一种铁精矿矿浆静态沉降参数测定方法
【专利摘要】本发明提出一种铁精矿矿浆静态沉降参数的测定方法，包括：一、提取矿浆并将其均分成两份后置于两个相同的沉降瓶中搅拌均匀；二、测定矿浆重量浓度初始值Cw0和矿浆的干矿密度；三、确定记录矿浆沉降过程中的时间间隔点；四、按确定的时间间隔点记录沉降过程中各时间间隔点对应的矿体积；五、绘制沉降过程中矿体积随时间变化的散点图，并拟合得到函数关系，得出矿浆最大沉降速度；六、计算矿浆重量浓度最大值、矿浆固体颗粒体积百分数初始值和最大值，完成对铁精矿矿浆静态沉降参数的测定。本发明所述方法为浆体管道输送系统故障维修、设备更换等提供了精准的参数依据，保障了浆体输送管道系统的长期稳定运行。
【专利说明】一种铁精矿矿楽静态沉降参数测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及非均匀颗粒群体静态沉降【技术领域】，更具体的涉及非均匀颗粒群体静态沉降参数测定技术，尤其是一种铁精矿矿浆静态沉降参数测定方法。
【背景技术】
[0002]在铁精矿矿浆管道运输过程中，当管道因故障或生产需要带浆停机时，或者储存矿浆的搅拌槽发生故障停机时，均会造成矿浆浆体在输送管道内停留，由于浆体中的固态物料会随时间发生沉降，而一旦固态物料在管道内完全沉降后便会造成管道堵塞，无法继续输送，进而造成整个浆体管道输送系统瘫痪。因此在管道出现故障或搅拌槽需要停机维修时，必须在管道内的矿浆浆体物料完全沉降之前完成，这就需要准确的获知管道内输送矿浆浆体的静态沉降参数特征，这些静态沉降参数包括最大沉降速度、重量浓度值、固体颗粒体积百分数等，比如当获知浆体的最大沉降速度参数后，便可得到浆体完全沉降所需的时间，进而能够确定管道故障维修或搅拌槽维修能够允许的最大停机时间。这对于保证整个浆体管道输送系统的正常运行意义十分重大。现有技术中对管道输送矿浆浆体静态沉降参数测定的沉降实验方法比较单一，多数只能粗略地检测出矿浆浆体完全沉降的时间及矿浆高度差，并基于此计算出矿浆完全沉降的平均速度，这种现有技术的测定方法较为粗糙，精准度极低，不但无法精准全面地测定矿浆浆体的静态沉降特性，而且测定结果极为粗糙，无法为矿浆沉降处理提供有价值的参数数据。
【发明内容】
[0003]本发明基于上述现有技术问题，创新的提出一种尤其针对铁精矿矿浆静态沉降参数的准确测定方法，所述测定方法通过采集矿浆浆体进行实验沉降，并在沉降过程中准确测定各基本参数后，创新的采用各基本参数精确表征了各静态沉降参数，为浆体管道输送系统的故障维修、设备更换等提供精准的参数依据，保障了浆体输送管道系统的长期稳定运行。
[0004]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
一种铁精矿矿浆静态沉降参数测定方法，所述静态沉降参数包括:矿浆最大沉降速度、矿浆重量浓度初始值、矿浆重量浓度最大值、矿浆固体颗粒体积百分数初始值和矿浆固体颗粒体积百分数最大值，包括以下步骤:
步骤一、在铁精矿矿浆的输送管道中提取矿浆，然后将提取的矿浆均匀分成两份后置于两个相同的沉降瓶中并分别搅拌均匀；
步骤二、测定矿浆重量浓度初始值Cwtl和矿浆的干矿密度P s，具体包括:测量步骤一中其中一个沉降瓶内矿浆的总质量M，然后将所述沉降瓶内的矿浆自然风干后测量矿浆的干矿质量M0，由McZM得到矿浆重量浓度的初始值Cwtl，并通过提取预定体积的干矿量，测得矿浆的干矿密度P s ;
步骤三、根据步骤二测到的矿浆重量浓度初始值Cwtl，确定记录矿浆沉降过程中矿体积随时间变化的时间间隔点；
步骤四、将步骤一中另一个装有搅拌均匀矿浆的沉降瓶静置在水平台面上，读取矿浆浆体的初始液位体积\，并量得液位体积Vtl所对应的竖直高度h，然后按照步骤三中确定好的时间间隔点，记录矿浆沉降过程中各个时间间隔点所对应的矿体积V，并读取矿浆完全沉降后的矿体积V1,同时测得沉降后矿浆上层的上清液密度P L ；
步骤五、根据步骤四所测得的数据，绘制沉降过程中矿体积V随时间t变化的散点图，然后将各散点连接成趋势线，并通过拟合得到矿体积V与时间t之间的函数变化关系，并据此得出矿浆的最快沉降时间和最大沉降速度Vmax ;
步骤六、根据前述各步骤测得的数据，计算得到铁精矿的矿浆重量浓度最大值Cwl、矿浆固体颗粒体积百分数初始值Osattl和矿浆固体颗粒体积百分数最大值Osatl，完成对铁精矿矿衆静态沉降参数的测定。
[0005]进一步的根据本发明所述的方法，其中所述步骤一中，在铁精矿矿浆的输送管道中部提取能够代表管道内输送矿浆平均特性的矿浆浆体。
[0006]进一步的根据本发明所述的方法，其中步骤二中测的矿浆重量浓度初始值Cwtl处于60-70%之间，步骤三中确定的时间间隔点为0、1、2、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、50、60、120、240、1440，时间单位为分钟。
[0007]进一步的根据本发明所述的方法，其中所述步骤四中，所述初始液位体积Vtl处于1000ml以上，所述矿体积V为沉降过程中处于上清液下方的矿浆浆体体积，通过沉降瓶直
接读出。
[0008]进一步的根据本发明所述的方法，其中所述步骤五中，纵坐标为矿体积，横坐标为时间，通过拟合矿浆沉降初期`矿体积与时间之间的变化趋势线，得到所述矿体积V与时间t的函数变化关系满足一元一次方程式Vz-at+W，其中Vtl为初始液位体积，a为拟合直线斜率。
[0009]进一步的根据本发明所述的方法，其中矿浆的最快沉降时间t^L/a，最大沉降速度v.zh/t^ah/X，h为步骤四中所述初始液位体积Vtl所对应的竖直高度。
[0010]进一步的根据本发明所述的方法，其中所述步骤六中，矿浆重量浓度最大值Cwl通过关系式Cwl=P s/(V1P sp !/Mtl-P !+P s)计算得到，其中P s为步骤二中获得的矿衆干矿密度，V1为步骤四中获得的矿浆完全沉降后的矿体积，P^为步骤四中获得的矿浆上层的上清液密度，M0为步骤二获得的矿浆干矿质量。
[0011]进一步的根据本发明所述的方法，其中所述步骤六中，矿浆固体颗粒体积百分数初始值Osattl通过关系式osat(1=cw(l*pm/p s计算得到，PmS矿浆沉降前的初始浆体密度，通过关系式P ffl=l/[Cw0/Ps+(l-Cw0)/pL]确定，其中Cwtl为步骤二获得的矿浆重量浓度初始值，P s为步骤二中获得的矿浆干矿密度，P L为步骤四中获得的矿浆上层的上清液密度。
[0012]进一步的根据本发明所述的方法，其中所述步骤六中，矿浆固体颗粒体积百分数最大值Osatl通过关系式Osatl=Cwl*P i/p s计算得到，P !为矿浆完全沉降后除去上清液后剩余矿浆的密度，通过关系式P !=IZtcwl/Ps+(1-Cwl)/Pl]确定，其中Cwl为矿浆重量浓度最大值，Ps为步骤二中获得的矿浆干矿密度，P ^为步骤四中获得的矿浆上层的上清液密度。
[0013]进一步的根据本发明所述的方法，其中所述矿浆重量浓度最大值Cwl处于80-90%之间，所述矿浆固体颗粒体积百分数初始值Osattl处于0.2-0.35之间，所述，所述矿浆固体颗粒体积百分数最大值Osatl处于0.4-0.6之间。
[0014]通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果:
I)、本发明提供了一种精准的矿浆静态沉降参数测定方法，为全面准确的了解管道输送矿浆特性提供了重要依据。
[0015]2)、通过本发明所述方法测定的矿浆浆体静态沉降参数，能够为浆体管道输送系统的故障维修、设备更换等提供依据，保障了浆体管道输送系统的长期稳定运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图1为本发明实施例1中测定的矿浆浆体体积与沉降时间之间的拟合关系示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下对本发明所述铁精矿矿浆静态沉降参数的准确测定方法进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。
[0018]本发明所述铁精矿矿浆静态沉降参数的准确测定方法中，所测定的铁精矿矿浆静态沉降参数包括矿浆最大沉降速度、矿浆重量浓度的初始值和最大值、以及矿浆固体颗粒体积百分数的初始值和最大值，具体包括以下步骤:
步骤一、在输送铁精矿矿浆的管道中提取一部分矿浆作为测定对象，所提取的矿浆优选是位于管道中部的能够反映管道内输送矿浆平均特性的代表性矿浆浆体，并将所提取的矿浆均匀分成两份放置于相同的两个沉降瓶中并分别搅拌均匀，因为相同沉降瓶的质量基本相同(提前测量好)，因此通过测定放置矿浆后的两个沉降瓶的质量并使其数值相等，即可将所提取的矿浆均匀分成两份。
[0019]步骤二、测定矿浆重量浓度的初始值Cwtl,所述重量浓度初始值Cwtl的含义为矿浆去水后的干矿质量与矿浆初始质量的比值，即Cwtl=MciZUMtl为干矿质量，M为矿浆初始质量。具体的:测量步骤一中其中一个装有矿浆的沉降瓶的总质量，然后减去沉降瓶的空瓶质量即得到所述沉降瓶内矿浆的质量M，然后将该沉降瓶内的矿浆通过自然风干以去除其中的所有水分，测量得到矿浆的干矿质量M0，由McZM得到矿浆重量浓度的初始值Cwtl，并通过提取预定体积的干矿量，获得干矿的密度Ps。
[0020]步骤三、根据步骤二测量得到的矿浆重量浓度初始值Cwtl，确定记录矿浆沉降过程中矿体积随时间变化的时间间隔点，所述时间间隔点的确定原则为:矿浆重量浓度值越大，表示矿浆越粘稠，其沉降速度则越慢，记录矿体积随时间变化的时间间隔点可相对大些；相反若矿浆重量浓度值越小，表示矿浆越稀，其沉降速度则相对快些，记录矿体积随时间变化的时间间隔点应相对小一些。多数情况下记录矿体积随时间变化的时间间隔点一般设为O、
1、2、4、6......30、35、40......60、120、240、1440，时间单位为分钟(min)。
[0021]步骤四、步骤一中均另一个装有搅拌匀矿浆的沉降瓶静置在水平台面上，首先读取矿浆浆体的初始液位体积Vtl,优选的所述Vtl取IOOOml为宜，然后启动秒表开始计时，按照步骤三中设定好的时间间隔点为准，记录矿浆沉降过程中各个时间间隔点所对应的矿体积V，多数情况下记录O分钟一24小时(1440min)间的矿体积V，多数矿浆24小时基本能够完全沉降，矿体积与对应时间点记录完毕后，测量出沉降瓶中矿浆的温度，其中所述的矿体积V为沉降过程中矿浆浆体的体积，因为多数矿浆，尤其是铁精矿矿浆在沉降时，矿浆浆体和上层清水(上清液)间的界限非常明显，所述沉降过程中记录的矿体积V即为处于上清液下方的矿浆浆体体积读数，可由沉降瓶直接读出。待矿浆完全沉降即矿浆浆体和上清液间的界限不在发生变化时，读取完全沉降后的矿体积V1，同时提取特定体积的部分上清液，测得其密度P LO
[0022]步骤五、对步骤四所测量的数据进行处理，并求得矿浆最大沉降速度。首先绘制整个沉降过程中所记录的矿体积随时间变化的散点图，取纵坐标为矿体积V的记录值，横坐标为各矿体积所对应的时间间隔点值，然后将各散点连接拟合成趋势线。通过调整得出有效散点即矿浆沉降速度较快部分的散点趋势线，因为刚开始时，矿浆重量浓度值最小，对应的沉降速度最大，而且沉降中矿体积V与时间的变化关系基本成直线关系，因此通过拟合刚开始沉降时矿体积V与时间变化关系的直线即可得到矿浆最大沉降速度。通过拟合得到矿体积(V)与时间(t)变化关系满足一元一次方程式Vz-at+L，其中Vtl为矿浆的初始液位体积，a为拟合直线的斜率，对应于初始沉降过程，a取值最大，也对应于最大沉降速度，因此按照该关系Vz-at+W，当矿浆完全沉降完成时，即矿体积(V) =0时，对应的沉降时间I1=Vtl/
a,为矿浆的最快沉降时间，量取初始矿体积Vtl所对应位置在沉降瓶中的竖直高度h，则最大沉降速度v^^h/t^ah/Voo
[0023]步骤六、基于上述各步骤的测量计算结果，求得矿浆静态沉降的所有参数。通过步骤一至步骤五已经测得如下参数:干矿质量Mtl、矿浆初始质量M、干矿密度Ps、矿浆初始体积％、V0所对应的竖直高度h、矿浆完全沉降后的矿体积V1、矿浆完全沉降后上清液的密度P P矿浆沉降拟合关系Vz-at+K，基于这些参数计算得到矿浆静态沉降过程中的所有必需参数:
(1)矿衆最快沉降时间tfVd/a；
(2)最大沉降速度v.zh/tfah/V。；
(3)矿浆重量浓度的初始值Cwtl=McZM；
(4)矿浆重量浓度的最大值(矿浆完全沉降后除去上清液后剩余矿浆的重量浓度)Cwl,由以下关系式:
Cwl=McZM1=McZ(VdP1)①， P1=I/[Cwl/Ps+(1-Cwl)/P J ②
得到Cwl= P s/(V1 P s P l/M0-P !+ P s),其中M1为矿浆完全沉降后除去上清液后剩余矿浆的质量，P !为矿浆完全沉降后除去上清液后剩余矿浆的密度，带入之前求取的各参数'、P s、P l>M0即可得到矿浆重量浓度的最大值Cwl。
[0024](5)矿浆固体颗粒体积百分数的初始值Osattl，由以下关系求得:
0SatO=Cw0* Pm/ P s
其中Pm为矿浆沉降前的初始密度，由关系式Pffl=I/[cw0/Ps+(1-Cw0)/p J求得，带入之前求得的矿浆重量浓度初始值Cwtl以及P s、P ^等参数，即可求得矿浆固体颗粒体积百分数的初始值Φ sat0,亦可由P m=矿衆初始质量M/矿楽:初始体积Vci求得。
[0025](6)矿浆固体颗粒体积百分数的最大值Osatl，由以下关系求得:
Φ satl=Cwl* P l/ P s
其中P工为矿衆完全沉降后除去上清液后剩余矿衆的密度，由前述关系式②P1=I/[Cwl/Ps+(1-Cwl)/p J求得，带入之前求得的矿浆重量浓度最大值Cwl以及ps、P L即可求得矿浆固体颗粒体积百分数的最大值Osatl。
[0026]实施例1
以下给出按照本发明的上述方法对铁精矿矿浆静态沉降参数的进行准确测定的优选实施例。
[0027]步骤一、在两个相同的沉降瓶中各提取1000mL的铁精矿矿浆；
步骤二、称取其中一个沉降瓶的总质量，并减去沉降瓶空瓶质量得到铁精矿矿浆的初始质量M，然后将该沉降瓶内的铁精矿矿浆自然风干后，以同样的方式称取铁精矿矿浆对应的干矿质量M0,并测定其干矿密度P s，然后计算得到铁精矿矿浆重量浓度的初始值Cwtl=Mtl/M0
[0028]步骤三、根据步骤二测量得到的矿浆重量浓度初始值Cwtl，确定记录矿浆沉降过程中矿体积随时间变化的时间间隔点为:0、1、2、4、6……30、35、40……1440，时间单位为分钟(min)o
[0029]步骤四、将步骤一中另一个装有搅拌均匀矿浆的沉降瓶静置在水平台面上，然后启动秒表开始计时，按照步骤三中设定好的时间间隔点为准，记录矿浆沉降过程中各个时间间隔点所对应的矿体积V，并待矿浆完全沉降后读取矿体积'=631!111，同时测得上清液的密度
[0030]步骤五、利用步骤四测得的数据绘制沉降过程中矿体积随时间变化的散点图，如附图1所示，纵坐标取为矿体积V、横坐标取为时间值，然后将各散点连接拟合成趋势线，如附图1所示，通过拟合矿浆沉降速度较快部分的散点趋势线得到矿体积(V)与时间(t)变化关系满足一元一次方程式v=-13.865t+1000。
[0031]步骤六、基于各步骤的测量计算结果，结合【具体实施方式】中的计算关系式，求得铁精矿矿衆的静态沉降参数，如下表所示
【权利要求】
1.一种铁精矿矿衆静态沉降参数测定方法，所述静态沉降参数包括:矿衆最大沉降速度、矿浆重量浓度初始值、矿浆重量浓度最大值、矿浆固体颗粒体积百分数初始值和矿浆固体颗粒体积百分数最大值，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、在铁精矿矿浆的输送管道中提取矿浆，然后将提取的矿浆均匀分成两份后置于两个相同的沉降瓶中并分别搅拌均匀； 步骤二、测定矿浆重量浓度初始值Cwtl和矿浆的干矿密度P s，具体包括:测量步骤一中其中一个沉降瓶内矿浆的总质量M，然后将所述沉降瓶内的矿浆自然风干后测量矿浆的干矿质量M0，由McZM得到矿浆重量浓度的初始值Cwtl，并通过提取预定体积的干矿量，测得矿浆的干矿密度P s ； 步骤三、根据步骤二测得的矿浆重量浓度初始值Cwtl，确定记录矿浆沉降过程中矿体积随时间变化的时间间隔点； 步骤四、将步骤一中另一个装有搅拌均匀矿浆的沉降瓶静置在水平台面上，读取矿浆浆体的初始液位体积\，并量得液位体积Vtl所对应的竖直高度h，然后按照步骤三中确定好的时间间隔点，记录矿浆沉降过程中各个时间间隔点所对应的矿体积V，并读取矿浆完全沉降后的矿体积V1,同时测得沉降后矿浆上层的上清液密度P L ； 步骤五、根据步骤四所测得的数据，绘制沉降过程中矿体积V随时间t变化的散点图，然后将各散点连接成趋势线，并通过拟合得到矿体积V与时间t之间的函数变化关系，并据此得出矿浆的最快沉降时间和最大沉降速度Vmax ; 步骤六、根据前述各 步骤测得的数据，计算得到铁精矿的矿浆重量浓度最大值Cwl、矿浆固体颗粒体积百分数初始值Osattl和矿浆固体颗粒体积百分数最大值Osatl，完成对铁精矿矿衆静态沉降参数的测定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述步骤一中，在铁精矿矿浆的输送管道中部提取能够代表管道内输送矿浆平均特性的矿浆浆体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤二中获得的矿浆重量浓度初始值Cwtl处于60-70%之间，步骤三中确定的时间间隔点为0、1、2、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、50、60、120、240、1440，时间单位为分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述步骤四中，所述初始液位体积Vtl处于1000ml以上，所述矿体积V为沉降过程中处于上清液下方的矿浆浆体体积，通过沉降瓶直接读出。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，其中所述步骤五中，纵坐标为矿体积，横坐标为时间，通过拟合矿浆沉降初期矿体积与时间之间的变化趋势线，得到所述矿体积V与时间t的函数变化关系满足一元一次方程式V=-Bt-Vci，其中Vtl为初始液位体积，a为拟合直线斜率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中矿浆的最快沉降时间t^/a，最大沉降速度v.zh/tfah/Vd, h为步骤四中所述初始液位体积Vci所对应的竖直高度。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，其中所述步骤六中，矿浆重量浓度最大值Cwl通过关系式Cwl= P ,/(V1PsP l/M0-pl+ps)计算得到，其中P s为步骤二中获得的矿浆干矿密度，V1为步骤四中获得的矿浆完全沉降后的矿体积，P L为步骤四中获得的矿浆上层的上清液密度，M0为步骤二获得的矿浆干矿质量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中所述步骤六中，矿浆固体颗粒体积百分数初始值Osattl通过关系式Osattl=Cwtl* P m/ P s计算得到，P m为矿浆沉降前的初始浆体密度，通过关系式P m=l/[Cw0/P s+(1-Cw0)/Pl]确定，其中Cwtl为步骤二获得的矿浆重量浓度初始值，Ps为步骤二中获得的矿浆干矿密度，P ^为步骤四中获得的矿浆上层的上清液密度。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，其中所述步骤六中，矿浆固体颗粒体积百分数最大值Osatl通过关系式Osatl=Cwl*P i/p s计算得到，P !为矿浆完全沉降后除去上清液后剩余矿浆的密度，通过关系式P !=IZtcwl/Ps+(1-Cwl)/Pl]确定，其中Cwl为矿浆重量浓度最大值，Ps为步骤二中获得的矿浆干矿密度，P^为步骤四中获得的矿浆上层的上清液密度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中所述矿浆重量浓度最大值Cwl处于80-90%之间，所述矿浆固体颗粒体积百分数初始值Osattl处于0.2-0.35之间，所述，所述矿浆固体颗粒体 积百分数最大值Osatl处于0.4-0.6之间。
【文档编号】G01N15/04GK103760075SQ201410026626
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】瞿承中, 黄朝兵, 高红娟 申请人:云南大红山管道有限公司