尾矿泥管道水力输送计算.pdf

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1、2010年8月中国矿山工程Aug．，2010第39卷第4期ChinaMineEngineeringV01．39No．4尾矿泥管道水力输送计算Calculationofpipelinehydraulictransportofslimes楚金旺(中国恩菲工程技术有限公司，北京100038)摘要：尾矿泥是以粘性细颗粒为主组成的粒状物料，其矿浆为固、液两相混和物，流变性质比较复杂。本文结合工程实例，通过分析尾矿泥浆体的特性和流变试验，建立了输送计算模型，计算出尾矿泥管道水力输送的浓度、管径、流速和阻力损失等重要参数。关键词：尾矿泥；宾汉塑性体；流变特性；屈服应力；刚度系数；过渡流速Abstr

2、act：Slimesaregranularmaterialswhichmainlycomposedofcohesivefine—gainedparticles．Slimesslurryisasolid—liquidmedia．Itsrheologicalpropertiesareverycomplicated．BasedOilthepropertiesandrheologytests，acalculationmodelofpipelinehydraulictransportisestablishedandthenthesolidsconcentration，pipediameter，

3、velocityandresistancelossofpipelinehydraulictransportofslimesiscalculated．Keywords：slimes；Bingham—plasticfluid；rheologicalproperties；yieldstress；fluidconsistencyindex；transitionflowvelocity1月IJ舌尾矿泥是以粘性细颗粒为主组成的粒状物料，其矿浆为固、液两相混和物。尾矿泥颗粒很细，大部分颗粒能均匀悬浮在水中，形成悬液。粘性细颗粒在有电解质的水中形成颗粒表面的吸附水膜，颗粒半径增大，相当于增大了固体体

4、积和有效浓度。当尾矿泥的浓度较高时，由于粘性细颗粒粘度很大，流动时的内摩擦力变大，而且细颗粒有絮凝作用，形成絮凝团，絮凝团相互连接，成为絮网结构，能抵抗一定大小的外力，产生了屈服应力。含粘性细颗粒较多的尾矿泥浆体，在一定剪切速率下，颗粒的排列、絮网结构破坏，剪切力随着时间而减小，出现一定的触变性。因此，尾矿泥浆体的流变特性文章编号：比较复杂。但是，从工程应用角度来讲，尾矿泥浆体在1672—6O9X(201O)04—0044—04一般的稳定、均匀流动中，这种与时间有关的性质表现中图分类号：TV131．4得并不明显，可以看作纯粘性的，即作为与时间无关的文献标识码：B非牛顿体来处理。根据流

5、变特性，尾矿泥浆体属于宾收稿日期：2010—05—11汉塑性体，其流变关系可以用式(1)来表示。宾汉剪切修订日期：20t0—05—19力的大小与粘性细颗粒含量密切相关。作者简介：楚金旺(1977-)，男，山d／z(1)~ra+7／东禹城人，工程师，从事尾矿库和浆体输送设计工作。式中：rE厂屈服应力；刚度系数；zI——切应力；第4期楚金旺：尾矿泥管道水力输送计算·45·——流速梯度。2流变试验∞∞舳∞如∞口y根据颗粒运动和悬浮情况，分为均质流、拟均质利用粘度计来测定尾矿泥浆体的屈服应力和刚度系数，根据试验数据绘出虚剪切率8V／D与管壁切流和非均质流。通常用管道断面顶部0．080(0为管

6、径)处浓度C与管道断面中心浓度的比值作为判应力r的关系曲线，即虚剪切曲线，见图2。由尾矿泥浆体的流变试验结果得出，流变参数屈服应力断标准，C／≥0．8时，为拟均质流，<0．1时，为非均质流，介于两者之间为复合流。浆体长距离输和刚度系数玎可以由尾矿泥的体积浓度来计算：送要求为拟均质流，短距离输送选用拟均质流和复rB：0．399Cvie35．592C,f(2)合流都可以，但最好选用稳定的拟均质流输送。叼一+0．0071Ce(3)某砂钛矿选矿厂每天排放6830t尾矿泥，管道输送式中：c．广尾矿泥的体积浓度；到尾矿库堆存。尾矿泥中值粒径d。1．45／,zm，一74txm——．清水的粘度。占9

7、7．7％，～371,zm占92．5％，一191xm占82．5％，一51xm350占63．5％，尾矿泥粒度组成见图1。一51xm颗粒在静300水中很不容易沉淀，5～19txm颗粒在静水中沉淀很慢，在动水中不容易沉淀，19～371~m颗粒在动水中250沉淀较慢，+37txm颗粒在动水中沉淀较快。管道输200送尾矿泥时，占尾矿泥82．5％的一191~m颗粒均匀悬15o浮在水中，和水一起形成均质输送“载体”，占尾矿泥10010％的19～37txm颗粒在矿浆粘度和垂