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，管道技術在我國已逐步發展并漸趨成熟，其中礦漿管道便是代表之一。礦漿管道技藝是一項興發于上世紀60年代的新興輸運手段。我國的礦漿管道技術之所以能夠漸趨發展，是因為參訪、學習并導入了來自蘇聯的設計構想，并在此基礎之中融以相應的完善方式使其在我國得以有效應用。隨著工業的開發進程，工業對于礦產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行辨析并借此給出保養之策，以期增大管道的使用期限，從而促使工廠等生產產業可正常使用礦漿管道技術，增大使用率。

關鍵詞：磷礦石;制漿系統;礦漿管道;磨蝕

一、概述

某化工企業載裝一套產量在1200kt/a的磷礦選礦系統裝置，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現，當進行磨機帶料的試車項目時，旋流分級器的流回漿管道往往磨損程度較為嚴重，以聚丙烯為材質（管徑DN300）的輸管道僅需3.5h便可被磨損，易致使生產無法連續且系統運轉失常，以該問題為導向，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行大流量的溢流、流磨，流磨的磷礦漿需進行分級的程序后，進行頂流與底流的區分，并按比例分層進行篩選，諸如頂流30%的磷礦漿被判合格后將進入磷礦的浮選體系之中，而底流70%的粗礦漿在不達標的情況下將重返磨機中，并進行再一次的研磨[2]。在這個過程中應對磷礦制漿體系的旋流器進行解析，高度差的產生使得旋流器的頂流磷礦漿得以流入選礦體系，故而，當旋流器的鋪設位置處于3樓的高度，此時磨機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入口時，管道中內置了一個拐彎口，磷礦漿將在拐彎口進行彎道變向，故而，礦漿管道在此拐彎口處的磨損狀況較為突出[3]。

結合該表中磷礦漿粒度的測算結果可分析出，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，從而磨損了管道內部。

三、緩解管道磨損的策略構想

經數據等分析磷礦漿管道的磨損緣由后，筆者在試車的進程中嘗試放棄pp材質的管道，并將不銹鋼材質的管道進行鋪設實踐，以期多角度地解決管道磨損的病因，但應用不銹鋼管道時仍可發現磨蝕情況亦不樂觀，不銹鋼管道的使用壽命僅為兩日之久，無法從根本上適應工業的使用需要。故而針對耐侵蝕的管道材質進行再一次的篩選，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，故而在進行磨蝕方案的解決構想時，應對癥下藥，即集中對磷礦漿的流速進行“由高往低”的降速。故而，筆者在設計改造中增加了“緩沖槽”這一設計，當磷礦漿流經旋流器組時，在旋流器底部設置緩沖槽，此時緩沖槽承接了磷礦漿的高速沖刷，該設計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、改造結果測評

在經過上述的磷礦漿管道磨損緣由及改造后，并多次應用并運行防磨蝕的陶瓷管道、緩沖槽等，效果較為理想：底流的磷礦漿流經旋流器時顆粒磨損管道的問題得以較大解決，且可以發現，從旋流器底流及PO管道，其中PO管道為鋼襯的聚丙烯材質，鋪設在緩沖槽中，可使用的時長高達一年之久;除此以外，緩沖槽出口、磨機入口的管道鋪設中，當接入鋼襯陶瓷材質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行加工升級的過程中，將其投入施工現場時再一次驗證了，該體系了全面適應了磷礦礦漿的沖刷考驗，與此同時，以鋼襯陶瓷質地的管道替換以往的料漿質地管道，磨機入口處、緩沖槽出口所鋪設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進行敘述，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管道的材質、及增設緩沖槽等策略，進一步證實礦漿磨蝕的猜想及解決方略的合理性，最后對改進后的礦漿管道鋪設進行實際的測驗，再一次驗證了緩沖槽、陶瓷管道可有效拯救礦漿管道的磨蝕情況。

參考文獻：

[1]柳富明.長輸礦漿管道流動特性的數值模擬[J].煤礦機械，2018.

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