[发明专利]泵送系统

说明书

本发明描述了一种用于泵送介质的泵送系统。系统包括：至少一个横向压力交换室，但是优选多个压力交换室。每个压力交换室在每一端处具有阀装置。系统还包括在系统的输送端处的加压排放部和可操作以用介质填充压力交换室的填充机构。正排量泵可操作以泵送与介质直接接触的驱动流体，使得介质从压力交换室泵送到加压排放部。本发明还描述了一种泵送介质的方法。

技术领域

本发明涉及一种泵送系统。特别地，尽管非排他性地，本发明涉及一种用于矿物加工工业中的泵送系统。

背景技术

在矿物加工工业中，一个问题涉及将矿石从地下或海底位置运输到地表平面。在大多数这样的应用中，该运输包括竖直升高矿石以及水平运输矿石。

对于相对较小的竖直距离，皮带或卡车运输安排是主要的运输方法。对于地下矿山，最主要的运输方法是箕斗提升，其中箕斗在地下装载有矿石之后提升到地表。在作为相对较新应用的海床采矿中，正在考虑多种方法，例如箕斗提升，气升或液压提升。在液压提升中，将矿石与载送流体(例如水)混合以形成矿石颗粒的悬浮物，然后将其泵送到地表。固体颗粒和载送流体的混合物称为浆料。

在海床采矿中，液压提升被认为是最合适的，原因是矿石通常是使用水基挖掘方法开采，所述水基挖掘方法将水中的矿石的悬浮物作为所谓的原矿(ROM)矿石输送。将液压提升应用于地下和海床矿山有许多优势。这些优点包括以下。

从地下矿山进行液压提升的立管的建造比箕斗提升系统的建造更具成本效益，原因是用于立管的孔可以被钻出并且具有比箕斗提升机所需的轴小得多的横截面。

立管的建造和液压提升所需的地表基础设施比箕斗提升所需的侵入性小得多。

用于液压提升的立管不必完全竖直，这允许地表点相对于地下起点的位置具有更大的自由度。

最后两个优点对于人口稠密地区或地表地形条件恶劣的矿山特别有利。

与箕斗提升的分批过程相比，液压提升是连续过程，其允许更多的过程自动化，而对操作员的依赖性和干扰更少。

对于箕斗提升，特定横截面轴的能力与深度成反比，原因是箕斗的行进时间决定每单位时间可以提升的批数。对于液压提升，该能力由流速和管直径限定，所述能力不受深度影响。

在挖掘过程期间，矿石被分解成较小的颗粒，使得矿石可以作为粒状材料被处理。然而，在提升步骤之前的尺寸减小优选地被限制以减少在可能位于海床处或地下矿山下方的挖掘位置附近安装昂贵的高能耗粉碎设备(颗粒尺寸减小)的要求。

未进行太多额外尺寸减小的ROM矿石的颗粒尺寸在1至100mm的范围内。当与水混合时，这会产生所谓的沉降浆，其中当混合物停滞时颗粒会迅速沉降。浆料是两相混合物(固体颗粒悬浮或以其他方式位于其中的液体)。这与矿物加工应用中常见的混合物不同。在具有细颗粒(直径小于50μm)的混合物中，颗粒仅缓慢沉降，使得沉降不会对浆料的运输造成任何问题。

在液压矿石提升中，必须将1至100毫米范围内的较大颗粒悬浮在载送流体中，同时经由立管输送到地表。提升深度对于地下采矿通常在100至2000m的范围内，对于海床开采为5000m。在这样的环境中液压矿石提升系统的主要挑战是待运输的较大颗粒尺寸与典型提升深度所需的高泵送压力的组合。

较大颗粒尺寸限制了可以用于液压矿石提升系统的泵送设备。可以使用可以处理典型颗粒尺寸的大通道浆料离心泵，但其扬程受到限制，所述扬程通常小于50m。这将需要将大量这样的泵串联放置以克服液压矿石提升系统中的压力要求。随着串联的离心泵数量的增加，系统的复杂性增加，并且系统的可靠性降低。此外，与多级清洁液体离心泵或正排量泵相比，大通道浆料离心泵的能量效率受到限制，通常为70％对80％和90％。由于这些缺点，多个大通道浆料离心泵在液压矿石提升系统中的使用因此受到限制。