王洪江等：膏体浓密机扭矩计算模型及其影响因素 ·675· 分别计算对应的k。值，然后通过式(1)得到耙架剪 刮泥耙的扭矩： 切作用区任意高度位置的料浆固体质量分数.结合 7=7,D业 (7) 试验测量获得料浆初始剪切应力与固体质量分数的 3 sin 0 函数关系，得到相应高度位置的料浆初始剪切应力 1.3深锥浓密机耙架扭矩 1.2耙架克服料浆初始剪切应力所需的最大扭矩 综合式(5)~(7)计算过程，可得到深锥浓密机 耙架在深锥浓密机高浓度泥床中转动时，剪切 耙架扭矩T的计算模型： 作用发生在耙架运动轨迹形成的剪切体的周边，侧 Tm=Ti+T2+T3 (8) 面剪应力为T,上下端面剪切应力T。,耙架各部件 T.=,0(号+号)+ 周边剪应力如图2所示.将耙架扭矩视为水平横 梁、导水杆和刮泥耙在料浆中剪切体侧面扭矩T,和 交{+(g+}+ 上下端面扭矩T。之和a (9) 2计算模型预测结果分析 2.1全尾砂基本物理性质 某铅锌矿全尾砂的粒级组成较细，密度为2.75 gcm3,平均粒径为75.59um,中值粒径为34.95 μm,-20μm的颗粒累计占37.20%，其粒级组成见 图3. 100 图2耙架剪切应力分布示意图 280 Fig.2 Schematic diagram of shear stress distribution by rake steering 60 结合文献0]与6]，计算水平横梁的扭矩为 40 T1=T.+2T.: T(m+2x2 20 (2) 各导水杆的扭矩之和为T2=∑(T,+T): 10 100 1000 粒径μm ,=∑{mh,.+2m。.,+)2-]dc} 2 图3全尾砂粒径分布曲线 Fig.3 Unclassified tailings grain size distribution (3) 刮泥耙的扭矩T3=T,此时T。=0: 采用Brookfield R/S型旋转黏度计对不同浓度 TDinds (4) 的样品尾砂剪切应力进行检测.结果显示全尾砂料 浆的初始剪切应力随浓度上升而增大，而同一浓度 假设浓密机同一高度的泥床料浆浓度相同，则 的全尾砂料浆剪切应力随剪切时间而降低.特别是 该高度位置的水平横梁、导水杆和刮泥耙剪切体侧 在固体质量分数达到72%时，全尾砂料浆初始剪切 面剪切应力T,和上下端面剪切应力T。相等四.根 应力急刷增加.当固体质量分数上升至76%时，初 据耙架在不同剪切高度，计算相应高度位置的泥床 始剪切应力为164.25Pa,是固体质量分数66%时 料浆浓度和侧面剪切应力T,和上下端面剪切应力 初始剪切应力24.65Pa的6.7倍，如图4所示.将 r。·对式(2)~(4)整理得： 料浆固体质量分数C和料浆初始剪切应力？的实 水平横梁的扭矩： 测数据值进行指数函数拟合可得： T=,m0(号+号) (5) T=4×10-4e02104c (10) 导水杆的扭矩： 通过动态浓密试验测得稳定运行状态下的全尾 砂料浆胶凝点固体质量分数中。=38.6%，即为泥床 =立{[m+(g+)]} (6 高度顶端H,处的固体质量分数，并获得压缩浓密区王洪江等: 膏体浓密机扭矩计算模型及其影响因素 分别计算对应的 kc 值，然后通过式( 1) 得到耙架剪 切作用区任意高度位置的料浆固体质量分数． 结合 试验测量获得料浆初始剪切应力与固体质量分数的 函数关系，得到相应高度位置的料浆初始剪切应力． 1. 2 耙架克服料浆初始剪切应力所需的最大扭矩 耙架在深锥浓密机高浓度泥床中转动时，剪切 作用发生在耙架运动轨迹形成的剪切体的周边，侧 面剪应力为 τs，上下端面剪切应力 τe，耙架各部件 周边剪应力如图 2 所示． 将耙架扭矩视为水平横 梁、导水杆和刮泥耙在料浆中剪切体侧面扭矩 Ts 和 上下端面扭矩 Te 之和［16］． 图 2 耙架剪切应力分布示意图 Fig． 2 Schematic diagram of shear stress distribution by rake steering 结合文献［10］与［16］，计算水平横梁的扭矩为 T1 = Ts + 2Te : T1 = ( πDH) D 2 τs + 2 × 2π ∫ D/2 0 τeＲ2 dＲ ( 2) 各导水杆的扭矩之和为 T2 = ∑ ( Ts + Te ) : T2 = ∑ i { 0 πDhiriτs + 2π ∫ di /2 0 τe［( ri + x) 2 － r 2 i］dx } ( 3) 刮泥耙的扭矩 T3 = Ts，此时 Te = 0: T3 = πD L sin θ ∫ L 0 τsx 2 dx ( 4) 假设浓密机同一高度的泥床料浆浓度相同，则 该高度位置的水平横梁、导水杆和刮泥耙剪切体侧 面剪切应力 τs 和上下端面剪切应力 τe 相等［11］． 根 据耙架在不同剪切高度，计算相应高度位置的泥床 料浆浓度和侧面剪切应力 τs 和上下端面剪切应力 τe ． 对式( 2) ～ ( 4) 整理得: 水平横梁的扭矩: T1 = τsπD ( 2 H 2 + D ) 3 ( 5) 导水杆的扭矩: T2 = ∑ i { 0 τsπ [ Dhiri + d2 i ( 2 di 6 + ri ) ] } ( 6) 刮泥耙的扭矩: T3 = τs πDL2 3 sin θ ( 7) 1. 3 深锥浓密机耙架扭矩 综合式( 5) ～ ( 7) 计算过程，可得到深锥浓密机 耙架扭矩 Tm 的计算模型: Tm = T1 + T2 + T3 ( 8) Tm = τsπD ( 2 H 2 + D ) 3 + ∑ i { 0 τsπ [ Dhiri + d2 i ( 2 di 6 + ri ) ] } + τs πDL2 3 sin θ ( 9) 2 计算模型预测结果分析 2. 1 全尾砂基本物理性质 某铅锌矿全尾砂的粒级组成较细，密度为 2. 75 g·cm － 3，平均粒径为 75. 59 μm，中值粒径为 34. 95 μm，－ 20 μm 的颗粒累计占 37. 20% ，其粒级组成见 图 3． 图 3 全尾砂粒径分布曲线 Fig． 3 Unclassified tailings grain size distribution 采用 Brookfield Ｒ / S 型旋转黏度计对不同浓度 的样品尾砂剪切应力进行检测． 结果显示全尾砂料 浆的初始剪切应力随浓度上升而增大，而同一浓度 的全尾砂料浆剪切应力随剪切时间而降低． 特别是 在固体质量分数达到 72% 时，全尾砂料浆初始剪切 应力急剧增加． 当固体质量分数上升至 76% 时，初 始剪切应力为 164. 25 Pa，是固体质量分数 66% 时 初始剪切应力 24. 65 Pa 的 6. 7 倍，如图 4 所示． 将 料浆固体质量分数 C 和料浆初始剪切应力 τ 的实 测数据值进行指数函数拟合可得: τ = 4 × 10 － 4 e 0. 2104C ( 10) 通过动态浓密试验测得稳定运行状态下的全尾 砂料浆胶凝点固体质量分数 g = 38. 6% ，即为泥床 高度顶端 Hs 处的固体质量分数，并获得压缩浓密区 · 576 ·