CN202351008U - 一种充填矿山管道输送试验专用设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种充填矿山管道输送试验专用设备，属于矿山全尾砂胶结充填技术领域。技术方案是：包含料斗、输送管、可卸管道堵头、支架，输送管设置在支架上，为水平管道和垂直管道组成的L型管道结构，料斗垂直布置，与输送管垂直管道的一端连接，输送管水平管道的另一端设有可卸管道堵头。本实用新型试验设备简单、易操作，无需任何在线检测仪表，如浓度计、流量计和压力表等，只需要常用的简单测量工具秒表、盒尺等，在短时间内能够掌握尾砂输送过程中流动特性以及管道沿程阻力损失，得到料浆的屈服剪切应力

、料浆流变系数

和不同流量下管道阻力损失i，满足充填矿山设计、生产要求，成本低廉、易于推广应用。

Description

一种充填矿山管道输送试验专用设备

技术领域

   本实用新型涉及一种充填矿山管道输送试验专用设备，特别是能够快速掌握全尾砂高浓度胶结料浆输送特性的管道输送试验方法，属于矿山全尾砂胶结充填技术领域。 

背景技术

高浓度充填系统在设计、调试生产过程中需要最佳自流输送参数，如流量、浓度、充填倍线等，如果这些参数选择不当，料浆在输送过程中易发生堵管、不满管输送、管路磨损过快等诸多问题，管道输送试验的目的是得到下列参数：料浆的屈服剪切应力                                                、料浆流变系数和不同流量下管道阻力损失i（Pa/m）。由于国内、外矿山因矿石性质、选矿工艺不同排出全尾砂的组分和粒级组成是千差万别的，大多数矿山不能完全参考其它矿山运行参数，只能依据矿山全尾砂实际情况进行环管管道输送试验，取得相关参数。背景技术的环管输送试验，优点是：能够在现场测定不同配比和不同浓度下料浆在不同速度流速下输送管道损失，得出适合高浓度以及膏体充填系统设计参数，存在问题是：试验消耗人力、物力过大且需时间过长，无法在所有矿山进行。

实用新型内容

本实用新型提供一种充填矿山管道输送试验专用设备，试验设备简单、易操作，无需任何在线检测仪表，在短时间内能够掌握尾砂输送过程中流动特性以及管道沿程阻力损失，能够满足充填矿山设计、生产要求，解决背景技术存在的上述问题。

本实用新型技术方案是：

一种充填矿山管道输送试验专用设备，包含料斗、输送管、可卸管道堵头、支架，输送管设置在支架上，为水平管道和垂直管道组成的L型管道结构，料斗垂直布置，与输送管垂直管道的一端连接，输送管水平管道的另一端设有可卸管道堵头。

所说的输送管为L型管道结构，由水平管道和垂直管道、90°弯头组合而成，水平管道和垂直管道之间通过90°弯头连接在一起，构成L型管道结构。

还设有相关的辅助设备和测量工具，包括接收槽、量筒、水桶、秒表、盒尺、电子称等

所说的输送管的管径Φ50-80mm，最好是使用透明的钢塑玻璃管。

使用该设备的试验方法，包含如下步骤：①首先将全尾砂、水泥和水按照如下质量配比1:4—10，浓度条件65%--74%，人工搅拌成料浆；②使用专用设备，该设备包含料斗、输送管、可卸管道堵头、支架，输送管设置在支架上，为水平管道和垂直管道组成的L型管道结构，料斗垂直布置，与输送管垂直管道的一端连接，输送管水平管道的另一端设有可卸管道堵头；③用水桶将搅拌好的料浆倒入料斗，并使用盒尺测量出料浆液面到水平管道垂直高度h+h′；随后快速拆卸掉可卸管道堵头，使用接收槽接收料浆，当料浆在流出稳定时，利用秒表测出时间和已知的接收槽接收料浆体积，即可算出其速度V；④随着料斗内料浆料面下降，流速逐渐降低，当料浆自重压力与管道静摩擦阻力相平衡时，最终停止流动，使用盒尺测出垂直管道内料柱高度为h₀；⑤将所得到得V和h₀代入计算公式，即可得出料浆的屈服剪切应力

、料浆流变系数

，并结合井下实际铺设管道管径，即可求出不同流量下管道阻力损失i（Pa/m）。

本实用新型的积极效果：本实用新型试验设备简单、易操作，无需任何在线检测仪表，如浓度计、流量计和压力表等，只需要常用的简单测量工具秒表、盒尺等，在短时间内能够掌握尾砂输送过程中流动特性以及管道沿程阻力损失，得到料浆的屈服剪切应力

、料浆流变系数

和不同流量下管道阻力损失i（Pa/m），满足充填矿山设计、生产要求，成本低廉、易于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构示意图；

图2为本实用新型充填料浆在专用设备内流动时的受力状态图；

图中：料斗1、输送管2、90°弯头3、可卸管道堵头4、支架5。

具体实施方式

以下通过实施例，对本实用新型作进一步说明。

一种充填矿山管道输送试验专用设备，包含料斗1、输送管2、可卸管道堵头4、支架5，输送管设置在支架上，为水平管道和垂直管道组成的L型管道结构，料斗垂直布置，与输送管垂直管道的一端连接，输送管水平管道的另一端设有可卸管道堵头。所说的输送管为L型管道结构，由水平管道和垂直管道、90°弯头3组合而成，水平管道和垂直管道之间通过90°弯头连接在一起，构成L型管道结构。还设有相关的辅助设备和测量工具，包括接收槽、量筒、水桶、秒表、盒尺、电子称；等所说的输送管的管径Φ50-80mm，使用透明的钢塑玻璃管。

使用该设备的试验方法，包含如下步骤：①首先将全尾砂、水泥和水按照如下质量配比1:4—10，浓度条件65%--74%，人工搅拌成料浆；②使用专用设备，该设备包含料斗、输送管、可卸管道堵头、支架，输送管设置在支架上，为水平管道和垂直管道组成的L型管道结构，料斗垂直布置，与输送管垂直管道的一端连接，输送管水平管道的另一端设有可卸管道堵头；③用水桶将搅拌好的料浆倒入料斗，并使用盒尺测量出料浆液面到水平管道垂直高度h+h′；随后快速拆卸掉可卸管道堵头，使用接收槽接收料浆，当料浆在流出稳定时，利用秒表测出时间和已知的接收槽接收料浆体积，即可算出其速度V；④随着料斗内料浆料面下降，流速逐渐降低，当料浆自重压力与管道静摩擦阻力相平衡时，最终停止流动，使用盒尺测出垂直管道内料柱高度为h₀；⑤将所得到得V和h₀代入计算公式，即可得出料浆的屈服剪切应力

、料浆流变系数

，并结合井下实际铺设管道管径，即可求出不同流量下管道阻力损失i（Pa/m）。

本实用新型有多个实施例，全尾砂、水泥和水相互之间的质量比分别为1:4,1:6,1:8，1:10，对应的浓度条件65%，68%，72%，74%。

本实用新型充填料浆在专用设备内流动时的受力状态，如下图2所示。

根据能量导恒定律，可得出如下公式：

                                     （1）

式中：P0—进口处压力。由下式计算：

  

                                      （2）

Pg—料浆自重压力。由下式计算：

             （3）                    

Pl—沿程阻力损失。由下式计算：

                                               （4）

Pˊ—出口压力损失。由下式计算：

         　　                      （5）

以上各式中：

γ—料浆比重，N/m3;

V—料浆流速，m/s；

g—自重加速度，9.8m/s2；

i—局部阻力损失系数。

沿程损失中的局部损失一项包括弯管损失、接头损失等等，计算较为繁杂，为了简化起见，一般取其为直管损失的10～20%，在数据分析计算时，取10%。

则将上述各项代入（1）式，化简后得：

    　　　　           （6）

随着试验过程的进行，料斗内料浆料面下降，流速逐渐降低，最终停止流动时，垂直管道内料柱高度为h₀，料浆自重压力与管道静摩擦阻力相平衡，这时即可按以下公式计算料浆的屈服剪切应力：   　

                             （7）

在试验过程中，计算充填料浆在管道中的流速V，则根据式（6）、（7）即可分别计算相应的

、τ，同时根据宾汉流变方程可计算出料浆的粘性系数η，即

  　　                             （8）          

根据式（7）、（8）所得不同灰砂比和不同浓度下料浆流变系数，并结合井下实际铺设管道管径，即可求出不同流量下管道阻力损失i（Pa/m）：

                                     （9）   

τ由公式（6）得出                             

上述公式中：

h₀为垂直管道内料柱高度，单位（m）；

L为输送管总长度，单位(m)；

h′为受料斗液面高度，单位(m)；

d为输送管直径，单位(m)；

D为井下实际铺设管道管径，单位(m)；

τ为剪切应力，单位(Pa)；

  h 垂直管道的高度，单位（m）

通过试验得出相关数据，带入上述公式，即可计算出料浆的屈服剪切应力

、料浆流变系数和不同流量下管道阻力损失i（Pa/m）。

Claims (3)

1.一种充填矿山管道输送试验专用设备，其特征在于包含料斗（1）、输送管（2）、可卸管道堵头（4）、支架（5），输送管设置在支架上，为水平管道和垂直管道组成的L型管道结构，料斗垂直布置，与输送管垂直管道的一端连接，输送管水平管道的另一端设有可卸管道堵头。

2.根据权利要求1所述之一种充填矿山管道输送试验专用设备，其特征在于所说的输送管为L型管道结构，由水平管道和垂直管道、90°弯头（3）组合而成，水平管道和垂直管道之间通过90°弯头连接在一起，构成L型管道结构。

3.根据权利要求1或2所述之一种充填矿山管道输送试验专用设备，其特征在于所说的输送管为透明的钢塑玻璃管，管径Φ50-80mm。

Images