超高分子聚乙烯尾礦管線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范
礦山行業(yè)管道的選型非常重要，就尾礦輸送來(lái)說(shuō)性?xún)r(jià)比最高的就是超高分子聚乙烯尾礦管，管材選定之后還要根據(jù)具體的地離環(huán)境來(lái)鋪設(shè)超高分子聚乙烯尾礦管，例如有些地方是鋪地式，有些地方是架空的，這兩種情況對(duì)管道鋪設(shè)的要求就不一樣。鋪地式的地形要求超高分子聚乙烯尾礦管直接鋪設(shè)在地面上，對(duì)管道的承壓能力要求不是很高，一般情況下裸管超高分子聚乙烯塑料管就可以承受，如果是架空的結(jié)垢，超高分子聚乙烯尾礦管架空在空中，要求管道自身的承壓效果要好，單純的裸管道不行，要在超高分子聚乙烯管外面復(fù)合上鋼管來(lái)達(dá)到承壓的效果。
表1 尾礦粒徑分布
| 各級(jí)粒徑，mm | ＋0.062 | －0.062＋0.047 | －0.047＋0.034 | －0.034＋0.011 | －0.011 |
| 產(chǎn)率△Pi，％ | 14.54 | 10.67 | 18.82 | 19.95 | 36.02 |
表2尾礦特性參數(shù)
| 項(xiàng)目 | 固體含量，t/h | 含水量，m3/h | 礦漿量，m3/h | 固體密度，t/m3 | 重量濃度，％ | 礦漿密度，t/m3 |
| 浮選尾礦 | 134.1 | 163.5 | 214.2 | 2.7 | 45 | 1.4 |
| 碳浸尾礦 | 23.3 | 96.3 | 104.4 | 2.7 | 19.5 | 1.1 |
由于工藝產(chǎn)生了兩種性質(zhì)完全不同的尾礦，碳浸尾礦含有一定量的氰化物而浮選尾礦不含，故須將兩種尾礦輸送至兩個(gè)尾礦庫(kù)分別貯存，其輸送距離均約為4km。
一、臨界管徑或臨界流速的計(jì)算
在漿體水力運(yùn)送體系規(guī)劃中，臨界管徑或臨界流速是最重要參數(shù)之一。臨界流速是指在物料性質(zhì)及其他邊界條件斷定的情況下，管道不會(huì)因顆粒沉降而發(fā)作淤積的最小流速，也叫不淤流速。關(guān)于這種兩相流的臨界流速的計(jì)算，前人總結(jié)出多種經(jīng)歷分式，如杜蘭德公式、托馬斯公式等?！督o水排水規(guī)劃手冊(cè)》（第6冊(cè)工業(yè)排水）一書(shū)引薦了適用于低濃度的克諾茲公式、尤芬公式和北京有色冶金規(guī)劃研討總院劉德忠辦法以及適用于高濃度的烏克蘭建工研討所辦法、鞍山礦山規(guī)劃研討院王紹周辦法、費(fèi)祥俊公式和瓦斯普公式。這些公式都需要在各自特定的條件下方可適用，并不能普扁適用，故應(yīng)盡量參照實(shí)驗(yàn)材料或出產(chǎn)實(shí)貴來(lái)斷定臨界管徑等參數(shù)。
（一）炭浸尾礦
炭浸尾礦中含有大量由氰化炭浸工段所產(chǎn)生的氰化物，須經(jīng)過(guò)處理使其含量達(dá)標(biāo)后再輸送至炭浸尾礦庫(kù)貯存。炭浸尾礦的計(jì)算應(yīng)采用適應(yīng)低濃度漿體的計(jì)算公式，根據(jù)克諾羅茲公式，當(dāng)dp≤0.07mm時(shí)：
（1）
工程中炭浸尾礦的輸送量為Qk＝104.4m3/h＝0.029m3/s，百倍重量稠度Cd＝24.2，β＝1，試算過(guò)程見(jiàn)表3。
表3 炭浸尾礦臨界管徑試算
| DL m | DL2 | 0.157βDL2 |
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QK m3/s |
| 0.2 | 0.04 | 0.0063 | 2.22 | 0.74 | 5.63 | 0.042 |
| 0.15 | 0.023 | 0.0035 | 2.22 | 0.70 | 5.33 | 0.022 |
| 0.17 | 0.029 | 0.0045 | 2.22 | 0.72 | 5.46 | 0.029 |
試算結(jié)果得DL＝0.17m，綜合考慮后選用168.3×7mm的直縫電焊鋼管。
（二）浮選尾礦
浮選尾礦來(lái)自于浮選工段，其重量濃度僅為20％。為了充分利用水資源，減少尾礦的輸送量及能耗，采用高效濃密機(jī)對(duì)其進(jìn)行濃縮，使其底流濃度達(dá)到45％后再輸送至浮選尾礦庫(kù)貯存，而溢流回水則進(jìn)入選廠(chǎng)回用。由于浮選尾礦輸送的重量濃度高達(dá)45％，因此應(yīng)采用適用于高濃度漿體輸送的計(jì)算公式。根據(jù)烏克蘭建工研究所方法，當(dāng)dp≤0.5mm時(shí)，ρk＝1.25－1.70時(shí)；
(2)
浮選尾礦的輸送量為Qk＝214.2m3/h＝0.0595m3/s，d10/d90≈0.08，u＝0.47mm/s，試算過(guò)程見(jiàn)表4。
表4 浮選尾礦臨界管徑試算
| DL m |
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VL m/s | A m2 | QK m3/s |
| 0.3 | 0.67 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.86 | 0.071 | 0.061 |
| 0.25 | 0.63 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.81 | 0.049 | 0.040 |
| 0.29 | 0.66 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.85 | 0.066 | 0.056 |
| 0.297 | 0.67 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.86 | 0.069 | 0.059 |
試算結(jié)果得DL＝0.297m，綜合考慮后選用273×8.8mm的直縫電焊鋼管。
二、管道系統(tǒng)中不滿(mǎn)流現(xiàn)象
礦山的尾礦運(yùn)送管線(xiàn)長(zhǎng)一般從幾千米至幾十千米不等，并常常跳過(guò)河流、農(nóng)田、公路、山坡等，地勢(shì)崎嶇改變較大，因此應(yīng)特別注意不滿(mǎn)流現(xiàn)象，特別是長(zhǎng)距離運(yùn)送的礦漿管線(xiàn)以及多批次多種物料運(yùn)送時(shí)這種景象更輥顯著。不滿(mǎn)流亦稱(chēng)作加快流，是指管道中運(yùn)送的流體沒(méi)有徹底充滿(mǎn)道的橫載面，構(gòu)成這種景象的緣由之一是管道內(nèi)壓力降低，構(gòu)成負(fù)壓，終究構(gòu)成類(lèi)似于明渠的景象，這時(shí)管道內(nèi)的流量并不會(huì)削減，但會(huì)構(gòu)成物料的流速比滿(mǎn)管流的流速高出許多倍，使管道很快被磨蝕掉，縮短管道體系的使用壽命。構(gòu)成不滿(mǎn)流的另一個(gè)緣由則是管道末段地勢(shì)崎嶇較大，部分存在過(guò)大的剩下能量，然后引發(fā)水擊、振蕩以及磨蝕問(wèn)題。設(shè)置減壓站可有效地消除由較大的剩下能量構(gòu)成的不滿(mǎn)流。
在該金礦炭浸尾礦和浮選尾礦輸送管線(xiàn)的末端，即進(jìn)入尾礦庫(kù)的部，地形出現(xiàn)較大起伏，最大的落差分別達(dá)到160m和80m，最大平均坡度約為8％－12％，見(jiàn)圖1。
圖1 浮選尾礦管線(xiàn)地形縱斷面及水力坡度線(xiàn)
圖1形象地表示了地形在管道末段所發(fā)生的變化，尾礦在經(jīng)過(guò)末段的局部高點(diǎn)后會(huì)獲得較大的剩余能量，從而形成不滿(mǎn)流，因此，須在其下坡段的適當(dāng)位置設(shè)置一到兩個(gè)減壓站，每個(gè)減壓站由若干個(gè)聚亞安酯材料制成的減壓孔板串聯(lián)組成，被設(shè)計(jì)成可調(diào)式，如圖2所示。減壓孔板具有兩個(gè)作業(yè)端，其孔口直徑略小于管道內(nèi)徑，可根據(jù)工況的變化增加或減少消能端的數(shù)量，以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。
圖2 減壓站及減輔導(dǎo)員孔板
在炭浸尾礦輸送管線(xiàn)下山段和壩前位置分別設(shè)置一個(gè)減壓站，它們分別由18個(gè)和4個(gè)減壓孔板組成，孔板的消能端口徑為64mm；而浮選尾礦輸送管的下山段則設(shè)置了一個(gè)由7個(gè)減壓孔板組成的減壓站，其孔板的消能端口為106mm。
