浆液浓度换算器
密度 ⇄ 质量浓度 ⇄ 体积浓度,任给一个,算出其余两个。适用于矿浆、尾砂、脱硫浆液、疏浚排泥、水泥浆等固液两相体系。
一、物料参数
二、已知量(三选一)
三、结果
四、管道输送
五、临界沉降流速
VD = FL·√( 2·g·D·(ρs/ρl − 1) ),FL 按 Durand 图以 d50 和 Cv 双线性插值取近似值。
Durand 式只管沉降型浆液。它是拿砂、砾、粗尾砂在水里的实验拟合出来的,适用于非均质(沉降型)体系,大致范围 d50 0.05~5 mm、Cv 不超过 20~25 %。细尾矿、膏体充填、赤泥这类均质或非牛顿浆液不在它的适用范围内 —— 那些体系里根本不存在「临界沉降流速」这个概念,套这个公式算出来的数没有意义。
算出的是下限,不是设计值。VD 是刚好不淤积的临界点,工程上通常在它之上留 10~30 % 裕度。流速再往上走,磨蚀和能耗涨得比产量快,所以也不是越高越好。
压降这里没做。Durand 的水力坡度经验式在实际管路上偏差可以到几十个百分点,给一个具体数字反而会误导选泵。压降请按厂家曲线或专业软件算。
六、误差放大
灵敏度 dCw/dρ = ρs·ρl / (ρ²·(ρs − ρl))。固液密度差越小、浆液越稀,同样的密度误差放大成的浓度误差越大 —— 这是密度法测固含量的固有限制,与用哪一种密度计无关。
七、用这套换算之前,先确认三件事
① 固体真密度必须已知且稳定。密度反推固含量,全靠 ρs 这一个常数。矿种变了、掺料比例变了、精矿品位波动了,ρs 就变了,算出来的 Cw 会跟着系统性偏移,而密度读数本身看不出任何异常。多矿种混合料请按实际配比加权,或定期取样实测。
② 含气会让结果整体偏低。浆液里混入气泡,等于在两相体系里掺了第三相(ρ≈0.0012),测得的密度偏低,反算出的 Cv 和 Cw 跟着偏低。曝气池、泵入口负压段、自由跌落后的管段尤其要注意。这一条没有纯计算的解法,只能从取样点位置和管路设计上避开。
③ 这里算的都是断面平均值。管道里固相并不均匀——粗颗粒贴底走,断面上有浓度梯度。密度计装在什么位置、取样口开在哪一侧,读出来的数可以差不少。水平管尤其明显,垂直管段好得多。
八、公式
九、常见物料真密度参考值
| 物料 | ρs(g/cm³) | 物料 | ρs(g/cm³) |
|---|---|---|---|
| 石英 / 硅砂 | 2.65 | 河砂 / 疏浚砂 | 2.65 |
| 尾砂(硅酸盐类) | 2.65~2.75 | 石灰石(方解石) | 2.71 |
| 白云石 | 2.85 | 长石 | 2.56 |
| 高岭土 | 2.60 | 石膏(二水) | 2.32 |
| 磷矿 | 2.8~3.2 | 铝土矿 | 2.4~2.8 |
| 原煤 | 1.30~1.50 | 重介质磁铁矿粉 | 4.9~5.2 |
| 磁铁矿 | 5.17 | 赤铁矿 | 5.26 |
| 黄铁矿 | 5.01 | 铁精矿 | 4.6~5.0 |
| 铜精矿 | 品位波动大 | 氯化钾 KCl | 1.99 |
| 氯化钠 NaCl | 2.16 | 水泥(硅酸盐) | 3.15 |
| 粉煤灰 | 2.1~2.4 |
以上为常见文献值,实际物料因产地、品位、含杂差异可能偏离,重要场合请以实测为准。