超高分子聚乙烯尾礦管線設計規范
礦山行業管道的選型非常重要，就尾礦輸送來說性價比最高的就是超高分子聚乙烯尾礦管，管材選定之后還要根據具體的地離環境來鋪設超高分子聚乙烯尾礦管，例如有些地方是鋪地式，有些地方是架空的，這兩種情況對管道鋪設的要求就不一樣。鋪地式的地形要求超高分子聚乙烯尾礦管直接鋪設在地面上，對管道的承壓能力要求不是很高，一般情況下裸管超高分子聚乙烯塑料管就可以承受，如果是架空的結垢，超高分子聚乙烯尾礦管架空在空中，要求管道自身的承壓效果要好，單純的裸管道不行，要在超高分子聚乙烯管外面復合上鋼管來達到承壓的效果。
表1 尾礦粒徑分布
| 各級粒徑，mm | ＋0.062 | －0.062＋0.047 | －0.047＋0.034 | －0.034＋0.011 | －0.011 |
| 產率△Pi，％ | 14.54 | 10.67 | 18.82 | 19.95 | 36.02 |
表2尾礦特性參數
| 項目 | 固體含量，t/h | 含水量，m3/h | 礦漿量，m3/h | 固體密度，t/m3 | 重量濃度，％ | 礦漿密度，t/m3 |
| 浮選尾礦 | 134.1 | 163.5 | 214.2 | 2.7 | 45 | 1.4 |
| 碳浸尾礦 | 23.3 | 96.3 | 104.4 | 2.7 | 19.5 | 1.1 |
由于工藝產生了兩種性質完全不同的尾礦，碳浸尾礦含有一定量的氰化物而浮選尾礦不含，故須將兩種尾礦輸送至兩個尾礦庫分別貯存，其輸送距離均約為4km。
一、臨界管徑或臨界流速的計算
在漿體水力運送體系規劃中，臨界管徑或臨界流速是最重要參數之一。臨界流速是指在物料性質及其他邊界條件斷定的情況下，管道不會因顆粒沉降而發作淤積的最小流速，也叫不淤流速。關于這種兩相流的臨界流速的計算，前人總結出多種經歷分式，如杜蘭德公式、托馬斯公式等。《給水排水規劃手冊》（第6冊工業排水）一書引薦了適用于低濃度的克諾茲公式、尤芬公式和北京有色冶金規劃研討總院劉德忠辦法以及適用于高濃度的烏克蘭建工研討所辦法、鞍山礦山規劃研討院王紹周辦法、費祥俊公式和瓦斯普公式。這些公式都需要在各自特定的條件下方可適用，并不能普扁適用，故應盡量參照實驗材料或出產實貴來斷定臨界管徑等參數。
（一）炭浸尾礦
炭浸尾礦中含有大量由氰化炭浸工段所產生的氰化物，須經過處理使其含量達標后再輸送至炭浸尾礦庫貯存。炭浸尾礦的計算應采用適應低濃度漿體的計算公式，根據克諾羅茲公式，當dp≤0.07mm時：
（1）
工程中炭浸尾礦的輸送量為Qk＝104.4m3/h＝0.029m3/s，百倍重量稠度Cd＝24.2，β＝1，試算過程見表3。
表3 炭浸尾礦臨界管徑試算
| DL m | DL2 | 0.157βDL2 |
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QK m3/s |
| 0.2 | 0.04 | 0.0063 | 2.22 | 0.74 | 5.63 | 0.042 |
| 0.15 | 0.023 | 0.0035 | 2.22 | 0.70 | 5.33 | 0.022 |
| 0.17 | 0.029 | 0.0045 | 2.22 | 0.72 | 5.46 | 0.029 |
試算結果得DL＝0.17m，綜合考慮后選用168.3×7mm的直縫電焊鋼管。
（二）浮選尾礦
浮選尾礦來自于浮選工段，其重量濃度僅為20％。為了充分利用水資源，減少尾礦的輸送量及能耗，采用高效濃密機對其進行濃縮，使其底流濃度達到45％后再輸送至浮選尾礦庫貯存，而溢流回水則進入選廠回用。由于浮選尾礦輸送的重量濃度高達45％，因此應采用適用于高濃度漿體輸送的計算公式。根據烏克蘭建工研究所方法，當dp≤0.5mm時，ρk＝1.25－1.70時；
(2)
浮選尾礦的輸送量為Qk＝214.2m3/h＝0.0595m3/s，d10/d90≈0.08，u＝0.47mm/s，試算過程見表4。
表4 浮選尾礦臨界管徑試算
| DL m |
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VL m/s | A m2 | QK m3/s |
| 0.3 | 0.67 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.86 | 0.071 | 0.061 |
| 0.25 | 0.63 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.81 | 0.049 | 0.040 |
| 0.29 | 0.66 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.85 | 0.066 | 0.056 |
| 0.297 | 0.67 | 0.147 | 0.79 | 0.87 | 0.86 | 0.069 | 0.059 |
試算結果得DL＝0.297m，綜合考慮后選用273×8.8mm的直縫電焊鋼管。
二、管道系統中不滿流現象
礦山的尾礦運送管線長一般從幾千米至幾十千米不等，并常常跳過河流、農田、公路、山坡等，地勢崎嶇改變較大，因此應特別注意不滿流現象，特別是長距離運送的礦漿管線以及多批次多種物料運送時這種景象更輥顯著。不滿流亦稱作加快流，是指管道中運送的流體沒有徹底充滿道的橫載面，構成這種景象的緣由之一是管道內壓力降低，構成負壓，終究構成類似于明渠的景象，這時管道內的流量并不會削減，但會構成物料的流速比滿管流的流速高出許多倍，使管道很快被磨蝕掉，縮短管道體系的使用壽命。構成不滿流的另一個緣由則是管道末段地勢崎嶇較大，部分存在過大的剩下能量，然后引發水擊、振蕩以及磨蝕問題。設置減壓站可有效地消除由較大的剩下能量構成的不滿流。
在該金礦炭浸尾礦和浮選尾礦輸送管線的末端，即進入尾礦庫的部，地形出現較大起伏，最大的落差分別達到160m和80m，最大平均坡度約為8％－12％，見圖1。
圖1 浮選尾礦管線地形縱斷面及水力坡度線
圖1形象地表示了地形在管道末段所發生的變化，尾礦在經過末段的局部高點后會獲得較大的剩余能量，從而形成不滿流，因此，須在其下坡段的適當位置設置一到兩個減壓站，每個減壓站由若干個聚亞安酯材料制成的減壓孔板串聯組成，被設計成可調式，如圖2所示。減壓孔板具有兩個作業端，其孔口直徑略小于管道內徑，可根據工況的變化增加或減少消能端的數量，以達到安全、經濟運行的目的。
圖2 減壓站及減輔導員孔板
在炭浸尾礦輸送管線下山段和壩前位置分別設置一個減壓站，它們分別由18個和4個減壓孔板組成，孔板的消能端口徑為64mm；而浮選尾礦輸送管的下山段則設置了一個由7個減壓孔板組成的減壓站，其孔板的消能端口為106mm。
