基于粉煤灰铁精矿对气力输送管道的在线快速补漏在生产现场的实践应用

包永鹏

（甘肃酒钢(集团)宏兴钢铁股份有限公司，甘肃嘉峪关 735100）

0 引言

根据粉煤灰铁精矿材料力学特性研究表明：粉煤灰铁精矿随着干选密度含水量的增加表现出后减先加的变化走势，干式干选后体积密度最大含水率为19%；粉煤灰含水后的渗透系数却随着干选后密度的增大呈现出逐次递减式减小，当干选后铁精矿的干式密度小于1.35g/cm3,干选后密度对于含水的渗透系数可以忽略不计；粉煤灰精矿内聚力随着含水量的增大而减小，并且在含水小于26%时便显出缓慢趋势，反之表现出减小加速；粉煤灰精矿含水每增加1%，内摩擦角减少0.25 度；粉煤灰铁精矿的内聚力随着含水后的湿式压实增加呈现出线性增大的趋势，而粉煤灰铁精矿内摩擦角随着含水压实力度的增加呈现出指数衰减式增加的态势；粉煤灰铁精矿含水率越接近最佳含水率或压实度约接近临界点时，随着振动压实次数的增加，呈现出内聚力和内摩擦角降幅递降的趋势，并且在振动压实的前期达到稳定饱和状态更加容易。通过搅拌配比，模拟气力风速对气力输送管道模拟实验表明对密闭空间段应力、应变能明显减少气力冲击，提高耐磨承载能力，对管道的寿命延长有显著的提高。

1 气力输送管组

气力输送管组包括防漏箱体和气力输送管，其中气力输送管用于输送粉状颗粒物，气力输送管包括防漏段和与防漏段相连的连接段，防漏段设于防漏箱体内，防漏段外壁面与防漏箱体内壁面之间形成容纳空间，容纳空间填充有耐磨颗粒物，使得套装有防漏箱体的气力输送管具有较好的耐冲刷性能，避免气力输送管磨损后漏料，影响粉状颗粒物的输送。

为实现管道在线补漏目的，其中气力输送管组，包括：防漏箱体；气力输送管，用于输送粉状颗粒物，气力输送管包括防漏段和与防漏段相连的连接段，防漏段沉设于防漏箱体内，防漏段外壁面与防漏箱体内壁面之间形成容纳空间，容纳空间填充有耐磨颗粒物。耐磨颗粒物选择为粗精矿，其中粗精矿铁的品位的范围为42%≤m≤49%；耐磨颗粒物亦可以选择为精矿，其中精矿铁的品位n 的范围为n≥56%；耐磨颗粒物也可以为磁珠。

粉状颗粒物在输灰管线内气力输送在管道的摩擦流动导致管道壁打薄，经过一段时间就会磨漏，影响输灰，造成环保事故甚至停产。为了避免漏料，通过在损坏处进行补焊或者更换管道，这样不仅加大了工作量，且增加了成本。本技术提出一种气力输送管道在线快速补漏，当气力输送管道磨损时，减少环保事故，减轻工人的工作量和节约成本。

2 气力输送管

弯折管段，弯折管段的一端为输送入口，弯折管段的另一端为输送出口；

第一直管段，第一直管段与输送入口相连通，用于输送粉状颗粒物至弯折管内；

第二直管段，第二直管段与输送出口相连通，用于将弯折管段内的粉状颗粒物输出；防漏段为弯折管段。

其中，第一直线管段/第二直线管段为防漏段；防漏箱体贯设有穿设孔，穿设孔与防漏段相适配，防漏箱体通过穿设孔活动外套于防漏段。考虑到穿设孔与防漏段的外壁面之间存在一定的间隙，本方案中，穿设孔内壁面与防漏段的外壁面之间粘结有环形胶条，通过环形胶条填充穿设孔与防漏段的外壁面之间的间隙，避免容纳空间填充的耐磨颗粒物泄漏。

3 防漏箱体

防漏箱体，包括：箱体本体，箱体本体开设有投料口，用于从投料口向箱体本体内填充耐磨颗粒物；盖体，对应投料口设置，用以封闭投料口，盖体与箱体本体可拆卸连接。

本技术提出的气力输送补漏还包括气力输送管组及其附属设施。本技术中，为了便于操作填充耐磨颗粒物，当需要填充或更换所述耐磨颗粒物时，将盖体与箱体本体拆分以打开投料口，当耐磨颗粒物填充好后，将盖体固定于所述箱体本体，以封闭投料口，避免耐磨颗粒物泄漏和粉尘的外溢。

4 技术分析

酒钢粉煤灰提铁生产线输灰管道在项目投产以来磨损严重。有数据统计显示每月磨漏平均5-7次。管道磨损不仅造成了项目经费损失，而且严重的影响了粉煤灰提铁生产线的连续性，并且磨穿后管道内物料外泻还会对环境造成了极大的污染，影响职业健康卫生造成诸多不利。本技术就酒钢粉煤灰提铁生产线气力输送系统，被输送物料为粉煤灰（CaO、Fe3O4、MgO、Al2O3、Ti）和生产性粉尘(堆积密度21gmm3、真实密度3gm)，系统输送速度5-8MPa，气力输送管道弯头采用Q235A 弧形弯管焊接，曲率半径15°稀相气力输送的料气比小，物料颗粒的间距较大，输送速度较快。在稀相气力输送过程中，由于物料粒度很小，悬浮压降所占比例很小，固气速度比约等于1，因此可近似物料和气流两者的速度相等，将悬浮压降包括在摩擦压降中，此时颗粒体的输送可视为气固混合体的输送，以简化数学模型，从而可以采用比较成熟的理论来处理输送过程。由于在弯折管段处气流运动流态发生了改变。由于气流方向的改变，导致弯折管段外侧气流速度高于内侧气流速度，气流间存在压差，因此导致气流垂直于弯折管段的横向流动，从而产生气旋。由于在弯折管段处流体流态的复杂性，输送的粉状颗粒物的受力状态也十分复杂，除受到气流作用力、重力及撞力以外，由于运动方向的改变，所述输送的粉状颗粒物还受到离心力的作用。在上述几种力的综合作用下，输送的粉状颗粒物在弯折管段处与气流分离，冲击弯折管段内壁，从而使得弯折管段内壁面产生磨损。由于稀相气力输送中料气比小，物料速度与气流速度之比接近于1，粒子的冲击主要发生在弯折管段的顶部，冲击角约30°。而该角度正是塑性材料冲性磨损率最高的冲击角0°，因此，磨损弯折管段的磨损情况十分严重，因为防漏段设置为弯折管段，通过将弯折管段沉设于防漏箱体内，弯折管段外壁面与防漏箱体内壁面之间形成容纳空间，容纳空间内填充有耐磨颗粒物，增大了弯折管段的耐摩擦性能，提高了弯折管段的使用寿命，节约维护材料成本，并且减轻生产线职工由于漏料造成清理的劳动强度。

在气力输送管的直管段，气流流态较为简单，直管段的管道截面上气流速度呈锥状分布，因此输送的粉状颗粒物在直管段的受力情况较为简单。除受到气流作用力和重力作用外，还有输送的粉状颗粒物与管道间的撞击以及输送的粉状颗粒物之间的碰撞作用，其运动状态较为简单。由于输送的粉状颗粒物在直管段的运动以平行于管道轴线方向为主，因此其磨损主要是由于输送的粉状颗粒物在管道表面滑行造成的，考虑到第一直管段和第二直管段也存在磨损的情况，在本技术中，第一直线管段/第二直线管段为防漏段；防漏箱体贯设有穿设孔，穿设孔与防漏段相适配，防漏箱体通过穿设孔活动外套于防漏段；当发现第一直管段和第二直管段的某一部位磨损情况较为严重时，可以移动防漏箱体至磨损较为严重的部位，从而避免磨损部位漏料，操作简单，成本可控。

5 总结

通过酒钢粉煤灰提铁生产线生产的铁精矿运用到气力输送管道的补漏中，经过试验运行的三年中没有出现管道磨漏现象；由于填充物料不会进入管道内部，输送管道畅通，物料不会堆积，避免了输送过程中的管路堵塞问题，实现物料高效输送；物料在气力输送过程中，物料不会受到冲击或挤压，从而避免了物料变形或磨损的问题；同时，实现精准控制，减少粉尘和噪音；气力输送管道补漏实现在线操作，方便快捷，减少了成本，提高了效益，也为酒钢气力输送管道在线快速补漏找到了一条解决途径。