阅读说明：本技术 一种用于管道输送的浆体颗粒级配的遴选方法 (Selection method for slurry particle grading for pipeline transportation ) 是由 路云 田达理 王铁力 黄孟 徐杨青 辛德林 冯斌 陈益滨 于新胜 郭欢 赵利安 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：一种用于管道输送的浆体颗粒级配的遴选方法,包括：(1)根据初始级配表,通过研磨、筛分、称重配制方式得到不同颗粒级配的浆原料；(2)将浆原料与水混合得到各级浆原料质量浓度相同的配浆体；(3)将不同级浆体分别置入同种规格的不同容器中,进行沉降分析；(4)将步骤(3)中完成沉降性分析的浆体,插入带砝码盘的探针进行硬底分析；(5)采用毛细管粘度测试原理对不同级浆体进行粘度分析；(6)依据步骤(3)、(4)、(5)的分析结果及颗粒粗细优选出最适宜管道输送的浆体级配；可以筛选出适宜管道输送的最佳级配的浆体；解决了现有方法引起的级配平均粒径较细,粘度、摩阻损失及能耗增大的问题；也具有适用范围广的特点。(A method of sizing a slurry particle for pipeline transport, comprising: (1) according to the initial grading table, slurry raw materials with different particle grading are obtained through grinding, screening and weighing preparation modes; (2) mixing the pulp raw materials with water to obtain a prepared pulp body with the same mass concentration of the pulp raw materials at all levels; (3) respectively putting different grades of slurry into different containers with the same specification, and performing settlement analysis; (4) inserting the pulp subjected to the settleability analysis in the step (3) into a probe with a weight tray for hard bottom analysis; (5) analyzing the viscosity of different grades of slurry by adopting a capillary viscosity testing principle; (6) selecting the slurry gradation most suitable for pipeline transportation according to the analysis results of the steps (3), (4) and (5) and the particle thickness; the slurry with the optimal gradation suitable for pipeline transportation can be screened out; the problems of fine grading average particle size, viscosity, friction loss and energy consumption increase caused by the existing method are solved; also has the characteristic of wide application range.)

一种用于管道输送的浆体颗粒级配的遴选方法

技术领域

本发明属于浆体管道输送领域，具体涉及一种用于管道输送的浆体颗粒级配的遴选方法。

背景技术

管道输浆是以水为载体，将矿物经过破碎、研磨制成一定粒度级配和浓度的合格浆体，通过管道进行输送的过程。浆体的管道输送技术是一种节能环保的技术，与传统的物料运送方式相比具有占地少、适应性强、无污染等诸多优点。

为了保证浆体管道安全、经济地运行，一方面要求所输送浆体具有良好的稳定性，以防止颗粒发沉降而堵塞管道，同时要求所输送浆体的粘滞系数要小，以降低由于摩擦阻力而产生的能量损失，从而降低设备及管路的压力等级，降低系统造价。浆体的颗粒级配是影响这两种特性的重要因素，且对两种特性的影响效果相反。在物料种类一定的条件下，级配平均料径较细时，物料稳定性较好，粘度变大。如何选择合适的浆体颗粒级配，以使浆体的稳定性及粘度达到最适宜管道输送的平衡点，对于浆体管道输送来说，是非常现实的问题。

目前，工程设计中，浆体颗粒级配的选取仍是通过参考类似工程的经验数据来确定。由于不同性质、不同种类的物料即使用同一种级配其流动特性不尽相同，很难有统一的标准级配可以适用于各种物料。当输送物料性质、种类发生变化时，为保证输送的安全性，通常在参照类似工程的基础上，采用较为保守的设计方法，选取平均粒径较细的级配，这样可以保证浆体具有足够稳定性，但同时也使浆体粘度增加，增大了摩阻损失、磨矿能耗及系统造价。

因此在本领域亟需开发一种管道输送的浆体颗粒级配的遴选方法。在工程实践中针对具体的项目，从特定性质物料的众多级配中筛选出最佳的浆体粒度级配，在保证浆体稳定性的同时浆体粘度适中，以使管输阻力最小，且停滞时不易沉淀。

发明内容

本发明是为解决浆体管道输送工程设计中，因现有浆体颗粒级配选取方法仍是通过参考类似工程经验数据确定，从而引起的颗粒细、粘度大以及摩阻损失、磨矿功耗、系统造价增大和提高的问题。

本发明采用的技术方案是：一种用于管道输送的浆体颗粒级配的遴选方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)根据初始级配表，通过研磨、筛分、称重配制方式得到不同颗粒级配的浆原料；

(2)将浆原料与水混合得到各级浆原料质量浓度相同的浆体；

(3)将不同级浆体分别置入同种规格的不同容器中，进行沉降分析；

(4)将步骤(3)中完成沉降性分析的浆体，***带砝码盘的探针进行硬底分析；

(5)采用毛细管粘度测试原理对不同级浆体进行粘度分析；

(6)根据步骤(3)、(4)、(5)的分析结果及颗粒粗细，依稳定性>硬底程度>粘度>粒度的优先级顺序，优选稳定性良好、硬底程度弱、粘度低、粒度粗的级配为最佳输送浆体级配，粒度粗细以级配加权平均粒径进行比较；优选出最适宜管道输送的浆体级配；

进一步的，所述步骤(2)各级配浆料中，浆原料与水混合比例按质量浓度进行，质量浓度取值范围为30％-50％。

进一步的，所述步骤(3)中容器为规格≥1000ml量筒；通过记录沉降时间和沉降量进行沉降分析；沉降量以上清液和浑浊液的分界面的沉降量作为记录标准；沉降时间依据浆体沉降快慢采用不同方法进行；浆体沉降较快时，采用对不同级浆体不间断轮值的方式记录；浆体沉降较慢时，采用等时间间隔的方式记录；沉降快慢的比较以加速沉降段时间长短衡量，加速沉降段时间≥8小时，浆体稳定性良好；沉降量关系曲线趋于平稳为止。

进一步的，所述步骤(4)完成沉降进行硬底分析前，不能于浆体产生明显扰动；硬底分析通过探针***进行，探针长度15cm-30cm，探针直径4mm-7mm，探针顶端设砝码盘，直径5cm-6cm，硬底程度以加在探针顶端的重量进行衡量，重量<30g，浆体硬底程度弱。

进一步的，所述步骤(5)中，浆体在毛细管内流速小于1m/s，取样量≤100ml，需保持取样前后储浆装置内压力变化值≦1％；其它级浆体与粘度最小浆体相比，粘度差值<5mPa·s时，认为两种浆体粘度特性相同。

本发明的有益效果和特点是：

(1)本发明提供的浆体颗粒级配遴选方法，通过原料制备、浆体配制、沉降分析、硬底分析、粘度分析、比较优选等步骤，可以从特定性质物料众多级配中筛选出适宜管道输送的最佳级配的浆体。解决了现有技术方法引起的级配平均粒径较细，粘度、摩阻损失及能耗增大的问题。

(2)本发明提供的方法具有固体物料适用范围广的特点，当物料种类发生变化时，仍可通过本方法对初始级配的分析，逐步优化调整出稳定性好，粘度适中的浆体。

具体实施方式

本发明为一种管道输送煤矸石浆体级配的遴选方法，包括如下步骤：

(1)根据初始级配表，通过研磨、筛分、称重配制方式得到不同颗粒级配的浆原料；

(2)将浆原料与水混合得到各级浆原料质量浓度相同的浆体，浆原料与水混合比例按质量浓度进行，质量浓度取值范围为30％-50％。

(3)将不同级浆体分别置入同种规格的不同容器(优选规格≥1000ml量筒，当小于1000ml时，量筒直径过细，会有边壁效应，影响到颗粒沉降，所测数据会有较大偏差)中，进行沉降分析；通过记录沉降时间和沉降量进行沉降分析；沉降量以上清液和浑浊液的分界面的沉降量作为记录标准；沉降时间依据浆体沉降快慢采用不同方法进行；浆体沉降较快时，采用对不同级浆体不间断轮值的方式记录；浆体沉降较慢时，采用等时间间隔的方式记录；沉降快慢的比较以加速沉降段时间长短衡量，加速沉降段时间≥8小时，浆体稳定性良好；沉降量关系曲线趋于平稳为止。

(4)将步骤(3)中完成沉降性分析的浆体，***带砝码盘的探针进行硬底分析；完成沉降进行硬底分析前，不能于浆体产生明显扰动；硬底分析通过探针***进行，优选探针长度15cm-30cm，探针直径4mm-7mm，探针顶端设砝码盘，直径5cm-6cm，硬底程度以加在探针顶端的重量进行衡量，重量<30g，浆体硬底程度弱。

(5)采用毛细管粘度测试原理对不同级浆体进行粘度分析；浆体在毛细管内流速小于1m/s，取样量≤100ml，需保持取样前后储浆装置内压力变化值≦1％；其它级浆体与粘度最小浆体相比，粘度差值<5mPa·s时，认为两种浆体粘度特性相同。

(6)根据步骤(3)、(4)、(5)的分析结果及颗粒粗细，依稳定性>硬底程度>粘度低>粒度的优先级顺序，优选稳定性良好、硬底程度弱、粘度低、粒度粗的级配为最佳输送浆体级配，粒度粗细以级配加权平均粒径进行比较；优选出最适宜管道输送的浆体级配；

具体应用实例：所述煤矸石来源为平顶山地区选煤厂，其全水分为3.04％,比重为2.6g/cm3。级配遴选方法包括如下步骤：

1)根据初步级配表，通过研磨、筛分、称重配制方式得到2种不同级配的浆原料级配一、级配二，级配一加权平均粒径为0.35mm，级配二加权平均粒径为0.47mm。

2)将级配一、级配二浆原料分别与水按质量浓度为50％混合，分别得到浆体一、浆体二。

3)将1000ml浆体一、浆体二分别置入1000ml量筒中，进行沉降分析。浆体一、浆体二沉降较慢，时间记录采用等时间间隔方式进行。分析沉降量～沉降时间关系图，浆体一加速沉降段为70小时，浆体二加速沉降段为10小时，两种浆体均较稳定。

4)将步骤(3)中完成沉降分析的浆体一、浆体二通过探针***进行硬底分析，分析前浆体不能产生明显扰动。沉积层容易***，浆体一探针上端的加载重量为2g，浆体二探针上端的加载重量为5g，两种浆体硬底程度均弱。

5)将浆体一、浆体二通过毛细管粘度测试原理进行粘度分析，浆体一粘度为14.9mPa·S，浆体二粘度为12.3mPa·S。

6)依据步骤(3)、(4)、(5)的分析结果，优选地，级配二所制浆体二，稳定性良好，硬底程度弱，同时粘度小，加权平均粒度大，为最佳管道输送的煤矸石浆体级配。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。