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摘要：固体物料采用管道水力输送是一种经济实用、运行可靠的运输方式，自上世纪五十年代以来，长距离高浓度管道输送得到长足发展，据不完全统计，至上世纪末，世界上已有22个国家建成近百条长距离浆体输送管道，总长度超过3500km，输送的品种达25种之多，年总输送固体量约1.5亿t。
关键词：矿浆管道输送、应用
1、管道输送的优点：
固体物料水力输送，尤其是高浓度浆体输送，相对于传统运输方式而言，有以下优点：建设周期短、投资少、运量大；维护简单，便于自动化控制，用人少，能耗小、运营费用低；受地形条件的限制少，易于克服自然地形的障碍；运输过程中无损耗、无泄漏、无污染，对环境和生态无影响，社会效益显著；管道输送不受气候条件的影响，均衡输送、安全可靠。
由于长距离管道输送的优点较为明显，因此，除了在石油、天然气系统长距离输送中广泛采用外，在冶金、有色金属、化工等行业也得到越来越广泛的使用。
2、RAMU红土矿项目的特点
项目位于巴新马丹,由矿山、冶炼厂和长距离输送管线等三部分组成。其中,矿山位于马丹西南75km；冶炼厂位于马丹东南55km的海边,与矿山相距约90km,长距离输送管线将矿山配制好的浆料输送至冶炼厂。
矿山为露天采矿，汽车运送至选矿厂，经过洗矿、选铬、旋流器分级、浓密机浓缩等一系列工艺，制成矿浆，送到冶炼厂进行浸出。
受当地交通运输条件以及自然环境的影响，修建公路运输成品矿浆的投资巨大，且运营费用高，因此，成品矿浆设计采用管道输送方式送至冶炼厂。
管道长度约为135km，起点标高约为706m，终点标高约为25m。
3、基础资料
3.1 矿浆输送方案的确定
3.1.1 试验
为了满足本项目的长距离管道输送设计，前期进行了大量的试验研究和分析工作。进行了环形管路试验，采用红土矿褐铁矿、残积矿的不同浓度矿浆进行试验，试验用环形管路的直径分别为26.6mm和53.1mm。取得了大量的试验数据，为以后进行的咨询、设计工作提供了依据。
3.1.2 可研报告
在该报告中，依据试验数据基础上进行的《镍红土矿矿浆管道可行性研究报告》，确定了管道输送方案。
方案中选用的工艺基础数据为平均运送干量430t/h，矿石密度3.6～3.9t/m3，矿浆输送浓度按32%考虑。根据管道起点标高706m和管道终点标高25m，以及管道总长135km，共设两座泵站，输送设备选用三缸单作用活塞隔膜泵。1# 泵站（Usino）距离选厂约24km，2#泵站（ATO）距离选厂约85km，其中选厂到1# 泵站之间采用管道自流输送。
管道管径通过比较确定为500mm，管路水力损失的富余按15%计，沿程水力损失Ik约为1.92%。
3.1.3 KVAERNER 设计
（1）方案一
在保持输送浓度32%不变的前提下，共设两座泵站，输送设备选用双缸双作用活塞隔膜泵。但将1# 泵站移至选厂，管路水力损失的富余按24%计，分别进行了“管径450mm配两个泵站”、“管径500mm配两个泵站”、“管径550mm配两个泵站”、“管径550mm配一个泵站”等方案研究，经过综合比较后推荐采用“管径500mm配两个泵站”方案，沿程水力损失Ik约为2.07%。
（2）方案二
将输送浓度改为25%，同样将1# 泵站移至选厂，管路水力损失的富余也按24%计，输送设备选用双缸双作用活塞隔膜泵，分别进行了“管径400mm配两个泵站”、“管径450mm配一个泵站”、“管径500mm配一个泵站”、“管径550mm配一个泵站”等方案研究，经过综合比较后推荐采用“管径500mm配一个泵站”方案。
综合分析上述各方案，本次设计推荐方案一，即矿浆输送浓度为32%,采用API Grade X70级钢管，钢管外径为508mm,长度约为135km，管路水力损失的富余按24%计，沿程水力损失Ik约为2.07%,整个系统设两级加压泵站，其中1#泵站位于选厂厂区，2#泵站位于距离选厂85km的ATO。但是输送设备选用三缸单作用活塞隔膜泵。
4 设备选择和配置
泵站设备选型和配置
1#泵站位于矿山，内设TZPM2000型三缸单作用高压活塞隔膜泵5台，每台流量为280m3/h，功率为1120kW/台，6(10)kV。2#泵站位于ATO，距离选厂85km，内设TZPM2000型三缸单作用高压活塞隔膜泵5台，功率为1120kW/台，6(10)kV。
5 管道铺设和材料
5.1 管线
长距离管道输送的线路选择极为重要，直接关系到整个输送系统的配置、投资大小、经营费的高低以及施工、管理的难易度，因此，任何一个长距离管道输送的线路均须进行大量的勘察、选线工作，不断进行优化，才能最终确定。
本项目的矿山与冶炼厂的直线距离较远，且年运量较大，如何选择一条合适的管道线路至关重要，实施前组织有关人员，花费了大量时间，进行现场实际踏勘，并结合当地的实际交通状况，经过综合比较后确定的。即矿浆输送管道从选厂出来，经过起伏较大的丘陵地带后，到达海岸线附近，然后沿着平缓的海岸线，直至冶炼厂。
5.2 管道铺设
整个马丹省属于热带潮湿性气候，根据气象资料，当地气温均在零度以上，不存在管道冻结问题，因此，整条管道铺设以明设为主，管道设支墩支撑,避免直接接触地面，明设管道外壁采用环氧煤沥青进行防腐处理；穿越公路管段采用埋设方式，穿越河流段采用高架桥方式跨越，桥上设检修通道。
5.3 管道材料
根据本项目前期进行的试验和方案研究工作，设计采用API Grade X70级钢管，钢管外径为508mm。
管道壁厚的选择是根据管道承受压力需要的壁厚加上管壁允许的损失量来确定的。本次设计管壁允许损失按6mm计，其中，管道内壁允许损失包括腐蚀和磨蚀两部分，按照4mm计，外壁腐蚀损失按2mm计。随着管道的延伸，距离泵站越来越远，管道内壁承受的压力逐步减小，管道承受压力需要的壁厚也相应减小，因此，为了节省工程投资，在采用相同外径钢管的基础上，随着管道压力的变化调整管道壁厚。
6 问题与建议
（1）进一步进行管道的线路优化，尽量缩短管线长度，以减少工程投资，降低运营费。
（2）关于矿浆的水力输送设计，均是基于层流输送理论，依据环形管路试验结果进行放大推算，相对于试验管径，放大倍数过大，可能存在较大误差，另一方面，目前世界上已经投入使用的长距离输送管道，一般是依据紊流理论进行输送设计，在紊流状态下进行矿浆的长距离输送，由于粗颗粒被细颗粒包裹，与管道内壁接触的颗粒较细，可以减少管内壁的磨损，进而减少工程投资或者延长管路寿命。
（3）pH 值的问题。通常长距离管道输送，为减少管道腐蚀，矿浆的pH值在10～11之间，如果排出矿浆的pH太低，则需要通过如添加石灰等措施来提高pH值。但本项目输送的成品矿浆pH值约为7～8，如果提高，对冶炼工艺的影响较大，因此，不宜提高pH值；但是，长期输送低pH值的矿浆对管道的腐蚀究竟有多大影响，需用要在下一阶段进一步进行试验研究。
结束语：本文依托瑞木镍钴项目，对长距离矿浆管线输送应用进行分析，根据项目实施情况，确认实施的效果。随着经济的发展，资源需求量增加，矿山开采加大，固体物料采用管道水力输送是一种经济实用、运行可靠的运输方式。
参考文献：
[1] 吴湘福.矿浆管道输送技术的发展与展望[J].金属矿山.2000(6):1-7
[2] 韩文亮.浆体管道输送的发展及输送的工艺设计[J].金属矿山.2000(8)
[3] 丁宏达.浆管道输送原理和工程系统设计?[M].湘潭文印厂.1990 0
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