深海采礦礦漿輸送濃度變化規(guī)律研究.pdf

1、清水泵和儲料罐組合的礦石輸送設(shè)備是一種采用水泵對海水加壓,然后通過儲料罐將礦石摻入到高壓水管中進(jìn)行礦石輸送的設(shè)備。針對該輸送設(shè)備對礦石輸送體積濃度難以按我國深海采礦中試要求進(jìn)行控制的問題,本文采用流體分析軟件對清水泵和儲料罐組合的礦石輸送設(shè)備的內(nèi)部流場進(jìn)行仿真分析,揭示了該輸送設(shè)備內(nèi)部流場的基本特征,并得到了礦石輸送體積濃度變化的基本規(guī)律。本文的主要研究內(nèi)容和研究成果如下:
　　 第一、在對清水泵和儲料罐組合的礦石輸送設(shè)備的結(jié)構(gòu)

2、進(jìn)行了剖析的前提下,首先根據(jù)產(chǎn)能要求設(shè)計和計算了輸送管道的內(nèi)徑;接著分析了儲料罐的工作環(huán)境和工作要求,設(shè)計了一種適合深海工作的儲料罐;然后針對給料過程中存在的問題,設(shè)計了一種文丘里給料裝置;最后分析了噴管射流沖擊力、卷吸力、卷吸量和卷吸效率等特征參數(shù),為預(yù)測礦石的流動提供了依據(jù)。
　　 第二、對清水泵和儲料罐組合的礦石輸送設(shè)備內(nèi)的固、液兩相流建立了數(shù)學(xué)模型,選擇了歐拉一歐拉雙流體模型、RNGκ-ε湍流模型和Gidaspow固液相

3、間拖拽模型來模擬輸送設(shè)備內(nèi)的固液兩相流動。
　　 第三、運用流體分析軟件Fluent分析得到了輸送設(shè)備內(nèi)部流場的基本特征,同時得到了設(shè)備參數(shù)、輸送速度、顆粒粒徑和礦石堆積高度對礦石輸送體積濃度影響的一般規(guī)律?；窘Y(jié)論如下:(1)在其它條件相同情況下,噴管直徑大小決定了輸送效率的高低,噴管直徑越大礦石輸送效率越高;(2)當(dāng)噴管出口距離罐底高度為800mm時,或者在800～900mm范圍內(nèi)時,礦石輸送過程順暢,礦石輸送體積濃度變化幅

4、度小;(3)在Vinlet1不變情況下,礦石輸送體積濃度隨著Vinlet2的增加而降低,因此可以通過調(diào)節(jié)inlet2入口速度實現(xiàn)對礦石輸送體積濃度的控制;(4)在相同工況下,礦石最大輸送體積濃度隨著顆粒粒徑的增大而降低;(5)儲料罐內(nèi)礦石充裝程度對礦石輸送體積濃度的影響極小,基本保持不變。
　　 第四、利用相似理論建立了礦石輸送設(shè)備的實驗?zāi)Ｐ?通過實驗分析,驗證了輸送設(shè)備的可行性;同時將在不同工況下的礦石輸送體積濃度值擬合得到的