К вопросу оптимизации гидротранспорта отходов рудообогащения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© В.В. Мосейкин, Ю.П. Горбатов, В.В. Шультайс, 2006

В.В. Мосейкин, Ю.П. Горбатов, В.В. Шультайс

К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ ГИДРОТРАНСПОРТА ОТХОДОВ РУДООБОГАЩЕНИЯ

Одним из важных направлений оптимизации гидротранспорта раздельнозернистых материалов является выбор его оптимальных режимов работы с учетом параметров рабочего колеса землесоса и диаметра пульпопровода.

Вопросы гидравлического транспортирования - отходов рудо-обогащения - хвостов различной крупности рассмотрены для условий ОАО «ОЛКОН» и комбината «КМАРуда». Гранулометрический состав хвостов повышенной крупности ОАО «ОЛКОН» и сравнительно мелких хвостов комбината «КМАРуда» приведен в табл. 1. Расчеты гидротранспорта хвостов выполнены с учетом реальных производственных условий упомянутых объектов. Если при разработке плавучим земснарядом 200-50 хвостов аварийной емкости ОАО «ОЛКОН» и подаче их на обогатительную фабрику, исключалась замена трубопровода, и в ходе поэтапной отработки техногенного месторождения дальность гидротранспорта возрастала, то на комбинате «КМАРуда», при практически постоянной дальности гидротранспорта, имелась возможность увеличения диаметра трубопровода и, соответственно, организации работ в заиленном режиме.

Гидравлический расчет магистрального трубопровода произведен в соответствии с инструкцией [1]. Группа грунта (хвостов) по трудности разработки третья, удельный расход воды на разработку и транспортировку 1 м3 грунта (хвостов) q = 11. Рассчитанные параметры грунта: средневзвешенный диаметр частиц do = 0.23мм; коэффициент разнозернистости, j = 0.225; средневзвешенный коэффициент транспортабельности, уср = 0.23; объемная консистенция С0 = 0.056; критическая скорость движения гидросмеси Vкр = 3.14 м/сек; расход гидросмеси при критической скорости транспортирования

Таблица 1

Гранулометрический состав хвостов ДОФ ОАО «ОЛКОН» и «КМАРуда»

Размер фракции в мм di, мм 0.05*0. 0. •I- 0. 0.25*0. 0.5*1.0

1 5 5

Хвосты ДОФ ОАО «ОЛКОН»

Процентное содержание Р1 28.8 41.2 23.5 6.5

Коэффициент транспортабельности 0.02 0.2 0.4 0.8

Хвосты «КМАРуда»

Процентное содержание Р1 33 28.5 9.5 7.5

Коэффициент транспортабельности ^1 0.02 0.2 0.4 0.8

Qсм..кр 1533 м Мае.

Удельные потери напора при гидравлической транспортировке хвостов по трубопроводу определяются по формуле:

1см = 1в + А,

где 1см - удельные потери напора; 1в - удельные потери напора при движении чистой воды; А1 - дополнительные потери напора при движении твердых частиц.

Удельные потери напора при движении чистой воды:

V 2

1в = Хв 2ф ’

где Лв - коэффициент гидравлического трения; g - ускорение силы тяжести; V - средняя скорость движения воды, м/сек; В - диаметр трубопровода, м; коэффициент Хв для гладких труб.

Дополнительные удельные потери напора при движении частиц:

Д1=547• аплр ;

* 0 Усм

где 5 = 100 • do/D = 100 • 0.23/426 = 0.054 - коэффициент, зависящий от относительной крупности частиц грунта.

Суммарные потери напора определяются по формуле:

Н ^з/сн + Ьмаг + ^пл + ^мест + ^г,

СК(Н)

Графики зависимости напора (Н, м) и расхода гидросмеси ^, М/час) при различных длине магистрального трубопровода (I = 1100, ...,1 = 2100, м) и диаметре рабочего колеса (0850, ..., 01000, мм)грунтового насоса ГрУТ2650/75

где Н3/сн - потери напора в пределах земснаряда, м; Нмаг - потери в магистральном пульповоде; Нмест - местные сопротивления в магистральном пульповоде, принимаются 5% от потерь напора по длине при работе на равнинной местности; ЬПт - потери напора в плавучем пульповоде Нг - потери напора на геодезический подъем.

Расчеты суммарных потерь напора для магистральных пульповодов различной длины графики 1-6 и данные производственных испытаний графики 7- 10 для грунтового насоса ГрУТ 2650/75

Таблица 2

Расчеты напоров и расходов новых и максимально изношенных землесосов ГрУТ2650/75 с рабочими колесами различного диаметра

Работа на воде Работа на гидросмеси

новый новый изношенный

Q, м3/час Н, м Q, м3/час Н, м Q, м3/час Н, м

Диаметр 850 мм

1975 48 1792 51.17 2330 43.5

1775 50 1611 53.3 2094 45.3

Диаметр 900 мм

2300 56 2087 59.7 2713 50.7

2000 59 1815 62.9 2360 53.0

1700 62 1543 66.1 2006 56.2

Диаметр 950 мм

2500 65 2265 69.3 2945 58.9

2200 68 1996 72.5 2595 61.6

1900 71 1724 75.7 2241 64.3

Диаметр 1000 мм

2700 75 2450 80.0 3185 68.0

2500 77 2270 82.1 2951 69.8

2200 80 1997 85.3 2596 72.5

1900 82 1724 87.4 2241 74.3

с диаметром рабочего колеса 850, 900, 950 и 1000 мм приведены на рисунке.

В процессе работы землесоса его характеристики изменяются в зависимости от консистенции гидросмеси и гранулометрического состава материала, а также вследствие абразивного износа рабочего колеса.

В работе произведены расчеты напоров и расходов новых и максимально изношенных землесосов ГрУТ 2650/75 с рабочими колесами диаметром 850, 900, 950 и 1000 мм (таблица 2) и установлены зависимости мощности N электродвигателей новых и максимально изношенных землесосов от диаметра рабочего колеса при различной дальности гидротранспорта.

По данным табл. 2 построены графики 11-14 зависимости Q = ДН) для грунтового насоса ГрУТ 2650/75 с новыми рабочими колесами диаметром 850, 900, 950 и 1000 мм при работе на гидросмеси и графики 15-18 при работе на гидросмеси с полностью изношенным рабочим колесом (рисунок).

Расчет мощности грунтового насоса производился по формуле: Q • Н-усм

М = _____' см , квт

102 •ц

где Q- расход землесоса, л/сек; усм - плотность смеси; ц- к.п.д. насоса; Н - напор землесоса, м; умакс.см = 1.13 - проектная плотность гидросмеси; умакс.см = 1.3 - максимальная плотность гидросмеси при q = 4.55.

В результате была определена мощность грунтового насоса при проектной и максимальной плотности гидросмеси.

На основании графических зависимостей D = Дї), Шпроект = ДЇ) и Шмакс = Дї) при гидротранспорте хвостов по трубам диаметром 426 мм с расходом пульпы 2000 м3/час при плотности гидросмеси 1.13 и 1.3 рекомендованы марки электродвигателей с учетом изменения дальности гидротранспорта.

Выполненные исследования позволили обосновать работу земснаряда с землесосом ГРУТ 2670/75 без замены пульповода ОАО «ОЛКОН» диаметром 426 мм на пульповод диаметром 500 мм, как это предлагалось ЛСУ «Гидромеханизация». При этом была получена экономия за счет исключения затрат на приобретение нового пульповода.

---------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Инструкция по гидравлическому расчету систем напорного гидротранспорта грунтов. И 59 - 72, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1972.

— Коротко об авторах -------------------------------

Мосейкин В.В. - Московский государственный горный университет, Горбатов Ю.П., Шультайс В.В. - ПК «ГИДРОМЕХПРОЕКТ».