泵送管道允許停泵時間試驗研究*

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間試驗研究*

傅 耀1，鄭伯坤2，李 鳳1，鄧高嶺2，黃騰龍2，尹旭巖2

(1.金川集團股份有限公司 鎳鈷資源綜合利用國家重點實驗室，甘肅 金昌 737100；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

基于環管試驗開展了泵送管道允許停泵時間試驗研究，分別針對尾砂漿、水泥漿以及充填料漿進行了試驗。低濃度料漿在低速輸送的情況下，極易發生沉降，在高速輸送的情況不發生沉降，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，臨界速度降低，允許停泵時間隨之增長，且灰砂比越大，料漿的允許停泵時間越長。

環管試驗；泵送管道；輸送阻力；停泵時間

1 環管試驗方案

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

表1 尾砂漿環管試驗方案

表2 水泥漿環管試驗方案

表3 充填料漿環管試驗方案

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，尾砂漿的管道輸送阻力相近；而當濃度超過60%后，尾砂漿的管道輸送阻力急劇增加；經濟輸送濃度應小于60%；從降低能耗，減小輸送泵流量要求的角度出發，尾砂漿的最優輸送濃度為60%。試驗結果如表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，其試驗結果如表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，當水泥漿濃度超過45%后，輸送阻力急劇增加，因此經濟輸送濃度應小于45%，水泥漿輸送流速控制在2 m/s以下。試驗結果如表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) 允許停泵時間測試。濃度大于45%的水泥漿在初凝之前不發生沉降，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，可考慮水泥漿管道輸送，部分替代罐車輸送。試驗結果如表7所示。

表7 水泥漿允許停送時間試驗

3 充填料漿管道輸送阻力及允許停泵時間

(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濟流速應控制在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，試驗結果如表8。

表8 充填料漿管道輸送壓力損失/(MPa/km)

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

表9 充填料漿管道停送時間

4 結 論

針對尾砂漿、水泥漿以及充填料漿進行了環管試驗，開展了不同漿體泵送管道允許停泵時間試驗研究。通過調節不同流速、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間。低濃度料漿在低速輸送的情況下，極易發生沉降，在高速輸送的情況不發生沉降，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，臨界速度降低，允許停泵時間隨之延長。

[1] 劉同有,等.充填采礦技術與應用[M].北京:冶金工業出版社,2001.

[2] 鄭伯坤,鄧高嶺,李向東.高陡山區長距離穩壓膏體充填技術應用研究[J].采礦技術,2018,18(2):1?2,14.

[3] 周愛民,等.礦山充填技術的發展及其新概念[C]//第四屆全國充填采礦會議論文集.長沙:中國有色金屬學會采礦學術委員會,1999.

[4] 李向東,鄭伯坤,等.深部充填管道減壓增阻技術研究[R].長沙:長沙礦山研究院有限責任公司,2018.

[5] 鄭伯坤,李向東,盛 佳.基于環管試驗的高濃度料漿輸送性研究[J].礦業研究與開發,2012,32(06):31?34.

[6] 鄭伯坤,鄧高嶺,李向東.大店溝金礦充填工藝方案論證[J].采礦技術,2018,18(1):13?16.

[7] 牟宏偉,呂文生,楊 鵬.螺旋管在小倍線充填中的應用及充填倍線公式修正[J].工程科學學報,2016,38(8):1069?1074.

[8] 甘德清,高 鋒,陳 超,等.管道輸送高濃度全尾砂充填料漿的阻力損失研究[J].礦業研究與開發,2016,36(1):94?98.

[9] 鄧代強,王 莉,周 喻.充填料漿L型管道自流輸送模擬試驗分析[J].廣西大學學報(自然科學學報),2012,37(4):837?843.

鎳鈷資源綜合利用國家重點實驗室資助項目(金科礦2017-01).

(2018?03?02)

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