浆体管道输送技术及应用

浆体管道输送技术及应用
作者：李凤春
来源：《商品与质量·房地产研究》2014年第05期
【摘要】近年来浆体管道输送成为管道输送的一个重要部分，其越来越受到社会的广泛关注与应用。

本人将结合浆体管道输送技术的特点及实用性进行分析探讨，希望对该领域的研究提供一定的借鉴。

【关键词】浆体；管道；应用；水力
一、前言
浆体管道输送已经使用了几十年，其不论在投资方面，占地方面还是可靠性方面都有着诸多优点。

有关于浆体管道输送技术及应用等问题引起了社会各界的广发关注，还需进一步探讨分析。

二、浆体管道输送技术原理及优势
1.技术的工作原理
浆体管道输送以其经济效益高于传统的运输方式，70年代开始己应用于燃料的远距离输送。

此外各类选矿厂的尾矿，电厂粉煤灰等工业固体废料以及河道的泥沙清淤，采用管道输送也以其工艺较简单。

符合环保要求。

在我国早己普遍应用。

但这类浆体管道一般距离较短，对输送工艺参数的选择不够重视因而输送能耗及水耗较大，其效益明显偏低，据我国20个较大选矿厂1983年统计。

管道输送尾矿总量4300万吨，输送的重量比浆体平均浓度14.2%。

每吨干矿输送耗水量达61113，而国外一般为l：113，输送能耗也远大于国外。

这对资源相对缺乏的我国.不能不说是一种浪费。

近年来情况有所改善，但仍然存在很大差距。

更突出的问题是设备及管壁的磨损十分严重.这不仅增加运行费用，还会影响正常生产及对环境的污染，至于河道清淤的管道输送，其工艺更加粗放，效益也更低。

长距离浆体管道输送技术，是目前管道输送的最高端技术，采用带压液体作为载体在密闭的管道中达到运送散料的目的，目前已经是一项经济有效、技术上成熟可靠先进的运输技术，近年来在全世界得到了长足的发展和应用。

与常见的输水、输气、输油管线不同。

输送方式不同：打破了传统的高压力、低浓度、高流速、层流输送方式，而是采用高压力、高浓度、低流速、紊流输送的方式。

流体状态不同：不是单相流，而属于多相流，即气固、液固两相流或气固液三相流输送。

2.浆体管道输送技术的优势
投资成本低、运距长、建设周期短。

节省运输成本，管道运输的经济性非常好，其输送成本只是公路运输的1/10至1/5，铁路运输的1/3至1/2。

不占用土地、对地形适应性强、节能、环保，零排放、零污染，环境友好型技术。

自动化程度高、技术可靠。

连续作业受外界环境影响最小，能够为开发边远山区、高海拔、环境极其恶劣的矿山提供一种全新的技术方向。

三、浆体输送技术
1.浆体的水力特性
浆体是固液两相流，这种流体在管道内的流动在许多方面不同于均质液体的流动，它的流动性质不能用像液体那样能用管路系统和流体的物理性的知识来表征。

根据在管、槽横断面上浆体内固体颗粒的分布情况，可将浆体分为均质和非均质两大流体。

均质流体指管、槽横断面内上下层无明显的固体浓度梯度，浆体内悬浮固体没有趋于向下沉降的惯性力，粘滞力在颗粒间起主导作用。

非均质流体与此正好相反，横断面上下层固体浓度的变化非常明显，悬浮固体颗粒受惯性力的影响很强烈，而粘滞力几乎不存在。

但严格来说，真正的均质流体客观上是很少见的。

因为在浆体中绝对静止的悬浮固体是不存在的，故客观上只存在着近似均质的流体，一般称为“准均质”。

目前，所谓管道输送的“高浓度输送”主要是指这类浆体。

2.计算公方法
在进行计算前必须确定流体的流变特性。

固体颗粒的密度、粒径、浆体内固体物料的含量（浆体浓度）、管径和摩阻系数等都是决定浆体特性和输送参数的主要因素。

早期国外出现的克诺罗兹公式、尤芬公式、杜兰得公式、柯别尔尼克公式等都认为临界流速和水力损失是随浓度的增大而增大，可是后来通过试验发现临界流速和水力坡降起初是随浓度的增大而增大，当浓度增加到一定值时，临界流速和水力损失反而随浓度的增大而降低。

四、浆体管道输送的必要性及可行性
1.浆体管道输送的必要性
利用管道输送技术将马庄选矿厂的铁精矿，输送至莱矿铁源炉料公司，节省运输费用。

在铁源炉料公司新建陶瓷过滤车间.使铁精矿水份控制在8%左右，过滤后的铁精矿直接山皮带机愉送至球团配料仓，节省倒运费用。

2.浆体远距离输送的可行性
近十几年来，浆体管道输送已成为我国冶金矿山基本建设设计中精矿外运的主要方式之一。

从目前我国运行的几条铁精矿输送管道来看，铁精矿的管道输送是安全可行的，而运行成本远远低于铁路与公路。

利用水力管道输送颐粒状物料，与铁路、公路运输方案相比，具有运
输距离短、基建投资低、对地形适应性强、不占或少占土地、不污染环境、连续作业、受外界条件干扰小以及自动化程度高、技术可靠、运用低等一系列特点。

五、浆体管道运输的应用
1.国内管道翰送的研究应用
从上世纪80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莫定了坚实的基础。

近年来，我国浆体管道输送从技术研发阶段进人了实际应用阶段，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。

1997年6月29日，我国第一条铁精矿长距离浆体愉送管道—太原钢铁集团（公司）尖山铁精矿管线顺利投产。

该管线全长102km，年输精矿300万吨，起点至终点标高落差525m，只设一座泵站。

管道箱送系统工艺。

贵州省瓮福磷精矿浆体抬送管线全长45.6km，年箱送精矿200万吨，管线设一个泵站。

管线沿程地形不十分复杂，标高落差为348m，管道内径
Z10mm。

浆体浓度增加对不淤流速的影响有双重作用，一是浆体浓度增加。

使紊动有所减弱。

要求提高流速，以维持颗粒的悬浮，二是浆体浓度增加，使颗粒沉速相应下降而变得更易悬浮.因而可以减少流速。

这双重作用结果会出现在某一浓度下要求最大的不淤流速。

2.管道運输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愉送应用技术的提高，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。

六、今后工作方向
我国是一个幅员广阔、地貌特性复杂的国家，河道类型多种多样，本次研究工作虽然就一些问题比较突出的河流进行了调查，但还有一些河流需要进一步的工作，尤其是南方一些河流，包括华东、华南等区域，这些区域在宏观上河床演变不如北方河流如此剧烈。

但仍然存在相当的穿河管线安全问题。

通过更加全面的工作，在我国管道水工保护工作的地域分布上形成一个完整的概念和全面的认识，有利于提高管道运输管理水平。

管道埋设设计中河床一般冲刷的估计是设计任务的重要内容，本次研究根据试验结果和部分天然河流资料分析研究了河床洪水冲刷的机理并提出了洪水冲刷深度的估算公式.很显然，
这样一个十分复杂并且重要的问题，还需要更多的资料验证和实践检验。

需要在今后的工作中不断完善甚至必要的修正.包括收集更多的资料，使计算公式更广泛、更具有代表性。

七、结束语
本文对浆体管道运输技术及应用进行了系统的研究，从浆体管道运输的工作原理，浆体管道运输的技术，其运用的必要性及可行性等多面展开系统的分析。

目前我国的浆体管道运输技术及应用还只是出于初步的开拓阶段，后续还有很多工作需要进一步开展。

参考文献：
[1]铁精矿浆体管道输送试验研究[J].矿冶工程.2011，35-36页
[2]浆体管道输送的发展及输送的工艺设计[J].金属矿山.2013，28页
[3]徐艳兵.高压长距离管道输送技术在尖山铁矿的应用现状.矿山机械.2010，48-51页
[4]坚持科技创新开创管道输送美好未来.云南科技管理.2011.58-59页。