管道输送铁精矿原理及工艺流程.docx

第 22 卷第 4 期安 徽 冶 金 科 技 职 业 学 院 学 报 vol 22 no 42012 年 10 月journal of anhui vocational college of metallurgy and technologyoct 2012管道输送铁精矿原理及工艺流程 苑智( 马钢工程管理部 安徽马鞍山243000)摘 要: 根据国内采用管道输送铁精矿现状，介绍了铁精矿管道输送的原理、技术要求、工艺流程及应用展望。关键词: 管道输送; 原理; 技术要求; 工艺流程; 展望中图分类号: td58: u171文献标识码: a文章编号: 1672 9994( 2012) 04 0021 03传统上采用火车和汽车运输铁精矿，线路建设和运输成本均比较高，而且经常伴随着交通堵塞和 安全事故，沿途抛撒对环境影响也较大。随着太钢 尖山铁矿 1997 年第一条从尖山到太钢的 102 公里 铁精矿管道输送线路的建成和投产，安全、经济、环 保、节能的新型铁精矿输送方式引起了钢铁企业的 关注，随后昆钢大红山铁矿 2007 年 1 月 171 km、 包钢白云西矿 2010 年 1 月 142 km、攀钢白马铁矿2012 年 4 月 100 km 铁精矿输送管道的成功建成 投运，标志着国内采用管道输送铁精矿的技术应用 日趋成熟。泵房区域包括浓缩池、搅拌槽、主泵、ph 值调节系统、除氧系统、自动控制系统; 输送管道包括矿浆管 道、信号线管线、沿途标志桩和阴极保护桩; 过滤区域包括阀门站、浓缩池、搅拌槽、过滤机、水泵房等。起始端浓缩池代替了选厂浓缩池、终端过滤机代替 了选厂过滤 机、铁精矿输送管道取代了火车和汽 车、终端皮带转运系统代替了人工或半机械卸货和转运方式。另外管道输送方式还颠覆了以往长距 离输水管道设置多极泵站的形式，一般只设立一级 泵站，国内仅昆钢大洪山铁精矿输送管线，因多次 穿越高山峡谷且最低最高高差达 1500 m 才设立了 多级泵站，太钢、包钢、攀钢以及国外大多数管道系 统 100 km 以上输送距离均为一级泵站，中间不再 设立加压泵站。1. 2 管道输送铁精矿的技术要求首先对进入管道的铁精矿浆的要求，一是粒度 要求，铁精矿干粉粒度较大时，容易造成矿浆内悬浮物固体加速沉降，难以长距离输送，因此超过给 定筛孔粒度的精矿粉比率要符合设计要求; 二是对矿浆的浓度要求，铁精矿本身的密度较大，矿浆又 是一种水粉混合物，要确保在一定的流速下铁精矿浆不会沉降、在一定的停机时间内矿浆不会堵塞管 道，矿浆的重量比浓度必须符合试验确定的数值;三是必须的防腐蚀药剂，高压长距离输送使用焊接 钢管，所以需要一个石灰添加系统，使 矿 浆 的 ph 值转化为弱碱性，以防止酸腐蚀; 另外设置亚硫酸钠除氧系统，当检测发现浆体中含氧量较高时及时 添加亚硫酸钠。其次是对铁精矿输送管道的要求，一是管材要 求，目前国内管道输送系统的设计使用年限一般在1铁精矿管道输送原理及技术要求1. 1铁精矿管道输送原理采用管道进行铁精矿输送，就是把本来应该在 矿山选厂经过选矿工艺，浓缩、过滤分离出的铁精 矿固体干粉，通过铁路或公路运输到烧结或球团厂 进行后续生产的方式，改为在浓缩、过滤分离出铁 矿粉前，直接将选矿后的铁精矿粉与水的固液混合 物输送到铁精矿管道输送系统的浓缩池进行浓缩， 浓缩溢流水回到选矿厂二次利用，浓缩池底流铁精 矿浆在添加防腐蚀药剂后，通过中高压主泵压入输 送管道，送到球团或烧结厂终端，在终端进行过滤 分离出铁精矿粉，然后直接通过皮带转运系统进入 球团或烧结生产的方法。同传统运输方式相比，管道输送系统包括起始 端泵房区域、中间输送管道、终端过滤区域。其中收稿日期: 2012 04 26作者简介: 苑智( 1968 ) ，马钢集团公司工程管理部，高级工程师，国家注册监理工程师。22安 徽 冶 金 科 技 职 业 学 院 学 报 2012 年第 4 期30 年以上，输送铁精矿管道的最大压力是 24 mpa，而且要求管道弯曲时只能用焊接钢管现场大弧度 冷弯而不能折弯，因此防腐蚀较好的承插口铸铁管 和法兰连接的衬石钢管均不能使用，也不使用容易 造成旋流、增加冲刷的螺旋焊管，一般使用高强度 的低合金石油管线 钢 x60、x65 或 x80 板 材，采 用 直缝焊接; 二是管道制作和焊接要求高，目前国内 设计的矿浆管道管径范围 229 7 355 6，焊工 无法进入内部焊接，要做到内部焊缝无凸起、夹渣、 咬肉( 内 陷 ) 、裂 纹 等，管 道制作必须在专门的工 厂，现场焊接的焊工必须进行二次专业培训，不论 焊工等级如何，能够符合焊接现场考试合格要求的 才能参加焊接; 三是外部防腐和管沟回填要求高， 管道穿越高山、河流、草原、沙漠、铁路、公路等，管 沟回填介质复杂，目前均采用多层聚乙烯( 3pe) 防 腐层，性价比较好，同时要求回填介质要密实且不 能损坏防腐层; 四是对管道敷设坡度有要求，矿浆管道不能像净水管道那样可以 90上下左右拐弯，左右弯曲时必须大弧度弯曲，上下坡度一般不大于10% 、最大不大于 12% ，否则可能造成矿浆的缓慢 沉降以至于堵管; 五是增加阴极防护功能确保对管 道的保护，为 了 防止管道保护层破坏造成化学腐 蚀，增加阴极保护功能防止管道的氧化腐蚀。再次，对系统的运行要求高，除了各种 参 数 必 须符合设计 要 求、并通过自动监控系统实时监控 外，还要求起始端矿浆必须经过搅拌槽进行充分拌 合以使矿浆均匀进入喂料泵和主泵，系统的启动、 停机、冲洗必须按照生产流程进行操作，泄露、故障 等事故处理按照工艺应急方案实施。2铁精矿管道输送系统工艺流程本文仅介绍与输送有关情况，选厂新建或改造后满足粒度要求和终端皮带转运后的生产系统不再叙述。铁精矿管道输送系统工艺流程见图 1。图 1 管道输送系统工艺流程从图 1 可以看出，在起始端泵房区域，从矿山选厂来的铁精矿浆进入精矿浓缩池，上部溢流水通过溢流泵送回选厂使用，底流浓缩矿浆通过底流矿浆泵打到矿浆分配槽，矿浆的浓度通过底流矿浆泵苑智: 管道输送铁精矿原理及工艺流程23总第 58 期控制，制备好的石灰乳通过底流矿浆泵入口进入分配槽，以便利用底流矿浆泵的高速紊流与矿浆充分 混合; 矿浆从分配槽进入搅拌槽，在搅拌槽内安装 有搅拌器，对矿浆不间断搅拌，然后通过喂料泵将 矿浆送入主泵; 当生产过程检测矿浆中含氧量较高 时，制备的亚硫酸钠通过喂料泵入口与矿浆充分混 合，达到除氧的目的; 在主泵之前设立有矿浆测试 安全环管，该管内径与矿浆主管道最大内径一致， 在试车期间矿浆在检测环管内循环，来确定生产的 矿浆特性是否与设计一致，以便调整运行参数，当 矿浆参数检测不合格时，也可以通过喂料泵或检测 环管阀门将矿浆返回到浓缩池或搅拌槽; 主泵将喂 料泵恒压送来的矿浆加压到长途输送管道。当输 送管道出现故障时，矿浆搅拌槽可以储存一定时间 的矿浆，以便给消除故障留出足够多的时间。矿浆通过管道到达终端过滤区域时，通过终端 阀门站确定矿浆的流向，正常情况下矿浆直接到过 滤机分配箱，由分配箱将矿浆分配到各个过滤机， 过滤后的铁精矿粉直接通过皮带转运到外部烧结 或球团生产线，过滤后的最终滤液经过滤机下部的 滤液池自流到浓缩池，部分上部滤清液也可进入滤 液澄清池用于过滤机滤板清洗或进入工艺冲洗水 池; 当过滤机进行检修或后续生产暂时不需要精矿 粉时，矿浆可以从阀门站进入矿浆搅拌槽，进行一 段时间的储存，同时搅拌槽内的搅拌器不间断对矿 浆进行搅拌，以防止矿浆下沉、淤积，随后矿浆通过 喂料泵进入过滤机分配箱、再分配给过滤机，同理 选厂检修时，搅拌槽也可以预先存储 12 个小时的 矿浆供后续生产使用; 当系统长时间停车时，管道 冲洗水、浆头、浆尾可以直接从阀门站进入终端浓 缩池进行浓缩，浓缩后的底流矿浆通过底流泵打入 搅拌槽，溢流水进入工艺水池用于过滤车间各种设 施的冲洗，或通过回水泵打入水处理设施，处理后进入供水系统或外排。铁精矿输送系统可以连续工作，当输送矿浆不 足时也可断续工作，但每次停机的时间不得超过 8 小时，否则将造成矿浆物料的沉降及发生堵管的风 险。当停机必须超过 8 小时之前，应从起始泵站用 水冲洗管道，使管道内充满水，关闭终端阀门再停 机。继续输送矿浆时，应先打开终端阀门，再泵入 矿浆。管道沿线有自动监控和泄漏系统，当矿浆管 道遇到外力损坏时，监控系统自动报警，并及时判 断出管道损坏位置，管道可以带浆停车、修理，但埋 地管道损坏的几率非常小。3结语采用管道输送铁精矿的技术是成熟的，长距离输送管道取代火车、汽车为各企业每年节省数千万元、甚至以亿元计的运输费用，太钢、包钢、昆钢、攀 钢铁精矿管道输送项目均由美国管道系统工程有 限公司利用其专有技术设计，国内对管道输送理论 研究及其他适用范围的探讨也在不断进行，有的钢 铁公司在进行管道穿越平原的调研，有的正在论证 穿越城区的短途管道输送项目经济可行工作，一些 煤矿企业在与研究机构共同探讨长距离煤碳管道 输送的可行性。总之，可以看到在不远的将来，固 液相介质管道输送的成功案例将越来越多，更加经 济、节能、环保的项目将不断涌现。参 考 文 献1邹伟生，袁 海 燕，罗 绍 卓 长 距 离 管道输送发展现状 及在矿山的 应 用 前 景j 金属材料与冶金工程 2009 37( 1) 57 60王浩 铁精矿浆输送管道施工技术j 科学技术与 工程 2011 11( 25) 6024 60312simple analyzing the principle and technology ofapplying pipeline transporting iron oreyuan zhiaccording to the actuality of applying pipeline transporting iron ore in china，thisabstract: