瓮福中低品味磷精矿浆管道输送系统工艺的设计.docVIP

瓮福中低品味磷精矿浆管道输送系统工艺的设计 　　摘 要：瓮福集团针对磷矿石品位较低，大量资源不能利用的现状，为提高资源利用率，投资7亿元进行了中低品位磷矿石的扩建工程，其中新建磷精矿管道输送系统，将磷精矿浆从新龙坝选矿厂输送至马场坪工业场地，输送距离46.9km。文章主要介绍了磷精矿浆管道系统的输送工艺设计，设计时考虑到实际生产中不可避免的产量波动，设计背压可调的消能站实现流量多级调节。通过调节泵速和消能站中消能孔板组合的运行模式，矿浆可控制在最低能耗下输送，生产灵活性较高，吨矿运输成本大幅降低，由原来的0.2元/吨?公里降低到0.1元/吨?公里，经济效益显著。新管道系统于2013年5月成功投产使用，技术装备和经济指标达到世界先进水平。 　　关键词：磷精矿；浆体管道输送；沉积流速；过渡流速；水力高程线 　　前言 　　凡是能制作成浆的物料均可以用管道进行输送，即水力管道输送技术。该技术是进行大宗能源物料运输的绿色环保专业技术，在节能环保方面有零排放、无污染、无噪音、直埋地下，不破坏当地自然、人文景观和居民环境，地上还可以绿化、恢复原生态，受天气变化影响小，利用地形落差来进行输送等方面的优势。对于边远地区、距离终端用户较远、运输量较大的矿山企业，矿产品管道运输方式在经济性、安全性、环境影响等方面比传统的公路、铁路运输具有明显优势，现已广泛应用于金属矿山和非金属矿山生产的各种精矿、尾矿、煤碳等能源的输送。 　　1995年瓮福集团建成了中国第1条长距离磷精矿浆管道输送系统，输送距离46.7km，输送管道外径229mm，设计年输送磷精矿干基190万吨～210万吨。2008年建成平行的回水管道，将终端磷肥厂的废酸水送回到首端选矿厂循环使用，使整个企业做到废水零排放。 　　瓮福矿区磷矿石地质储量8.2亿吨，平均品位25%，约有50%的资源不能利用。为提高资源综合利用率，2011年瓮福集团开展了中低品位磷矿综合利用项目，总投资7亿元，包括中低品位磷矿选矿扩建及尾矿库、新建磷精矿管道输送系统、磷精矿压滤脱水系统。 　　文章主要介绍了磷精矿浆管道系统的输送工艺设计，以设计依据为前提，确定合理的设计原则，充分评估并利用现有管道系统，在开展磷精矿浆可输送性实验的基础上，确定安全流速、设计管道规格、水力高程线、泵送能力及输送系统。设计新建的磷精矿管道输送系统最大输送量520万吨/年，实现新建与现有管道一起达到输送磷精矿干基660万吨/年，极大地节省了投资成本。 　　1 设计依据 　　（1）最大输送矿石量：660万吨/年； 　　（2）运行时间：330天/年，7920小时/年； 　　（3）输送浓度（质量含固量）：62%±2%； 　　（4）管道设计寿命：30年； 　　（5）管线路由：新龙坝选矿厂现有隔膜泵站至马场坪工业场地，全长46.9km，地形起伏较大。 　　2 设计原则 　　现有磷精矿浆管道输送系统年可输送精矿干基190万～210万吨，经对该管道的使用寿命评估后，按照年输送精矿干基200万吨计算，还可继续使用20年。因此，新管道的设计时，充分利用现有管道系统，以降低投资成本。 　　（1）现有管道系统联合进行输送，两条管道的设计输浆能力如下： 　　现有老矿浆管道：精矿干基200万吨/年； 　　新建矿浆管道：精矿干基460万吨/年； 　　新老管道一起达到660万吨/年。 　　（2）现有管道系统主泵做为新建管道系统主泵的备用泵，新建管道系统不设备用泵。可在现有管道出口和新建管道泵房出口设连通管和隔离阀，并通过对现有管道系统的电气与自控部分进行相应改造，使其具有此功能。既可节省投资、节省场地，还可盘活原有资产。 　　3 输送工艺参数设计 　　3.1 矿浆可输送性试验 　　首先对采样的待输送磷精矿浆进行可输送性试验[1]，包括如下内容： 　　（1）输送特性评估试验。固体比重实验、粒级分布实验、矿浆流变实验（3个浓度水平），用于确定泵压和管道最小壁厚。（2）停车再启动特性评估试验。沉降实验、安息坡度实验、沉积穿透重实验，用于确定管线最大容许坡度和停车再启动可行性。（3）磨蚀性评估试验。矿样对钢管的磨蚀率实验，用于确定管道壁厚裕量。 　　3.2 工艺参数确定 　　3.2.1 安全流速。为保证正常安全输送，输送流速应大于或等于临界沉积流速和过渡流速中的较高值，称之为安全流速[2]。 　　3.2.2 过渡流速。由层流状态到紊流状态的过渡流速是矿浆粘度和矿浆屈服应力的函数。因粘度和初始屈服应力又是浓度的函数，可根据实验结果，结合汉克斯公式，建立过渡流速和矿浆浓度的关系。图2是过渡流速和磷精矿浆浓度的曲线关系。当矿浆浓度为64%时，只要流速超过1.15m/s，矿浆即进入紊流状态。 　　3.2.3 临界沉积流速。临界沉积