11—.2 水力计算
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:11.2.1 】本条是新增》加的条文尾矿浆体输!。送距离5《km~10km一般!应做小型静态试【验,。以了解水、尾—矿,。及浆体的物理化学】性,。质尾矿的密度、粒】度,分布:及组成是尾矿的【重要特?性尾矿浆体的极限浓!。度和流变参数是输】送的基?础资料是小型静【态试验必《。做的项目对重大工程!输送距离大于1【。0km的《长距离尾矿输—送,及特殊浆体(—如颗:粒粗、密度大、浓度!高及有添加剂)【的输送还应做半【工业性环管试验以了!解尾矿浆《体输送的管道—特性、操作特—性和腐蚀特性为管】。。道输:送提供依据
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《
11.2.2 】 本条是新增加【的条文由于尾矿【。浆体的流《变参数是尾矿浆【体“水?力计算”的重要【基础参数故新—增本条文
》
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在水!中加入尾矿颗粒增】加了尾矿浆体的【黏度大多《数情况下还会使尾矿!浆,体流型发《生变化从牛顿体转】变,为非牛顿体
】。
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《 :尾矿:浆体的流变参—数与:尾矿:的浓度、尾矿细度】等因素?有关
《
】当尾矿浓度较—低,尾矿颗粒较粗如大于!50μ?m尾矿?浆体:具有牛?顿体特?性其数学《模型是?μ,为黏度
《。
— 当尾矿浓度】较,高尾矿颗粒较细如】小于10μm~3】0μm尾矿》浆体具?有非牛顿《体特性
》
【 对尾矿浆体—而言:大量试验结果表【明,。。随着尾矿浆》体浓度的提高多数】表现:出宾汉体特性其数】。学,模型是τB》为屈服应力》η为刚度系数—
】 :由于尾矿含》有一定的细颗粒细】颗粒在有《电解质水中形—成颗粒表面吸附水膜!。吸附:水膜牢固地》附在细颗粒表面实】际,上等于?增加了尾矿的固体体!积细颗粒具有絮【。凝作用当《达,到一定?浓度:。时絮凝团互相—。搭接:形成:絮网絮网中间充满】了封闭水所》有这些现象均使含有!黏性细颗粒》浆体黏度增加尾矿浆!体中的絮网》结构很?容易产生屈服—应,。力
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】在尾矿浆体》。水,力计算时用到—的,浆体流变参》数应通过试》验测:定出具体矿浆样品】的宾:汉体屈服应力τB】=f(Cv》)曲线和宾汉体【刚度系数η=—。f,(C:v)曲线或》回,归出:计算:式以备应用》
》
,。 《在没:。有条件测定》时可通过计》算,确定本条文说明中】牛顿体?黏度:μ(Pa·s)或】。宾汉:体屈服应力τ—B(Pa)和刚度系!数,η(Pa《。·s)可《按费祥俊公式—计算该公式引—自费祥俊《所著浆体与粒状物】料输:送水力学《详,见本条?文说明表2》其中di粒径中需】有,d5(mm)—。、d10(》。mm)的数》值
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表:2 尾矿》牛顿体与宾汉体【费祥俊?。流变参数公式
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11.2.3 !本条规定了计算选矿!厂排出的尾》矿浆体正常流—。量和正常流速的【计算:方,法
! 尾《矿浆体输送工—程取决于选矿—厂排出的尾矿流量和!浓度对小型黑—色和有?色,浮选流程选矿—。厂排:出的尾矿流》量相对较小排矿浓】度相对较高》通常:。为2:0%~30%尾矿浆!体输送流量可按选矿!厂排:。出的尾矿浆体—正常流量设计中【型黑色?重选和?有色浮选《流程是否《采,取浓缩设施提高【浓度减少流量输送应!经技术经济比较后】确定
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对大】型黑色重选和—有色浮选流》程选矿厂排出的尾矿!。流量:相对较大排矿浓度】相对较?低,通常为5《%~15%为节水节!能降低投资和经营】费设计应采用浓缩设!施可将浓度提高到3!0%~5《0%此时尾矿—浆体输送《流程应按《浓,密机底流排矿浓度】。。计算:尾矿浆体正常—流量:
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1》1,.2:.4 《我国多数尾矿—泵,站首部设置矿浆仓采!用,。压入式向矿浆泵进料!为适应流量波—动,原,规范规定在正—。常流量基础上波动】范围取±10%根据!多年:工程实践经验波【动范围取《±10%《是适宜的故》本条仍按±10%规!定取值
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1《1.2.5 【尾矿浆体《输送临?界流速与摩阻损【失是尾?矿浆体输送设计的重!要参数对于该—参数的确定如果【做半工业性环管【试验可根据相应【的,试验确定如果未【做试验可参考相【似工程试验、经验】数据、类似系统运】行资料和经验公【式计算确定
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》。 关于?经验:公式计算《问题由于影响尾矿】浆,体,。输送临界流速与摩】阻损失的因素复杂】其中包括颗粒大小】。、,粒径分布、尾矿【密,度、:颗粒形状《、尾矿浓度》、浆体流变参数、】浆体:流量及过流》断面的边界条件【等国内外《众多的试《验研究及据此归纳出!的经:验公式都有一—定局:限性很难普》遍适用加之经验公式!种类繁多众说—纷纭目前在正—文中推荐出》公认的临《界流速与《摩阻损失经验公式】确,有难:度根据设计需—要,考虑到我国》历史及?。现实情况临界流速】和摩阻损失的计算方!法可参考以下方【法计算
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? (》1)尾矿《浆体流?态的定?义及计算方法
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— 第一关于流态判别!式
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!尾矿浆体流态采用】相对体积浓》度值判别对》全部尾矿《浆体的值按下式计算!
《
! : ,式中 相《对体积浓度C—为距管?内底0?。.,92D处的体积浓】度CA为管中—心线0.5D处【的体:积浓度;
【
》 》 : 尾矿di—级粒径?权重△Pi(—。以小数计)的—相对:体积浓度;
【
】 《 , ωidi粒级的!沉速(?m/s)见本条【文,说明表3;
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》 】 , K修正卡—门常数K=0.【36:;
!。 : 《 , β伊斯》梅尔:系数β=1;
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【 》 U?摩阻流?速(:m/s);
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: 《 ? f刘德忠范宁!摩阻系数《可按公式(》8):计算:;
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【 《 ε管道【内壁粗糙度(mm)!钢,管ε=0《.0508m—m~0.15mm;!
【 ! D管道内径—(m:m);
《
— 《 R【e雷诺数《;
! 【 ρ1似》均质浆体密度—(kg/m3);
!
《
, 《 ? ? η似均质浆体宾】汉体刚度系数—(P:a·s)
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— 第二关于流态】定义与判别
】
【当 ≥0.8且【≥0.5时定义【为似均?质流态尾矿浆体接】近均:质流为区别单相均质!流称似均《质流尾矿为》细颗:粒载:体为全部浆体尾矿浆!体高浓度长距离【管道输送应采用【似均质流态;
】
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当<0!.1时定义为—非均质流态》尾矿为粗颗粒—载体为水尾矿浆【体输送比较少见【;
! 当0.》1≤<0《.8或 ≥0.8】。、且<0.5时定】义为:复合流态尾》矿浆:体中细颗粒似均质部!分来输送《粗颗粒非均质—部分的组合流态称复!合流态绝大多—数尾矿浆体属于复合!流,。态
《
表3 — ,尾矿沉速《ω(:m/s)计算公式
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》
》
》 (2)复合!流态短距《离(L?。≤,10:k,m)尾矿浆体输送经!验公式
】
, 有关复合流!。态,尾,矿浆:。体输送临界流速计算!可按:刘德忠临界》流,速公式、E.J.】瓦斯:普临:界流速公式和B.】C.克诺罗》兹,临界流速公式计算影!响尾矿浆体》临界流?速的因素错综复【杂目前尚无公—认的公式表中列出】的公式?供设计参《考应用时注意应用】条件管道输送临【界流:速见:本条文说明表4其】中ρ:k为尾矿《浆体密度(kg/m!3);ρ1为尾矿】浆体细颗粒似均【质,。部分:密度(kg》/m3);ω为尾矿!颗粒在?似均:质部分加权平—。均沉速?(m/s)按表【3计算;ωs为【尾,矿在水中《加权平均《。沉速:(m/s)》按表3计算明—。槽输送见本》。条文说明表5—其中h为临界水【深(:m)
《
表4 】尾矿浆体压力流【临界流?速V:c(m/s)—计算公式
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表》5 尾矿浆—体明槽输送》临界流速Vc(m】/s)计《算公式
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! 有》关管道复合流态尾矿!浆体摩阻损失计算】如下
! 第一进行【似,均质流部分体—积浓度C1V和【非均质流部分体【积浓度C2V计算】
! 在进行复合流态尾!矿浆体?摩阻损失之前首【先需:计,算出复?合流态似均》质流部?分体积浓《度C1V和》非均质流《部分体?积浓度C2V
【
— 尾矿浆体复】合流态?整体体积浓度—为CV则有
【
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, 对复合【流态尾矿浆体中尾】矿粒径di权—重△Pi的》浆体似均质》部分:体积浓度为(C【1V)i非均质部分!。体积浓度为(C【。2V)i则有
!
》
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似【均质部分体》积浓度C1》V和:非均质部《分,体积浓?度,C2:V按下?。式计算
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! 应说明计算复合】。流态尾矿浆体C1V!和C2V时需将尾】矿分成较窄粒级【段进:行,分段计算对尾—矿粒:级di权重△—Pi的浆体试算步骤!如下
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》 第:一次试算先设—C1V(《0)=C《V用C1V(0【)即CV《按本条文说明表2尾!矿牛:顿体与宾汉体费【祥俊流?变参:数公式求出宾汉【体刚度系数η(P】a·s)和本—条文说明公式—(10?)求出浆《体密度ρ1=ρk(!k,g/m?。3,)按本条文说明【表,。3尾矿沉速ω(m】。/s)计算公—式计算尾矿di相应!的ω:i(m/s》)按本条文》说明公式《(6)计算出再按】公式(14)计算】出C1V(》1)该C1V(1)!≠C1V(》0)=CV二者相】差较大
》
《 第二—。次用C1V(—1)重复第一—。次计算得C1V(】2)该C1》V(2)《≠C1?V(1)二者相差】较小
【
第n【次用:C1V(《n,-1)重复前次计】算得C?1V(n《)该C1V(n)≠!C1V(《n-:1):但二者接《近
【 第n+【1次:用C1V(n)重复!前次计算得C1【。V(n+《1)该C1V(n】。+1)≈C1—V(n)二者近似相!等达到5《。。位有效数《。字相等即可此时C1!V(n+《1,)就是最终求—得的复合《流态似均质流部分】体积浓度C1V
】
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? 同理可【求出复合流态—非均质流部》分,体积浓度C2V
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? 第二管—道复合流态摩阻损失!按下式计算
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】 式中ik复!合流态摩阻损失(】mH2O《/m);
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! i1似均—质,部分摩?阻损失(mH2O/!。m);
】
! △?。i2非均质部分摩阻!损,失(mH2O—/m);
!
! (C1D)i】。尾矿颗粒在载—。体似均?质部分沉降阻力系】数;
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《 ω】。i尾矿在《载,体似均质部》分,。沉速(m/s—)见本条文说明【表3;
【
》 , K【系数复合流态可根】据似均?质部分占的比—重多少酌量选取若】似均质部分占—的比重多可取K【=150若非均质】部分:占的比重多可取K=!82;
【
— λ达西!。摩阻系数λ=4【f(范?宁摩阻系数);【。。
:
》 — S相》对密度
! — 第三—进行明?槽复:。合流:态浆体?摩阻损失计算
!
《 【 , 对:明槽:输送C为《距槽内底0》.9:h(h为液面深)处!的体:积浓:度 CA为距槽内】底0.?08h处的体积【浓度:按公式(《22)计《算
【
】 式中A过流【断面面积(m2【);:
— , ? 《 X明槽湿周(m!);:
:
》 】 R水力半径(m)!
》
尾矿明】槽,复合:流态摩阻损失只要】将公式(2》。3)取?代(6)《并在公式(8)【、(9?)、:(19?)和(20)—中将D=4》R代入并计算得似】均质流摩《阻损失i1和非均质!流摩阻损失△i【2二:者之和即《为明槽复合流—态,摩阻:。。损失ik
】
复【合流态尾《矿浆:。体输送?摩阻损失《ik等?于细:颗粒似均质》部分摩阻损失—i1与粗颗粒非均质!部分摩阻损》失△i2之和细颗】粒似均质部分—摩阻损失i》1按:达西-韦斯巴赫公式!(19)计算粗颗】粒非均质《部分摩阻损失△【i2按E.J—.瓦斯普-R.杜】兰,德公式(20)计】算
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】 (》3)尾矿浆》体高浓度长距离(L!>10km)—管道输送经验公式】
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】 尾矿浆体高—浓度长?距离管道输送应选取!合,适的尾矿粒度、【。输送浓度(黏度【。)流速等《。参数:满足≥0《.8且?≥0.5的条件使】绝大部分浆体—形成似均质流态该】浆体在?流动:时几乎没《有粗颗粒沉积—流动:浆,体处于比较稳定状】态
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《 高浓度【长距离管《道输送似均质流态】临界流速可按E.】J.瓦?斯普、刘德忠公式计!算见本条文说明【表4高浓度长距离】管道输送似均质【流的:输送流?速还必须大》。于过:渡流速宾汉体过【渡流速可按汉—克斯公式计算详【见本:条文说明表6
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表6 】宾汉体雷《诺数ReB划分范围!及范宁摩阻系数f计!算
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— 高浓度》长距离?管道输送《似均质流态》摩阻损失按》达西-韦斯》巴赫公式《(19)计算—范宁摩阻系数f【可按本条文说明公式!(8)和表》6宾汉体汉克斯范宁!摩,阻,系,数f计算二》者取大者
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》 (4)—我国传?统习:用的经?验公式
! 对尾—。矿密度ρg》≤3t/m3尾矿浆!。体重量浓《。度Cw≤30%【短距离输送》可按我国传统习用的!经,验公式计算
【
》 : 我国?传,统习用的尾矿—浆体输送临界流速】可按B.C.克诺罗!兹公式?计算见?本规:范条文说明表—4
》。
我【国传统?习用的尾矿浆体输】送摩阻损《失是:把全部尾矿》浆体都?按似:均质流?态考虑按达西-韦】斯巴赫公《。式(19)》计算达西《摩,阻系数λ按φ.【A,。。。.舍维?列夫新钢管》摩阻:系数:公式计?算
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《11:。.2.7 —尾矿浆?体输送?自流管道的最大设计!充满度是考虑流量】的波动?及,流动:中的波?浪影:响并参?考现行国家标准室】外排水设计》规,范GB 《50014-20】0,6,中第4.《2.4条的有关规】定制订的
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11.2—.9 尾》矿浆体输送明槽【、,。自流管道及》。压力管?。。道最:大设计流速不宜【超过临界《流,。速的1.3倍—。。流速过大会》造成管槽摩阻损失】加大磨蚀加剧最【小流速1.0—m,/s是参考现行国】家标准室《外排水设计规范G】B 50《01:4-2006中【。第4.2《.4条的《有关规定制》订,的
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