王少勇等：膏体料浆管道输送压力损失的影响因素 11* 趋势，在较低固相含量下缓慢增长，当超过一定固相含 4结论 量时急剧增长.这是由于随着充填料浆中固相含量提 高，料浆的黏性系数增加，黏性越高浆体的稳定性越 (1)随着料浆流速的增加，管道输送压力损失分 好，流动性就差，黏滞阻力也较大，管道输送压力损失 两个阶段增加：当流速较小时，压力梯度与流速的一次 大幅度增加 方成正比，称为线性增长阶段：当流速较大时，压力损 失与流速的1~2次方成正比，称为多项式增长阶段， 口浮选尾砂实验值 。底流尾砂实验值 Jy=1.2x10-e022n 此时，压力损失的增加速率远大于流速增加速率.这 △溢流尾砂实验值 -0.9898 6- 拟合曲线 两个阶段转折点对应的流速就称为黏性过渡流速.因 此，在输送过程中应保持料浆流速低于过渡黏性流速， 以防止管输压力损失过大 4 J=0.026e3m R2-0.9536a (2)料浆管道输送的压力损失随着管道内径的增 3=0.011e91 R2-0.9988 大而显著下降，呈幂指数关系，即管径越大，阻力损失 越小，减小趋势与管径的n次方成正比，在输送过程中 可以通过增大管道直径来降低管输压力损失，从而达 到更长的输送距离 30 40 50 60 70 质量分数/% (3)料浆中固相质量分数对压力损失的影响极为 敏感，压力损失随着固相质量分数的增加呈指数增加 图8料浆中固相质量分数与压力损失的关系 趋势，在较低含量下缓慢增长，当超过一定含量时急剧 Fig.8 Relationships of slurry concentration and pressure loss 增长. 3.4粒径对管输压力损失的影响 (4)相同固相质量分数、相同流速下细粒级料浆 粒径对料浆输送影响更为复杂，可以改变料浆 管输压力损失较大，输送需要更大的压力.这是由于 的自然属性.无法对粒径与压力损失进行定量描述， 细粒级料浆较粗粒级料浆总的表面积增加，与管道接 只能从其级配曲线区分出粗粒级、中粒级和细粒级 触面积增加，摩擦阻力增大.粗粒级料浆的黏性过渡 料浆，定性分析其在输送过程中的压力损失规律.图 流速较小，表明粗粒级的料浆随着流速的增加后期压 6和图9为在相同固相质量分数下两种不同级配料 力损失速率较快 浆在同一种管道中的压力损失随流速的变化曲线. 可以看出，同一流速下细粒级料浆管输压力损失较 参考文献 大，输送需要更大的压力.这是由于细粒级料浆较粗 ] Liu T Y.Technology and Application of Filling Mining.Beijing: 粒级料浆总的表面积增加（从表1中可见，溢流尾砂 Metallurgical Industry Press,2001 的比表面积1.01m2g>浮选尾砂0.73m2·g> (刘同有.充填采矿技术与应用.北京：治金工业出版社， 底流尾砂0.27m2·g),与管道壁接触面积增加，摩 2001) 擦阻力增大. 2] Deng DQ,Gao Y T,Yang Y L,et al.Rheological properties of full tailings slurry in pipeline transportation based on the hydrome- chanics theory.J Unie Sci Technol Beijing,2009,31(11)1380 1 口浮选尾砂实验值 y=4.31+1.45x10-e R2=0.997 (邓代强，高永涛，杨耀亮，等.基于流体力学理论的全尾砂 0 底流尾砂实验值 6- 一拟合曲线 浆管道输送流变性能.北京科技大学学报，2009,31(11)： 黏怡过度流速 1380) y=0.479x+2.83.R=0.997 B]Li H,Wang H J,Wu A X,et al.Research on waste of Ge for 4 paste theological properties and gravity transport law.Wuhan 3 Univ Technol,2012,34(12)113 (李辉，王洪江，吴爱祥，等.锗废渣对膏体流变性能及自流 =0.2x+0.13.R2=0.968 y=0.28x2+028031.R2-0.999 输送规律研究.武汉理工大学学报，2012,34(12)：113) g Wang X M,Zhao J W,Xue J H,et al.Features of pipe transpor- tation of paste-ike backfilling in deep mine.J Cent South Uni 2 3 Technol,2011,18(5):1413 流速(m·g [5]Xu Y H,Xu X Q.Rheologic behavior of high density backfill and 图9粒径流速与压力损失的关系 reasonable determination of the parameters for its gravity-low Fig.9 Relationships of flow velocity and pressure loss at different transport.Min Metall,2004,13(3):16 particle sizes (许毓海，许新启.高浓度（膏体）充填流变特性及自流输送王少勇等: 膏体料浆管道输送压力损失的影响因素 趋势，在较低固相含量下缓慢增长，当超过一定固相含 量时急剧增长． 这是由于随着充填料浆中固相含量提 高，料浆的黏性系数增加，黏性越高浆体的稳定性越 好，流动性就差，黏滞阻力也较大，管道输送压力损失 大幅度增加． 图 8 料浆中固相质量分数与压力损失的关系 Fig． 8 Ｒelationships of slurry concentration and pressure loss 3. 4 粒径对管输压力损失的影响 粒径对料浆输送影响更为复杂，可 以 改 变 料 浆 的自然属性． 无法对粒径与压力损失进行定量描述， 只能从其级配曲线区分出粗粒级、中粒级和细粒级 料浆，定性分析其在输送过程中的压力损失规律． 图 6 和图 9 为在相同固相质量分数下两种不同级配料 浆在同一种管道中的压力损失随流速的变化曲线． 可以看出，同一流速下细粒级料浆管输压力损失较 大，输送需要更大的压力． 这是由于细粒级料浆较粗 粒级料浆总的表面积增加( 从表 1 中可见，溢流尾砂 的比表面积 1. 01 m2 ·g － 1 ＞ 浮选尾砂 0. 73 m2 ·g － 1 ＞ 底流尾砂 0. 27 m2 ·g － 1 ) ，与管道壁接触面积增加，摩 擦阻力增大． 图 9 粒径流速与压力损失的关系 Fig． 9 Ｒelationships of flow velocity and pressure loss at different particle sizes 4 结论 ( 1) 随着料浆流速的增加，管道输送压力损失分 两个阶段增加: 当流速较小时，压力梯度与流速的一次 方成正比，称为线性增长阶段; 当流速较大时，压力损 失与流速的 1 ～ 2 次方成正比，称为多项式增长阶段， 此时，压力损失的增加速率远大于流速增加速率． 这 两个阶段转折点对应的流速就称为黏性过渡流速． 因 此，在输送过程中应保持料浆流速低于过渡黏性流速， 以防止管输压力损失过大． ( 2) 料浆管道输送的压力损失随着管道内径的增 大而显著下降，呈幂指数关系，即管径越大，阻力损失 越小，减小趋势与管径的 n 次方成正比，在输送过程中 可以通过增大管道直径来降低管输压力损失，从而达 到更长的输送距离． ( 3) 料浆中固相质量分数对压力损失的影响极为 敏感，压力损失随着固相质量分数的增加呈指数增加 趋势，在较低含量下缓慢增长，当超过一定含量时急剧 增长． ( 4) 相同固相质量分数、相同流速下细粒级料浆 管输压力损失较大，输送需要更大的压力． 这是由于 细粒级料浆较粗粒级料浆总的表面积增加，与管道接 触面积增加，摩擦阻力增大． 粗粒级料浆的黏性过渡 流速较小，表明粗粒级的料浆随着流速的增加后期压 力损失速率较快． 参 考 文 献 ［1］ Liu T Y． Technology and Application of Filling Mining． Beijing: Metallurgical Industry Press，2001 ( 刘同有． 充 填 采 矿 技 术 与 应 用． 北 京: 冶金工业出版社， 2001) ［2］ Deng D Q，Gao Y T，Yang Y L，et al． Ｒheological properties of full tailings slurry in pipeline transportation based on the hydrome￾chanics theory． J Univ Sci Technol Beijing，2009，31( 11) : 1380 ( 邓代强，高永涛，杨耀亮，等． 基于流体力学理论的全尾砂 浆管道输送流变性能． 北京科技大学学报，2009，31 ( 11) : 1380) ［3］ Li H，Wang H J，Wu A X，et al． Ｒesearch on waste of Ge for paste theological properties and gravity transport law． J Wuhan Univ Technol，2012，34( 12) : 113 ( 李辉，王洪江，吴爱祥，等． 锗废渣对膏体流变性能及自流 输送规律研究． 武汉理工大学学报，2012，34( 12) : 113) ［4］ Wang X M，Zhao J W，Xue J H，et al． Features of pipe transpor￾tation of paste-like backfilling in deep mine． J Cent South Univ Technol，2011，18( 5) : 1413 ［5］ Xu Y H，Xu X Q． Ｒheologic behavior of high density backfill and reasonable determination of the parameters for its gravity-flow transport． Min Metall，2004，13( 3) : 16 ( 许毓海，许新启． 高浓度( 膏体) 充填流变特性及自流输送 · 11 ·