泵送管道允許停泵時(shí)間試驗(yàn)研究*

傅 耀，鄭伯坤，李 鳳，鄧高嶺，黃騰龍，尹旭巖

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泵送管道允許停泵時(shí)間試驗(yàn)研究*

傅 耀1，鄭伯坤2，李 鳳1，鄧高嶺2，黃騰龍2，尹旭巖2

(1.金川集團(tuán)股份有限公司 鎳鈷資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 金昌 737100；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012)

基于環(huán)管試驗(yàn)開展了泵送管道允許停泵時(shí)間試驗(yàn)研究，分別針對尾砂漿、水泥漿以及充填料漿進(jìn)行了試驗(yàn)。低濃度料漿在低速輸送的情況下，極易發(fā)生沉降，在高速輸送的情況不發(fā)生沉降，但幾乎都不允許停泵；而高濃度料漿，由于自身的抗分層離析能力強(qiáng)，臨界速度降低，允許停泵時(shí)間隨之增長，且灰砂比越大，料漿的允許停泵時(shí)間越長。

環(huán)管試驗(yàn)；泵送管道；輸送阻力；停泵時(shí)間

1 環(huán)管試驗(yàn)方案

本文進(jìn)行了尾砂漿、水泥漿、膠結(jié)充填料漿的不同流速、不同濃度的環(huán)管試驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)各種料漿不同流速、不同濃度，測量單位管道輸送過程的壓力損失，測量管道進(jìn)口濃度和出口濃度的差，判斷是否沉降，確定臨界流速。試驗(yàn)方案如表1~表3。

表1 尾砂漿環(huán)管試驗(yàn)方案

表2 水泥漿環(huán)管試驗(yàn)方案

表3 充填料漿環(huán)管試驗(yàn)方案

2 尾砂漿管道輸送阻力及臨界流速

(1) 輸送阻力。在低濃度范圍內(nèi)，尾砂漿的管道輸送阻力相近；而當(dāng)濃度超過60%后，尾砂漿的管道輸送阻力急劇增加；經(jīng)濟(jì)輸送濃度應(yīng)小于60%；從降低能耗，減小輸送泵流量要求的角度出發(fā)，尾砂漿的最優(yōu)輸送濃度為60%。試驗(yàn)結(jié)果如表4、圖1所示。

(2) 臨界流速。30%濃度尾砂漿的臨界沉降流速為1.4 m/s，45%濃度尾砂漿的臨界沉降流速為1.2 m/s，60%濃度尾砂漿的臨界沉降流速為1.2 m/s，70%濃度尾砂漿的臨界沉降流速為0.8 m/s，其試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表4 尾砂漿管道輸送壓力損失

圖1 尾砂漿管道輸送壓力損失

表5 尾砂漿臨界流速測定

2 水泥漿管道輸送阻力及允許停泵時(shí)間

(1) 輸送阻力。由于水泥漿粘度較大，管道阻力對流速較敏感，當(dāng)水泥漿濃度超過45%后，輸送阻力急劇增加，因此經(jīng)濟(jì)輸送濃度應(yīng)小于45%，水泥漿輸送流速控制在2 m/s以下。試驗(yàn)結(jié)果如表6、圖2所示。

表6 水泥漿管道輸送壓力損失

圖2 水泥漿管道輸送壓力損失(MPa/km)

(2) 允許停泵時(shí)間測試。濃度大于45%的水泥漿在初凝之前不發(fā)生沉降，濃度為30%水泥漿在2 h左右會有少量沉降，從工藝角度出發(fā)，可考慮水泥漿管道輸送，部分替代罐車輸送。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 水泥漿允許停送時(shí)間試驗(yàn)

3 充填料漿管道輸送阻力及允許停泵時(shí)間

(1) 輸送阻力。充填料漿的管道阻力普遍較大，因此充填料漿輸送的經(jīng)濟(jì)流速應(yīng)控制在1.6 m/s以下，但考慮到輸送的可靠性，充填料漿輸送流速控制在1.2～1.6 m/s，1 km輸送管道的壓力損失2～3.5 MPa，試驗(yàn)結(jié)果如表8。

表8 充填料漿管道輸送壓力損失/(MPa/km)

(2) 允許停泵時(shí)間。充填輸送的允許停止輸送時(shí)間，直接影響充填系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)灰砂比為1:8時(shí)，允許停送時(shí)間為2 h，(未到初凝時(shí)間)；灰砂比1:15時(shí)，73%濃度料漿允許停泵時(shí)間為0.5 h，75%濃度料漿允許停送時(shí)間為1 h。試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

表9 充填料漿管道停送時(shí)間

4 結(jié) 論

針對尾砂漿、水泥漿以及充填料漿進(jìn)行了環(huán)管試驗(yàn)，開展了不同漿體泵送管道允許停泵時(shí)間試驗(yàn)研究。通過調(diào)節(jié)不同流速、不同濃度，測量單位管道輸送過程的壓力損失，測量管道進(jìn)口濃度和出口濃度的差，判斷是否沉降，確定臨界流速，最終得出不同漿體的允許停泵時(shí)間。低濃度料漿在低速輸送的情況下，極易發(fā)生沉降，在高速輸送的情況不發(fā)生沉降，但幾乎都不允許停泵；而高濃度料漿，由于自身的抗分層離析能力強(qiáng)，臨界速度降低，允許停泵時(shí)間隨之延長。

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鎳鈷資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目(金科礦2017-01).

(2018?03?02)

傅 耀(1966—)，男，甘肅隴西人，教授級高工，現(xiàn)從事采礦技術(shù)研究工作，Email：646127125@qq.com。