详细介绍:
尾矿管道简介(国润超高管道)
工程案例:
产品简介
尾矿管道简介,洛阳国润专业生产耐磨管道
产品参数
品牌:
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国润管业
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材质:
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超高分子量聚乙烯
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管道口径:
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65-800 mm
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管道厚度:
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8-38 mm
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适用温度范围:
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-269-80 ℃
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摩擦系数:
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0.15
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磨损量:
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6
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抗撞强度:
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2.0 MPa
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适用流体:
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矿浆
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详细信息
尾矿管道简介
耐磨管
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指粘均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯(PE),由于其分子量极高,具有耐磨损、耐冲击、耐腐蚀、自润滑等优异的综合性能,被称为“令人惊异的塑料”,是优异的耐磨管道。该管材具有如下优点[1]
(1)耐磨性居塑料之冠,是碳钢、不锈钢的4-7倍;
(2)冲击强度列塑料之首,为PC的2倍、ABS的5倍,且能在液氮温度(-196℃)下保持;
项目
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超高分子量聚乙烯管
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密度
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0.935g/cm³
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平均分子量
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250万
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抗张强度
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400Kg/cm²
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断裂伸长率
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350%
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抗冲击强度(无缺口)
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破坏不了
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布氏硬度
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40D
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动摩擦系数
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0.2 Kg/cm².m/s
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热变形温度
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85℃
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膨胀系数
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1.5*10-4/℃
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导热系数
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8.5-10-cal/cm.s.℃
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吸水率
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0.01%
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(3)自润滑、抗粘附、不结垢,磨擦系数低,可与聚四氟乙烯(PTEE)媲美;
(4)冲击能吸收值在所有塑料中最高,且具消音性;
(5)化学稳定性好,在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质及有机介质;
(6)优良的耐低温性,在液氦温度(-269℃)下仍具延展性;
(7)优良的抗内压强度、耐环境应力开裂性、抗快速开裂性;
(8)卫生、无毒,可接触食品和药物。
上述性能使UHMWPE管材不仅可以输送流体、气体,而且可输送固体颗粒、粉末等松散物料和浆体状固液混合物料,从而拓展了塑料管材的应用范围。
1 浆体输送
浆体状固液混合物的输送主要采用以水为载体的水力管道输送方式,输送时易产生磨损、腐蚀、结垢等问题。UHMWPE管以其耐磨损、耐腐蚀、不结垢、磨擦系数低等优点,可替代普通钢管、不锈钢管、特种钢管等在下列领域应用。
(1)采选矿、冶金
煤矿、化工矿、铁矿、有色金属矿及非金属矿等的采矿,选矿厂的矿浆输送大量采用管道,如原矿管、尾矿管、精矿管、浮选系统管等。选煤厂输送煤炭洗选所产生的浮选入料、浮选精矿和重介质悬浮液等固液混合物都要用管道输送。据日本统计,输送矿浆的精矿管使用寿命为15000h,原尾矿管最短时为6000h,砂浆填充用管多为6000h,最长时为1000h[18]。目前,我国选矿厂尾矿、精矿输送用管道多为钢管,由于矿浆中含有约30%的铁矿石,对钢管的磨损相当厉害,使用寿命仅为1~2a,且每半年要翻转90°,工作量很大。
冶金行业的焦炭粉、矿粉、矿浆及冶炼废渣的处理也涉及大量的管道输送。如革钢铁公司的一个选矿厂用于精选各种矿物的输送管路长达60km,对磨损最严重的部位通常几个星期需要更换一次管道,其余管道每隔不长时间就需进行翻转,工作量之大可想而知。我国是煤炭、矿业大国,煤矿多达9万余个[19]。据不完全统计,每年需耐磨塑料矿用管约2万t,若普遍使用,每年需求量在4万t以上,可节约钢材20万t。
据报道[20],美国联邦环境保护委员会规定采矿业,特别是矿砂排水操作要采用UHMWPE管。
(2)水煤浆工程
水煤浆是一种新型的高粘度液、固混合流体,由约70%的煤粉、30%的水及1%的化学添加剂配制而成,可以像油一样通过管道输送到终点,再经过脱水、干燥处理后送给用户。水煤浆在北京造纸一厂、桂林钢厂、绍兴轧钢厂等厂燃用均取得成功[21]。
我国自80年代初开始规划了10条不同长度的输煤管道,其中孟-潍管道长达600km[22]。煤炭管道运输是当前解决我国煤炭运力不足的重要运输方式。1998年我国制定的能源工业长期发展计划纲要中明显指出:“要发展管道输煤,输送水煤浆”。目前全国已有北京京西水煤浆厂、山东兖日水煤浆厂等7个水煤浆厂[23]。如采用UHMWPE管,就可抵抗这种高粘度固液混合物产生的磨损和腐蚀现象,并因其具有自润滑性而减小输送阻力。据了解,国内某重点工程为了长距离输送煤头,已花费高价(3万美元/t)从国外购进了大量的UHMWPE管材作为输送管道。
(3)电厂冲灰
火力发电厂水力冲灰系统中普遍存在着管内壁结垢的问题。如某火电厂总装机容量为33万kw,冲灰管道长6.5km,灰浆管内结垢速度为53mm/a,每1.5a停运去垢检修一次,人工敲打去垢,工时4个月。运行6a的灰管由于结垢严重几乎堵死,并已将13km的铸铁管报废[24]。又如2台30万kw发电机组,冲灰管2a酸洗一次,除垢后钢管内表面锈蚀非常严重,表层剥落,底部更甚,使用5a管壁减薄4mm以上,入口处100m范围内结垢、锈蚀更为严重。冲灰管除了结垢外,磨损也比较严重,如高井电厂φ273mm×10mm的冲灰管道,直管仅用2a就磨漏,弯头部位更为突出。
UHMWPE管抗粘附,不易挂灰,可减少结垢现象,即使有一定程度的结垢,清除也比较容易,并且管材耐磨损、耐腐蚀,可大大延长使用寿命,且不需要涂刷防腐涂料,能节省维护费用。国内曾用UHMWPE板材卷制成内衬管做试验,结果表明,基本不结垢,其耐磨性比普通钢管提高了8倍。
我国现有大型燃煤电厂400余座,小型电厂更多,今后每年将以10家以上的速度增建火力发电厂。每个电厂若需UHMWPE管100t,全国就需几万吨。
(4)海湖盐化工
由于UHMWPE管具有极高的耐磨性、耐腐蚀性及耐低温性,可望在海湖盐化工行业盐浆、卤水的输送中发挥重要作用。
①海盐输送 目前北方海盐生产的收储工艺流程中,集中式盐田采用大管道输洗;半集中盐田采用小管道输洗。机械化盐场将原盐经几公里长的水力管道(管径为ф114mm,ф125mm等)输送至筛房。盐化工厂将含有杂质的海盐通过粉碎、洗涤和干燥获得普通精盐产品(又称精洗盐)。从盐坨到洗涤设备之间,各厂大都采用管道水力输送的头道洗涤工序[25]。海盐在钢管输送过程中受到机械和水力的磨擦冲击,盐粒破碎,原盐中的粉盐比例增加(随卤水溢流而去),造成粉盐流失较严重[26],而且,钢管输送盐浆,容易产生结垢现象。塑料管已开始在输盐系统应用,如某盐湖集团公司采盐系统输送管道采用了大口径HDPE管,如果采用UHMWPE管则使用效果更佳,且可吸收冲击能而减少盐粒的破碎。据了解,最近某盐化工厂开始试用UHMWPE管作盐浆输送管道。我国北方海盐年产量占全国盐产量的2/3,气温较低,而UHMWPE管的耐寒性极优。
②卤水输送 国外盐厂和制碱厂的输送卤水管道较多,如澳大利亚黑德兰盐场的输卤管道长25km,西德博斯盐矿的输卤管道长达70km。我国海湖盐生产现改传统明沟输卤方式为压力管道输卤;每年开发矿盐也在不断新增和改造管道,如果集中制卤区的管道总长5km,管径为ф100~ф250mm的石棉水泥管输送盐卤达500km以上,一般工作压力为0.2~0.5Mpa,使用效果不一,有的盐场使用1~3a就报废了,最短仅1a就腐烂、破裂[28]。UHMWPE管优良的耐腐蚀性将会大大提高其使用寿命。
(5)疏浚、排泥
所谓疏浚就是用挖泥船挖掘港口、江河、湖泊等泥砂,并将泥砂排出的作业。如湖盐船采船运随着生产期的延长,航道和港池内沉积的淤泥、粉盐和粒盐越积越厚,直到影响盐驳的正常航行,所以通常采用绞吸式挖泥船进行疏浚,其附属设备就是水上浮筒、排泥管、水下沉管和陆上排泥管[18]。现在,许多城市护城河、湖泊的清淤也开始采用新工艺,即从水底直接抽吸淤泥浆,经管道实现长距离排送。挖泥船配管中有水上浮动管线、零号及上坡管线、水上架设管线、水底管线、陆上架设管线。这些挖泥配管必须耐波浪、潮流[18]。
据统计,年均有4亿t的泥沙淤积在黄河河道内。我国将对黄河实施“百船工程”项目,即从国外引进百艘挖泥船对黄河等河流主河道进行清淤治理。每艘船需配备4km泥砂输送管。因钢管易锈蚀、磨损快、笨重,且不易装卸,因而挖泥船输出国要求配用UHMWPE管,仅此项目每年需用耐磨管材8000多t。此外,我国现有挖泥船400多艘,将需耐磨管材15000t以上。
城市下水污泥是浓度较低的浆状物,欧美、日本等国家和地区早就用管道进行输送,如美国在洛杉矶、芝加哥等地修建了84km管道;日本在东京都、大阪等地修建了50km的污泥输送管道[18]。建筑工程中挖泥工地的输泥管道由于长期暴露在旷野中,经常遭受日晒和雨淋,且泥浆中砂、砾石坚硬易磨损管壁,钢质输泥管的平均使用寿命仅为4a,且每年需要拷铲、涂漆保护。而用UHMWPE管输送泥浆既耐磨,又可减少维护工作。
3 流体、气体输送
UHMWPE管也适于输送各种流体、气体。
(1)建筑业
UHMWPE管的冲击强度、耐低温性位于现有塑料管之首,远优于PVC-U管、PP-R管、PB管、ABS管等,有利于抵抗意外冲击和严寒的破坏,而且抗内压强度、耐环境应力开裂性可与交联PE管、铝塑复合管相媲美,因此安全可靠、使用寿命长;因其能吸收冲击能,排水时的消音性优于实壁PVC-U管;用作埋地管时,柔韧性好,地层变动时(如地震)不易被破坏;其使用温度一般为100℃以下,但由于分子量极高,分子链段移动困难,其热变形温度比普通PE高,如果没有应力的作用,在熔点以上的150~200℃下,制品的形状也不会发生改变,与交联PE的热性能相似[29]。因此,建筑业的供水管、排水管、污水管、排气管、煤气管、下水管都可采用UHMWPE管。比如,盐化车间内的室内外铸铁排水管,流经管道的多为卤水,或含有酸、碱的污水,再加上地下水的侵蚀,使用寿命通常只有3~4a;沿海地区气候潮湿,带着大量含卤湿空气,使得居民住宅的铸铁排水管锈蚀斑斑[30]。因此,耐腐蚀性强的UHMWPE管大有用武之地。据预测,2000年我国塑料给水管的需求量为10万~15万t。到2010年,全国新建住宅室内排水管的80%将采用塑料管,基本淘汰传统铸铁管;室内上水管采用柔性塑料管的比例将达到30%。这为大力推广UHMWPE管的应用提供了条件。
(2)水处理
工业“三废”的腐蚀性较强,如某碱厂通过10km管道排废渣,钢管磨坏后产生泄漏,对周围环境造成危害,碱厂每年购置防腐涂料的费用就达数百万元。某石化公司的污水处理厂,来自各分厂的工业污水经中和、沉淀等工序后,变成泥浆状的污物,排污铸铁管通常3a就磨穿,输送腐蚀性废水处理污泥的不锈钢管使用1a多因磨得太薄而发生缩径现象。据报道,美国菲利浦化学公司的废水处理系统中使用了UHMWPE管材,其设计使用寿命为50a[31]。水处理和废水处理可能是塑料管的另一大市场。据EAP估计,2000年用于水处理和废水处理装置消耗的塑料管大约超过350亿美元[20]。
(3)化学、制药工业
UHMWPE管具有优良的耐化学药品性,除强氧化性酸液外,在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质(酸、碱、盐)及有机介质(萘溶剂除外),其在20℃和80℃的80种有机溶剂中浸渍30d,外表无任何反常现象,其它物理性能也几乎没有变化[1]。
据了解,目前各地的化工厂主要用钛钢管路输送硫酸(发烟)、砂酸、盐酸和各种强碱腐蚀性介质,钛钢价格比高价的氟塑料高1倍以上。化工用管的管径通常为ф10~ф76mm,压力一般为0.2Mpa[32]。我国制药设备使用的管路、管接头等主要材质为进口不锈钢,管径通常为ф15~ф108mm,输送压力为0.6~0.8Mpa。UHMWPE管在一定范围内输送腐蚀性化工原料时,可替代价格昂贵的不锈钢管和氟塑料管。
(4)燃气工业
天然气、煤气管等要求耐0.4Mpa的压力,其运行的安全性受到重视。80年代后期,英国石油公司开发成功“第三代HDPE”,其较高的重均分子量是保证高的快速开裂阻力的关键因素[33]。UHMWPE的重均分子量在300万以上,脆化温度在-80℃以下,可推断其具有优良的耐低温快速开裂性。美国菲利浦制品公司曾铺设了1600km的UHMWPE煤气输送管道[31]。
(5)海水利用、船舶
据不完全统计,青岛、威海、龙口等地的年海水利用总量已超过8亿m3,广泛用于电力、化工、机械、纺织、食品等工业。由于海水腐蚀较严重,必须采取适当的防腐措施才能保证系统安全运行,目前所采用的管道材料为:循环水干管选用内衬水泥砂浆的铸铁管,支管为加环氧树脂内衬的钢管[34]。耐腐蚀的UHMWPE管可以在该领域应用。
船舶上的管路较多,如空气通风管、测深管、压载水吸入管、冷水管、盥洗系统、冲洗用管路、炮台冷却水系统、污水管、淡水冷却管、房间和走廊内的常温低压管等。建造一艘15000t油轮,全船的金属管重约207t。船用管过去均为铜管、钢管、铝管和铅管,搬运时不但笨重,劳动强度大,而且耐腐蚀性能差,使用寿命短,一般4~5mm厚的钢管3~4a就会烂穿[35]。UHMWPE管不仅轻便,而且极耐腐蚀,在船上应用的潜力颇大。
(6)石油工业
油田是消耗各种管材的大户。据报道[20],石油和天然气市场,特别是二次和三次回采的小块油田,1983年就用了约39000km的塑料管材。我国油田开发已有几十年历史,随着部分油田开发进入中后期,特别是一些油田井液含水增加以及盐碱严重,加快了管道腐蚀速度,仅大庆油田每年就需更换大量的各种管道[36]。目前,在油田应用的主要塑料管为普通PE内衬管,而UHMWPE作为内衬管,具有耐腐蚀、耐磨、输送阻力小等优点。
4 其它
日本作新工业公司开发成功的UHMWPE管材,以取代氟塑料管为目标,准备向半导体行业和医疗部门销售[37];厚度10mm以下的UHMWPE薄壁管已用作皮带输送机和抄纸机辊子的包覆管[38]。
UHMWPE的电绝缘性好,介电强度可达50kv/mm,高于PVC-U管和交联PE管(介电强度分别为23~28,41kv/mm),尤其是损耗角正切值低,故可作为在高频和超高频区间工作的电缆管道[39];并可制作汽车用电缆套管;染整工业中染料液的输送也是它的重要市场[40]。
将UHMWPE管切制为辊筒,可用作皮带输送线的塑料托辊;切制加工为磨擦领域用的滑动材料,以代替铜套、PA套、PTFE套等。
UHMWPE的低温性能极为优异,在液氦温度(-269℃)下仍具延展性,因此可望在制冷技术、低温工程方面开拓应用领域。
洛阳国润管业有限公司
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