CN103939743A - 一种低磨损的浆体管道输送系统和输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种低磨损的浆体管道输送系统和方法，包括石灰乳制备子系统、石灰乳泵送添加子系统和浆体输送子系统，本发明通过在浆体输送管道中添加一定比例的石灰乳，并调节浆体在输送过程中的PH值，使其呈碱性来改变矿浆浆体的流变特性，并利用石灰乳特有的润滑作用来减小管道磨损，同时石灰乳的存在能够在管道内壁产生一层钝化膜即形成碳酸钙层，而且通过控制石灰乳的添加量能够实现在浆体输送过程中钝化膜的结垢速度与管道内壁的磨损速度基本相同，这样浆体在管道内的输送过程中仅会磨损由石灰乳形成的碳酸钙钝化膜层，大大的减少了输送浆体对管道内壁的腐蚀，提高了管道输送系统的整体使用寿命和工作效率，并保障了管道的安全使用。

Description

一种低磨损的浆体管道输送系统和输送方法

技术领域

本发明涉及浆体物料的管道输送技术领域，更具体的涉及一种能够有效减小管道内壁磨损的长距离浆体管道输送系统和方法。

背景技术

现有技术中的浆体输送管道多数都是由低碳钢做成的，管道内输送的浆体物料会对管道内壁产生腐蚀作用，而且这种浆体对管道内壁腐蚀不同于单纯流体对输送管道内壁的腐蚀，因为浆体输送是通过将固体物料混合于液体中形成浆体状后利用其流动特性通过管道输送，因此管道内输送的浆体中含有高浓度的固体颗粒，这些固体颗粒在浆体的整体输送过程中会进一步加速对管道内壁的腐蚀率，而且较大的固体颗粒也会直接磨损管壁，另外现有的浆体管道输送距离一般都比较远，这样浆体在长距离长时间的输送过程中会严重的腐蚀输送管道，大大降低输送管道的使用寿命和使用安全，提高了浆体管道输送系统的运输成本和故障维修率。

发明内容

本发明基于上述现有技术问题，创新的提出一种低磨损的浆体管道输送系统和方法，通过在浆体输送管道中添加一定比例的石灰乳，并调节浆体在输送过程中的PH值，使其呈碱性来改变矿浆浆体的流变特性，并利用石灰乳特有的润滑作用来减小管道磨损，同时石灰乳的存在能够在管道内壁产生一层钝化膜即形成碳酸钙层，而且通过控制石灰乳的添加量能够实现在浆体输送过程中钝化膜的结垢速度与管道内壁的磨损速度基本相同，这样浆体在管道内的输送过程中仅会磨损由石灰乳形成的碳酸钙钝化膜层，大大的减少了输送浆体对管道内壁的腐蚀，提高了管道输送系统的整体使用寿命和工作效率，并保障了管道的安全使用。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种低磨损的浆体管道输送系统，包括石灰乳制备子系统、石灰乳泵送添加子系统和浆体输送子系统，所述石灰乳制备子系统用于制备预定浓度的石灰乳，所述石灰乳泵送添加子系统将石灰乳制备子系统所制备的石灰乳按预定量均匀添加于待输送浆体后泵送至所述浆体输送子系统，通过所述浆体输送子系统完成所述浆体的输送，所述石灰乳制备子系统所制备的石灰乳质量浓度为10-20%，所述石灰乳的添加量满足添加有石灰乳的浆体的PH值处于10-12之间。

进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中所述石灰乳质量浓度为15-17%，所述添加有石灰乳的浆体的PH值处于11-11.5之间，所述石灰乳能够在浆体输送子系统中的浆体输送主管道内壁上结垢形成碳酸钙钝化膜层，且结垢速率与浆体对主管道内壁的磨损速率基本相同。

进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中所述石灰乳制备子系统包括搅拌桶1、过滤池2、存储槽3、给水管7和过滤网8，所述过滤网8放置于搅拌桶1的开口上方，所述给水管7连接于搅拌桶1的顶部入口，所述搅拌桶1的底部出口连接于所述过滤池2，所述过滤池2的出口连接于所述存储槽3的顶部入口，所述存储槽3用于存放所制备的所述质量浓度的石灰乳。

进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中所述的石灰乳泵送添加子系统包括隔膜计量泵4、喂料泵5、浆体供应管道9、PH检测设备10和若干连接管道，所述存储槽3的底部通过连接管道连接于所述隔膜计量泵4的入口管道，所述隔膜计量泵4的出口管道与所述浆体供应管道9共同连接于所述喂料泵5的入口管道，所述喂料泵5的出口管道连接于浆体输送子系统，且在所述喂料泵5的出口管道上设置有所述PH检测设备10，所述隔膜计量泵4泵送的石灰乳与浆体供应管道9提供的待输送浆体在喂料泵入口管道11内进行均匀混合后由所述喂料泵5泵送至浆体输送子系统。

进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中根据所述PH检测设备10的检测结果控制所述隔膜计量泵4对石灰乳的泵送添加量，使得所述PH检测设备10所检测到的浆体PH值处于所述PH值范围。

进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中所述石灰乳泵送添加子系统包括有多条泵送支路，每条泵送支路结构系统且都包括有所述隔膜计量泵4、喂料泵5、浆体供应管道9、PH检测设备10和连接管道，各泵送支路的入口管道连接于所述存储槽的底部出口，各泵送支路的出口管道连接于浆体输送子系统。

进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中所述所述浆体输送子系统包括输送主泵6和浆体输送主管道12，所述喂料泵5的出口管道连接于所述输送主泵6的入口管道，所述输送主泵6的出口管道连接于所述浆体输送主管道12。

一种基于本发明所述浆体管道输送系统进行的低磨损浆体管道输送方法，包括以下步骤：

（1）、通过所述石灰乳制备子系统制备并存储质量浓度处于10-20%的石灰乳；

（2）、利用所述石灰乳泵送添加子系统将步骤（1）制备的石灰乳与待输送浆体进行充分混合后泵送至浆体输送子系统，所述石灰乳与待输送浆体间的混合比例满足混合石灰乳后浆体的PH值处于10-12之间；

（3）、利用所述浆体输送子系统将步骤（2）中混合有石灰乳的浆体进行长距离的输送。

进一步的根据本发明所述的低磨损浆体管道输送方法，其中所述步骤（1）具体包括以下步骤：首先将目数符合要求的过滤网8置于搅拌桶1的开口上方，将石灰粉倒到过滤网8上过滤后直接落入搅拌桶1内；接着所述质量浓度要求，通过给水管7向搅拌桶1内添加一定比例的水，并搅拌均匀；然后使搅拌桶内的石灰乳流入过滤池2内作进一步沉降过滤；最后过滤池上部的满足浓度要求的石灰乳流入存储槽3中备用。

进一步的根据本发明所述的低磨损浆体管道输送方法，其中所述步骤（2）具体包括以下步骤：首先将隔膜计量泵4调至最小后，将存储槽3内的石灰乳泵送至喂料泵的入口管道，同时将待输送浆体通过浆体供应管道输送至喂料泵的入口管道，并与所述石灰乳进行充分均匀的混合；然后开启喂料泵5将混合有石灰乳的浆体泵送输出至浆体输送子系统中的输送主泵，同时通过PH检测设备检测喂料泵出口管道中浆体的PH值，并根据所检测的PH值调整所述隔膜计量泵的泵送量，直至PH检测设备所检测的PH值处于10-12之间。

本发明的技术方案至少具备以下技术特点和技术效果：

1）、通过在浆体输送管道系统中提出石灰乳添加装置，创新了现有技术中的浆体输送管道系统，并提高了其使用寿命和工作效率；

2）、创新的利用了石灰乳的碱性、润滑和结垢特性大大改善了浆体在管道内的输送特性即：通过添加创新量的石灰乳有效调节了管道内输送浆体的PH值，改善了浆体的流变特性，使得其中的固体颗粒能够很好的处于悬浮状态，降低了管道堵塞危险；利用石灰乳固有的润滑作用能够降低浆体在管道内的输送摩擦，同时减小了对管道的磨损；通过添加创新量的石灰乳从而使得其在长距离管道的输送过程中能够在管道内壁形成一层碳酸钙钝化膜层，该钝化膜的结垢速度与管道内壁的磨损速度基本相同，从而将浆体对管道内壁的磨损降低到最小，提高了管道使用寿命。

附图说明

附图1为本发明所述低磨损的浆体管道输送系统的整体结构示意图。

图中各附图标记的含义如下：

1-搅拌桶，2-过滤池，3-存储槽，4-隔膜计量泵，5-喂料泵，6-输送主泵，7-给水管，8-过滤网，9-浆体供应管道，10-PH检测设备，11-喂料泵入口管道，12-浆体输送主管道，13-碳酸钙钝化膜层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明的方案，但并不因此限制本发明的保护范围。

如附图1所示，本发明所述的有效减小管壁磨损的长距离浆体管道输送系统整体包括三大部分，即石灰乳制备子系统、石灰乳泵送添加子系统和浆体输送子系统，所述的石灰乳制备子系统用于制备特定浓度的石灰乳，所述的石灰乳泵送添加子系统用于将预定量的石灰乳混合添加于输送浆体内，所述的浆体输送子系统用于对添加石灰乳的浆体进行输送。本发明的重要创新之处还在于其中石灰乳的浓度和石灰乳在浆体中的添加量，这是申请人经过长时间的管道输送实践研究，并结合长时间的输送经验和设备检修经验而付出巨大创造性劳动而总结出来的，具体的要使石灰乳在管道输送浆体中发挥其润滑特性和PH改性特性，则石灰乳制备子系统中制备的石灰乳的质量浓度应当处于10-20%，更优选的处于15-17%，其中以水作为溶剂，要使石灰乳在长距离管道输送过程中在管道内壁所形成的碳酸钙钝化膜层的结垢速度与管道内壁的磨损速度基本相同，则添加石灰乳后进入浆体输送主管道内的浆体的PH值应当处于10-12之间，更优选的为11-11.5，本发明利用隔膜计量泵控制石灰乳的添加量，并通过检测石灰乳与浆体混合后浆体的PH值来选择石灰乳的添加量，达到添加石灰乳后浆体的PH须处于10-12之间，在浆体中添加石灰乳满足这些参量关系后即可很好的解决本发明的技术问题，这属于本发明的重要创新之处，也是申请人经过长期的创造性劳动总结出来的。添加石灰乳后的浆体在主管道内输送的过程中会进一步混合的更加均匀，而且因为这种浆体管道输送距离一般都较长，在100公里以上，因此在长距离的输送过程中石灰乳基本能够均匀的分布于管道内的各个部分（PH值稳定于11左右），包括浆体管道的内壁表面部分也会存在部分石灰乳，这些石灰乳即可产生耐摩擦的结垢，同时在结垢表面具有一定润滑作用，而管道中的浆体流变特性也被很好的碱性改性，使得固体颗粒能够很好的以悬浮状态输送，解决了本发明的技术问题。

以下具体描述本发明的技术方案，如附图1所示，本发明所述长距离浆体管道输送系统整体包括石灰乳制备子系统、石灰乳泵送添加子系统和浆体输送子系统，其中所述石灰乳制备子系统包括搅拌桶1、过滤池2、存储槽3、给水管7和过滤网8，所述过滤网8放置于搅拌桶1的开口上方，用于对落入搅拌桶1内的石灰粉进行过滤筛选，所述给水管7连接于搅拌桶1的顶部入口，用于向搅拌桶内添加作为石灰乳溶剂的水，所述搅拌桶1的底部出口连接于过滤池2，所述过滤池2用于对搅拌桶内搅拌溶解后的石灰乳进行进一步过滤，过滤池2的出口连接于存储槽3的顶部入口，所述存储槽3用于存放满足使用浓度要求的石灰乳。通过所述石灰乳制备子系统制备本发明所用石灰乳的具体过程为：首先将目数符合要求的过滤网8置于搅拌桶1的开口上方，石灰粉倒到过滤网8上过滤后直接落入搅拌桶1内，然后按照10-20%（优选15-17%）的质量浓度要求，通过给水管7向搅拌桶1内添加一定比例的水，并在搅拌桶中搅拌均匀，然后搅拌桶内的石灰乳流入过滤池2，在过滤池2中进行进一步沉降过滤后，过滤池上部得到满足使用要求的石灰乳，这些石灰乳流入存储槽中并进一步搅拌均匀以备后续使用。

如附图1所示，所述的石灰乳泵送添加子系统包括隔膜计量泵4、喂料泵5、浆体供应管道9、PH检测设备10和若干连接管道，所述石灰乳制备子系统中存储槽3的底部通过管道连接于隔膜计量泵4，所述隔膜计量泵4的出口管道与所述浆体供应管道9共同连接于所述喂料泵5的喂料泵入口管道11，由隔膜计量泵4泵送的石灰乳与浆体供应管道9提供的输送矿浆浆体在所述喂料泵入口管道11内进行充分混合后通过喂料泵5泵送至浆体输送子系统。其中所述隔膜计量泵4用于控制对石灰乳的泵送添加量，所述石灰乳的添加量如之前所述的应当满足当与浆体混合后浆体整体的PH值应当处于10-12之间，所述浆体一般呈中性或微弱碱性，因此在所述喂料泵5的出口管道上设置有PH检测设备10，用于检测出口管道内输送的浆体的PH值，如前所述石灰乳与矿浆浆体在较长的喂料泵入口管道11内混合的相对比较均匀，然后由喂料泵5经其出口管道泵送输出至浆体输送子系统内，因此在喂料泵出口管道上所检测的浆体的PH值基本上也就是浆体最终在主管道内输送时的PH值，因此根据喂料泵出口管道上检测的浆体PH值来调整隔膜计量泵4的泵送量，当检测到的PH值偏低于预定10-12的范围时，增大隔膜计量泵4的泵送量，反之则减小其泵送量，从而准确的控制了石灰乳在矿浆浆体内的添加量。为了提高石灰乳以及浆体的泵送效率，所述的石灰乳泵送添加子系统优选可包括多条泵送支路，如图1中所示的两条相互平行的泵送支路，每条泵送支路均包括有一个隔膜计量泵4和喂料泵5，存储槽的底部出口管道分成两个支路分别输入两个隔膜计量泵4的入口管道，浆体供应管道9也包括两个管道支路，分别与对应的一条隔膜计量泵出口管道共同连接于对应的一个喂料泵的入口管道，两个喂料泵的2条出口管同时连接于浆体输送子系统中的输送主泵。通过这种设置方式，在提供石灰乳与浆体混合供应效率的同时，还能够避免因一条支路中喂料泵或隔膜计量泵的损坏维修而导致整个泵送系统的停机。

所述的浆体输送子系统基本上采用现有技术中的结构，包括输送主泵6和浆体输送主管道12，所述喂料泵5的出口管道连接于输送主泵6的入口管道，所述输送主泵的出口管道连接于浆体输送主管道12，从而所述石灰乳泵送添加子系统中混合有预定量石灰乳的矿浆浆体通过输送主泵泵送至浆体输送主管道12内进行浆体的长距离输送。

通过本发明所述的上述系统实现低磨损下长距离浆体管道的输送方法具体包括以下主要步骤：

（1）根据浆体物料输送特性的分析及输送管道的产能要求，结合原料石灰粉特性，通过石灰乳制备子系统制备出符合要求浓度的石灰乳，并存储于存储槽内备用，所述存储槽备用的石灰乳质量浓度为10-20%，优选15-17%。

（2）利用石灰乳泵送添加子系统将存储槽内的石灰乳与待输送矿浆浆体进行充分混合后泵送至浆体输送子系统，所述矿浆浆体混合石灰乳后浆体的整体PH值处于10-12之间，优选的为11-11.5。

（3）利用浆体输送子系统将步骤（2）中混合有石灰乳的浆体进行长距离的输送。

本发明通过在管道输送的浆体内添加特定浓度和特定量的石灰乳，有效地改善了浆体输送流变特性，使得浆体中的PH值能保持固体颗粒长久处于悬浮状态以此降低了管道被堵塞的风险，同时在浆体的长距离输送过程中，于管道内壁形成一层碳酸钙钝化膜层13，从而将浆体中固体颗粒直接对管壁的磨损和腐蚀损坏降低到了最低水平，提高了管道使用寿命和输送安全。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (10)

1.一种低磨损的浆体管道输送系统，其特征在于，包括石灰乳制备子系统、石灰乳泵送添加子系统和浆体输送子系统，所述石灰乳制备子系统用于制备预定浓度的石灰乳，所述石灰乳泵送添加子系统将石灰乳制备子系统所制备的石灰乳按预定量均匀添加于待输送浆体后泵送至所述浆体输送子系统，通过所述浆体输送子系统完成所述浆体的输送，所述石灰乳制备子系统所制备的石灰乳质量浓度为10-20%，所述石灰乳的添加量满足添加有石灰乳的浆体的PH值处于10-12之间。

2.根据权利要求1所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述石灰乳质量浓度为15-17%，所述添加有石灰乳的浆体的PH值处于11-11.5之间，所述石灰乳能够在浆体输送子系统中的浆体输送主管道内壁上结垢形成碳酸钙钝化膜层，且结垢速率与浆体对主管道内壁的磨损速率基本相同。

3.根据权利要求1或2所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述石灰乳制备子系统包括搅拌桶（1）、过滤池（2）、存储槽（3）、给水管（7）和过滤网（8），所述过滤网（8）放置于搅拌桶（1）的开口上方，所述给水管（7）连接于搅拌桶（1）的顶部入口，所述搅拌桶（1）的底部出口连接于所述过滤池（2），所述过滤池（2）的出口连接于所述存储槽（3）的顶部入口，所述存储槽（3）用于存放所制备的所述质量浓度的石灰乳。

4.根据权利要求3所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述的石灰乳泵送添加子系统包括隔膜计量泵（4）、喂料泵（5）、浆体供应管道（9）、PH检测设备（10）和若干连接管道，所述存储槽（3）的底部通过连接管道连接于所述隔膜计量泵（4）的入口管道，所述隔膜计量泵（4）的出口管道与所述浆体供应管道（9）共同连接于所述喂料泵（5）的入口管道，所述喂料泵（5）的出口管道连接于浆体输送子系统，且在所述喂料泵（5）的出口管道上设置有所述PH检测设备（10），所述隔膜计量泵（4）泵送的石灰乳与浆体供应管道（9）提供的待输送浆体在喂料泵入口管道（11）内进行均匀混合后由所述喂料泵（5）泵送至浆体输送子系统。

5.根据权利要求4所述的浆体管道输送系统，其特征在于，根据所述PH检测设备（10）的检测结果控制所述隔膜计量泵（4）对石灰乳的泵送添加量，使得所述PH检测设备（10）所检测到的浆体PH值处于所述PH值范围。

6.根据权利要求4或5所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述石灰乳泵送添加子系统包括有多条泵送支路，每条泵送支路结构相同且都包括有所述隔膜计量泵（4）、喂料泵（5）、浆体供应管道（9）、PH检测设备（10）和连接管道，各泵送支路的入口管道连接于所述存储槽的底部出口，各泵送支路的出口管道连接于浆体输送子系统。

7.根据权利要求4所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述浆体输送子系统包括输送主泵（6）和浆体输送主管道（12），所述喂料泵（5）的出口管道连接于所述输送主泵（6）的入口管道，所述输送主泵（6）的出口管道连接于所述浆体输送主管道（12）。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述浆体管道输送系统进行的低磨损浆体管道输送方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过所述石灰乳制备子系统制备并存储质量浓度处于10-20%的石灰乳；

（2）利用所述石灰乳泵送添加子系统将步骤（1）制备的石灰乳与待输送浆体进行充分混合后泵送至浆体输送子系统，所述石灰乳与待输送浆体间的混合比例满足混合有石灰乳后浆体的PH值处于10-12之间；

（3）利用所述浆体输送子系统将步骤（2）中混合有石灰乳的浆体进行长距离的输送。

9.根据权利要求8所述的低磨损浆体管道输送方法，其特征在于，其中所述步骤（1）具体包括以下步骤：首先将目数符合要求的过滤网（8）置于搅拌桶（1）的开口上方，将石灰粉倒到过滤网（8）上过滤后直接落入搅拌桶（1）内；接着按照所述质量浓度要求，通过给水管（7）向搅拌桶（1）内添加一定比例的水，并搅拌均匀；然后使搅拌桶内的石灰乳流入过滤池（2）内作进一步沉降过滤；最后过滤池上部的满足浓度要求的石灰乳流入存储槽（3）中备用。

10.根据权利要求8所述的低磨损浆体管道输送方法，其特征在于，其中所述步骤（2）具体包括以下步骤：首先将隔膜计量泵（4）调至最小泵送量后，将存储槽（3）内的石灰乳泵送至喂料泵的入口管道，同时将待输送浆体通过浆体供应管道输送至喂料泵的入口管道，并与所述石灰乳进行充分均匀的混合；然后开启喂料泵（5）将混合有石灰乳的浆体泵送输出至浆体输送子系统中的输送主泵，同时通过PH检测设备检测喂料泵出口管道中浆体的PH值，并根据所检测的PH值调整所述隔膜计量泵的泵送量，直至PH检测设备所检测的PH值处于10-12之间。