保安矿柱回采专项设计(尾矿输送管道一公里造价) 黄金矿山尾矿输送工程管道设计实例
某金矿位于贵州省黔西南州贞丰县境内，设计规模为年处理矿石120万t，年产黄金6.25t。整个工艺产生的尾矿分为浮选尾矿和碳浸尾矿，其矿浆流量等参数见表1、表2。 表1 尾矿特性参数
项目| 固体含量，吨/小时 | 含水量，m3/h | 矿浆体积，m3/h | 固体密度，t/m3 | 重量百分比 | 矿浆密度，t/m3 | 浮选尾矿134.1 | 163.5 | 214.2 | 2.7 | 45 | 1.4 | 碳浸出尾矿23.3 | 96.3 | 104.4 | 2.7 | 19.5 | 1.1 |
表2 尾矿粒径分布每个等级的颗粒尺寸，mm| +0.062 | -0.062+0.047 | -0.047+0.034 | -0.034+0.011 | -0.011 | 收益率△Pi，%14.54 | 10.67 | 18.82 | 19.95 | 36.02 |
由于工艺产生了两种性质完全不同的尾矿，碳浸尾矿含有一定量的氰化物而浮选尾矿不含，故须将两种尾矿输送至两个尾矿库分别贮存，其输送距离均约为4km。 一、临界管径或临界流速的计算 在浆体水力输送系统设计中，临界管径或临界流速是最重要参数之一。临界流速是指在物料性质及其他边界条件确定的情况下，管道不会因颗粒沉降而发生淤积的最小流速，也叫不淤流速。关于这种两相流的临界流速的计算，前人总结出多种经验分式，如杜兰德公式、托马斯公式等。《给水排水设计手册》（第6册工业排水）一书推荐了适用于低浓度的克诺兹公式、尤芬公式和北京有色冶金设计研究总院刘德忠方法以及适用于高浓度的乌克兰建工研究所方法、鞍山矿山设计研究院王绍周方法、费祥俊公式和瓦斯普公式。这些公式都需要在各自特定的条件下方可适用，并不能普扁适用，故应尽量参照试验资料或生产实贵来确定临界管径等参数。 （一）炭浸尾矿 炭浸尾矿中含有大量由氰化炭浸工段所产生的氰化物，须经过处理使其含量达标后再输送至炭浸尾矿库贮存。炭浸尾矿的计算应采用适应低浓度浆体的计算公式，根据克诺罗兹公式，当dp≤0.07mm时：(1)
工程中炭浸尾矿的输送量为Qk＝104.4m3/h＝0.029m3/s，百倍重量稠度Cd＝24.2，β＝1，试算过程见表3。 表3 炭浸尾矿临界管径试算DL m| DL2 | 0.157βDL2 | | | | QK立方米/秒 | 0.20.04 | 0.0063 | 2.22 | 0.74 | 5.63 | 0.042 | 0.150.023 | 0.0035 | 2.22 | 0.70 | 5.33 | 0.022 | 0.170.029 | 0.0045 | 2.22 | 0.72 | 5.46 | 0.029 |
试算结果得DL＝0.17m，综合考虑后选用168.3×7mm的直缝电焊钢管。 （二）浮选尾矿 浮选尾矿来自于浮选工段，其重量浓度仅为20％。为了充分利用水资源，减少尾矿的输送量及能耗，采用高效浓密机对其进行浓缩，使其底流浓度达到45％后再输送至浮选尾矿库贮存，而溢流回水则进入选厂回用。由于浮选尾矿输送的重量浓度高达45％，因此应采用适用于高浓度浆体输送的计算公式。根据乌克兰建工研究所方法，当dp≤0.5mm时，ρk＝1.25－1.70时；(2)
浮选尾矿的输送量为Qk＝214.2m3/h＝0.0595m3/s，d10/d90≈0.08，u＝0.47mm/s，试算过程见表4。 表4 浮选尾矿临界管径试算DL m | | | | VL百货公司 | 一平方米 | QK立方米/秒 | 0.30.67 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.86 | 0.071 | 0.061 | 0.250.63 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.81 | 0.049 | 0.040 | 0.290.66 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.85 | 0.066 | 0.056 | 0.2970.67 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.86 | 0.069 | 0.059 |
试算结果得DL＝0.297m，综合考虑后选用273×8.8mm的直缝电焊钢管。 二、管道系统中不满流现象 矿山的尾矿输送管线长通常从几千米至几十千米不等，并经常越过河流、农田、公路、山坡等，地形起伏变化较大，因此应特别注意不满流现象，特别是长距离输送的矿浆管线以及多批次多种物料输送时这种情形更辊明显。不满流亦称作加速流，是指管道中输送的流体没有完全充满道的横载面，造成这种情形的原因之一是管道内压力下降，形成负压，最终形成类似于明渠的情形，这时管道内的流量并不会减少，但会造成物料的流速比满管流的流速高出许多倍，使管道很快被磨蚀掉，缩短管道系统的使用寿命。造成不满流的另一个原因则是管道末段地形起伏较大，局部存在过大的剩余能量，从而引发水击、振动以及磨蚀问题。设置减压站可有效地消除由较大的剩余能量造成的不满流。 在该金矿炭浸尾矿和浮选尾矿输送管线的末端，即进入尾矿库的部，地形出现较大起伏，最大的落差分别达到160m和80m，最大平均坡度约为8％－12％，见图1。图1 浮选尾矿管线地形纵断面及水力坡度线 图1形象地表示了地形在管道末段所发生的变化，尾矿在经过末段的局部高点后会获得较大的剩余能量，从而形成不满流，因此，须在其下坡段的适当位置设置一到两个减压站，每个减压站由若干个聚亚安酯材料制成的减压孔板串联组成，被设计成可调式，如图2所示。减压孔板具有两个作业端，其孔口直径略小于管道内径，可根据工况的变化增加或减少消能端的数量，以达到安全、经济运行的目的。图2 减压站及减辅导员孔板 在炭浸尾矿输送管线下山段和坝前位置分别设置一个减压站，它们分别由18个和4个减压孔板组成，孔板的消能端口径为64mm；而浮选尾矿输送管的下山段则设置了一个由7个减压孔板组成的减压站，其孔板的消能端口为106mm。
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