磷礦石礦漿管道磨蝕原因分析及解決措施

袁棟

摘要：近些年來，管道技術(shù)在我國已逐步發(fā)展并漸趨成熟，其中礦漿管道便是代表之一。礦漿管道技藝是一項(xiàng)興發(fā)于上世紀(jì)60年代的新興輸運(yùn)手段。我國的礦漿管道技術(shù)之所以能夠漸趨發(fā)展，是因?yàn)閰⒃L、學(xué)習(xí)并導(dǎo)入了來自蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)構(gòu)想，并在此基礎(chǔ)之中融以相應(yīng)的完善方式使其在我國得以有效應(yīng)用。隨著工業(yè)的開發(fā)進(jìn)程，工業(yè)對于礦產(chǎn)資源的渴求度及需求度大幅提升，礦漿管道的技藝亦隨工業(yè)需求度的遞增而日漸成熟。作為管道輸送物料之一的磷礦石料，即磷礦石礦漿管道技藝是本篇文論的探析對象，筆者將以磷礦石礦漿受磨蝕的緣由進(jìn)行辨析并借此給出保養(yǎng)之策，以期增大管道的使用期限，從而促使工廠等生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)可正常使用礦漿管道技術(shù)，增大使用率。

關(guān)鍵詞：磷礦石;制漿系統(tǒng);礦漿管道;磨蝕

一、概述

某化工企業(yè)載裝一套產(chǎn)量在1200kt/a的磷礦選礦系統(tǒng)裝置，其礦漿的輸送狀況可如圖a所示，在投注使用該種選礦裝置后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)行磨機(jī)帶料的試車項(xiàng)目時，旋流分級器的流回漿管道往往磨損程度較為嚴(yán)重，以聚丙烯為材質(zhì)（管徑DN300）的輸管道僅需3.5h便可被磨損，易致使生產(chǎn)無法連續(xù)且系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)失常，以該問題為導(dǎo)向，圖a如下：

二、礦漿管道磨損的緣由

管道磨蝕，是因流通的液體中含固體顆粒且流通的速率較為快速，故而在較短時長內(nèi)對管壁造成了一定的沖擊和磨損[1]。追析磨損的緣由還需從磷礦的制漿體系進(jìn)行思考，觀察磷礦制漿裝置體系，該體系主要使用Q3245的單倉濕式的形式進(jìn)行大流量的溢流、流磨，流磨的磷礦漿需進(jìn)行分級的程序后，進(jìn)行頂流與底流的區(qū)分，并按比例分層進(jìn)行篩選，諸如頂流30%的磷礦漿被判合格后將進(jìn)入磷礦的浮選體系之中，而底流70%的粗礦漿在不達(dá)標(biāo)的情況下將重返磨機(jī)中，并進(jìn)行再一次的研磨[2]。在這個過程中應(yīng)對磷礦制漿體系的旋流器進(jìn)行解析，高度差的產(chǎn)生使得旋流器的頂流磷礦漿得以流入選礦體系，故而，當(dāng)旋流器的鋪設(shè)位置處于3樓的高度，此時磨機(jī)的入口位置與旋流器的出口底部相差近14-15m，且旋流器、磨機(jī)的入口將造成近1.4-1.5m的水平位距差，底流的磷礦漿回流管道在返流磨機(jī)入口時，管道中內(nèi)置了一個拐彎口，磷礦漿將在拐彎口進(jìn)行彎道變向，故而，礦漿管道在此拐彎口處的磨損狀況較為突出[3]。

結(jié)合該表中磷礦漿粒度的測算結(jié)果可分析出，來自旋流分級器的磷礦漿顆粒徑度較粗，且呈沙粒狀的磷礦漿體自上往下流出旋流器底部之時，受地心的重力原理做了加速度的運(yùn)動，故而此時的磷礦漿流動速率較快速，且粒徑粗大的礦漿粒在長時間的流沖過程中也在磨刷管道，從而磨損了管道內(nèi)部。

三、緩解管道磨損的策略構(gòu)想

經(jīng)數(shù)據(jù)等分析磷礦漿管道的磨損緣由后，筆者在試車的進(jìn)程中嘗試放棄pp材質(zhì)的管道，并將不銹鋼材質(zhì)的管道進(jìn)行鋪設(shè)實(shí)踐，以期多角度地解決管道磨損的病因，但應(yīng)用不銹鋼管道時仍可發(fā)現(xiàn)磨蝕情況亦不樂觀，不銹鋼管道的使用壽命僅為兩日之久，無法從根本上適應(yīng)工業(yè)的使用需要。故而針對耐侵蝕的管道材質(zhì)進(jìn)行再一次的篩選，最終敲定了對陶瓷管道的使用，該陶瓷型管道可在一定程度上對抗磷礦漿的大顆粒沖刷。與此同時，磷礦漿迅疾的流速是使得管道遭遇磨蝕的一個主要緣由，故而在進(jìn)行磨蝕方案的解決構(gòu)想時，應(yīng)對癥下藥，即集中對磷礦漿的流速進(jìn)行“由高往低”的降速。故而，筆者在設(shè)計(jì)改造中增加了“緩沖槽”這一設(shè)計(jì)，當(dāng)磷礦漿流經(jīng)旋流器組時，在旋流器底部設(shè)置緩沖槽，此時緩沖槽承接了磷礦漿的高速沖刷，該設(shè)計(jì)可緩解磷礦漿的高流速并降低顆粒對管道的沖刷磨損[4]。

四、改造結(jié)果測評

在經(jīng)過上述的磷礦漿管道磨損緣由及改造后，并多次應(yīng)用并運(yùn)行防磨蝕的陶瓷管道、緩沖槽等，效果較為理想：底流的磷礦漿流經(jīng)旋流器時顆粒磨損管道的問題得以較大解決，且可以發(fā)現(xiàn)，從旋流器底流及PO管道，其中PO管道為鋼襯的聚丙烯材質(zhì)，鋪設(shè)在緩沖槽中，可使用的時長高達(dá)一年之久;除此以外，緩沖槽出口、磨機(jī)入口的管道鋪設(shè)中，當(dāng)接入鋼襯陶瓷材質(zhì)的管道可提升礦漿管道的整體使用時長（亦為1年）。

在不斷對制漿體系進(jìn)行加工升級的過程中，將其投入施工現(xiàn)場時再一次驗(yàn)證了，該體系了全面適應(yīng)了磷礦礦漿的沖刷考驗(yàn)，與此同時，以鋼襯陶瓷質(zhì)地的管道替換以往的料漿質(zhì)地管道，磨機(jī)入口處、緩沖槽出口所鋪設(shè)的陶瓷管道將整體的管道使用壽命提至2年之久，較為理想。

五、結(jié)束語

綜上所述，本篇文論主要以磷礦石礦漿管道的磨蝕為切點(diǎn)進(jìn)行敘述，分別通過示范磷礦選礦體系圖，對磨蝕緣由提出猜想并提出改進(jìn)管道的材質(zhì)、及增設(shè)緩沖槽等策略，進(jìn)一步證實(shí)礦漿磨蝕的猜想及解決方略的合理性，最后對改進(jìn)后的礦漿管道鋪設(shè)進(jìn)行實(shí)際的測驗(yàn)，再一次驗(yàn)證了緩沖槽、陶瓷管道可有效拯救礦漿管道的磨蝕情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]柳富明.長輸?shù)V漿管道流動特性的數(shù)值模擬[J].煤礦機(jī)械，2018.

[2]許振良，蔡榮宦，武日權(quán)，等.礦漿管道輸送臨界流速試驗(yàn)研究[J].潔凈煤技術(shù)，2018，v.24;No.115（03）：139-143.