一种矿浆管道自流输送需要最小坡度的确定方法与流程

本发明涉及选矿领域，特别涉及矿浆管道自流输送领域。

背景技术：

1、企业选矿生产线需要很多矿浆自流管道，管道坡度的设计至关重要。矿浆管道自流输送与水管道自流输送有很大的区别，水管道自流输送，只要管道存在些许坡度，水在管道内自流就不存在问题，但是矿浆就不同，不同性质的矿浆要实现在管道内的自流输送，需要管道铺设的最小坡度就不同。矿浆管道满足自流输送的坡度确定较为复杂，矿浆管道自流输送坡度确定不合理，会导致三个问题，一是如果坡度小，矿浆中固体颗粒会沉积堵塞管道，无法实现自流输送的要求；二是坡度过大又会导致矿浆出口流速过大，不仅会增加厂房高差增大建设投资费用，而且输送管出口矿浆飞溅，不利于生产现场的操作控制和环境卫生的保持；三是设计人员为保险起见，规避繁琐计算，将可以设计成的管道自流输送却设计成了动力输送，增加了生产消耗。

2、矿浆的临界流速是矿浆输送必须考虑的首要因素，矿浆流速只有大于等于临界流速时，输送过程中其中的矿物颗粒才不会发生沉降沉积淤堵管道的事故。临界流速与矿浆中固体颗粒比重、颗粒大小以及矿浆浓度等密切相关，但在相关的资料里(如选矿设计手册)，没有将此三因素综合在一起的明确的计算关系式，有的只是针对中等比重(2.70t/m3)的非连续性实验数据，使用起来需要反复查阅和计算，非常繁琐，工作量大，容易出错。很多工程技术人员不乐意做如此繁琐的工作，常常凭借经验确定临界流速，采取宁大勿小的原则，如此，必然会导致设计的精确性差，增加设计施工费用的投入。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：客服现有技术的不足，提供一种精准简单方便的矿浆管道自流输送需要最小坡度的确定方法，避免设计自流输送时需要不断地反复地查阅数据，不间断地进行各种参数的人工经验取值，导致设计人员工作量大，容易出错，造成建设投资和生产成本的增加。

2、本发明所采用的技术方案是：一种矿浆管道自流输送需要最小坡度的确定方法，按如下步骤进行

3、步骤一、确定矿浆临界流速vkp，当dcp<0.074mm时，vkp＝{1+0.2×(cw-20)/20+0.2×((dcp-0.074)/0.074+5.419)}×(ρ/1.7-1/1.7)1/2；当0.074mm≤dcp≤1.5mm时，vkp＝(1+0.2×(cw-20)/20+0.2×5.419)×(ρ/1.7-1/1.7)1/2；当dcp＞1.5mm时，vkp＝{1+0.2×(cw-20)/20+0.2×[5.419+(dcp-1.5)/1.5)]}×(ρ/1.7-1/1.7)1/2；其中，vkp的单位为m/s，dcp为矿浆的平均粒径，单位为mm，cw为矿浆重量浓度(或者矿浆质量浓度)，ρ为矿浆比重，单位为t/m3，ρ＝100/(38.5-0.2654×β)，β为矿石品位；

4、步骤二、确定自流管的充满度h/d和自流管横截面面积系数ka，h/d＝-0.005×cw+0.65，ka＝-0.8525×(h/d)3+1.2675×(h/d)2+0.3839×(h/d)-0.009，其中，cw为矿浆重量浓度；

5、步骤三、确定水力半径系数kr和谢才系数c，kr＝-0.4979×

6、(h/d)2+0.7894h/d-0.0166，c＝1.2266n－0.955r－99.573n×n+13.37n－0.0017，r＝kr×d，其中，r为水力半径，单位为m，n为自流管的管内粗糙系数，d为自流管有效内径，单位是m；

7、步骤四、矿浆管道自流输送需要最小坡度i＝k×vkp2/c2/r，其中，i单位为％，k为系数，一般取值1.05～1.10。

8、自流管的横截面为圆即矿浆管道为圆管。

9、本发明的有益效果是：本发明适用于矿浆管道自流输送最小坡度的设计，便于确定新建选矿厂矿浆管道自流输送不同性质的矿浆时最小坡度，同时也可核实原有选矿厂工序之间的矿浆输送是否适合自流输送，以便减少动力输送环节，降低生产成本。特别是新建选矿厂时，用管道自流实现矿浆在工序之间的输送，工序多、矿浆量不同、矿浆性质不同，对自流管的直径和铺设最小坡度要求不同，逐个手工计算繁琐且易出错。本发明创新解决了选矿厂设计时较难精准确定矿浆自流输送管道直径和铺设最小坡度的难题，为工程技术设计人员提供了一种便捷求得矿浆管道自流输送的计算程序。

10、本发明通过分析矿物不同品位(影响比重)、粒度和矿浆浓度对临界流速的影响，基于《选矿设计手册》表8.9—26比重为2.70t/m3的矿物矿浆临界流速概略经验值，创建了矿物矿浆临界流速计算公式。求出矿物矿浆临界流速后，便可结合需要输送的矿物量，求出矿物矿浆管道自流输送时需要的截面积，同时求出面积系数，从而可求出需要的输送管直径，再计算出所选管道在该工况条件下的水力半径和谢才系数，最后便可确定需要铺设的最小坡度。

技术特征：

1.一种矿浆管道自流输送需要最小坡度的确定方法，其特征在于：按如下步骤进行

2.根据权利要求1所述的一种矿浆管道自流输送需要最小坡度的确定方法，其特征在于：自流管的横截面为圆即矿浆管道为圆管。

技术总结
本发明涉及选矿领域，一种矿浆管道自流输送需要最小坡度的确定方法，确定矿浆临界流速V<subgt;kp</subgt;；确定自流管的充满度h/d和自流管横截面面积系数K<subgt;A</subgt;；确定水力半径系数K<subgt;R</subgt;和谢才系数C；矿浆管道自流输送需要最小坡度I=K×V<subgt;kp</subgt;<supgt;2</supgt;/C<supgt;2</supgt;/R，其中，I单位为%，K为系数，一般取值1.05～1.10。求出矿物矿浆临界流速后，便可结合需要输送的矿物量，求出矿物矿浆管道自流输送时需要的截面积，同时求出面积系数，从而可求出需要的输送管直径，再计算出所选管道在该工况条件下的水力半径和谢才系数，最后便可确定需要铺设的最小坡度。

技术研发人员：王志东,柳汉文,刘世国,张志新,王智慧
受保护的技术使用者：太原钢铁（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14