充填料浆不同倾角弯管输送特性分析

为研究煤矸石充填料浆在不同倾角弯管内自流输送的特性,以某实际充填管路为背景进行建模,使用FLUENT软件模拟料浆在管道内的输送过程,分析不同入口流速条件下不同质量浓度料浆在不同倾角弯管内流动时的速度、压力特性及阻力损失。结果表明:各弯管出口截面处流速梯度随入口流速增大而扩大,入口速度大于1.4 m/s时,梯度差大幅度增加;当料浆质量浓度大于78%时,沿程管道阻力损失与弯管段局部阻力损失增长速率加快;弯管段局部阻力损失随弯管的倾角变小而增加,建议料浆管道输送时弯管段倾角大于60°。     

矸石似膏体充填料浆临界流速影响因素研究

为探究矸石似膏体料浆在管输过程中的流变参数的影响因素,以公格营子矿矸石似膏体充填料浆为工程背景,使用CRT流变仪测试了不同浓度、矸石颗粒粒径下的矸石似膏体充填料浆的流变参数,运用流体力学和粒状物输送水力学分析了矸石颗粒在似膏体料浆的受力情况,运用Fluent软件对管道输送过程中不同流速、矸石粒径以及料浆浓度下的料浆流动状态以及粒子运动轨迹进行了模拟验证。结果表明,矸石似膏体料浆的矸石颗粒粒径大小和浓度会影响料浆的塑性粘度和初始切应力,进而对管道输送的临界流速产生影响。具体表现为在管输过程中,矸石粒径为15mm、20mm、较5mm和10mm更易下沉,料浆浓度达到76%时,料浆初始切应力增幅会出现急剧增加,随着料浆浓度增大,管输过程中矸石颗粒更不容易沉降。     

基于CFD-DEM耦合方法的矸石-粉煤灰充填料浆在竖直弯管中的磨损研究

为研究矸石-粉煤灰高浓度充填料浆在竖直弯管内固液两相流的流动状态及磨损特性，基于EDEM的CFD-DEM耦合方法，以水泥和水混合而成的料浆作为连续相，以矸石和粉煤灰作为离散相，通过引入Archard和Oka磨损模型，计算分析充填管道的磨损性能。研究表明：采用耦合方法能更精确地反映料浆的流态和轨迹，能更准确地反映颗粒与流体的相互作用；充填管道磨损的高危区主要分布在弯管区域；弯管的磨损率随着料浆的流速增加而提高；矸石颗粒粒径以及弯管曲率半径对磨损率的影响与矸石颗粒的受力状态有关。     

充填料浆瞬时流速过大导致管道堵塞的原因分析

针对充填管道易发生堵塞,对悦洋银多金属矿发生的一次典型事故进行研究。根据流速—流量公式、动量定理及两相流紊流特性,发现料浆瞬时流速过大是导致充填管道堵塞的重要因素。研究结果表明,瞬时流速过大,充填料浆中水的紊流特性将发生突变;管道内壁磨损将加剧,脱落的碎屑会混入料浆;管道内壁冲击将加剧,不平整度增大,固体颗粒与内壁碰撞几率增加。多种影响因素互相叠加,料浆中固体颗粒悬浮平衡将遭到破坏,导致颗粒沉降,进而堵塞充填管道。因此,控制充填料浆流量在110m3/h以内,严格检测二次利用的充填管道内壁平整度可有效预防此类充填管道堵塞事故再次发生。     

某铁矿管道自流输送分析及管道磨损研究

对某铁矿充填系统的管流输送进行了输送参数确定及管道磨损研究,采用经验公式得出料浆临界流速及运输管道的临界管径,并运用Fluent进行数值模拟分析,找出料浆在输送过程中对输送管道磨损较为严重的部位。结果表明,铁矿料浆质量浓度62%~68%时,临界流速0.806~0.831 m/s、输送管道直径0.207～0.209 m条件下可实现自流输送;料浆流动过程中速度与压力最大值集中在管道中心线附近,但在各拐点处的管段料浆流速与压力会产生突增,且最大值在拐点内侧管壁;在拐点后一段管道内料浆流速与压力值先增大后减小,最大值由靠近下管壁逐渐回到管道中心线附近;整个输送管道中磨损较为严重的部位出现在弯管内侧及其接下来的一段管道的下管壁。     

高温环境下料浆大流量输送管流特性研究

为分析大流量管道输送过程中温度上升对料浆管流特征的影响,得出高温环境下料浆最佳输送管径及初始流速等参数,建立了充填料浆输送L管模型,基于流变试验获取料浆塑性黏度和屈服应力,利用COMSOL数值模拟软件分析了高温环境下不同温度、管径以及初始速度对应的管流速度场特性。结果表明：随着温度升高,充填料浆屈服应力以及塑性黏度随之降低;在弯管与水平管相接处,流态不稳定,料浆速度层出现较大变化,由塞流推进转化为速度自上而下递增的流动模式,易造成堵管、爆管;温度提高会导致中心最大流核区面积减小,温度为40、50、60 ℃时,最大流核区径向长度分别为0.09、0.07、0.05 m,减小率为22.2%,最大流速随之增加,当温度为40 ℃时,径向最大流速为2.978 m/s,温度增加至60 ℃,最大流速增大至3.135 m/s;随着管径增大,塞流最大流速区面积增加,管径为200 mm、240 mm时,最大流速区径向长度分别为0.1 m、0.12 m,最大流速随之减小,管径自200 mm增大至240 mm,最大流速由2.977 m/s变为2.876 m/s;随着进口速度增加,料浆中心最大流速区域增大,对塞流区域面积大小影响较小。基于上述试验成果,为减少输送阻力损失,提高矿山效益,建议矿山输送料浆参数选取温度40~50 ℃,管径200 mm,初始流速2.5 m/s。上述分析可为矿山充填设计及进一步研究管道输送流态问题提供一定的理论依据。     

分级细尾砂充填试验研究

受尾砂细度的增加和环保政策法规要求日趋严格的影响,国内部分矿山开始采用“分级细尾砂充填、粗尾砂综合利用”这一开发模式。然而,尾砂级配的改变必然会引起尾砂浓密、充填料浆输送以及充填体强度的变化。鉴于此,针对某金矿分级细尾砂开展了充填试验研究。试验结果表明：相比于全尾砂,分级细尾砂中25μm以下颗粒含量增加了17.18%,150μm以上颗粒含量减少了7.61%;分级细尾砂浓密效率不及全尾砂,分级细尾砂相比全尾砂进料质量浓度降低了2.65个百分点,絮凝剂添加量增加了10 g/t,处理量降低了0.23 t/(m²·h);分级细尾砂充填料浆输送性能不及全尾砂充填料浆,在充填料浆流速1.47 m/s、2.06 m/s、2.45 m/s情况下,质量浓度66.15%的全尾砂充填料浆管道压力损失分别比质量浓度64.13%的分级细尾砂充填料浆管道压力损失降低了36.46%、39.37%、40.17%;分级细尾砂充填体强度低于全尾砂充填体强度,相比于全尾砂充填体,对应料浆状态及灰砂比的分级细尾砂充填体3 d强度降低了50%～80%,28 d强度降低了30%～70%。研究结果对该矿分级细...     

粉煤灰充填材料管道输送弯管局部阻力数值模拟

采用Fluent(3D)从充填材料浓度、细矸石率、流速、管道内径及弯管曲率半径等5个方面对粉煤灰充填材料弯管局部阻力进行了数值模拟。结果表明:弯管局部阻力随充填材料浓度、细矸石率及流速的增加呈多项式规律增加,随管道内径和弯管曲率半径的增加呈多项式规律减小。不同因素对局部阻力影响程度的主次排序为:浓度管道内径细矸石率流速弯管曲率半径。研究结果为实际工程中的粉煤灰充填材料的配比及管道输送参数优化提供了参考。     

大冶铁矿充填管道自流输送参数分析及管网磨损规律研究

为研究大冶铁矿充填管道的自流输送参数及管网的磨 损规律,保证充填料浆可以自流输送,延长输送管道的使用 期限,基于经验公式,运用 Fluent数值模拟软件,得到大冶 铁矿６０％~７０％浓度充填料浆的临界流速为０．８２６ m/s~ ０．８６９m/s,充填管道的临界管径为０．１４３m~０．１４６m;输送 流量５０m３/h,可实现 ６０％ ~７０％ 浓度充填料浆的自流输 送;料浆在流动过程中,越靠近管道中心线流速越大;流速会 在管道拐点处出现速度递增突变;在水平管段处,底部的料 浆流速明显高于上部;管道磨损较为严重的部位为各拐点处 和与之临近的垂直管段、水平管段的过渡部分,以及水平管 段的底部管壁.通过研究,得到大冶铁矿充填管道实现自流 输送的参数,以及料浆输送过程中管道易磨损的位置,为大 冶铁矿的管流输送提供了参数依据,有效延长了输送管道的 使用寿命,降低管道输送系统的维护成本.     

长输矿浆管道流动特性的数值模拟

在矿山物料的长距离管道输送中,经常出现堵管或者流速过高造成的严重磨蚀致使管道破裂的现象,其主要因素是矿浆速度和矿物粒度的不合理选取。为了解矿浆在弯管中的流动特性,应用计算流体力学软件(CFD)中的欧拉模型对矿浆在90°弯管中的流动特性进行数值模拟。模拟分析了矿浆以一定的体积浓度在不同速度和不同粒径工况下流过90°弯管后矿浆中矿物颗粒的速度分布以及体积分数沿管道截面的分布状况。结果表明:当矿浆的体积浓度为35%、矿物颗粒粒径为0.5 mm时,流速低于1.7 m/s流经90°弯管后会出现明显的相分离现象,但当流速为1.8 m/s后,矿浆流经弯管后其颗粒沿管道截面的分布完全满足矿浆长输管道的理论要求;当矿浆流速为1.6 m/s、颗粒粒径为0.3 mm时,矿浆在管道中的流动性会更好。     

煤矸石制备地质聚合物注浆材料的研究进展

地质聚合物注浆材料是一种新型注浆材料。以煤矸石为原料制备地聚物注浆材料可以有效地解决煤矸石的堆积问题，同时减少不同注浆材料在使用和生产过程中产生的污染，对环境和资源都有重要意义。本文概述了近年来对煤矸石基地质聚合物注浆材料的研究，介绍了煤矸石基地质聚合物注浆材料各原料的选择、制备条件以及性能的增强方式，并对煤矸石基地质聚合物注浆材料目前存在的问题进行了分析。      

矸石、粉煤灰高浓度料浆矸石颗粒悬浮性研究

以新阳矿矸石、 粉煤灰高浓度胶结充填料浆为研究对象,建立了充填料浆矸石颗粒悬浮态力学模型,分析了矸石颗粒悬浮状态的影响因素,认为调节高浓度料浆的塑性黏度和屈服应力是改善矸石颗粒悬浮性能、调节矸石颗粒悬浮状态最有效的手段;料浆实际配置中添加的悬浮剂正是通过提高料浆塑性黏度来提升矸石颗粒悬浮性,达到阻滞矸石下沉的目的。研究结果表明,悬浮剂使用量要适当,添加过多会影响料浆流动性,造成料浆输送阻力过大。新阳矿矸石、粉煤灰高浓度料浆黏度系数介于3. 24~3.40Pa.s,屈服应力介于107.9~111.9 Pa时,,矸石颗粒基本处于悬浮状态,输送性较好。     

非均质流速度分布与水力坡度的研究

进行了非均质流固体粒子加速过程中的清水与固体粒子的速度变化、动量传递、相关质量计算等基本分析。提出了水平管道内固体粒子处于悬移运动状态下预计非均质流速度断面与水力坡度的新方法和模型。     

搅拌桶中煤矸石沉降的研究

将煤矸石用于胶结充填可降低成本,有利于环境保护,煤矸石由于块度大、不均匀系数高,易在搅拌桶内率先沉淀,影响了搅拌效果。对充填浆体制备流程进行了研究分析,发现煤矸石在搅拌均匀的水泥、粉煤灰浆体中的沉降速度要远远小于其在清水中的沉降速度。根据这一特性提出了对充填物料下料顺序的优化。     

井下煤矸分离机弹性筛面变直线振动筛的研究

为克服目前井下煤矸分离机筛分效率低、出料难等问题,提出一种用于煤矸分离机的弹性筛面变直线振动筛。基于拉格朗日法建立了振动筛的五自由度振动模型,获得筛面上任一点的运动学方程,基于此,进行了激振力位置和方向角对筛面运动行为和抛射物料强度影响的研究,并确定激振力作用位置和方向角最佳区域分别为-0.11相似文献   

管道内非均质流速度分布与水力坡度的研究

从非均质流中固体粒子与清水之间动量传递这一基本问题的分析入手，提出了水平管道内非均质流中固体粒子处于悬浮流动状态下的速度分布与水力坡度求解的理论分析新方法和模型。利用该模型不但能精确地预计沉降性浆体的速度断面，也能精确地预计沉降性浆体的管道水力坡度。     

液固两相流对A182F347不锈钢材料的磨损特性

以直径为150μm的Si O2和Al2O3混合物为磨料,在自制的旋转式液-固两相流冲蚀试验装置上研究冲击角度、冲击速度及浆体浓度对奥氏体不锈钢A182F347的冲蚀规律,结合试件表面的冲蚀形貌分析,揭示稀相液固两相流体系下奥氏体不锈钢A182F347冲蚀机理。结果表明:4%~8%的浆体浓度下,冲击角度对试件的冲蚀规律近似,即在冲击角度为60°时出现磨损率峰值,峰值两侧区域磨损率逐渐降低;浆体浓度为6%,冲击速度从1.65 m/s增加至3.85 m/s时,试件磨损率呈指数增加;在高流速下,冲击角度为60°,浆体浓度小于6%时,试件磨损率受浆体浓度的影响较小,浆体浓度大于6%时,浓度越高,试件磨损率越大。在低流速下,浆体浓度大于8%时,试件磨损率受浆体浓度影响较小;A182F347的冲蚀磨损在低冲击角度下,以犁沟切削磨损为主,在高冲击角度下,以锻打变形磨损为主。建立的数学模型与试验结果较吻合。