管道 输送系统 管道输送 系统 主要是 泵站 和管 道 ， 包括 喂料 2 泵 、 主泵 、 阀门 、 输 送管道 、 管道 清洗水设 施 、 清 管 器 的投加 与 回收设 施 、 管道 消能 减压 设施 、 中间 贮 浆 和浓 缩设 施 、 数据 传输 和监 控设 施 、 输 送 管 道阴极保护设施等。 3 ．后处理系统 浆体到达输送终点后通过一定 的工序进行 脱水， 脱水后的物料可以直接使用或贮存。污水 经处理后可作为工业用水或循环使用。 2 ． 2管道输送工艺流 程 由选矿厂来的铁精矿浆进入精矿浓缩池 ， 其 底 流经泵排人搅拌槽 ， 搅拌混 匀并加 入补 给水 和 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年 6月 姜 圣才 等 浆 体 管道输 送技 术在 冶金 矿 山的应 用前 景 第 2期 药 剂后 由喂料 泵给人 主泵 站前 的检测 环管 ， 对 将 要被输 送 的矿 浆 进 行 浓 度 、 流 量 、 压 降 等 检 测 。 不符合输送要求 的浆体将不能进入主泵而返 回 搅拌槽或浓缩池中， 只有符合设定输送参数的浆 体才允许进入 主 泵 隔膜 泵 往 下游 输 送 。系统 中的管道输送 中心控 制室 ， 将 对 整个管 道输 送工 艺过程进行 监视 ， 并通 过计 算机 系统 实现 自动化 控制 。浆体 到达管 道终 点后 ， 直 接进入 过 滤车 间 进行脱水 ． 脱 水后 的产 品由胶带 输送机 运 到原料 场 ； 滤液经精 矿浓缩 机浓缩 后再 进入 过滤 车 间过 滤脱水 ， 溢 流水经 处理 可作 工业用 水 。当后处理 系统 出现故障时 ， 矿 浆切换 到 流态化 矿浆 仓 中暂 存 ， 长距 离管道输送 工艺示意 图见 图 4 。 图4长距离管道输送工艺示意图 3管道输送 的优 缺点 优点 1 基建 投 资少 、 建 设 周期 短 ； 2 能耗 小 、 运输成本低 ； 3 受地形 条件的限制少 ； 4 可 以 实现连续运输 ， 无 铁路 公路 运输方 式 的车厢 空载 回程和寒冷地 区物 料 防 冻 问题 ； 5 安 全 可靠 、 作 业率 高 ， 几乎 可 不停 顿地 进 行全 年输 送 ， 几 乎没 有物料损耗 ； 6 由于长距 离浆 体管道绝 大部 分都 埋设 在 冰冻 层 以下 ， 因此 不 占或 少 占农 地 ， 受 气 候 变化 的影 响较小 ， 不 污染 环境 ， 不破 坏 生 态平 衡 ； 7 管理人员少 ； 8 易于实现 自动控制 、 便于维 护管理 。 局 限性 或缺点 1 输送 物料粒 度受 到一定 限 制 ； 2 要有 足够 的水 源 ； 3 初 期 投资较 高 ； 4 只 能单 向运输物料 。 4管道输送技术在 我 国冶金矿 山企 业的应 用前 景 我 国金属及非 金属 矿产 资源丰 富 ， 但多 数分 布在交通 不 便 的 山 区。因此 ， 对 冶 金 矿 山来 说 ， 长距离管线不仅 能更好 地适应 其复 杂地形 ， 缩短 实际运输距离 ， 而且 也特 别适合 其选矿 产 品的输 送 ， 因为不需为输 送而 专 门进 行破 碎和脱 水 。可 以预见 ， 随着我 国国 民经 济 的持 续稳定 发展 和浆 体管道输送应用技 术 的提高 ， 浆 体长距 离管 道输 送这一先 进 的运 输 方式 必将 在 我 国冶 金 矿 山领 域获得广 阔的市场 。 参 考文 献 [ 1 ] E d w a d J ．Wa s p， J o h n P ．K e n n y ， R a me s h L ． Ga n d h i ．S o l i d Li q u i d fl o w s l u r r y p i p e l i n e t r a n s p o r t a t i o n ． Cl a u s t h a l Tr a n s Te c h P ub l i c a t i o n s，1 9 7 7 [ 2] 王绍 周．粒 状物 料的 浆体 管 道输 送 [ M] ．北 京 海 洋 出版 社 ．1 9 98 [ 3] 邹伟 生．铁 精矿 浆 体 管道 输 送 试 验研 究 [ J ] ．矿 冶工 程 ， 2 00 5， 2 5 1 0 1 5 [ 4] 徐 艳 兵．高压 长距 离管道 输 送技 术在 尖 山铁 矿 的 应 用现 状 [ J ] ．矿 山机械 ， 2 0 0 8， 3 6 9 4 85 1 [ 5] 寿 国华 ，甄 云 军 ，梁 敏 ．瓮 福磷 矿 精 矿 浆 管 道 输 送 能 力 最 大化 的研 究和 实施 [ J ] ．化 工 矿 物 与 加 工 ， 2 0 0 6， 8 3 0 3 3 [ 6] 云 南大红 山管道有 限公 司．坚持 科技 创 新 开创 管 道 输送 美好 未 来[ J ] ．云 南科 技 管理 ， 2 0 0 9， 4 5 85 9 [ 7] 韩 文亮．浆体 管道输 送 的发展 及输 送 的 工 艺设计 [ J ] ．金 属矿 山 ， 2 0 0 6， 增刊 8 58 8 作 者简 介 姜圣 才 1 9 7 9一 ， 男， 工程 师 ， 硕 士研 究生 。研 究方 向 选矿 工 程 收 稿 日期 2 0 1 01 11 7 3 * 悯腊 j 登 黼 欢迎 稿欢 投 避 欢 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m