泵送管道允许停泵时间试验研究*

傅 耀，郑伯坤，李 凤，邓高岭，黄腾龙，尹旭岩



泵送管道允许停泵时间试验研究*

傅 耀1，郑伯坤2，李 凤1，邓高岭2，黄腾龙2，尹旭岩2

(1.金川集团股份有限公司 镍钴资源综合利用国家重点实验室，甘肃 金昌 737100；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012)

基于环管试验开展了泵送管道允许停泵时间试验研究，分别针对尾砂浆、水泥浆以及充填料浆进行了试验。低浓度料浆在低速输送的情况下，极易发生沉降，在高速输送的情况不发生沉降，但几乎都不允许停泵；而高浓度料浆，由于自身的抗分层离析能力强，临界速度降低，允许停泵时间随之增长，且灰砂比越大，料浆的允许停泵时间越长。

环管试验；泵送管道；输送阻力；停泵时间

1 环管试验方案

本文进行了尾砂浆、水泥浆、胶结充填料浆的不同流速、不同浓度的环管试验，通过调节各种料浆不同流速、不同浓度，测量单位管道输送过程的压力损失，测量管道进口浓度和出口浓度的差，判断是否沉降，确定临界流速。试验方案如表1~表3。

表1 尾砂浆环管试验方案

表2 水泥浆环管试验方案

表3 充填料浆环管试验方案

2 尾砂浆管道输送阻力及临界流速

(1) 输送阻力。在低浓度范围内，尾砂浆的管道输送阻力相近；而当浓度超过60%后，尾砂浆的管道输送阻力急剧增加；经济输送浓度应小于60%；从降低能耗，减小输送泵流量要求的角度出发，尾砂浆的最优输送浓度为60%。试验结果如表4、图1所示。

(2) 临界流速。30%浓度尾砂浆的临界沉降流速为1.4 m/s，45%浓度尾砂浆的临界沉降流速为1.2 m/s，60%浓度尾砂浆的临界沉降流速为1.2 m/s，70%浓度尾砂浆的临界沉降流速为0.8 m/s，其试验结果如表5所示。

表4 尾砂浆管道输送压力损失

图1 尾砂浆管道输送压力损失

表5 尾砂浆临界流速测定

2 水泥浆管道输送阻力及允许停泵时间

(1) 输送阻力。由于水泥浆粘度较大，管道阻力对流速较敏感，当水泥浆浓度超过45%后，输送阻力急剧增加，因此经济输送浓度应小于45%，水泥浆输送流速控制在2 m/s以下。试验结果如表6、图2所示。

表6 水泥浆管道输送压力损失

图2 水泥浆管道输送压力损失(MPa/km)

(2) 允许停泵时间测试。浓度大于45%的水泥浆在初凝之前不发生沉降，浓度为30%水泥浆在2 h左右会有少量沉降，从工艺角度出发，可考虑水泥浆管道输送，部分替代罐车输送。试验结果如表7所示。

表7 水泥浆允许停送时间试验

3 充填料浆管道输送阻力及允许停泵时间

(1) 输送阻力。充填料浆的管道阻力普遍较大，因此充填料浆输送的经济流速应控制在1.6 m/s以下，但考虑到输送的可靠性，充填料浆输送流速控制在1.2～1.6 m/s，1 km输送管道的压力损失2～3.5 MPa，试验结果如表8。

表8 充填料浆管道输送压力损失/(MPa/km)

(2) 允许停泵时间。充填输送的允许停止输送时间，直接影响充填系统的可靠性，当灰砂比为1:8时，允许停送时间为2 h，(未到初凝时间)；灰砂比1:15时，73%浓度料浆允许停泵时间为0.5 h，75%浓度料浆允许停送时间为1 h。试验结果如表9所示。

表9 充填料浆管道停送时间

4 结 论

针对尾砂浆、水泥浆以及充填料浆进行了环管试验，开展了不同浆体泵送管道允许停泵时间试验研究。通过调节不同流速、不同浓度，测量单位管道输送过程的压力损失，测量管道进口浓度和出口浓度的差，判断是否沉降，确定临界流速，最终得出不同浆体的允许停泵时间。低浓度料浆在低速输送的情况下，极易发生沉降，在高速输送的情况不发生沉降，但几乎都不允许停泵；而高浓度料浆，由于自身的抗分层离析能力强，临界速度降低，允许停泵时间随之延长。

[1] 刘同有,等.充填采矿技术与应用[M].北京:冶金工业出版社,2001.

[2] 郑伯坤,邓高岭,李向东.高陡山区长距离稳压膏体充填技术应用研究[J].采矿技术,2018,18(2):1−2,14.

[3] 周爱民,等.矿山充填技术的发展及其新概念[C]//第四届全国充填采矿会议论文集.长沙:中国有色金属学会采矿学术委员会,1999.

[4] 李向东,郑伯坤,等.深部充填管道减压增阻技术研究[R].长沙:长沙矿山研究院有限责任公司,2018.

[5] 郑伯坤,李向东,盛 佳.基于环管试验的高浓度料浆输送性研究[J].矿业研究与开发,2012,32(06):31−34.

[6] 郑伯坤,邓高岭,李向东.大店沟金矿充填工艺方案论证[J].采矿技术,2018,18(1):13−16.

[7] 牟宏伟,吕文生,杨 鹏.螺旋管在小倍线充填中的应用及充填倍线公式修正[J].工程科学学报,2016,38(8):1069−1074.

[8] 甘德清,高 锋,陈 超,等.管道输送高浓度全尾砂充填料浆的阻力损失研究[J].矿业研究与开发,2016,36(1):94−98.

[9] 邓代强,王 莉,周 喻.充填料浆L型管道自流输送模拟试验分析[J].广西大学学报(自然科学学报),2012,37(4):837−843.

镍钴资源综合利用国家重点实验室资助项目(金科矿2017-01).

(2018−03−02)

傅 耀(1966—)，男，甘肃陇西人，教授级高工，现从事采矿技术研究工作，Email：646127125@qq.com。