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

颗粒本身的密度,不是堆积密度
按 Kell 方程算纯水密度
含盐/含药剂的水请直接改这里

二、已知量(三选一)

三、结果

体积占比示意

四、管道输送

是内径,不是公称直径
改流速或流量任一个,另一个跟着走
按内径与流速联动

五、临界沉降流速

VD = FL·√( 2·g·D·(ρsl − 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

ρ = Cv·ρs + (1 − Cv)·ρl Cv = (ρ − ρl) / (ρs − ρl) Cw = Cv·ρs / ρ ρ = 1 / ( Cws + (1 − Cw)/ρl ) 每 m³ 浆液含干固 = Cv·ρs = ρ·Cw 每 t 干固配载液 = (1 − Cw) / Cw Q = π/4 · D² · v 干固产量 = Q · Cv · ρs = Q · ρ · Cw 浆液质量流量 = Q · ρ VD = FL · √( 2·g·D·(ρsl − 1) )

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 KCl1.99
氯化钠 NaCl2.16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。