Энергетическая эффективность гидравлического транспорта хвостов обогащения железной руды на Качканарском ГОКе
- 1 — д-р техн. наук профессор, заведующий кафедрой Санкт-Петербургский горный университет
- 2 — д-р техн. наук профессор Уральский государственный горный университет
- 3 — канд. техн. наук доцент Санкт-Петербургский горный университет
Аннотация
В статье приведены аналитические расчеты удельных потерь напора при гидравлическом транспортировании гидросмесей хвостов обогащения железной руды Качканарского ГОКа при складировании хвостов обогащения в хвостохранилище. Расчеты выполнены по результатам экспериментальных исследований зависимости удельных потерь напора от шероховатости внутренней поверхности трубопроводов, футерованных полиуретановым покрытием. В процессе экспериментального определения шероховатости полиуретановых покрытий трубопроводов установлено, что величина физической шероховатости покрытий более, чем в четыре раза меньше шероховатости стальных трубопроводов, что приводит к снижению коэффициентов гидравлических сопротивлений, входящих в расчетную формулу удельных потерь напора – формулу Дарси –Вейсбаха. Рассчитаны коэффициенты относительной и эквивалентной шероховатостей для трубопроводов с покрытием и без покрытия. Сравнительные расчеты показали, что применение полиуретановых покрытий гидротранспортных трубопроводов способствует снижению удельной энергии при гидравлическом транспортировании хвостов обогащения железной руды Качканарского ГОКа в 1,5 раза. Для оценки характера и интенсивности изменения физической шероховатости опытных образцов труб с полиуретановым покрытием были выполнены эксперименты по наработке шероховатости на лабораторном гидравлическом стенде. Подготовленная гидросмесь хвостов обогащения железной руды Качканарского ГОКа прокачивалась по кольцевому трубопроводу, в линейной части которого были установлены последовательно три опытных образца труб с покрытием. Эксперименты показали, что шероховатость после наработки 484 ч на всех образцах трубопроводов изменяется незначительно. Значения шероховатости находятся в интервале от 0,814 до 0,862 мкм. В результате обработки экспериментальных данных методами математической статистики получена эмпирическая формула для расчета наработанной шероховатости поверхности полиуретанового покрытия в зависимости от времени работы трубопровода на гидросмеси хвостов обогащения железной руды.
Литература
- Александров В.И. Удельная энергоемкость гидравлического транспортирования продуктов переработки минерального сырья / В.И.Александров, С.Ю.Авксентьев, И.М.Горелкин // Обогащение руд. 2012. № 3. C. 39-42.
- Добромыслов А.Я. Таблицы для гидравлических расчетов трубопроводов из полимерных материалов. М.: Изд-во ВНИИМП, 2004. 209 с.
- Alexandrov V.I. The rheological properties of high concentration slurry at pipeline transportation on example of copper-nickel ore tailings / V.I.Alexandrov, M.A.Vasylieva // Reports of the XXIII Int. Sci. Symp. «Miner’s week – 2015». 2015. P. 452-460.
- An analysis of the hydraulic transport of solids in horizontal pipes / T.Yagi, T.Okude, S.Miyazaki, A.Koreishi // Report of the Port & Harbour Research Institute (Japan). 1972. Vol. 11. № 3.
- Darcy H. Recherches expérimentales relatives au mouvement de l'eau dans les tuyaux. Paris: Malet-Bachelier, 1857.
- Heywood N. Developments in slurry pipeline technologies / N.Heywood, J.Alderman // Chem. Eng. 2003. Vol. 4. P. 100-107.
- Heywood N. Head loss reduction by gas injection for highly shear thinning suspensions in horizontal pipe flow / N.Heywood, J.Richardson // Proc. Hydrotransport 5. BHRA Fluid Engineering, 1978. P. 146-152.
- Kumar U. Bi-modal slurry pressure drop characteristics at high concentration in straight horizontal pipes / U.Kumar, S.N.Singh, V.Seshadri // Engineering and Technical Research. 2015. Vol. 3. Is. 4. P. 394-397.
- Nikuradse J. Gesetzmässigkeiten der turbulenten Strömung in glatten Rohren // Ing. Forschungsheft. 1932. № 356.
- Nikuradse J. Stromungsgesetze in rauhen Rohren // Ing. Forschungsheft. 1933. № 361.
- Portable Surface Roughness Tester SURFTEST SJ-210 Series. Mitutoyo America Corporation. URL: http://www.mitutoyo.com/Images/003/316/2140_SJ-210.
- Schmitt D.J. Experimental investigation of surface roughness microstructures and their effects on pressure drop characteristics in rectangular minichannels: M. S. thesis. Rochester Institute of Technology, 2004.