本实用新型涉及
尾矿处理技术领域，更为具体地，涉及一种尾矿自流输送管道消能结构。
背景技术：
在矿山开采过程中，矿山选矿厂提取精矿后会产生大量的固体废物，即为尾矿，这些尾矿一般需要通过尾矿自流输送(利用选矿厂与尾矿库之间的几何高差，将尾矿浆体的势能转化为动能，从而推动其在自流道或者流槽内流动，到达尾矿库进行堆存的输送方式)的方式输送至尾矿库进行储存。
尾矿自流输送的方式具有节省投资和运行费用的特点，在具备自流输送的条件下，自流输送都是尾矿输送的首选方式。然而，尾矿自流输送所需势能，即所需几何高差是一定，当选矿厂与尾矿库的实际几何高度差大于所需几何高度差时，势能所转化的动能就会过大，造成管道流速过快，从而加快管道磨损，大大缩短自流管的使用寿命。因此，需要对尾矿的这部分多余的能量进行消减。
目前，尾矿自流输送现有的消能方式为钢管式跌水井型式，在《尾矿设施设计参考资料》(冶金工业出版社，1980年)中有记载。现有钢管式跌水井消能型式，主要是通过在地形坡度较陡的地段布置钢制竖井连接前后段自流管，通过在钢制井内形成跌水井进行消能。然而，跌水井消能的方式具备以下技术缺点：1、钢制井管径必须大于自流管管径，耗材较多；2在流量和自流管径较大的情况下，跌水井制作和安装较困难，工作效率较低。
基于以上技术问题，亟需一种耗材量低、工作效率高的消能效果好的尾矿消能方法。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种尾矿自流输送管道消能结构，以解决现有尾矿消能方法耗材量大、工作效率低的问题。
本实用新型实施例中提供的尾矿自流输送管道消能结构，包括设置在选矿厂与尾矿库之间的自流管；在所述自流管的陡坡段连接有缩经管；其中，所述缩经管的两端均通过连接件与所述自流管相连；并且，所述缩经管的内壁上设置有内衬层；自所述选矿厂产生的待消能尾矿通过所述自流管配合所述缩经管消能后收入所述尾矿库。
此外，优选的结构是，所述连接件包括与所述自流管相连的弯头管，所述自流管通过所述弯头管转入所述陡坡段后与所述缩经管相连。
此外，优选的结构是，所述连接件还包括变径管，所述弯头管通过所述变径管与所述缩经管适配连接。
此外，优选的结构是，所述连接件还包括法兰，所述自流管与所述弯头管之间、所述弯头管与所述变径管之间以及所述变径管与所述缩经管之间均通过所述法兰相连。
此外，优选的结构是，所述弯头管、所述变径管以及所述缩经管均为耐磨金属制件。
此外，优选的结构是，所述弯头管、所述变径管以及所述缩经管均为双金属复合管制件；并且，
所述缩经管的内层管为所述内衬层，所述内衬层为耐磨金属制件。
此外，优选的结构是，所述内衬层为铸石、陶瓷、耐磨金属中任意一种材料的制件。
此外，优选的结构是，所述自流管的尾矿充满度低于0.8，所述缩经管的尾矿充满度高于0.99。
此外，优选的结构是，所述自流管的陡坡段设置有至少两段；并且，
所述自流管的各陡坡段内均连接有所述缩经管。
从上面的技术方案可知，本实用新型提供的尾矿自流输送管道消能结构，通过在自流管的陡坡段连接缩经管能够在缩径管内形成满管压力流，通过高速流动的浆体形成高摩阻损失，从而达到消减能量的目的，缩径管管径越小，管线越长，消能效果越显著；由于缩经管的管径较小，耗材较低，节约资源；此外，缩经管的安装相对于跌水井制作更加简单，能够有效提高自作过程中的工作效率。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的尾矿自流输送管道消能结构的主视图；
图2为本实用新型实施例提供的缩经管的局部放大剖面图；
其中的附图标记包括：待消能尾矿1、自流管21、弯头管22、变径管31、缩经管32、内衬层33。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
为详细描述本实用新型的尾矿自流输送管道消能结构的结构，以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。
图1示出了本实用新型实施例提供的尾矿自流输送管道消能结构的主视结构；图2示出了本实用新型实施例提供的缩经管的局部放大剖面结构。
结合图1、图2共同所示，本实用新型实施例中提供的尾矿自流输送管道消能结构，包括通过铺设、架设等方式设置在选矿厂与尾矿库之间的自流管21，需要说明的是，选矿厂与尾矿库之间具有一定的高度差，这段高度差路面上一般会存在多个陡坡段，尾矿在自流管21中通过这些陡坡段时，会产生较强的动能，具有较强动能的尾砂进入自流管21的平缓段时，会与自流管21产生冲击，降低自流管21的使用寿命，为降低尾矿在陡坡段产生的动能，本实用新型在所述自流管21的各陡坡段内均连接有所述缩经管32；其中，所述缩经管32的两端均通过连接件与所述自流管21相连；并且，所述缩经管32的内壁上设置有内衬层33；自所述选矿厂产生的待消能尾矿1通过所述自流管21配合所述缩经管32消能后收入所述尾矿库。
通过在自流管21的陡坡段连接缩经管32能够在缩径管内形成满管压力流，通过高速流动的浆体形成高摩阻损失，从而达到消减能量的目的；此外，通过所述缩经管32的内壁上设置耐磨性较强的内衬层33，能够有效地延长缩经管32的使用寿命。
具体地，为实现自流管21与缩经管32的连接，所述连接件包括与所述自流管21相连的弯头管22，所述自流管21通过所述弯头管22转入所述陡坡段后与所述缩经管32相连。此外，所述连接件还包括变径管31，所述弯头管22通过所述变径管31与所述缩经管32适配连接。通过使用弯头管22和变径管31能够实现自流管21在平缓段与陡坡段的交界处与缩经管32的连接，其中，弯头管22起到转弯的效果，变径管31起到缩减管径的效果，通过这种设置能够很好地实现自流管21与缩经管32的适配连接。
更为具体地，所述连接件还可以包括法兰，所述自流管21与所述弯头管22之间、所述弯头管22与所述变径管31之间以及所述变径管31与所述缩经管32之间均通过所述法兰相连；通过法兰配合螺栓的方式既能够有效地保证各部件之间连接的稳定性，又具有便于拆卸的效果，便于后期的维修与转移。
需要说明地是，由于尾矿主要是在缩经管32、所述弯头管22以及所述变径管31内进行消能，因此，尾砂与这三种管道的内壁之间的摩擦较大，为延长这三种管道的使用寿命，缩经管32、所述弯头管22以及所述变径均可以使用耐磨金属材料进行制件。
另外，为进一步提高这三种管的使用寿命，所述弯头管22、所述变径管31以及所述缩经管32均为双金属复合管制件；并且，所述缩经管32的内层管为所述内衬层33，所述内衬层33为耐磨金属制件。需要说明的是，双金属复合管是将镀锌钢管或焊管、无缝钢管和壁厚更薄的不锈钢管强力嵌合在一起的新型复合给水管材，也是一种更理想的管道升级换代产品，外基管负责承压和管道刚性支撑的作用，内衬管承担耐腐蚀、耐磨损等作用。通过使用双金属复合管制作所述弯头管22、所述变径管31以及所述缩经管32，能够进一步提高三种管内壁的耐磨性和支撑强度。
更为具体地，缩经管32的所述内衬层33可以使用为铸石、陶瓷、耐磨金属中任意一种材料的进行制作，这些材料的耐磨性较强，能够满足内衬层33的耐磨要求。
此外，还需要说明的是，在制作本实用新型提供的尾矿自流输送管道消能结构时，所述自流管21的尾矿充满度一般低于0.8，所述缩经管32的尾矿充满度一般高于0.99。自流管21的尾矿充满度设计的较低能够在保证输送效率的前提下，减小尾矿与自流管21内壁的摩擦，延长自流管21的使用寿命。所述缩经管32的尾矿充满度设计的较高能够在显著提高消能效果。
为便于理解本实用新型提供的尾矿自流输送管道消能结构，下面详细说明该尾矿自流输送管道消能结构的制作过程。
尾矿自流输送管道消能结构的制作过程包括如下步骤：
(1)根据选矿厂与尾矿库之间的坡度确定合适的自流管设计坡度。
(2)根据自流管道线路的实际地形确定缩径管设置的位置和个数。
(3)通过缩径管长度、内径和水力坡降的计算，得出缩径管选用规格。
具体地，缩径管长度按如下公式进行计算。
在上式中：
δl—缩径管总长度，单位m；
h—自流管道敷设实际地形高差，单位m；
l—自流管道按设计坡度敷设管段的长度，单位m；
i—自流管道设计坡度，一般取1％～3％；
i—缩径管水力坡降，即摩阻损失。
缩径管水力坡降i按照如下公式进行计算。
i-γki0
上式中：
γk—尾矿浆的比重；
i0—缩径管输送与矿浆流速相等的清水的水力坡降。
i0按照如下公式进行计算。
上式中：
dj—缩径管内径，单位m；
vj—缩径管管道流速，单位m/s；
g—重力加速度，取值9.81m2/s；
λ—阻力系数，考虑到输送矿浆的管道在运行中内壁渐趋光滑，一般按舍维列夫公式计算，维列夫公式为现有公式，在此不再赘述。
(4)缩径管结构设计。
输送自流管道在进口处先转弯再变径后接缩径管。在缩径管出口处先变径再转弯最后连接下一段输送自流管道。由于缩径管内浆体流速很快，为减小管道磨损速度，降低管道更换频率，缩径管内应内衬加强级的耐磨材料，比如铸石、陶瓷、耐磨合金等。
下面结合实例进行进一步说明。
已知某尾矿浆比重为γk＝1.22t/m3，尾矿平均粒径dp＝0.045mm，尾矿自流输送浓度为30％，尾矿自流输送流量为5000t/d，尾矿自流输送管采用φ426mm×9mm钢管。
(1)已知选矿厂与尾矿库之间的距离为l＝2000m，高差为h＝240m，可知尾矿输送可采用自流方式，选取尾矿自流输送管敷设坡度i＝3％。
(2)缩径管根据地形设置在管道沿线3处坡度较陡段，每处陡坡段设置1个缩径管，共设置3个缩径管。
(3)陡坡段总长度可以为500m，即为缩径管总长度δl。水力坡降i可由下面公式计算得出：
i＝(h-li)/δl＝[240-(2000-500)×3％]/500＝0.39
再根据计算结果，由以下公式计算得出缩径管输送与矿浆流速相等的清水的水力坡降i0：
i0＝1.22/0.39＝0.32
求得i0后，即可算出dj＝0.187m，vj＝6.34m/s。
通过以上计算可知，本例缩径管共设置3个，缩径管总长度500m，缩径管可选用φ187mm×16mm。
在实际连接过程中，自流管先接双金属耐磨焊接弯头管，尺寸为φ426mm×10mm，角度可为30°，然后焊接弯头管连接双金属耐磨dn400×200变径管，变径管接金属耐磨φ187mm×16mm缩径管。
缩径管出口处结构如下：缩径管先接双金属耐磨dn400×200变径管，变径管接双金属耐磨焊接弯头管，尺寸为φ426mm×10mm，角度可为30°，弯头管的出口接自流管。
需要说明的是，自流管和缩经管的内径均需要设置在0.1m≤d≤2.5m的范围内，并且，缩经管的内径需要小于自流管的内径。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出尾矿自流输送管道消能结构。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的尾矿自流输送管道消能结构，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
技术特征：
1.一种尾矿自流输送管道消能结构，包括设置在选矿厂与尾矿库之间的自流管；其特征在于，在所述自流管的陡坡段连接有缩经管；其中，
所述缩经管的两端均通过连接件与所述自流管相连；并且，
在所述缩经管的内壁上设置有内衬层；
自所述选矿厂产生的待消能尾矿通过所述自流管配合所述缩经管消能后收入所述尾矿库。
2.如权利要求1所述的尾矿自流输送管道消能结构，其特征在于，
所述连接件包括与所述自流管相连的弯头管，所述自流管通过所述弯头管转入所述陡坡段后与所述缩经管相连。
3.如权利要求2所述的尾矿自流输送管道消能结构，其特征在于，
所述连接件还包括变径管，所述弯头管通过所述变径管与所述缩经管适配连接。
4.如权利要求3所述的尾矿自流输送管道消能结构，其特征在于，
所述连接件还包括法兰，所述自流管与所述弯头管之间、所述弯头管与所述变径管之间以及所述变径管与所述缩经管之间均通过所述法兰相连。
5.如权利要求4所述的尾矿自流输送管道消能结构，其特征在于，
所述弯头管、所述变径管以及所述缩经管均为耐磨金属制件。
6.如权利要求4所述的尾矿自流输送管道消能结构，其特征在于，
所述弯头管、所述变径管以及所述缩经管均为双金属复合管制件；并且，
所述缩经管的内层管为所述内衬层，所述内衬层为耐磨金属制件。
7.如权利要求1所述的尾矿自流输送管道消能结构，其特征在于，
所述内衬层为铸石、陶瓷、耐磨金属中任意一种材料的制件。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的尾矿自流输送管道消能结构，其特征在于，
所述自流管的尾矿充满度低于0.8，所述缩经管的尾矿充满度高于0.99。
9.如权利要求8所述的尾矿自流输送管道消能结构，其特征在于，
所述自流管的陡坡段设置有至少两段；并且，
所述自流管的各陡坡段内均连接有所述缩经管。
技术总结
本实用新型提供一种尾矿自流输送管道消能结构，包括设置在选矿厂与尾矿库之间的自流管；在所述自流管的陡坡段连接有缩经管；其中，所述缩经管的两端均通过连接件与所述自流管相连；并且，所述缩经管的内壁上设置有内衬层；自所述选矿厂产生的待消能尾矿通过所述自流管配合所述缩经管消能后收入所述尾矿库。利用上述实用新型能够有效地解决现有尾矿消能方法耗材量大、工作效率低的问题。
技术研发人员：朱俞仿;郭中岳
受保护的技术使用者：中国恩菲工程技术有限公司
技术研发日：2020.11.26
技术公布日：2021.08.24
声明：
“尾矿自流输送管道消能结构的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国恩菲工程技术有限公司
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2024年07月25日 ~ 27日 
