Статистика |
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |
|
Каталог файлов
Схемы трубопроводного транспорта и области его применения
| 03.02.2012, 21:24 |
Перемещение различных материалов и смесей по
трубам под действием статического напора, создаваемого столбом смеси в
вертикальном ставе трубопровода, или перемещение рабочей средой (воздухом или
водой) называют трубопроводным транспортом.
При подземной добыче руд трубопроводный
транспорт используют, в основном, для доставки закладочных материалов и смесей
в выработанное пространство. Очень ограниченно применяют гидравлическую
доставку руды, в основном, в наклонных залежах, где руду смывают напорной
струей воды, и пульпа (смесь воды и твердых частиц) стекает по наклонной почве
выработки. Поэтому далее рассмотрим трубопроводный транспорт только для
транспортирования закладочных материалов и смесей.
В настоящее время закладку применяют при
разработке ценных руд цветных, редких и радиоактивных металлов, высококачественных
железных руд, некоторых видов горно-химического сырья. Использование закладки
позволяет сократить потери и разубоживание руды, заменить рудные целики
искусственными, сохранить ненарушенной земную поверхность, производить одновременную
разработку месторождения открытым и подземным способами, отрабатывать руды,
склонные к самовозгоранию путем изолирования выработанного пространства от
доступа воздуха, обеспечить в сложных горно-геологических условиях безопасность
работ, а также частично разместить отходы производства под землей. Особую
актуальность приобретает закладка при разработке месторождений на больших
глубинах, где прочные закладочные массивы предупреждают горные удары при
большом горном давлении.
Недостаток закладки — удорожание добычных
работ, однако в некоторых случаях ценность дополнительно получаемой руды может
перекрыть затраты на закладочные работы.
В зависимости от способа закладки и вида
транспорта применяют сухую, гидравлическую и твердеющую закладки. В качестве
материалов для появившейся первоначально сухой закладки применяли попутно
добываемые или поступающие в шахту пустые породы, песок, гравий. При сухой
закладке закладочный материал в выработанное пространство доставляли самотеком
под действием силы тяжести, скреперными установками, погрузочно-транспортными
машинами, конвейерами, пневматическим трубопроводным транспортом. Позднее сухую
закладку стала вытеснять гидравлическая закладка, а в настоящее время широкое
распространение получила твердеющая закладка, обеспечивающая высокую прочность
и плотность закладочного массива. С использованием твердеющей закладки
появилась возможность создания высокопроизводительных систем разработки при
выемке ценных, малоустойчивых или самовозгорающихся руд, а также ведения работ
на глубинах с большим горным давлением. Например, на горных предприятиях
цветной металлургии из всего объема закладочных работ около 85% составляет
твердеющая закладка.
В состав твердеющей закладочной смеси входят
вяжущие вещества (цемент, молотые шлаки черной и цветной металлургии), инертные
заполнители (песок, хвосты обогатительных фабрик, порода из отвалов, гравий,
щебень) и вода. Для повышения пластичности и транспортабельности твердеющих
закладочных смесей вводят пластифицирующие добавки (например, поликриамид и
др.), составляющие десятые и сотые доли процента от массы вяжущего.
Для доставки твердеющих закладочных смесей
применяют самотечный (рис. 17.1, а) и
самотечно-пневматический (рис. 17.1,б)
трубопроводный транспорт.
Трубопровод самотечной установки состоит из
вертикальной и горизонтальной частей. Закладочная смесь непрерывным потоком
поступает в приемную воронку вертикального трубопровода (см. рис. 17.1, а) и перемещается на определенное
расстояние по горизонтальной части за счет статического напора столба смеси в
вертикальной части трубопровода. Дальность транспортирования по горизонтали в
3—5 раз больше высоты вертикального столба закладочной смеси, скорость Движения
0,3—0,8 м/с (в зависимости от состава смеси), диаметр трубопровода от 76 до 220
мм.
Рис. 17.1. Схемы трубопроводного транспорта
закладочных материалов: а — самотечного; б — самотечно-пневматического;
в - пневматического с закладочной машиной; г — самотечного
гидравлического по наклонной почве или желобу: д - самотечного
гидравлического с вертикальными и горизонтальными трубопроводами- е — напорного
гидравлического; ж—то же с питателем; з — гидроэлеватор- 1 —
трубопровод- 2 — закладочная машина; 3 — наклонный желоб; 4 —
пульпонасос; 5 —питатель; 6 — насос
Преимущества самотечного трубопроводного
транспорта — довольно высокая производительность (до 60—180 м3/ч) и
простота конструкции, недостаток — ограниченное расстояние транспортирования,
зависящее от высоты вертикальной части трубопровода и времени твердения
закладочных смесей.
Применение самотечно-пневматического
транспорта позволяет значительно увеличить длину доставки закладочных смесей за
счет энергии сжатого воздуха, поступающего на горизонтальные части трубопровода
через пневмоэжекторы (пневмо-врезки), вмонтированные под углом 25—30° к
продольной оси трубопровода в направлении движения закладочной смеси (см. рис.
17.1,6) и соединенные гибкими
шлангами с воздушной магистралью. Диаметр пневмоврезок 1,5—2", расстояние
между ними 60—100 м. Скорость движения смеси на участке пневмотранспорта
достигает 4—10 м/с. Смесь разделяется сжатым воздухом на порции и затем
отдельными порциями проталкивается по горизонтальному трубопроводу к месту
закладки.
Преимущества самотечно-пневматического
транспорта — подача закладочной смеси на большие расстояния при высокой
производительности и надежность в работе, недостаток — повышенные энергозатраты
(по сравнению с самотечным транспортом) вследствие использования сжатого
воздуха. Этот вид транспорта твердеющих закладочных смесей получает все большее
распространение.
Рассмотрим схему пневматического
трубопроводного транспорта сплошным потоком (рис. 17.1, в). Закладочный материал с помощью закладочной машины вводят в трубопровод,
по которому материал во взвешенном состоянии перемещается воздушной средой и
выбрасывается в выработанное пространство. Скорость воздушного потока, при которой
частицы транспортируемого материала находятся во взвешенном состоянии,
называется скоростью витания. Если частицу материала уподобить шару
диаметром d (м), то
уравнение равновесия шара, помещенного в воздушную среду в трубопроводе, можно
записать в следующем виде:
где gт — плотность
материала, кг/м3; lВ
— коэффициент сопротивления, зависящий от
формы частицы и состояния поверхности; gВ = l,2 — плотность воздуха, кг/м3;
uВ — скорость витания (м/с), определяемая по формуле
Скорость транспортирования закладочного
материала принимают большей, чем скорость витания.
Такую схему пневматического транспорта (см.
рис. 17.1, е) применяют для сухой
закладки. Закладочный материал — неабразивная дробленая порода крупностью 5—80
мм, дальность транспортирования 20—80 мм, производительность 30—60 м3/ч,
расход сжатого воздуха — около 150 м3 на 1 м3
закладочного материала.
Недостатки пневмотранспорта сухих закладочных
материалов: большое пылеобразование; высокий износ труб и закладочных машин;
большой расход сжатого воздуха; высокие предъявляемые требования к закладочному
материалу в отношении его гранулометрического состава и абразивности и др. Этот
вид транспорта неприемлем для доставки твердеющих закладочных смесей в связи с
нарушением структуры смеси, а следовательно, и прочности закладываемого массива.
Пневматический транспорт закладочных материалов сплошным потоком не получил
широкого распространения на рудных шахтах.
Гидравлические транспортные установки
разделяются на самотечные и напорные.
В самотечных установках транспортирование материала производится струей воды по
наклонно установленным желобам и трубам
(рис. 17.1, г) или по трубам под действием статического
напора, создаваемого пульпой в вертикальной части трубопровода (рис. 17.1, д).
В приемную воронку готовую пульпу или закладочный материал подают из
бункера на желоб и гидромонитором смывают в приемную воронку вертикального
трубопровода. Отношение высоты вертикальной части трубопровода к горизонтальной
составляет примерно 1:4 — для кусковых и 1:15 — для мелкозернистых материалов.
Крупность частиц материала не должна превышать 50 - 80 мм. Для гидрозакладки
применяют хвосты обогатительных фабрик, гранулированные шлаки, пески с примесью
глины и дробленые породы. Консистенцию пульпы — отношение твердого и жидкого
(Т:Ж), которая зависит от крупности закладочного материала, принимают в
соотношении от 1:0,6 до 1:5. Преимущество схемы гидротранспорта (см. рис. 17.1,
д)
— простота конструкции, недостаток — ограниченное расстояние
транспортирования.
В системе напорного гидротранспорта
устанавливают пульпонасосы (рис. 17.1, е) или другие механизмы,
обеспечивающие засасывание пульпы и транспортирование ее по трубопроводу. При
использовании пульпонасосов наиболее эффективно применять мелкозернистые
закладочные материалы (например, пески и хвосты обогатительных фабрик), которые
довольно легко перемещаются в напорном трубопроводе и обеспечивают высокое
качество закладочного массива.
При другой схеме напорного гидротранспорта
(рис. 17.1, ж) насыпной груз крупностью до 60 мм загружают в трубопровод
специальным загрузочным устройством — питателем, а воду в трубопровод подают
насосом.
При разработке россыпных месторождений для
транспортирования пульпы к промывочным приборам применяют гидроэлеваторы (рис.
17.1, з). Гидроэлеватор работает следующим образом. По трубопроводу в насадку
подают под давлением воду. Благодаря значительной скорости струи воды,
выходящей из насадки, в камере гидроэлеватора создается вакуум, пульпа через
патрубок засасывается в камеру и под напором струи воды попадает в трубопровод.
Высота подъема пульпы гидроэлеваторами может достигать 10 - 15 м, длина
транспортирования по горизонтали — до 100 м, производительность 30 - 75 м3/ч.
Недостатки гидроэлеваторов — низкий КПД (около 20 %), ограничение по крупности
транспортируемой горной массы.
Скорость витания в гидротранспортных
установках называется критической скоростью, при которой частицы
транспортируемого материала находятся в потоке воды во взвешенном состоянии, а
отдельные крупные частицы перемещаются скачкообразно. Сила тяжести частицы, эквивалентной
шару диаметром d (м), во
взвешенном состоянии (в восходящем потоке воды) уравновешивается выталкивающей
силой (по закону Архимеда) и сопротивлением перемещению:
где g0 —
плотность воды, кг/м3; l — коэффициент сопротивления при свободном
падении частицы в воде.
Критическая скорость (м/с)
Расчетную скорость пульпы принимают больше
критической — u
= (1,1¸1,2) uкр. Практически она
составляет 2,5 — 3,5 м/с.
Преимущества напорного гидротранспорта —
высокая производительность и подача закладочного материала на большие
расстояния, недостатки — повышенный износ трубопровода, невысокая прочность
закладочного массива, большое содержание воды в закладочном материале и
увеличение затрат на обезвоживание, дренаж и перекачку воды.
Гидротранспорт не применяют для доставки
твердеющих закладочных смесей, так как большое количество воды нарушает
структуру смеси, разжижается и выносится цементная пульпа, что приводит к
снижению прочности закладочного массива.
|
Категория: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ
|
Просмотров: 3000 | Загрузок: 183
| Комментарии: 1
| Рейтинг: 1.0/1 |
|