摘要：目前尾矿浆体输送管道初步选型时多选用耐磨管道，普通钢管则被认为易磨损易漏，不易作为尾砂输送管道。但耐磨管道造价高，且安装连接较为麻烦。通过工程实例，对尾矿浆体输送管道材质的选择进行研究，为工程建设和管理提供依据。
关键词：浆体输送；耐磨管道；钢管
Abstract：At present, the initial selection of tailings slurry transportation pipe is mainly wear-resisting pipe, while the ordinary steel pipe is considered to be easy to wear and leak, which is not easy to be used as tailings transportation pipe. But wear-resisting pipeline cost is high, and installation connection is more troublesome. Through the project example, the material selection of tailing slurry transportation pipe is studied, which provides the basis for the construction and management of the project.
Keywords: slurry transport; wear-resistant pipe; steel pipe
1. 引言
2000年以前国内尾矿库多为湿式排放，尾矿浆需要通过管道压力或自流输送至尾矿库湿式堆存，由于技术发展水平的限制，尾矿输送管道材质可选择的余地也较小，输送管道多采用焊管和无缝钢管。实际运行过程中管道磨损较快，尤其是弯头处需频繁更换管道，不利于企业正常运行及管理。
随着科技的发展，管道材质种类也逐渐丰富，产生了诸多类型的耐磨管道，耐磨管道主要分为两种类型，一种是整个管体采用耐磨材料，第二种是通过对钢管内壁添加耐磨材料提高管道耐磨性能。耐磨管道主要包括内衬管，钢骨架管，超高分子量管等，耐磨管道造价远高于螺旋焊管和无缝钢管，但使用周期长，矿山使用逐渐增多。
《尾矿设施设计规范》[2]（GB50863-2013）关于管道选用描述如下：静压自流输送和加压管道宜采用耐磨管道。本文通过工程实例，对输送管道材质的选择进行研究，为矿山输送管道设计及运行管理提供初步依据。
2. 钢管简介
钢管按生产工艺分为无缝钢管和焊接钢管，其中无缝钢管又分热轧和冷轧两种，焊接钢管又分直缝焊接钢管和螺旋缝焊接钢管[1]。
焊接钢管使用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接而成的钢管，主要用于输送低压流体。一般小口径焊管采用直缝，大口径则采用螺旋缝。
3. 常见耐磨管道简介
3.1 超高分子量聚乙烯管
超高分子量聚乙烯管是一种热塑性工程塑料材料，20世纪50年代首先在德国研制成功，后期逐渐转入工业生产，我国在20世纪70年代末开始正式生产。
超高分子量聚乙烯管具有较好的耐磨、耐腐、柔韧性，且重量轻，安装方便。
超高分子量聚乙烯管常用外径为65-800mm，公称压力0.6-2.0MPa，公称直径越大，承压能力越小。
3.2 超高分子量聚乙烯复合管
超高分子量聚乙烯管复合管是由超高分子量聚乙烯管和钢管复合而成。钢管作为外层，主要用来提高管道强度，超高分子量聚乙烯管作为内层，形成了具有耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐高压的管道系统。复合管可循环使用，外层旧钢管修复后衬上超高分子量聚乙烯管后可继续使用。
超高分子量聚乙烯复合管最大公称直径为500mm，公称压力最大4.0MPa，公称直径越大，承压能力越小。
3.3 钢骨架聚乙烯复合管
钢骨架聚乙烯复合管是以高密度聚乙烯为基体，以低碳钢丝网为增强体，经成型后的新型双面防腐压力管道。
由于钢骨架的加强作用，钢骨架复合管刚性、耐冲击性及尺寸稳定性优于任何一种塑料管材。同时网状钢骨架本身的结构特性，又使复合管在轴向保持了适度的柔性，不仅运输和安装方便，而且能够有效承受土层沉降或滑移、地表车辆等造成的纵向荷载，运行可靠性良好。
钢骨架聚乙烯复合管最大公称直径为600mm，公称压力4.0MPa，公称直径越大，承压能力越小。
3.4 陶瓷内层复合管
陶瓷内衬管从内到外由陶瓷内衬层、过渡层和刚层组成。内衬陶瓷致密光滑、硬度高、耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐冲击。
钢骨架聚乙烯复合管最大公称直径为1000mm，公称压力10MPa，公称直径越大，承压能力越小，承压能力和外层钢管的壁厚有关。
4. 管道应用实例
4.1 实例一
4.1.1 尾矿浆参数
河南某钼矿选矿工艺采用单一浮选工艺流程，排出尾矿特性如下：
（1）选矿厂生产规模： 3000t/d
（2）尾矿比重： 2.67
（3）选厂排出尾矿浓度： 30%
（4）尾矿粒度（-200目含量）： 65%
（5）PH值： 7-9
（6）输送直接高差（m）： 100
（7）输送距离（m）： 2500
实际运行过程中，为了加速尾矿库库区水域澄清，尾矿浆输送泵站搅拌槽中加入适量石灰。
4.1.2 尾矿输送管道选型
图2 尾矿输送管道（吉林某金矿）
图4 尾矿库回水管道（无缝钢管）
尾矿输送管道最初采用3条无缝钢管，其中2根管径为φ168×9mm，1根管径为φ219×12mm，单根长约7km，该管道使用年限都在十年以上。2016年因尾矿库库址发生变化，尾矿输送管道变为2根，均无缝钢管，分别为φ219×12mm，φ273×9mm，单根长约9km。该部分管道2016年初投入使用，目前运行良好。
2015年初尾矿库回水量突然减小，经排查导致水量减少的的原因是尾矿库回水泵站回水管道堵塞，见图4。化验分析证明管道内壁粘结物体主要成分是钙化物，由于输送介质为水，管道磨损很小，长期运行导致粘结物逐渐加厚，管道净断面缩小严重，导致管损增大，回水量减小。
4.4 实例四
由于耐磨管道延米造价较普通钢管贵数倍，因此矿山应用尚不普遍，仅在特殊部位使用，主要包括：自流管段、经常拆卸管段、弯头及磨损严重管段及其它有特殊要求的管段。
图5 尾矿自流输送管道（超高分子量聚乙烯管）
图8 尾矿自流输送管道（陶瓷内衬复合管）
4.5 实例应用分析
（1）碱性条件下钢管会发生活性溶解腐蚀，并且随着PH值升高钢管表表面倾向钝化，有利于管道的保护。
（2）分析表明尾矿浆中含有钙化物，实际运行过程中，该部分物质逐渐在管壁沉降粘结，同时矿浆中的砂粒会不断冲刷管壁，随着时间的推移，钙化物的沉积和冲刷逐渐保持一个动态的平衡，管道也将处于良好的保护状态。
（3）超高分子量聚乙烯管质量轻，安装拆卸方便，但柔韧性好，不宜架空，架空造价高；
（4）超高分子量聚乙烯管膨胀系数大，宜沿地面自然曲折敷设，以抵消热胀冷缩效应。
5. 结论
（1）管道选型前，应对尾矿浆进行化学成分分析，碱性条件、钙化物多的情况下可优先选用造价低的钢管；
（2）输送管线若采用钢管，为减少热胀冷缩的影响，建议室外部分尽量避免长距离直线段，通过管线自然折角进行自然补偿，尽量减少伸缩节使用量；
（3）超高分子量聚乙烯管承压能力低，且膨胀系数大，北方寒冷地区室外慎重选用；
（4）自流管不宜选用钢管，应重点考虑耐磨管；
（5）尾矿库堆积坝坝顶放矿管道宜采用超高分子量聚乙烯管，以便于搬运安装；
（6）尾矿输送管道的选择应综合考虑项目所在地气候、选厂规模、矿山效益等诸多因素，选型前应进行技术经济的详细比较，最终确定最佳方案。
参考文献
[1] 给排水设计手册（第12册）[M]. 北京:中国建筑工业出版社，2000.
[2] 尾矿设施设计规范[S]. 中华人民共和国标准， 2013.
作者简介：王振兴（1985—），男(汉族)，河南新密，工程师，硕士，主要从事尾矿库设计；吉林省长春市南湖大路4726号，长春黄金设计院有限公司；130012；E-mail：wzxhs566@163.com
论文作者:王振兴,苏星月
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/8
标签：尾矿论文; 管道论文; 钢管论文; 公称论文; 耐磨论文; 超高分子量聚乙烯论文; 复合管论文; 《防护工程》2019年第7期论文;