深海礦石輸送設備工作性能

徐海良，饒星，楊放瓊

(1.中南大學機電工程學院，湖南長沙，410083；2.中南大學高性能復雜制造國家重點實驗室，湖南長沙，410083)

深海蘊藏著極為豐富的礦產資源，其中最具開采價值的是錳結核、富鈷結核以及多金屬硫化物等。一些發達國家對深海礦石開采技術進行了理論和實驗研究，普遍認為清水泵水力管道提升系統最具工業應用前景[1-3]。LIU 等[4]與印度聯合研制了1 臺清水泵礦石輸送設備，并在海底500 m采礦系統上進行實驗獲得成功；法國大洋結核研究開發協會生產了一套清水泵水力管道提升系統，其生產能力達到600 t/h[5]；ASEAPTY公司設計了1臺輸送管徑為250 mm的清水泵水力管道輸送設備用于煤炭運輸，輸送能力為300 t/h[6]；楊放瓊等[7]根據水力輸送原理研制了1 種閥控式清水泵礦石水力輸送設備，該礦石水力輸送設備具有揚程高、輸送效率高、使用壽命長、安全可靠等優點，通過試驗取得了較好效果，同時也發現一些問題，如當流入礦石水力輸送設備的流量過大時，礦石顆粒不能有效地從分離器流入儲料罐內，出現堵塞現象，部分礦石顆粒也會隨海水流出輸送設備外。考慮到深海礦石輸送設備工作性能研究的重要性，本文作者采用雙歐拉模型和RNGk-ε湍流模型，運用Fluent流體分析軟件對礦石顆粒流入儲料罐的過程進行仿真研究，分析進料流量、顆粒體積分數、顆粒粒徑和活塞行程對礦石顆粒流入儲料罐的效率及礦漿分離效率的影響規律，以便為該礦石輸送設備的正常高效工作提供合理的設計參數和工作參數范圍?！?br>