CN107748056B - 一种尾矿临界流速的测试装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种尾矿临界流速的测试装置和方法，该装置主要由搅拌槽、变频渣浆泵、料斗、L型不锈钢管道、电磁流量计、矿浆密度传感器、信号采集器、PLC控制器组成。该测试方法依次包括：在搅拌槽中配制一定质量浓度的矿浆，搅拌均匀后，通过变频渣浆泵泵送到料斗中，矿浆自流至L型不锈钢管道，流出的矿浆返回搅拌槽进行循环泵送，三个矿浆密度传感器测试不同流速下的矿浆密度，逐渐提高矿浆的输送流速直至矿浆在某流速下密度值极差小于0.05即得到临界流速。本发明提供的方法克服了传统的临界流速计算法所带来的误差，操作简单，精度高，同时L型不锈钢管道管道可灵活组装，可以测试不同管径下的矿浆输送临界流速，为生产设计提供指导。
Description
技术领域
本发明涉及尾矿管道输送领域，尤其是涉及一种尾矿临界流速的测试装置和方法。
背景技术
目前，全尾砂的处理方式主要是矿井充填或者尾矿库堆存，选矿厂一般将低浓度尾矿输送至固液分离设备进行浓缩或者直接输送至尾矿库，往往管道输送的距离较远，设计人员在考虑矿浆管道输送时，需要以尾矿的临界流速作为设计依据，确定了临界流速后就可以对输送泵及输送管道进行选型，防止尾矿在管道输送过程中沉降而造成堵管。临界流速又称经济流速，是指固体颗粒在管道输送过程中保持悬浮状态而不产生淤积的流速。当浆体输送流速小于临界流速时，固体颗粒出现沉降最终造成堵管。
临界流速是浆体管道输送系统工程设计中的重要参数之一，为获得这一参数国内外许多学者对临界流速进行了大量试验研究工作，提出了不少经验公式如：杜兰德公式、格拉弗公式、托马斯公式，但每一个公式中考虑的因素都不够全面，误差较大。为了得出尾矿的临界流速，目前最普遍的还是配制不同质量浓度的尾矿浆体进行环形管道试验，这种方法存在材料准备时间长、材料消耗大、实验场地占地面积大的问题。 因此，如何提供一种较为合理、简便快速、准确的尾矿临界流速测试方法成了本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
基于现有方法的不足，本发明需要解决的问题是如何提供一种较为合理、简便快速、能准确测试浆体的临界流速的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种临界流速的测试装置，该装置主要由搅拌槽、变频渣浆泵、料斗、 L型不锈钢管道、电磁流量计、矿浆密度传感器、信号采集器、 PLC控制器组成。所述的搅拌槽底部呈锥形，防止粗颗粒尾矿沉积。所述的矿浆质量浓度为10%～65%。所述的L型不锈钢管道中连接有电磁流量计以及三个矿浆密度传感器，三个矿浆密度传感器插至L型不锈钢管道中的深度各不相同。所述的三个矿浆密度传感器精度为0.1%，三个矿浆密度传感器连接信号采集器。所述的信号采集器连接PLC控制器，PLC控制器同时对变频渣浆泵进行变频控制。所述的PLC控制器中设置报警程序，当信号采集器中采集的密度值极差超过0.05时开始报警。
本发明提供一种临界流速的测试方法，包括以下步骤：
（1）在搅拌槽中配置一定质量浓度的矿浆，搅拌均匀；
（2）通过变频渣浆泵将矿浆泵送至料斗中；
（3）矿浆泵送到料斗中，自流至L型不锈钢管道，三个矿浆密度传感器测试不同流速下矿浆的密度，并反馈至信号采集器，通过PLC控制器中显示并存储数据；
（4）电磁流量计中读取矿浆输送的流速，流出的矿浆返回搅拌槽进行循环 泵送；
（5）逐渐增大矿浆的输送速度直至报警声刚好消失，稳定5分钟后，读取此时矿浆的输送速度即得到临界流速。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、L型管道可以灵活组装，根据需要可以组装成内径为100～300mm的管道，大小与实际应用相一致，使得测试的数据更精确。
2、浆体在实验过程中循环使用，节约实验所需的物料，相对环管实验，该实验系统占地面积小，操作方便。
附图说明
图1为本发明一种尾矿临界流速的测试装置和方法的设备布置图。
图1中的附图标记对应关系为：1-搅拌槽，2-变频渣浆泵，3-料斗，4-L型不锈钢管道，5-电磁流量计，6-1号矿浆密度传感器，7-2号矿浆密度传感器，8-3号矿浆密度传感器，9-信号采集器，10-PLC控制器。
图 2 为本发明具体实施方式中在不同流速情况下，三个矿浆密度传感器采集的密度数据值随时间的变化。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明一个实施例的一种临界流速的测试装置，包括：
1-搅拌槽，用于配制一定质量浓度的矿浆；
2-变频渣浆泵，用于泵送矿浆；
3-料斗，通过变频渣浆泵泵送过来的矿浆进至料斗中进行缓存；
4-L型不锈钢管道，料斗中的矿浆自流进至L型不锈钢管道输送；
5-电磁流量计，位于L型不锈钢管道的水平段上，用于测量L型不锈钢管道中矿浆的流速；
6～8-矿浆密度传感器，位于L型不锈钢管道的水平段底部垂直安装，插入至管道内部的位置各不相同，用于测量矿浆在不同流速情况下，各不同纵向位置矿浆的密度；
9-信号采集器，与矿浆密度传感器相连，用于接收和采集信号；
10-PLC控制器，与信号采集器及变频渣浆泵相连，用于对信号输出，显示出各矿浆密度传感器的数值，同时对变频渣浆泵频率进行控制，控制矿浆输送的流速。
特别地，PLC控制器中有程序设置，当信号采集器中采集的密度值极差超过0.05时开始报警。
如图1 所示，根据本发明一个实施例的一种临界流速的测试方法如下：实验前在搅拌槽中配置一定质量浓度的矿浆，搅拌均匀；通过变频渣浆泵泵送至料斗中，再自流至L型不锈钢管道，三个矿浆密度传感器测试不同流速下矿浆的密度，并反馈至信号采集器，通过PLC控制器中显示并存储数据，电磁流量计中读取矿浆输送的流速，流出的矿浆返回搅拌槽进行循环泵送，整个系统稳定后，逐渐增大矿浆的输送速度直至报警声刚好消失，稳定5分钟后，读取此时矿浆的输送速度即得到临界流速。
具体实施例如下 ：
（1）按照图 1 所示示意图，将搅拌槽、变频渣浆泵、料斗、 L型不锈钢管道、电磁流量计、矿浆密度传感器、信号采集器、 PLC控制器组装连接好，检查管道的密封性，采用的L型不锈钢管道管径为200mm；
（2）在搅拌槽中配制质量浓度为28%的某铅锌尾矿矿浆，通过变频渣浆泵将矿浆泵送至料斗中；
（3）矿浆泵送到料斗中，自流至L型不锈钢管道，三个矿浆密度传感器测试矿浆的密度，并反馈至信号采集器，通过PLC控制器中显示并存储数据，数据处理结果如图2所示；
（4）从电磁流量计中读取矿浆输送的流速，流出的矿浆返回搅拌槽进行循环泵送；
（5）逐渐增大矿浆的输送速度直至报警声刚好消失，稳定5分钟后，读取此时矿浆的输送速度即得到临界流速。
对本例中，将配制好矿浆的流速从2.512m/s开始测试，报警器开始报警，逐渐提高矿浆输送速度，当报警器刚好停止报警时，稳定5min后，信号采集器中采集的密度值极差均小于0.05，此时矿浆流速为3.122m/s，因此可确定该矿浆在管径为200mm的管径中输送的临界流速为3.122m/s。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种尾矿临界流速的测试方法，所述测试方法采用一种尾矿临界流速的测试装置，所述测试装置主要由搅拌槽（1）、变频渣浆泵（2）、料斗（3）、L型不 锈钢管道（4）、电磁流量计（5）、1号矿浆密度传感器（6）、2号矿浆密度传感器（7）、3号矿浆密度传感器（8）、信号采集器（9）、PLC控制器（10）组成，所述L型不锈钢管道（4）中连接有电磁 流量计（5），以及三个矿浆密度传感器（6、7、8），所述三个矿浆密度传感器插入L型不锈钢管道 （4）中的深度各不相同，所述三个矿浆密度传感器（7、8、6）沿L型不锈钢管道（4）水平段延伸方向依次排布；所述电磁流量计（5）位于3号矿浆密度传感器（8）和1号矿浆密度传感器（6）之间；所述L型不锈钢管道（4）的垂直段连接于所述料斗（3），所述L型不锈钢管道（4）水平段的出口位于所述搅拌槽（1）上方；三个矿浆密度传感器连接信号采集器（9），所述信号采集器（9）连接PLC控制器（10），PLC控 制器（10）同时对变频渣浆泵（2）进行变频控制，所述PLC控制器（10）中设置报警程序，当信 号采集器（9）中采集的密度值极差超过0.05时开始报警；逐渐增大矿浆的输送速度直至报警声刚好消失，稳定5分钟后，读取此时矿浆的输送速度即得到临界流速；其中，通过变频渣浆泵（2）将矿浆泵送至料斗（3）中，自流至L型不锈钢管道（4），流出的矿浆返回搅拌槽（1）进行循环泵送；
所述测试方法，包括以下步骤：
在搅拌槽（1）中配置一定质量浓度的矿浆，搅拌均匀；
通过变频渣浆泵（2）将矿浆泵送至料斗（3）中；
矿浆泵送到料斗（3）中，自流至L型不锈钢管道（4），三个矿浆密度传感器测试不同流速下矿浆的密度，并反馈至信号采集器（9），通过PLC控制器（10）显示并存储数据；
电磁流量计（5）读取矿浆输送的流速，流出的矿浆返回搅拌槽（1）进行循环泵送；
逐渐增大矿浆的输送速度直至报警声刚好消失，稳定5分钟后，读取此时矿浆的输送速度即得到临界流速。
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