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关键词:矿浆管道输送、应用
2、RAMU红土矿项目的特点
项目位于巴新马丹,由矿山、冶炼厂和长距离输送管线等三部分组成。其中,矿山位于马丹西南75km;冶炼厂位于马丹东南55km的海边,与矿山相距约90km,长距离输送管线将矿山配制好的浆料输送至冶炼厂。
矿山为露天采矿,汽车运送至选矿厂,经过洗矿、选铬、旋流器分级、浓密机浓缩等一系列工艺,制成矿浆,送到冶炼厂进行浸出。
受当地交通运输条件以及自然环境的影响,修建公路运输成品矿浆的投资巨大,且运营费用高,因此,成品矿浆设计采用管道输送方式送至冶炼厂。
管道长度约为135km,起点标高约为706m,终点标高约为25m。
为了满足本项目的长距离管道输送设计,前期进行了大量的试验研究和分析工作。进行了环形管路试验,采用红土矿褐铁矿、残积矿的不同浓度矿浆进行试验,试验用环形管路的直径分别为26.6mm和53.1mm。取得了大量的试验数据,为以后进行的咨询、设计工作提供了依据。
在该报告中,依据试验数据基础上进行的《镍红土矿矿浆管道可行性研究报告》,确定了管道输送方案。
方案中选用的工艺基础数据为平均运送干量430t/h,矿石密度3.6~3.9t/m3,矿浆输送浓度按32%考虑。根据管道起点标高706m和管道终点标高25m,以及管道总长135km,共设两座泵站,输送设备选用三缸单作用活塞隔膜泵。1# 泵站(Usino)距离选厂约24km,2#泵站(ATO)距离选厂约85km,其中选厂到1# 泵站之间采用管道自流输送。
管道管径通过比较确定为500mm,管路水力损失的富余按15%计,沿程水力损失Ik约为1.92%。
(1)方案一
在保持输送浓度32%不变的前提下,共设两座泵站,输送设备选用双缸双作用活塞隔膜泵。但将1# 泵站移至选厂,管路水力损失的富余按24%计,分别进行了“管径450mm配两个泵站”、“管径500mm配两个泵站”、“管径550mm配两个泵站”、“管径550mm配一个泵站”等方案研究,经过综合比较后推荐采用“管径500mm配两个泵站”方案,沿程水力损失Ik约为2.07%。。
(2)方案二
将输送浓度改为25%,同样将1# 泵站移至选厂,管路水力损失的富余也按24%计,输送设备选用双缸双作用活塞隔膜泵,分别进行了“管径400mm配两个泵站”、“管径450mm配一个泵站”、“管径500mm配一个泵站”、“管径550mm配一个泵站”等方案研究,经过综合比较后推荐采用“管径500mm配一个泵站”方案。
综合分析上述各方案,本次设计推荐方案一,即矿浆输送浓度为32%,采用API Grade X70级钢管,钢管外径为508mm,长度约为135km,管路水力损失的富余按24%计,沿程水力损失Ik约为2.07%,整个系统设两级加压泵站,其中1#泵站位于选厂厂区,2#泵站位于距离选厂85km的ATO。但是输送设备选用三缸单作用活塞隔膜泵。
1#泵站位于矿山,内设TZPM2000型三缸单作用高压活塞隔膜泵5台,每台流量为280m3/h,功率为1120kW/台,6(10)kV。2#泵站位于ATO,距离选厂85km,内设TZPM2000型三缸单作用高压活塞隔膜泵5台,功率为1120kW/台,6(10)kV。
长距离管道输送的线路选择极为重要,直接关系到整个输送系统的配置、投资大小、经营费的高低以及施工、管理的难易度,因此,任何一个长距离管道输送的线路均须进行大量的勘察、选线工作,不断进行优化,才能最终确定。
本项目的矿山与冶炼厂的直线距离较远,且年运量较大,如何选择一条合适的管道线路至关重要,实施前组织有关人员,花费了大量时间,进行现场实际踏勘,并结合当地的实际交通状况,经过综合比较后确定的。即矿浆输送管道从选厂出来,经过起伏较大的丘陵地带后,到达海岸线附近,然后沿着平缓的海岸线,直至冶炼厂。
整个马丹省属于热带潮湿性气候,根据气象资料,当地气温均在零度以上,不存在管道冻结问题,因此,整条管道铺设以明设为主,管道设支墩支撑,避免直接接触地面,明设管道外壁采用环氧煤沥青进行防腐处理;穿越公路管段采用埋设方式,穿越河流段采用高架桥方式跨越,桥上设检修通道。
根据本项目前期进行的试验和方案研究工作,设计采用API Grade X70级钢管,钢管外径为508mm。
(1)进一步进行管道的线路优化,尽量缩短管线长度,以减少工程投资,降低运营费。
(2)关于矿浆的水力输送设计,均是基于层流输送理论,依据环形管路试验结果进行放大推算,相对于试验管径,放大倍数过大,可能存在较大误差,另一方面,目前世界上已经投入使用的长距离输送管道,一般是依据紊流理论进行输送设计,在紊流状态下进行矿浆的长距离输送,由于粗颗粒被细颗粒包裹,与管道内壁接触的颗粒较细,可以减少管内壁的磨损,进而减少工程投资或者延长管路寿命。
(3)pH 值的问题。通常长距离管道输送,为减少管道腐蚀,矿浆的pH值在10~11之间,如果排出矿浆的pH太低,则需要通过如添加石灰等措施来提高pH值。但本项目输送的成品矿浆pH值约为7~8,如果提高,对冶炼工艺的影响较大,因此,不宜提高pH值;但是,长期输送低pH值的矿浆对管道的腐蚀究竟有多大影响,需用要在下一阶段进一步进行试验研究。
结束语:本文依托瑞木镍钴项目,对长距离矿浆管线输送应用进行分析,根据项目实施情况,确认实施的效果。随着经济的发展,资源需求量增加,矿山开采加大,固体物料采用管道水力输送是一种经济实用、运行可靠的运输方式。
参考文献:
[1] 吴湘福.矿浆管道输送技术的发展与展望[J].金属矿山.2000(6):1-7
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[3] 丁宏达.浆管道输送原理和工程系统设计 [M].湘潭文印厂.1990