CN105840985A

CN105840985A - 一种高浓度尾矿无动力管道输送方法

Info

Publication number: CN105840985A
Application number: CN201510980436.6A
Authority: CN
Inventors: 陈洁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2016-08-10

Abstract

一种高浓度尾矿无动力管道输送方法，属于尾矿输送、固液两相流管道输送领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种适用于尾矿浓缩至高浓度，一般质量浓度大于70％，进而利用大落差的地形采用管道进行自流输送，不需使用输送泵、运输能力强的高浓度尾矿输送方法。本发明高浓度尾矿无动力管道输送方法，包括如下步骤：首先进行待输送矿浆的可输送性实验，包括：固体比重、粒级分布、流变特性、沉降特性、安息坡度、滑动坡度、塌落度，根据实验数据确定最佳输送浓度。进而结合实际的大落差地形条件和高浓度尾矿的输送特性进行水力学及输送工艺设计，以保证质量浓度大于70％的高浓度尾矿借助大落差的地形条件自流输送，输送全程无动力，节能效果显著。

Description

一种高浓度尾矿无动力管道输送方法

技术领域

本发明涉及了一种高浓度尾矿无动力管道输送方法，属于尾矿输送、固液两相流管道输送技术领域。

背景技术

目前，我国尾矿排放选取的方式有两种，一种是传统的尾矿库湿法堆放，另一种是尾矿干排堆放。传统的尾矿库湿法堆放是将尾矿泥浆不经任何处理直接通过管道排入尾矿库内，通过自然沉淀将尾矿库上层的水循环利用，待尾矿库达到要求的承受负荷，需要闭库，然后做水土保持、植被恢复、土地复垦。选厂传统的尾矿湿排不但增加了运营成本，而且给环境带来了很大的危害，严重影响生态环境，包括占有原有各种使用类型的土地，改变土地使用性质，造成水土流失和污染以及地表植被破坏。

尾矿干排主要是在选矿工艺末端增加尾矿浆浓缩系统和尾矿浆过滤系统，最终实现尾矿干排，废水经浓缩和过滤处理后全部回用于车间生产。该工艺是一项矿业清洁、水资源节约的生产技术，是日后选厂生产的必然趋势，可以使选矿废水实现闭路循环，能够提高废水循环利用率，节约地下水资源；可以使干尾矿入库，免除尾矿湿排的风险，提高尾矿库安全性能、降低尾矿库维护运营成本等目的。采用尾矿干排技术，在解决传统湿尾矿库排放尾砂造成的环境污染、占用大量的土地、存在的安全隐患等方面，具有非常广阔的应用前景。

然而，尾矿浆经浓缩系统脱水提高浓度用于干排时，通常浓缩后的质量浓度达到70％以上，流动性变差，不利于进行管道输送，易发生沉积堵管，采用传统的压滤加铲车或皮带输送的运输方式，不但易造成二次污染而且运行成本较高，因此，用于干排的高浓度尾矿浆的管道输送技术在一定程度上制约了尾矿干排技术的发展。

发明内容

本发明设计了一种高浓度尾矿无动力管道输送方法，解决上述高浓度尾矿浆的管道输送问题，而且利用尾矿坝和浓密机之间的高差势能进行输送，无需输送动力泵。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

1.首先进行高浓度尾矿浆在一定浓度范围内的的可输送性实验，包括：固体比重、粒级分布、流变特性(3～5个浓度水平)、沉降特性、安息坡度、滑动坡度、塌落度，根据实验数据确定最佳输送浓度，该浓度在能够满足干排的要求下，且具有相对较易的输送特性，极大程度的降低输送难度。

2.然后结合高浓度尾矿浆的上述实验特性，确定用于输送时的沉积流速、过渡流速及安全流速，结合安全流速和输送量，确定输送管径、壁厚以及输送所需要的能量。

3.进而结合实际的地形条件和高浓度尾矿的输送特性进行水力学及输送工艺设计，以保证质量浓度大于70％的高浓度尾矿借助大落差的地形条件可以自流输送。

本发明的有益效果可以总结如下：

本发明通过一种高浓度尾矿无动力管道输送方法，解决了高浓度尾矿的输送瓶颈问题。基于高浓度尾矿浆的可输送特性，进行合理的工艺设计，充分利用尾矿坝和浓密机之间的高差势能进行无动力输送。提高了传统湿法尾矿管道输送的浓度，极大程度的回收了尾矿中含有的水量，节水效果显著，输送全程无动力，节能效果显著。在解决传统湿尾矿库排放尾砂造成的环境污染、占用大量的土地、存在的安全隐患等方面，具有非常广阔的应用前景。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：某高浓度尾矿管道输送系统，已知管道系统输送量为145吨/小时，输送距离为下向输送2km，输送起点为浓密机出口，标高1450m，输送终点为尾矿库库底，标高1350m。采用本发明高浓度尾矿无动力管道输送方法进行设计的步骤如下：

某高浓度尾矿浆经过深锥浓密机浓密后，浓度可达到70％～75％，该浓度范围的尾矿浆可用于干排。

1.首先进行高浓度尾矿浆在70％～75％浓度范围内的可输送性实验，实验结果如下：

1)干矿比重：2.47

2)粒级分布：d₅₀＝0.024mm，-325目的累积过筛率61％，粒度分布相对较细，管道输送时可以适当降低流速减少摩阻损失；

3)流变特性：浓度70％的尾矿浆，屈服应力为9.7帕，表观粘度36.9厘泊；浓度72％的尾矿浆，屈服应力为22帕，表观粘度54.7厘泊；浓度75％的尾矿浆，屈服应力为47.2帕，表观粘度121.7厘泊。表观粘度与屈服应力随浓度的升高呈现指数上升趋势，当浓度达到72％时，表现为高浓度均质不离析伪膏体；当浓度超过72％后，屈服应力随浓度的升高急剧增加，在浓度68％-75％范围内，尾矿浆的输送阻力受浓度的影响较大。

4)浓度超过72％后，尾矿浆沉降速度较慢，浆水分离现象不明显，塌落度为28.8，扩散直径71.1cm，

5)上述实验结果表明：浓度72％的尾矿浆既有着较好的流动特性，又不易离析适于干排，因此确定72％的浓度为最佳输送浓度，在保证适于干排的要求下，尽可能降低屈服应力和粘度，易于输送，极大程度的降低输送难度；

6)72％浓度时的安息角坡度约为15％，滑动角坡度在26％，考虑停车再启动，管道线路应尽量控制坡度在12％的坡度以内。

2.结合浓度72％的尾矿浆的实验结果，计算管道输送的重要工艺参数如下：

1)计算可得输送时的沉积流速为1.6米/秒，过渡流速为1.2米/秒，取二者中的较大值并考虑0.1米/秒的安全系数，确定最佳的安全流速为1.7米/秒。

2)已知管道系统输送量为145吨/小时，由输送量及安全流速计算确定管道内径为155.3mm；进而按照输送管道壁厚计算方法求得管道壁厚为6.35mm，相应的外径为168mm。

3.根据上述实验数据和工艺计算数据，按照固液两相流摩阻损失计算方法求得：输送量为145吨/小时，浓度72％的尾矿浆，在内径155.3mm的管道中，按照1.7米/秒的速度输送时，水力损失为38米/公里，输送2km，需要的能量水头为76m，已知输送起点为浓密机出口，标高1450m，输送终点为尾矿库库底，标高1350m，下向高差为100m，完全可以满足输送2km所需要的能量水头76m，可以保证质量浓度72％的高浓度尾矿借助大落差的地形条件实现自流输送。

以上通过具体的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高浓度尾矿无动力管道输送方法，其特征在于基于高浓度尾矿浆的可输送特性，进行合理的工艺设计，充分利用尾矿坝和浓密机之间的高差势能进行无动力输送。本发明高浓度尾矿无动力管道输送方法，包括如下步骤：首先进行待输送高浓度尾矿浆的可输送性实验，包括：固体比重、粒级分布、流变特性、沉降特性、安息坡度、滑动坡度、塌落度，根据实验数据确定最佳输送浓度，该浓度在能够满足干排的要求下，且具有相对较易的输送特性，极大程度的降低输送难度。进而结合实际的地形条件和高浓度尾矿的输送特性进行水力学及输送工艺设计，以保证质量浓度大于70％的高浓度尾矿借助大落差的地形条件可以自流输送。