澳大利亚煤铁资源(澳大利亚铁矿石供应) 澳大利亚萨维杰河矿铁精矿运输管道
本文叙述了澳大利亚塔斯马尼亚的85.30公里长铁精矿输送管路的设计、建设和运行。讨论了特殊的设计以及管路的运行和它对于长距了输送的影响。 第一节 历 史 萨维捷河矿输送管路于1967年投产，经过三年的勘察设计和建设以及三年的运行，对这种输送方法有了相当的了解。 萨维捷河矿位于澳大利亚斯马尼亚省的西北部，它是一个铁矿，于1965年开始兴建。 矿山和选矿厂地处荒僻的半山区，距瓦拉塔城约48.28公时。矿山为露天开采年产原矿石500万吨。原矿石在自磨机中磨碎、进行磁选分离、精矿经农缩以便于管路输送。管路全长85.30公里，其输送能力为2.25百万吨精矿，向北运至拉塔港。在拉塔港有精矿浆接收、贮存和浓缩设施，以及球团机。球团含铁品位67.5%和二氧化硅1.2%。 有关管路的研制工作共分四项 ①试验室的预备试验；②回路试验和计算机研究；③类似工程的现场调查；④泵的研制工作。 试验室的预备试验为确定各种精矿浆的粘度特性。试验使用稠度计，以平价固体含量百分数、磁化、温度和颗粒大小等因素。结果表明脱磙很重要，在60%固体时粘度有大的变化，温度的影响很小，颗粒在200网目以上的百分数量关键。 萨维捷河矿精矿不同粒度的沉降试验表明200网目为输送精矿将中的最大粒度，与输送煤浆的最大粒度14网目相当。因此煤输送管路的数据是有用的。 回路试验是确定临界流速度和压力损失，还试验停泵后再启动的性能，做了一次停泵24小时后再永动的成功试验。 静态试验是用管径为200毫米，长6.0米的立管充满68%固体的精矿浆，经过不同的时间后打开管低部开口排放物料。最长的静态间隔时间为35天，在每次实测例中物料都能排放出来。 参观类似现场和访问有经验的操作人员对泵及泵站的设计永发很大。初步设计将排出压力确定为70.30公斤/厘米2，选择活塞泵，后来要求压力提高到140.60公斤/厘米2时改用柱塞泵（见图1）。因为柱塞泵没有复杂的活塞环，并且柱塞可用清水冲洗，所以柱塞和盘根均不受精矿的磨损。此性能在采用140.60公斤/厘米2压力是很重要的。 ![]()
图1活塞泵【下一步】图2所示管线路由至塔斯马尼亚岛北部海岸，终端压力45.36kg，终端采油树立管保持余压。图3显示了管道的地形剖面和水力坡度。为清洗管道中的沉积物而准备的清洗设备在泵站处设置有喷射阀，在终端处设置有接收阀。对管道埋地敷设和明敷敷设进行了比较。虽然明敷管道更经济，但考虑到安全性和稳定性，还是要埋地敷设。部分裸露管线设置了固定支架、防倒树和防压设施等防护设施。图2可能的管道路线方案
图3 管线的地形断面和水力坡降 第二节 建设和运行 管线的建设于1966年1月的航空测量开始。自北部海岸开始向矿区进行，为满足测量要求，首先开辟一条小道；随即扩展为开建18米宽的通行道路，在施工时常遇到高达60米的桉树给工作造成一些困难。1966年10月中旬开始自北端起向矿山敷设管路，跨过阿瑟河的跨度为64米。距水面12.20米高。达萨维捷河峡谷的跨度为365.76米，距水面为137.16米高。 作管路直径为245毫米，长为85000米，包括清理设施，于15个月完成。安装过程中每隔8～16公里分段进行水压试验，试验压力为工作压力的125%，或回路应力为屈服值的90%。1967年10月27日管路充浆试投产，观测站的排出口压力在试验计算值的2%范围内。管路系统运行的一般描述示于图4。 图4 萨维捷河矿输送管路系统半示意流程图 第三节 矿浆的制备和贮存 由于厂排出的精矿浆，经过瑞藩克（Rapainc）筛，将200网目以上的物料返至磨矿回路。200网目以上的矿浆浓缩到69%固体浓度，用泵扬送至容积能贮存八小时的储存槽中之一（两个储存槽交替使用）。两槽经常搅拌，矿浆用离心泵循环。两贮存槽中一个注浆，另一个往外用泵扬送。这样能保证矿浆量的控制： （1）对泵检查其适应性； （2）保证控制产品的金属含量。 矿浆自八小时贮存槽泵入一小时的给浆槽，在此槽内控制给浆量使不致超过某一水平，加稀释水使浓度下降到所要求的数值，一般为55—60%固体。 给浆槽的底流供给升压泵，再供给主管路泵和试验回路的吸入口。[next] 第四节 泵 站 在泵站的运行上控制的主要因素： （1）矿浆浓度； （2）矿浆流量； （3）泵站的排出压力； （4）矿浆的粒度组成。 一、浓度控制 泵站设有三个浓度计，两个γ—射线仪和一个连续计量计。 第一个γ—射线仪装在给浆槽的底流，其作用是控制加入给浆槽中的稀释水。第二个浓度计装在试验回路，它是个连续计量计，其目的是记录试验回路的矿浆浓度。第三个装在主管路，其作用是记录管路中浓度，此仪表配有高低限报警器。 二、流量控制 速度必须高于临界点以防止粗颗粒的沉降。在60%固体时临界速度约1.22米/秒，正常运行范围为1.37～1.83米/秒。为适应变化的流量，在四台主管路泵中的两台上配备变速液压联轴节，试验回路和主管路中的流量由磁力流量计记录，而计量主管路流量的最准确方法是记录每台运行泵的冲程数，因此流量可自每分种排出矿浆的体积来计算，容积效率采用95%。到拉塔港的输送时间约14小时。 三、输出压力 设计主管路泵，应使压力不大于140.60公里/厘米2下连续运行，正常管路的输出压力当流量为4.3米2/分时是107公斤/厘米2，输出压力是随流量和浓度而变的。由于泵是正位移型的①，所以对输出压力要经常密切注意检查校对。输出压力在表盘上连续记录，如输出压力大于140.60公斤/厘米2时，管路控制盘上的报警器即发出信号，如果排出容许超赤140.60公斤/厘米2,在161.70公斤/厘米2处自动切断开关。如果超过这两个限度时，每台泵在179公斤/厘米2处都装有安全爆破片，它的破坏即可降低压力。[next] 152米试验回路有一只流量计和一只浓度计。另外还装备一只差压记录器以记录试验回路两端的压力差。试验回路就这样成功地在矿浆进入管道前计测校验矿浆试样的泵送能力。试验回路及早地对矿浆特性的任何变化都给予警告。如果在运行中试验回路的压力降变化了，这就警告了矿浆的流变起了变化，并且必须采取改正措施。一些有经验的操作工人，在正常的操作条件下，可能不使用试验回路。 第五节 砂泵的运行和维护 主管路泵是威尔逊斯奈得三缸柱塞泵，用600马力电动机带动，并且并联运行。离心泵用作泵站内矿浆的处理 ；矿浆贮存槽内的循环；试验回路的给浆及向主管路泵提供正给浆压头。 泵的运行如下：当吸入冲程时，排出阀由于管道压力而关闭，吸入阀在柱塞返冲时开启。在此冲程内，柱塞连续被射向柱塞底部的清洗水冲洗。在排出冲程时，在泵缸内产生的压力关闭吸入阀并开启排出阀，同时关闭清洗水系统的止回阀，还在柱塞周围留有一圈水，防止了矿浆对柱塞的磨损。 两个主要地点须特别维护：一是承受高压矿浆的地方，另一是防止管路腐蚀的地方。如果柱塞盘根、管路焊缝或是主管路阀门出现任何的漏矿，则其寿命只能以分种来计。高速度的矿浆很快快将金属表面腐蚀，在105.45公斤/厘米2压力下，漏了矿浆可在几分种内将一小孔穿成大洞。在过去三年的运行中，大部分维修时间是用在研究一种主管路阀门，使它工作性能可靠又能迅速关闭。阀门的关键问题是当开或闭，特别是当部分开的时侯承受极高的矿浆速度。因此将导致过度的磨损和精矿堆积在柱塞之后，致使阀门不能再正常工作。作者认为用外部操作的止回阀已经解决了此问题。同样在主管路泵的进出阀门也使用了这种装置。这种阀门有一种聚氨酯耐磨衬里使封闭可靠。 另一需要进行研究是冲洗水阀门，水在吸入冲程压力38.67～42.20公斤/厘米2时进行。水流在泵排出冲程被阻止，在1.41～105.45公斤/厘米2压差时，此阀门大约一分种关闭174次。此阀门寿命短。现在同制造厂研究已得出运行满意的阀门。[next] 一、腐蚀的控制 腐蚀速率用腐蚀探针探测，探针装在萨维捷河端，每天观测一次探针读数，记录内部腐蚀率。腐蚀卷筒每六个月称量一次。到目前为止腐蚀率远较设计数字为低。原设计在萨维捷河端的腐蚀率每年为9密尔（为1/4英寸），在排出口端每年为4密尔。 二、道路的维护 管路和道路需要定期检查和维修，由于地区条件需在全管路修筑维修道路。维护内容有清理暗沟、修复沟渠，明管的刷油及其他一些小的工作。 三、排出站 在拉塔港排出站能将矿浆分配到各贮存槽或浓密机；排出站的一项主要任务是控制管路的闭塞阀门。在萨维捷河的管路运行工作可以用无线电讯号关闭在拉塔港的闭塞阀门，返回信号将指出阀门的位置。排出站有接收管路清除口的设施。 第六节 结 语 过去三年的运行情况，主要是这条管路已按设计运行了。实际的精矿由于制团的需要比原计划的细了。但200网目以上的量没变。固体量还是60%，两泵运行时常出现速度降低。管路曾完全关闭过24小时以上，在正常顺序下再启动则管路满流运行需半小时左右。 设计泵站运行率89%，10月～3月（1970年）管路运行率超过95%，其原因是增加了阀门的寿命和建立了正规的维修制度，因此管路输送能力可达2.5百万吨/年。 建成后的管路投资每英里（1.61公里）100000元（加）。运行费用吨/英里低于0.5分，在任何新工程的估算进是不可忽略它的。经济性和技术可靠性是随地区条件而变化，但是这种水力运输方式已证明，在运输大量物料时和其它运输方式是一样地可靠。如在管路用水力输送大量物料的领域中进一步进行研究工作，将扩大其使用范围，并较目前状况而有更大的效益。 注释： ①柱塞冲程是固家的，柱塞位移等于柱塞面积与冲程的乘积。——译者注
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