全尾砂膏體(膠結(jié))充填料泵送環(huán)管試驗(yàn)小結(jié)課案

1、試驗(yàn)小結(jié)全尾砂膏體（膠結(jié)）充填料泵送環(huán)管試驗(yàn)小結(jié)長(zhǎng)沙礦山研究院南京鋅陽(yáng)礦業(yè)有限公司二。三年四月2003 年 4 月 16 日至 4 月 18 日，在南京鋅陽(yáng)礦業(yè)有限公司機(jī)修廠進(jìn)行了全尾砂膏體（膠結(jié) ）充填料泵送環(huán)管試驗(yàn)， 通過(guò)對(duì)不同配比、 不同濃度的全尾砂膏體進(jìn)行泵送循環(huán)，測(cè)定了膏體環(huán)管泵壓輸送性能與管道輸送阻力，試驗(yàn)情：況小結(jié)如下1、膏體充填料及配比試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行了兩次配料，第一次配料為單一的全尾砂膏體。全尾砂經(jīng)選礦廠排尾口經(jīng)管道排入污水處理站附近的沉降池自然沉降脫水，脫水后全尾砂含水率約為1819%。試驗(yàn)時(shí)在該沉淀池中沿全斷面取料后，運(yùn)送至試驗(yàn)地點(diǎn)。第二次試驗(yàn)為水泥全尾砂膏體，水泥為袋裝3

2、25#硅酸鹽水泥，設(shè)計(jì)灰砂比為1 8。2、試驗(yàn)用環(huán)管試驗(yàn)用管道分別采用內(nèi)徑為125mm與150mm的兩種管徑。沿機(jī)修廠 裝配廠房布置兩圈環(huán)管，內(nèi)圈為150mm鋼管，外圈為125mm鋼管。鋼管 均用法蘭聯(lián)接， 彎管曲率半徑為管徑的 1.5 倍， 鋼管壁厚均為4.5mm。 實(shí)際配管總長(zhǎng)度為194.63m,其中150mm管道96.09m,125mm管道98.54m。折 算管道總長(zhǎng)度295.1m,其中150mm管道折算長(zhǎng)度138.35m,125mm管道 折算長(zhǎng)度 156.75m。3、試驗(yàn)用混凝土輸送泵首先租用了一臺(tái) hbt60 混凝土泵，該泵換向閥采用斜置式插板閥，經(jīng)試 驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)該類(lèi)閥密封性能不好，輸

3、送缸內(nèi)膏體在活塞推送過(guò)程中向混凝土泵喂料斗返料嚴(yán)重， 泵送流量無(wú)法控制和計(jì)算。 隨后換用了 hbt70 混凝土拖泵，該泵換向閥采用s型閥，泵的銘牌技術(shù)參數(shù)為：輸送量67m3/h;最大出口壓力4.7mpa;空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最大換向頻率27次/分；空載時(shí)主油路油壓2mpa。4、膏體制備及輸送全尾砂經(jīng)稱(chēng)量后，加入到錐形反轉(zhuǎn)出料式混凝土攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，同時(shí)按設(shè)計(jì)配比加入適量水或水泥，并使膏體坍落度控制在1215cm 之間。全尾砂或水泥全尾砂膏體攪拌均勻卸入料斗后，經(jīng)行車(chē)吊起并卸入混凝土泵喂料斗中。為了潤(rùn)滑管道，首先在混凝土泵喂料斗中加入少量水及部分細(xì)粒級(jí)尾砂，隨后即可進(jìn)入泵送程序。待膏體充滿(mǎn)管道后，即可開(kāi)始

4、泵送循環(huán)試驗(yàn)。膏體在管道內(nèi)泵送一段時(shí)間 （1520 分鐘 ） ，使管內(nèi)膏體趨于均勻后，則可開(kāi)始測(cè)定及讀取以下技術(shù)數(shù)據(jù)：膏體濃度、膏體坍落度、混凝土泵主油路油壓、 s 閥換向周期以及管道上各壓力表讀數(shù)。以上數(shù)據(jù)測(cè)定完畢即完成一個(gè)工況點(diǎn)的試驗(yàn)。隨后即可向混凝土泵喂料斗均勻地按比例加水，使膏體濃度適當(dāng)降低，然后進(jìn)行下一個(gè)工況點(diǎn)的泵送循環(huán)試驗(yàn)，亦即待整條管道內(nèi)的膏體均化后，同時(shí)測(cè)取上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，直至將膏體坍落度提高至2325cm。5、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算5.1 流量的計(jì)算hbt70 混凝土拖泵的輸送缸直徑為200mm， 活塞行程1400mm， 則其輸送缸容積 （ 即一個(gè)推送行程的膏體輸送體積） 為：兀 w

5、n0.2）2m.4=0.04396m327 次/分，則理論最大輸送量為：30.04396卬 60=71.2m3/h考慮到閥在換向時(shí)將產(chǎn)生一定的流量損失，可將上述理論計(jì)算值乘上系數(shù) 0.95，則最大輸送量與銘牌輸送量相一致。即當(dāng)換向頻率為27次/分時(shí)，泵的輸送量為67 m3/h 。在泵送循環(huán)試驗(yàn)過(guò)程中，輸送量與閥的換向頻率的關(guān)系式如下：q = 67 攵7 xf = 2.48f (m3/h)或q=(67 攵7)60 h)=148.9/t (m3/h)式中：f閥的換向頻率；t閥的換向周期。5.2 管內(nèi)流速計(jì)算v=q/(900 兀 d2)(m/s)式中：q輸送量(m3/h);d管道內(nèi)徑(mm)。5.3

6、 管道阻力計(jì)算根據(jù)壓力表測(cè)定值及相關(guān)資料介紹，125mm管道內(nèi)膏體或混凝土輸送 阻力為150mm管徑的1.2倍。根據(jù)所用的配管，即可將125mm管道折算 為150mm管道，150mm管道輸送阻力可用下式計(jì)算：pi50-pi/(li50+1.2li25)(kpa/m)p125f.2p150(kpa/m)式中：p150150mm管道阻力；p125125mm管道阻力；p11#壓力表讀數(shù)；li5o150mm配管折算長(zhǎng)度；l125125mm配管折算長(zhǎng)度。根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)并按上述方法計(jì)算，得出泵送環(huán)管試驗(yàn)各參數(shù)如表1。泵送循環(huán)試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)水泥全尾砂膏體進(jìn)行了取樣，并分組灌制了 7.07x7.07m.07

7、cm3的試模，分別測(cè)定試塊3d、7d、28d強(qiáng)度，試塊實(shí)測(cè)強(qiáng) 度如表 2 所示。6、試驗(yàn)小結(jié)通過(guò)泵送環(huán)管試驗(yàn)，對(duì)全尾砂膏體制備、管道輸送等重要工藝環(huán)節(jié)均進(jìn)行了試驗(yàn)，并獲取了輸送流量、管道阻力、充填料帶料停泵性能、管道清洗等重要試驗(yàn)參數(shù)及特性，為下一步充填系統(tǒng)建設(shè)方案設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)，試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期的目的，現(xiàn)可總結(jié)如下：6.1 全尾砂膏體及水泥全尾砂膏體均具有良好的管道輸送性能。 試 驗(yàn)歷時(shí) 3 天，膏體濃度自 73.31 %至 79.66%均順利實(shí)現(xiàn)了泵送循環(huán)，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)堵管等不良現(xiàn)象。6.2 在試驗(yàn)的工況范圍內(nèi)，膏體濃度是影響輸送流量與管道阻力的首要因素。 當(dāng)膏體濃度達(dá)到78

8、%以上時(shí)，管道阻力很大，5 英寸管道阻力達(dá)到9.012.5kpa/m。 而 當(dāng) 濃 度 為 75%左 右 時(shí) ， 5 英寸 管 道 阻 力 則 降 低 至 3.685.15kpa/m。濃度為73.31%時(shí)，5英寸管道阻力進(jìn)一步降低至 2.21kpa/m。 根據(jù)目前所采用的采礦方法，充填料漿濃度過(guò)高并不利于充填料在采場(chǎng)內(nèi)的流平， 因此， 實(shí)際生產(chǎn)中將膏體充填料漿濃度確定為7476%較為合適。此時(shí)，5英寸管道的流動(dòng)阻力為36 kpa/m,膏體坍落度為2225cm。在此情況下，當(dāng)充填倍線為 36 時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)膏體的自流輸送，其輸送量可達(dá)4060m3/h 。6.3 膏體充填料具有良好的穩(wěn)定性。 管道流

9、速為 0.51.52m/s 之間，直到帶料停泵14 小時(shí)（不添加水泥的情況下），管內(nèi)料漿并未出現(xiàn)離析現(xiàn)象，這與粗粒級(jí)尾砂的兩相流特征具有根本上的區(qū)別，也給將來(lái)管道清理與生產(chǎn)管理帶來(lái)了便利。試驗(yàn)制作的試塊3 天強(qiáng)度分別達(dá)到 0.59mpa 、 0.52mpa 、 0.44mpa ，是低濃度條件下制作試塊強(qiáng)度的兩倍以上。 在同一灰砂比條件下，膏體強(qiáng)度的相對(duì)提高可大幅度減少水泥消耗量、降低充填成本。同時(shí)，由于濃度提高后水泥耗量相應(yīng)降低，從而有利于提高單位體積全尾砂耗量，進(jìn)而減少甚至避免全尾砂的處理與外賣(mài)。水泥一全尾砂膏體泵送試驗(yàn)試塊強(qiáng)度(表2)試塊編號(hào)膏體濃度(%)坍落度(cm)灰砂比試塊容重(g/

10、cm3)試塊抗壓強(qiáng)度(mpa)3d7d28d178.2815.51:82.030.580.600.590.591.021.141.161.114.024.063.603.89277.2020.51:81.990.610.460.480.521.201.161.181.183.403.904.003.77375.5622.81:81.970.440.440.440.440.820.820.840.832.902.563.082.85475.91211:122.050.200.200.200.200.460.420.460.451.801.601.601.67573.6231:121.970.19

11、0.190.180.190.380.380.420.391.280.921.481.23671.4924.51:121.930.180.190.190.190.380.300.360.350.920.700.720.78774.62211:122.010.180.180.180.180.360.360.390.370.961.060.960.998*74.6223.51:122.020.180.180.180.180.390.460.380.411.000.961.000.99*注:8號(hào)配方添加木鈣減水劑全尾砂膏體(膠結(jié))充填料環(huán)管試驗(yàn)參數(shù)匯總（表1）參數(shù)名稱(chēng)與單位第一次配料(全尾砂膏體)第二

12、次配料(水泥全尾砂膏體，灰砂比 1 ：8)工況1工況2工況3工況4工況1工況2工況3工況4工況5高體重量濃度(%)79.6677.5676.86/78.2877.2075.5674.9073.31膏體坍落度(cm)12.018.522.523.515.520.522.823.5攤開(kāi)泵主油路油壓(mpa )22.017.013.512.018.015.012.09.08.0換向閥周期(s)4.64.22.72.24.52.92.72.72.7換向閥頻率(次/分)13.0414.322.227.313.3320.722.222.222.2膏體輸送量(m3/h)32.435.555.267.033.

13、151.3755.255.255.26英寸管流速(m/s)0.5100.5580.8681.0500.5210.8080.8680.8680.8685英寸管流速0.7340.8041.2501.5200.7501.1631.2501.2501.250m m/s)各壓力表讀數(shù)m mpa )1#3.42.41.81.352.61.91.41.00.62#2.31.783#2.62.21.69#42.181.951.415#2.131.690.546#/7#0.980.66#81.41.150.809#0.720.630.3510#0.350.260.206英寸管阻力(kpa/m)10.427.35

14、5.514.147.965.824.293.061.845英寸管阻力(kpa/m)12.508.826.624.959.566.985.153.682.21南京鉛鋅銀礦全尾砂試塊強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表試塊灰砂比添加劑()濃度()濕容重佳用工幅面(mpa、r3r7r280410-011:40621.970.390.611.290410-020661.980.280.421.170410-030702.000.420.601.401011-010682.100.610.911011-020702.130.721.131011-030722.130.741.191011-040742.201.011.320

15、417-011621.960.270.401.170417-021661.970.360.461.110417-031702.010.500.661.400417-101:61621.990.220.280.570417-111662.010.250.300.710417-121702.020.240.380.661011-050682.170.400.581011-060702.170.420.671013-070722.230.490.681013-080742.260.500.700410-041:80621.960.090.160.310410-050662.040.170.260.5

16、00410-060702.060.210.310.741013-100682.070.170.191013-110702.110.260.311013-120722.140.280.351013-130742.160.300.440417-041621.990.120.150.350417-051662.000.130.180.380417-061702.020.140.200.440410-071:120622.020.150.190410-080662.060.130.210410-090702.060.160.290417-071620.110.190417-081660.150.200

17、417-091700.200.230410-101:150622.040.140.200410-110662.060.120.130410-120702.080.150.16全尾砂膠結(jié)充填試塊基本物理參數(shù)表試塊編號(hào)灰砂比重量濃度(%)料漿容重(g/cm 3)脫水率()試塊容重(g/cm 3)試塊含水率()每m3充填體各材料消耗(kg)全尾砂水泥水0410-011:4621.6725.01.9724.561189297484-021:4661.7317.91.9824.321198300482-031:4681.888.32.0022.731236309455-041:8621.6925.01.9625.241