細(xì)顆粒包裹大顆粒高濃度漿體管道輸送方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體顆粒料管道輸送方法技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是一種細(xì)顆粒包裹大顆粒漿體高濃度管道輸送方法。
【背景技術(shù)】
[0002]漿體管道輸送是從上世紀(jì)50年代興起的一種新運(yùn)輸方式，它是將固體顆粒物料與液體(即水)混合，采用泵送的方式在管道中運(yùn)輸。目前，漿體管道輸送按固體顆粒物料的大小分為兩種類型:200目以下的粗固體顆粒，借助液體的紊流在漿體中形成懸浮狀態(tài)，流速大于2米/秒，濃度低于50%，且管道橫斷面上固體顆粒濃度分布不均勻，即形成大顆粒在底部細(xì)顆粒在上部的推移質(zhì)形式，運(yùn)動中位于底部的大顆粒對管道的磨損較大，使用壽命為5年左右，只適用于短距離大顆粒物料輸送；200目以上的粉末狀顆粒，能均勻懸浮于漿體中，形成均質(zhì)流體，流速小于2米/秒，濃度大于50%，管道橫斷面上固體顆粒濃度分布均勻，即顆粒均勻分布形成懸浮質(zhì)形式，對管道的磨損較小，使用壽命大于20年，適用于長距離高濃度漿體輸送。由此可見，目前漿體管道輸送中存在兩種情況，即輸送細(xì)顆粒物料，管道磨損小，使用壽命長，輸送粗顆粒物料，管道磨損大，使用壽命短。
[0003]國外漿體管道輸送技術(shù)起步較早，主要針對200目以上細(xì)固體顆粒的長距離高濃度漿體輸送，發(fā)展較為成熟，但一直沿用50年代沒有改進(jìn)方法的漿體輸送技術(shù)。在漿體管道磨損研宄中，如國內(nèi)云南大紅山管道公司的申請專利，只是考慮添加硫酸鈉除氧和加石灰乳調(diào)節(jié)PH值對低碳鋼的腐蝕和磨損(201410158707.5 一種低磨損的漿體管道輸送系統(tǒng)和方法，201420192707.2—種低腐蝕的漿體管道輸送系統(tǒng)和方法)。我國漿體管道輸送技術(shù)也主要應(yīng)用200目以上細(xì)固體顆粒高濃度漿體遠(yuǎn)距離長壽命管道輸送技術(shù)和200目以下粗固體顆粒低濃度漿體短距離短壽命管道輸送技術(shù)。隨著漿體管道輸送技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，諸如對尾礦、泥沙、煤等介質(zhì)的大小顆粒、高濃度漿體遠(yuǎn)距離、長壽命管道輸送中，若滿足高濃度、遠(yuǎn)距離、長壽命管道輸送，就需研磨固體顆粒達(dá)到200目以上才能符合管道運(yùn)輸要求，但是必然增加加工研磨和尾端脫水成本；若減小研磨和尾端脫水成本，形成大小顆粒物料進(jìn)行管道輸送，由于增大了管道的磨損，只能適用于低濃度漿體短距離、短壽命管道輸送。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種細(xì)顆粒包裹大顆粒高濃度漿體管道輸送方法，使用不同承壓強(qiáng)度的耐磨管道輸送懸浮漿與大小顆粒物料形成的高濃度漿體，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長壽命、低成本的管道輸送。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下:
一種細(xì)顆粒包裹大顆粒高濃度漿體管道輸送方法，輸送的固體顆粒料粒徑小于6mm，包括以下步驟:
取固體顆粒料中粒徑小于0.075mm的細(xì)顆粒與水混合，形成濃度為10%?40%的懸浮漿； 將懸浮漿與固體顆粒料混合，形成濃度為50%?75%的混合高濃度漿體；
采用泵送的方式在管道中輸送所述混合高濃度漿體，控制漿體流速為1.5m/s?4.5m/s且不低于臨界流速，并施加IMPa?5MPa的絕對壓力；
按以上3個(gè)步驟完成漿體在管道中以細(xì)顆粒包裹大顆粒的偽均質(zhì)流體形式的紊流運(yùn)動，且管壁處形成0.5mm?2_的黏性底層，減少物料對管道磨損。
[0006]進(jìn)一步地，所述管道是金相組織為針狀貝氏體/板條狀馬氏體復(fù)相組織的貝氏體耐磨管道或粒狀貝氏體/針狀鐵素體復(fù)相組織的貝氏體耐磨管道。
[0007]進(jìn)一步地，所述固體顆粒料為沙或礦石或煤。
[0008]進(jìn)一步地，所述固體顆粒料為沙，懸浮漿濃度為25%，混合高濃度漿體濃度為60%，流速為2.5m/s，絕對壓力為2Mpa。
[0009]進(jìn)一步地，所述固體顆粒料為礦石，懸浮漿濃度為40%，混合高濃度漿體濃度為50%，流速為4.5m/s，絕對壓力為5MPa。
[0010]進(jìn)一步地，所述固體顆粒料為精礦，懸浮漿濃度為20%，混合高濃度漿體濃度為75%，流速為3.5m/s，絕對壓力為3MPa。
[0011]進(jìn)一步地，所述固體顆粒料為煤，懸浮漿濃度為10%，混合高濃度漿體濃度為50%，流速為1.5m/s，絕對壓力為IMpa。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的漿體管道輸送方法，填補(bǔ)了國內(nèi)外針對最大粒徑為6_的大小固體顆粒料形成的高濃度漿體遠(yuǎn)距離長壽命低成本管道輸送技術(shù)的空白，能夠提高輸送介質(zhì)顆粒大小的多樣性，并滿足遠(yuǎn)距離安全、有效運(yùn)輸?shù)那疤嵯?，?jié)約成本，延長管道使用壽命，可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明細(xì)顆粒包裹大顆粒高濃度漿體管道輸送的橫剖面圖。
[0014]圖2是本發(fā)明細(xì)顆粒包裹大顆粒高濃度漿體管道輸送的縱剖面圖。
[0015]圖3是本發(fā)明細(xì)顆粒包裹大顆粒高濃度漿體管道輸送中，大顆粒受懸浮漿、絕對壓力、流速的共同作用，形成向管道中心的流動的效果圖。
[0016]其中1-管壁，2-紊流中心區(qū)，3-紊流過渡區(qū)，4-黏性底層，5-絕對壓力。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底的和完全的，然而這些實(shí)施例僅僅是示意性的，不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明解釋為局限于這些公開的示例性實(shí)施例。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的細(xì)顆粒包裹大顆粒高濃度漿體管道輸送方法，首先本發(fā)明漿體的制作采用的是懸浮漿代替常規(guī)溶劑-水，參與大小顆粒物料的混合(物料可以是礦石、煤、沙等等可以進(jìn)行管道輸送的介質(zhì)，最大粒徑為6_)，目的在于對大顆粒物料進(jìn)行包裹，形成一定的懸浮作用，同時(shí)降低漿體在管道中運(yùn)行的速度，減小粗顆粒對管道的磨損。其中懸浮漿可以采用三種方法形成:采用水與粒徑小于0.075mm的細(xì)顆粒物料按照一定比例混合，其濃度為10%?40%，；循環(huán)利用尾端脫水產(chǎn)生的帶細(xì)顆粒物料的廢水作為首端參與物料混合的懸浮漿，需調(diào)整其濃度為10%?40% ;利用研磨機(jī)構(gòu)將部分物料研磨到0.075mm以下，與水配合形成10%-40%的懸浮漿。這三種懸浮漿的制作，可以單獨(dú)采用某一種方法，也可以幾種方法進(jìn)行組合，提高懸浮漿的利用率。
[0019]其次，將制作好的懸浮漿與大小顆粒物料混合，形成濃度為50%?75%的高濃度混合漿體。如果濃度過小，大顆粒物料容易沉積于管道底部，物料輸送過程中，會加大對管道底部的磨損；濃度過大，則增加漿體的黏稠度，增大泵的運(yùn)行壓力以及漿體在管路中的阻力損失。
[0020]再次，要保證高濃度漿體在管道中形成的絕對壓力值為IMPa?5MPa (即可通過泵送壓力來提供，泵送壓力=基本運(yùn)行壓力+額外壓力，基本運(yùn)行壓力指漿體在管道中流動所需的基本壓力值，額外壓力即指形成細(xì)顆粒包裹大顆粒條件所需的絕對壓力)，漿體流速
1.5m/s?4.5m/s，且不低于臨界流速(臨界流速指漿體在管道中形成紊流運(yùn)動所需的最低流速值)，目的是，在懸浮漿、管道中漿體的絕對壓力以及流速三個(gè)因素的共同作用下，形成細(xì)顆粒包裹大顆粒狀的偽均質(zhì)流體，運(yùn)動過程中，漿體在管道橫斷面上是跳躍質(zhì)和懸浮質(zhì)形式，在整個(gè)管道中以紊流狀態(tài)運(yùn)行，從而使管道內(nèi)壁能夠形成厚度為0.5mm?2_的黏性底層，保護(hù)管道免受大顆粒物料的磨損，減小顆粒對管道的磨損度，延長管道的使用壽命。為保證管道中的絕對壓力和漿體流速滿足設(shè)計(jì)要求，可以在管段適當(dāng)位置加設(shè)串聯(lián)泵或減小管道直徑或在尾端增加阻力，保證絕對壓力滿足在管壁處形成厚度為0.5mm?2_的黏性底層，且大顆粒往管道中間流動，不降到管壁處造成磨損。
[0021]另外，采用泵送方式輸送高濃度漿體時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要可選擇離心渣漿泵或隔膜泵，其運(yùn)行壓力=基本運(yùn)行壓力(由漿體管道輸送距離、高程、管道沿程及局部阻力損失確定)+額外壓力(即本發(fā)明需提供給漿體的絕對壓力)。
[0022]最后，根據(jù)物料顆粒對管壁磨損量以及管道自身的承壓能力，可選擇不同抗拉強(qiáng)度的貝氏體管線鋼作為耐磨管道，如金相組織為針狀貝氏體/板條狀馬氏體復(fù)相組織或粒狀貝氏體/針狀鐵素體復(fù)相組織的貝氏體耐磨管道，滿足管道使用壽命超過15年以上。此大小顆粒高濃度漿體管道輸送過程中，沿線可采用地埋的方式，減少土地利用率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)長距離漿體管道輸送，其中長距離可滿足大于1Km的輸送要求。
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