深海扬矿系统中颗粒过泵回流试验研究

王英杰，阳 宁，金 星

(长沙矿冶研究院深海矿产资源开发利用技术国家重点试验室，湖南长沙 410012)

深海扬矿系统中颗粒过泵回流试验研究

王英杰，阳 宁，金 星

(长沙矿冶研究院深海矿产资源开发利用技术国家重点试验室，湖南长沙 410012)

两相流过泵回流试验是模拟水力提升系统紧急停泵情况下垂直管道中颗粒运动状态，紧急停泵时，可能会出现堵管、难于输送等现象。为提高管道水力输送安全性，采用三种不同的模拟结核颗粒(粒径分别为d≤10 mm，d≤20 mm，d≤50 mm)，两种不同浓度(CV=5%，CV=8%)，在两级泵额定流量Q=420 m3/h条件下进行了过泵回流试验，分析了试验结果，从多个方面总结了堵管原因。认为实际工程中应该严格控制颗粒上限粒径，采用合适的颗粒级配，并对管道定期进行清洗，尽量减少管道的大角度转弯和断面突变。

深海采矿;水力提升;回流;锰结核颗粒

随着世界经济的迅猛发展，资源的供求矛盾也日益突出。矿产资源作为不可再生资源，其供求关系尤为严峻。随着陆地矿产资源的日益匮乏，人们把目光投向了海底矿产资源［1］。这其中，深海矿产资源开采技术是海洋资源开发技术的最前沿，它标志着一个国家开发海洋资源的综合能力和技术水平。在海洋资源开采方面，比较成功的技术是以美国公司为主的跨国财团提出管道提升开采系统，然而在此系统中，颗粒过泵回流是一个令人十分头疼的问题。由于海上自然环境比较恶劣，深海采矿商业开采中，正常的工业开采过程中难免会遇到各种紧急情况，扬矿系统故障停泵时，近6 000 m的垂直管道内将存有数十吨结核［2］，垂直管中的结核一旦堆积无法排放，整个采矿系统的安全性将受到极大威胁。……