Расчет напорного гидротранспорта хвостов обогатительной фабрики

1.Ориентировочно принимается стандартный диаметр трубопровода в пределах 300 – 600 мм. При принятом диаметре рассчитывается критическая скорость потока по одной из формул, приведенных в табл. 7[5], в зависимости от диапазона крупности твердой фазы и ее плотности. Принимаем стандартный диаметр трубопровода D = 400 мм.

Рассчитываем критическую скорость:

(64)

.

2.При полученной критической скорости пересчитывается диаметр трубопровода D_кр, м по формуле:

(65)

где Q_n - расход гидросмеси (хвостовой пульпы), м³ /с;

При несовпадении вычисленного диаметра трубопровода со стандартным диаметром принимается ближайший стандартный диаметр трубы D_станд=400 мм

3.Рассчитывается фактическая скорость движения пульпы v_факт (м/с) в трубопроводе принятого диаметра:

(66)

Полученная фактическая скорость движения хвостовой пульпы должна быть в 1,1 - 1,2 раза больше критической, то есть должно соблюдаться соотношение

Условие выполняется, D=400мм.

4.Удельные потери на трение при гидравлическом транспорте в напорных пульпопроводах для мелкозернистых частиц (0,034< 0,1 мм при у_п < 1,5 т/м³, v > 1,25 м/с) определяются по формуле:

(67)

где J_п и J_в,- удельные потери напора (гидравлический уклон) соответственно для гидросмеси (пульпы) и воды, когда вода движется с той же скоростью, что и гидросмесь, м/м.

Удельные потери напора в трубопроводе при движении чистой воды определяются по формуле Дарси:

(68)

где v_cp - средняя по сечению скорость потока, м/с;

D - диаметр трубопровода, м;

λ - коэффициент сопротивления трубопровода;

q - ускорение свободного падения, м/с².

Коэффициент сопротивления трубопровода для новых стальных труб, отшлифованных твердыми частицами, определяется по формуле:

(69)

где — число Рейнольдса;

В прил. 5 приведены значения 100λ, вычисленные по формуле 6 для стальных труб различных диаметров, а в прил. 4 значения , вычисленные по формуле 5 вязкости однородной жидкости (для воды v = 1*10-6 м2/с при t = 20° С).

λ = 0,0129 , J_в = 0,0067, м/м, тогда .

5. Определяются потери напора по длине пульпопровода Н, м:

(70)

где l-длина напорного пульпопровода, м.

6. Рассчитываются суммарные потери напора при движении пульпы в напорном трубопроводе и в арматуре, расположенных в насосной станции h, м:

(71)

где - суммарный коэффициент гидравлических сопротивлений в фасонных частях и арматуре; подбирается по справочной литературе. В данной работе арматура насосной включает две задвижки ( _зад = 0,26), два колена ( _кол - 0,984) и обратный клапан. Для обратного клапана значение принимается по табл. 9[5], в зависимости от диаметра трубопровода.

7.Рассчитывается манометрический напор насоса для гидравлического транспортирования хвостов:

H_M=K(H + h_M+h)±h_г ; (72)

где H_м -необходимый манометрический напор насоса, м;

К- коэффициент запаса на случай образования слоя заиления после остановки пульпопровода,

К =1,1 - 1,15 ;

Н - потери напора по длине пульпопровода, м;

h_м - потери напора в местных сопротивлениях по трассе пульпопровода:

h_м =0,1H=0,1*15,67=1,56м;

h- суммарные потери напора в трубопроводах и арматуре в здании насосной станции, м;

= 1,17/1*8 = 9,36 - потери напора на геодезический подъем, м;

h_Г- разность геодезических отметок между осью насоса в главном корпусе и осью пульпопровода на месте выпуска хвостов в хвостохранилище:

м.

Берем со знаком (+), так как геодезическая отметка хвостохранилища превышает геодезическую отметку главного корпуса.

H_M=K(H + h_M+h)±h_г= 1,1(15,67+1,56+0,63)+8 =27,64.вод.ст.

По расходу хвостовой пульпы О_п и требуемому напору H_M подбирается грунтовый насос. Характеристики грунтовых и песковых насосов, изготовляемых серийно отечественной промышленностью приведены в прил.7 – 9[5].

Технические характеристики грунтовых насосов приведены при работе их на воде, поэтому перед выбором грунтового насоса необходимо произвести пересчет значений Q_n и Н_м на воду. Следует иметь ввиду, что при работе на пульпе насосом, и КПД снижается, а мощность возрастает.

Пересчет характеристик с пульпы на воду

(73) м ; (74)

По найденным значениям Q_в и Н_в окончательно подбираем грунтовый насос, например ГрУ 1600/25

Мощность N_n (кВт) на валу насоса определяется по формуле:

N_n=K₃Q_n qH_n/3600η ; (75)

где η- КПД насоса;

К₃ - 1,1 - коэффициент запаса;

q - ускорение свободного падения, м/с².

(76)

где и - подача насоса при работе соответственно на воде и пульпе,м³/ч;

n - отношение Ж :Т по массе (разжижение);

Н_в и Н_n - напор при работе насоса соответственно на воде и пульпе, м;

и - плотность воды и пульпы, т/м³;

N_в и N_n - потребляемая насосом мощность при работе соответственно на воде и пульпе, кВт.

Мощность электродвигателя, непосредственно соединенного с валом насоса, определяется по формуле:

N_дв=1,15*N_n=1,15*106,21=122,14кВт. (77)

По найденным значениям Q_в и H_в окончательно подбирается грунтовый насос ГрУ 1600/25 и электродвигатель к нему АО3-400М-8 и приводится его техническая характеристика (табл. 23)

Таблица 23 - Техническая характеристика грунтового насоса

Тип или марка	Подача Q, м3/ч	Напор Н, м.вод.ст.	Электродвигатель			Частота вращения вала n, мин-1		КПД ,%
			тип	мощность N,кВт
ГрУ 1600/25	1600	25	АО3-400М-8	250	740		67

Выбор и обоснование типа хвостохранилища

В зависимости от рельефа местности хвостохранилища подразделяются на равнинные, пойменные, косогорные, овражные, речные, котлованные, котловинные и комбинированные.

Так как рельеф местности относится к степной ландшафтной зоне, то выбираем хвостохранилище равнинного типа.

Хвостохранилище равнинного типа распологается на местности с малопересеченным рельефом. При этом выбирается участок с небольшой естественной впадиной или с поднятием рельефа местности и ограждается со всех сторон дамбами. Внутри ограждения образуется искусственный бассейн, туда сбрасывают хвостовую пульпу, и за счет осаждения твердой фазы происходит ее осветление.

Особенность данного типа хвостохранилищ является относительно набольшой приток талых и дождевых вод и устройство дренажных канав для сбора фильтрующих вод из хвостохранилища практически по всему периметру.

Расчет хвостохранилища

При проектировании хвостового хозяйства подсчитывается необходимая емкость хвостохранилища. При определении емкости бассейна необходимо учитывать коэффициент его заполнения, который обычно принимается равным 0,8.

Необходимая емкость хвостохранилища подсчитывается по формуле:

(78)

где Q_T =172,66*365*8*3*0,92=1391501,4- годовая масса сухих хвостов, т/год;

n - число лет эксплуатации фабрики n=40;

- объемная плотность сухих хвостов, т/м³;

Объемная плотность сухих хвостов может быть рассчитана по формуле:

γ_об = γ_т· (1 – m) = 3,94·(1 – 0,55) = 1,77 т/м³.

где плотность твердой фазы хвостов, т/м³;

m - пористость хвостов, т = 0,45 - 0,65.

Объемная плотность сухих хвостов может быть рассчитана по формуле:

Площадь хвостохранилища F (м²) подсчитывается по формуле:

(79)

где Т - интенсивность намыва хвостов в год, м/год.

Интенсивность намыва рекомендуется принимать:

-для северных районов - 0,8 - 1,25 м/год;

-для средней полосы -1,25 - 2 м/год;

-для южных районов -2,5 - 3 м/год;

-для горных районов при овражном типе хвостохранилища 3 - 6 м/год.

Т=2,5 для южных районов;