一種高濃度尾礦無動力管道輸送方法
【專利摘要】一種高濃度尾礦無動力管道輸送方法，屬于尾礦輸送、固液兩相流管道輸送領域。本發明所解決的技術問題是提供了一種適用于尾礦濃縮至高濃度，一般質量濃度大于70％，進而利用大落差的地形采用管道進行自流輸送，不需使用輸送泵、運輸能力強的高濃度尾礦輸送方法。本發明高濃度尾礦無動力管道輸送方法，包括如下步驟：首先進行待輸送礦漿的可輸送性實驗，包括：固體比重、粒級分布、流變特性、沉降特性、安息坡度、滑動坡度、塌落度，根據實驗數據確定最佳輸送濃度。進而結合實際的大落差地形條件和高濃度尾礦的輸送特性進行水力學及輸送工藝設計，以保證質量濃度大于70％的高濃度尾礦借助大落差的地形條件自流輸送，輸送全程無動力，節能效果顯著。
【專利說明】
_種局濃度尾礦無動力管道輸送方法
技術領域
[0001]本發明涉及了一種高濃度尾礦無動力管道輸送方法，屬于尾礦輸送、固液兩相流管道輸送技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，我國尾礦排放選取的方式有兩種，一種是傳統的尾礦庫濕法堆放，另一種是尾礦干排堆放。傳統的尾礦庫濕法堆放是將尾礦泥漿不經任何處理直接通過管道排入尾礦庫內，通過自然沉淀將尾礦庫上層的水循環利用，待尾礦庫達到要求的承受負荷，需要閉庫，然后做水土保持、植被恢復、土地復墾。選廠傳統的尾礦濕排不但增加了運營成本，而且給環境帶來了很大的危害，嚴重影響生態環境，包括占有原有各種使用類型的土地，改變土地使用性質，造成水土流失和污染以及地表植被破壞。
[0003]尾礦干排主要是在選礦工藝末端增加尾礦漿濃縮系統和尾礦漿過濾系統，最終實現尾礦干排，廢水經濃縮和過濾處理后全部回用于車間生產。該工藝是一項礦業清潔、水資源節約的生產技術，是日后選廠生產的必然趨勢，可以使選礦廢水實現閉路循環，能夠提高廢水循環利用率，節約地下水資源;可以使干尾礦入庫，免除尾礦濕排的風險，提高尾礦庫安全性能、降低尾礦庫維護運營成本等目的。采用尾礦干排技術，在解決傳統濕尾礦庫排放尾砂造成的環境污染、占用大量的土地、存在的安全隱患等方面，具有非常廣闊的應用前景。
[0004]然而，尾礦漿經濃縮系統脫水提高濃度用于干排時，通常濃縮后的質量濃度達到70%以上，流動性變差，不利于進行管道輸送，易發生沉積堵管，采用傳統的壓濾加鏟車或皮帶輸送的運輸方式，不但易造成二次污染而且運行成本較高，因此，用于干排的高濃度尾礦漿的管道輸送技術在一定程度上制約了尾礦干排技術的發展。
【發明內容】
[0005]本發明設計了一種高濃度尾礦無動力管道輸送方法，解決上述高濃度尾礦漿的管道輸送問題，而且利用尾礦壩和濃密機之間的高差勢能進行輸送，無需輸送動力栗。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0007]1.首先進行高濃度尾礦漿在一定濃度范圍內的的可輸送性實驗，包括:固體比重、粒級分布、流變特性(3?5個濃度水平)、沉降特性、安息坡度、滑動坡度、塌落度，根據實驗數據確定最佳輸送濃度，該濃度在能夠滿足干排的要求下，且具有相對較易的輸送特性，極大程度的降低輸送難度。
[0008]2.然后結合高濃度尾礦漿的上述實驗特性，確定用于輸送時的沉積流速、過渡流速及安全流速，結合安全流速和輸送量，確定輸送管徑、壁厚以及輸送所需要的能量。
[0009]3.進而結合實際的地形條件和高濃度尾礦的輸送特性進行水力學及輸送工藝設計，以保證質量濃度大于70%的高濃度尾礦借助大落差的地形條件可以自流輸送。
[0010]本發明的有益效果可以總結如下:
[0011]本發明通過一種高濃度尾礦無動力管道輸送方法，解決了高濃度尾礦的輸送瓶頸問題。基于高濃度尾礦漿的可輸送特性，進行合理的工藝設計，充分利用尾礦壩和濃密機之間的高差勢能進行無動力輸送。提高了傳統濕法尾礦管道輸送的濃度，極大程度的回收了尾礦中含有的水量，節水效果顯著，輸送全程無動力，節能效果顯著。在解決傳統濕尾礦庫排放尾砂造成的環境污染、占用大量的土地、存在的安全隱患等方面，具有非常廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0012]為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0013]實施例:某高濃度尾礦管道輸送系統，已知管道系統輸送量為145噸/小時，輸送距離為下向輸送2km，輸送起點為濃密機出口，標高1450m，輸送終點為尾礦庫庫底，標高1350m。采用本發明高濃度尾礦無動力管道輸送方法進行設計的步驟如下:
[0014]某高濃度尾礦漿經過深錐濃密機濃密后，濃度可達到70%?75%，該濃度范圍的尾礦漿可用于干排。
[0015]1.首先進行高濃度尾礦漿在70 %?75 %濃度范圍內的可輸送性實驗，實驗結果如下:
[0016]I)干礦比重:2.47
[0017]2)粒級分布:(15() = 0.024臟，-325目的累積過篩率61%，粒度分布相對較細，管道輸送時可以適當降低流速減少摩阻損失；
[0018]3)流變特性:濃度70 %的尾礦漿，屈服應力為9.7帕，表觀粘度36.9厘泊;濃度72 %的尾礦漿，屈服應力為22帕，表觀粘度54.7厘泊;濃度75 %的尾礦漿，屈服應力為47.2帕，表觀粘度121.7厘泊。表觀粘度與屈服應力隨濃度的升高呈現指數上升趨勢，當濃度達到72%時，表現為高濃度均質不離析偽膏體；當濃度超過72%后，屈服應力隨濃度的升高急劇增加，在濃度68 % -75 %范圍內，尾礦漿的輸送阻力受濃度的影響較大。
[0019]4)濃度超過72%后，尾礦漿沉降速度較慢，漿水分離現象不明顯，塌落度為28.8，擴散直徑71.lcm，
[0020]5)上述實驗結果表明:濃度72%的尾礦漿既有著較好的流動特性，又不易離析適于干排，因此確定72%的濃度為最佳輸送濃度，在保證適于干排的要求下，盡可能降低屈服應力和粘度，易于輸送，極大程度的降低輸送難度；
[0021]6)72%濃度時的安息角坡度約為15%，滑動角坡度在26%，考慮停車再啟動，管道線路應盡量控制坡度在12%的坡度以內。
[0022]2.結合濃度72%的尾礦漿的實驗結果，計算管道輸送的重要工藝參數如下:
[0023]I)計算可得輸送時的沉積流速為1.6米/秒，過渡流速為1.2米/秒，取二者中的較大值并考慮0.1米/秒的安全系數，確定最佳的安全流速為1.7米/秒。
[0024]2)已知管道系統輸送量為145噸/小時，由輸送量及安全流速計算確定管道內徑為155.3mm;進而按照輸送管道壁厚計算方法求得管道壁厚為6.3 5mm，相應的外徑為168mm。
[0025]3.根據上述實驗數據和工藝計算數據，按照固液兩相流摩阻損失計算方法求得:輸送量為145噸/小時，濃度72 %的尾礦漿，在內徑155.3mm的管道中，按照1.7米/秒的速度輸送時，水力損失為38米/公里，輸送2km，需要的能量水頭為76m，已知輸送起點為濃密機出口，標高1450m，輸送終點為尾礦庫庫底，標高1350m，下向高差為100m，完全可以滿足輸送2km所需要的能量水頭76m，可以保證質量濃度72%的高濃度尾礦借助大落差的地形條件實現自流輸送。
[0026]以上通過具體的實施例詳細的描述了本發明，但本領域技術人員應該明白，本發明并不局限于以上所述實施例，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高濃度尾礦無動力管道輸送方法，其特征在于基于高濃度尾礦漿的可輸送特性，進行合理的工藝設計，充分利用尾礦壩和濃密機之間的高差勢能進行無動力輸送。本發明高濃度尾礦無動力管道輸送方法，包括如下步驟:首先進行待輸送高濃度尾礦漿的可輸送性實驗，包括:固體比重、粒級分布、流變特性、沉降特性、安息坡度、滑動坡度、塌落度，根據實驗數據確定最佳輸送濃度，該濃度在能夠滿足干排的要求下，且具有相對較易的輸送特性，極大程度的降低輸送難度。進而結合實際的地形條件和高濃度尾礦的輸送特性進行水力學及輸送工藝設計，以保證質量濃度大于70 %的高濃度尾礦借助大落差的地形條件可以自流輸送。
【文檔編號】F17D1/08GK105840985SQ201510980436
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月25日
【發明人】陳潔
【申請人】陳潔