尾矿管道

尾矿管道简介有色金属选矿和黑色金属选矿排出的尾矿浆，需输送到尾矿库存放，目前国内主流的输送方式是采用尾矿管进行输送。尾矿管主要采用的就是超高分子量聚乙烯管。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是指粘均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯（PE），由于其分子量极高，具有耐磨损、耐冲击、耐腐蚀、自润滑等优异的综合性能，被称为“令人惊异的塑料”，但成型加工较为困难。近年来由于柱塞推压、单螺杆挤出等技术的突破，使UHMWPE管材得以实现了工业化连续生产。该管材具有如下优点：（1）耐磨性居塑料之冠，是碳钢、不锈钢的7~10倍；（2）冲击强度列塑料之首，为PC的2倍、ABS的5倍，且能在液氮温度（-196℃）下保持；（3）自润滑、抗粘附、不结垢，磨擦系数低，可与聚四氟乙烯（PTEE）媲美；（4）冲击能吸收值在所有塑料中最高，且具消音性；（5）化学稳定性好，在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质及有机介质；（6）优良的耐低温性，在液氦温度（-269℃）下仍具延展性；（7）优良的抗内压强度、耐环境应力开裂性、抗快速开裂性；（8）卫生、无毒，可接触食品和药物。上述性能使UHMWPE管材不仅可以输送流体、气体，而且可输送固体颗粒、粉末等松散物料和浆体状固液混合物料，从而拓展了塑料管材的应用范围。1松散物料输送固体颗粒、粉末等松散物料的输送，主要采用以空气为载体的气力管道输送方式，在高速风送过程中物料对管道造成磨损，且由于磨擦阻力使功率消耗高、噪音较大。UHMWPE管以其耐磨损、耐冲击、磨擦系数低、自润滑、不粘附、卫生无毒、消音、轻便等优点而可替代钢管、不锈钢管等在以下领域应用；（1）粮食、饲料加工业国内外粮食加工行业的面粉厂、杂粮加工厂和大米厂以及储粮库等均采用气力输送粮食[2]。然而用钢管或铁皮管在较高风速下输送小麦、面粉、大米、谷物、大豆、玉米等粮食时不仅噪音大，而且存在严重的磨损问题，如面粉厂输送小麦，使用铁皮管4个月就磨损穿洞。储粮库内粮垛的转移采用气力管道输送，通常完成一次转移后，使用的铁皮管就会磨损报废。现在，北京、青岛等地的面粉厂采用了以UHMWPE片材为内衬的钢管或UHMWPE管，其耐磨性提高了7~10倍，养活噪音，改善了环境。全国有大型面粉厂2500多家，中小型面粉厂上万家[3]，应用UHMWPE管的潜力很大。同样，UHMWPE管也可在饲料加工业中应用。国内外现代化饲料厂均采用金属管道输送物料。比如，在预混料生产线的原料接收工序，矿物质和其它大组分粉状原料经正压输送系统直接由风运送入生产线的配料仓；在成品包装工序，成品预混料由风运送入浓缩饲料生产线的配料仓。截止到1994年底，全国共有饲料加工企业11000多家，即使部分企业采用UHMWPE管，其用量也相当可观。（2）油脂、酿酒工业油脂厂输料管弯头处磨损现象严重，输送菜籽及饼粕时更为突出。如某榨油厂送料车间使用6mm钢板卷制管送料，在运送风速20m/s的条件下，使用10d左右弯头处就出现磨穿现象；轧床车间清杂后菜籽的输料弯头采用厚度5mm的玻璃制成，经运送1400t菜籽后出现磨穿现象。酿酒厂豆粕、麸皮等原料，以及熟料、成曲、脱脂酒渣等都采用气力输送。酒精厂的主要原料瓜干大部分为片状，通常不得不采用大风速输送，导致较小杂质（砂子等）也随着气流运动，不仅输送噪音大，而且管路磨损严重。如果采用UHMWPE管，可以提高管道的使用寿命，且有良好的消音性，大幅度降低输送噪音。（3）食品、医药工业食品工业中可以用气力输送的物料很多，如精盐、奶粉、淀粉、薯粉、砂糖、可可、调味品、豆渣、茶叶、葵花籽等。某加碘精制盐厂利用φ125mm管道通过气力输送原盐，盐粒在管道中心运动时，由于速度高，对管壁有较强的磨擦，尤其弯管处更为严重；干法调味奶粉生产线为半自动封闭式，采用风力输送物料，由于有卫生性要求，所有与物料接触的部位都有杉昂贵的不锈钢制造。如果采用UHMWPE管就便宜得多。卷烟生产也涉及气力输送管道，国外50年代就已采用管道输送烟叶、烟梗、烟丝等。医药工业中对药丸和药片也采用气力输送，除了卫生性要求外，还需考虑破碎问题。UHMWPE管卫生无毒，在国外已符合日本卫生协会的标准，并得到美国食品及药物行政管理局（FDA）和美国农业部（USDA）的同意，可用于接触食品和药物，因此在食品、医药输送中，不仅可替代昂贵的不锈钢管，而且因其能吸收冲击能，可减少物料在输送中的破碎。（4）纺织、化纤工业气力输送在纺织工业中已广泛地用来输送棉花、羊毛、废棉、麻屑和其它纤维物料。现代化的混、开清棉是用气流通过管道把原棉输送给盖板梳棉机，并连续地把纤维分配给各台机器。涤纶长丝厂等化纤生产中的原料、半成品和产品也采用脉冲气力输送方式代替传统的机械输送，输送的物料包括聚酰胺（PA）切片、聚酯切片、聚乙烯醇、短切纤维等。输送过程中切片与管壁冲击磨擦产生的粉末及丝条状破屑甚多，直接影响到熔融纺丝的质量。如果采用UHMWPE管，由于该管材能吸收冲击能，可以减弱切片与管壁的冲击，降低粉末产生量。（5）建材、散装物料运输水泥、石灰、沙（砂）石、混凝土、耐火材料、陶瓷原料、焙烧矿、矾土、石膏等建材的输送中，管道磨损较为严重。比如，某水泥公司的φ89mm×4.5mm窑灰输送管，采用无缝钢管只能使用3个月。水泥输送管道弯曲部分虽采用了铸铁拱壁弯头，也只使用2a就磨破了。在玻璃生产中已普遍地采用了气力卸料系统，气力输送玻璃配合料的速度为10~15m/s，输送过程中管道容易磨损。UHMWPE管具有耐磨损、自润滑等优点，用于输送流砂，其寿命比钢管可提高18倍，成本降低24倍；与PA管相比，其寿命提高3倍，成本降低近7倍；输送时管内阻力比金属管小25%。在散装物料运输中，各种散装的水泥、谷物、食盐、矾土、化肥、煤块等物料需要采用气力输送装置的卸料机来输送。我国沿海接卸进口粮食的港口，在散粮泊位配置了吸粮机、装卸机和圆筒仓，中小港口的多数粮食泊位都配备了固定式吸粮机，均需要相应的耐磨输送管道。到2000年我国水泥散装运量将达到1.7亿t以上，粮食散装运量将有6000万t。由此看来，UHMWPE管在散装物料运输中具有广阔的应用前景。（6）化工工业化工厂经常会遇到向高压反应器输送物料的问题，如采用回转供料高压压送方式输送矾土、铜烧结矿石、硫胺、氯化钾等，也采用气力输送粉状原料如纯碱、碳粉、粉状涂料、颜料、染料、磷肥粉、洗涤剂、磷矿石、粉状氧化铝、催化剂、硫酸钡、二氧化钛等。在电石生产中，采用正压式输送焦粉、石灰粉等，风送管路为碳钢管，由于磨损大，弯头处需设置耐磨衬里。在塑料制品厂，不仅利用气力输送向单机供料，而且还用于集中供料系统，通过管网将各种原料送至各台塑料加工机械。在合成树脂生产中，气力输送装置用来输送PE，PS，PA粒料及PVC、聚丁二烯、酚醛等粉料。如齐鲁石化公司年产6万tLLDPE装置的气力输送包括粉料输送、掺混均化和颗粒产品的输送[。输送塑料颗粒存在的问题是，颗粒磨损产生的粉末会粘附在管壁上形成薄膜，如果采用具有自润滑、不粘附特性的UHMWPE管就可减少这种现象。（7）矿粉输送选矿厂采用干式自磨矿石时，需要用风力将磨好的产品排出。金属矿山和煤矿近年来已开始采用风力填充的新工艺，即利用气力将矸石、炉渣等充填材料抛掷到采空区。机械铸造厂的铸造用砂、煤粉、粘土、铁屑、喷涂铁丸等现在也采用气力输送。输送这些矿粉时，由于磨损严重，普遍钢弯管的使用寿命通常为6个月。煤矿、矿山输送高密度介质也存在钢管易磨损的问题。如某选煤厂采用钢管输送磁铁粉，钢管平均每4个月就需更换一次；某铁矿使用的长度为300m的铁精粉输送管路为普通钢管时，每年翻转180°，2a即报废。若采用UHMWPE管可显著提高其使用寿命，并能减少维护工作量。（8）电厂干除灰我国火力发电厂的干除灰系统一般采用负压、低正压和正压输送等气力输送。由于输送速度高达15~25m/s，输灰管道磨损严重，使用寿命短。如某电厂6台机组8条钢灰管输送干灰，其弯头使用寿命仅3个月。在干灰温度较低的情况下，采用UHMWPE管可大大提高使用寿命。2浆体输送浆体状固液混合物的输送主要采用以水为载体的水力管道输送方式，输送时易产生磨损、腐蚀、结垢等问题。UHMWPE管以其耐磨损、耐腐蚀、不结垢、磨擦系数低等优点，可替代普通钢管、不锈钢管、特种钢管等在下列领域应用。（1）采选矿、冶金煤矿、化工矿、铁矿、有色金属矿及非金属矿等的采矿，选矿厂的矿浆输送大量采用管道，如原矿管、尾矿管、精矿管、浮选系统管等。选煤厂输送煤炭洗选所产生的浮选入料、浮选精矿和重介质悬浮液等固液混合物都要用管道输送。据日本统计，输送矿浆的精矿管使用寿命为15000h，原尾矿管最短时为6000h，砂浆填充用管多为6000h，最长时为1000h。目前，我国选矿厂尾矿、精矿输送用管道多为钢管，由于矿浆中含有约30%的铁矿石，对钢管的磨损相当厉害，使用寿命仅为1~2a，且每半年要翻转90°，工作量很大。冶金行业的焦炭粉、矿粉、矿浆及冶炼废渣的处理也涉及大量的管道输送。如革钢铁公司的一个选矿厂用于精选各种矿物的输送管路长达60km，对磨损最严重的部位通常几个星期需要更换一次管道，其余管道每隔不长时间就需进行翻转，工作量之大可想而知。我国是煤炭、矿业大国，煤矿多达9万余个。据不完全统计，每年需耐磨塑料矿用管约2万t，若普遍使用，每年需求量在4万t以上，可节约钢材20万t。据报道，美国联邦环境保护委员会规定采矿业，特别是矿砂排水操作要采用UHMWPE管。（2）水煤浆工程水煤浆是一种新型的高粘度液、固混合流体，由约70%的煤粉、30%的水及1%的化学添加剂配制而成，可以像油一样通过管道输送到终点，再经过脱水、干燥处理后送给用户。水煤浆在北京造纸一厂、桂林钢厂、绍兴轧钢厂等厂燃用均取得成功。我国自80年代初开始规划了10条不同长度的输煤管道，其中孟-潍管道长达600km。煤炭管道运输是当前解决我国煤炭运力不足的重要运输方式。1998年我国制定的能源工业长期发展计划纲要中明显指出：“要发展管道输煤，输送水煤浆”。目前全国已有北京京西水煤浆厂、山东兖日水煤浆厂等7个水煤浆厂。如采用UHMWPE管，就可抵抗这种高粘度固液混合物产生的磨损和腐蚀现象，并因其具有自润滑性而减小输送阻力。据了解，国内某重点工程为了长距离输送煤头，已花费高价（3万美元/t）从国外购进了大量的UHMWPE管材作为输送管道。（3）电厂冲灰火力发电厂水力冲灰系统中普遍存在着管内壁结垢的问题。如某火电厂总装机容量为33万kw，冲灰管道长6.5km，灰浆管内结垢速度为53mm/a，每1.5a停运去垢检修一次，人工敲打去垢，工时4个月。运行6a的灰管由于结垢严重几乎堵死，并已将13km的铸铁管报废。又如2台30万kw发电机组，冲灰管2a酸洗一次，除垢后钢管内表面锈蚀非常严重，表层剥落，底部更甚，使用5a管壁减薄4mm以上，入口处100m范围内结垢、锈蚀更为严重。冲灰管除了结垢外，磨损也比较严重，如高井电厂φ273mm×10mm的冲灰管道，直管仅用2a就磨漏，弯头部位更为突出。UHMWPE管抗粘附，不易挂灰，可减少结垢现象，即使有一定程度的结垢，清除也比较容易，并且管材耐磨损、耐腐蚀，可大大延长使用寿命，且不需要涂刷防腐涂料，能节省维护费用。国内曾用UHMWPE板材卷制成内衬管做试验，结果表明，基本不结垢，其耐磨性比普通钢管提高了8倍。我国现有大型燃煤电厂400余座，小型电厂更多，今后每年将以10家以上的速度增建火力发电厂。每个电厂若需UHMWPE管100t，全国就需几万吨。（4）海湖盐化工由于UHMWPE管具有极高的耐磨性、耐腐蚀性及耐低温性，可望在海湖盐化工行业盐浆、卤水的输送中发挥重要作用。①海盐输送目前北方海盐生产的收储工艺流程中，集中式盐田采用大管道输洗；半集中盐田采用小管道输洗。机械化盐场将原盐经几公里长的水力管道（管径为ф114mm，ф125mm等）输送至筛房。盐化工厂将含有杂质的海盐通过粉碎、洗涤和干燥获得普通精盐产品（又称精洗盐）。从盐坨到洗涤设备之间，各厂大都采用管道水力输送的头道洗涤