Testing a system for monitoring the operation of hydraulic complexes at hydromechanized mines

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. An analysis of the process of hydraulic mining at mines found the absence or irregularity of monitoring of the main parameters of slurry transportation. These parameters include the flow rate and density of the slurry, which determine the hourly output in terms of the rock mass delivered from open pits for processing. This problem impedes regulation of the technological modes of the “open pit–processing plant” hydraulic complex.Aim. To increase the hourly output of the hydraulic complex operation, the stability of slurry transportation for beneficiation, as well as the extraction of the valuable component.Materials and methods. Variable pressure measurements were conducted using a hydrostatic densitometer; a Venturi tube flowmeter, including a converging calibration device; a flowmeter with a diverging anti-Venturi device, and a DK-25-40 chamber-type orifice plate. An Induction-51 electromagnetic flowmeter with an accuracy class of 1.5% was used as a calibration device.Results. The throughput of slurry transportation by the tested flowmeters was found to differ insignificantly in terms of the flow coefficient (about 0.97–0.98). However, the slurry flow rate in the anti-Venturi flowmeter minimizes the wear of the inner walls of the calibration part of the pressure tap. The accuracy of flow measurements depends on the constancy of the Venturi tube cross-section, which is subjected to wear during operation (a runtime of about 650 h and the technological resource in the tests of 110500 m3 ). Substantiation for the application of an anti-Venturi flowmeter is given. Local hydraulic resistances in the diffuser (diverging section) were determined, which mainly depend on such geometric characteristics as the divergence angle α, the divergence degree n, and the diffuser length Іd. The optimal values of geometric parameters were found to be as follows: α=5÷7° at Іd  =0.8÷1.5.Conclusion. According to the results of industrial testing of an anti-Venturi flowmeter at the flow rate of Q=2500 m3/h during several months of mining works, this device can be recommended for application as part of monitoring systems for slurry transportation modes. This device increases the equipment performance and the extraction degree of the valuable component.

About the authors

V. Р. Drobadenko

Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting

Email: drobadenko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5983-0568
SPIN-code: 3176-6995

А. L. Vilmis

Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting

Email: vilmisal@mgri.ru
SPIN-code: 4317-1525

О. А. Lukonina

Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting

Email: Lu_19-12@mail.ru
SPIN-code: 1905-1060

К. S. Nekoz

Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting

Email: nosovaks@mgri.ru
SPIN-code: 5317-5596

I. N. Salakhov

Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting

Email: salahovin@mgri.ru
ORCID iD: 0000-0001-7245-2274
SPIN-code: 6224-4685

References

  1. Дробаденко В.П., Диминский К.В., Александров И.Л., Чепов С.Ю. Установка для гидротранспорта сыпучих материалов // Патент SU 1168496, опубл. 23.07.1985.
  2. Дробаденко В.П., Луконина О.А., Некоз К.С., Салахов И.Н. Повышение эффективности процесса гидротранспортирования путем контроля рациональных режимов работы грунтонасосов, измеряемых гидродинамическим расходомером переменного перепада давления // Недропользование XXI век. 2021. № 5—6 (92). С. 64—69.
  3. Дробаденко В.П., Бутов И.И., Буянов М.И., Луконина О.А. Обоснование выбора системы оперативного контроля технологических параметров при гидромеханизированной разработке месторождений // Маркшейдерия и недропользование. 2014. № 5. С. 17—21.
  4. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. 672 с.
  5. Кононенко Е.А., Садыков А.А. Гидромеханизированная технология на карьере калининградского янтарного комбината // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № S11. С. 105—113.
  6. Некоз К.С. Анализ контрольно-измерительной базы для регулирования режимов работы гидрокомплексов // В книге: Новые идеи в науках о Земле. Материалы XIV Международной научно-практической конференции: в 7 томах. 2019. С. 134—137.
  7. Некоз К.С. Анализ методов определения расходов жидкости конструкциями переменного перепада давления с сужающим устройством // ИПКОН. 15-я Международная научная школа молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых». 2021. С. 198-200.
  8. Спиваковский А.О., Смолдырев А.Е., Зубакин Ю.С. Автоматизация трубопроводного транспорта. М.: Недра, 1972. 342 с.
  9. Тарасьянц С.А., Ширяев В.Н., Уржумова Ю.С., Михеев А.В. Методика расчета струйных аппаратов, используемых в гидромеханизации // Экология и водное хозяйство. 2021. Т. 3. № 2. С. 113—123.
  10. Osra F.A. A laboratory study of solid-water mixture flow head losses through pipelines at different slopes and solid concentrations // South African Journal of Chemical Engineering. 2020. Vol. 33. P. 29—34.
  11. Peng G., Tian L., Chang H., Hong S., Ye D., You B. Numerical and Experimental Study of Hydraulic Performance and Wear Characteristics of a Slurry Pump // Machines. 2021. Vol. 9. Article ID 373. https://doi.org/10.3390/machines9120373
  12. Hawash S.A.F., Abo-Elnil A.H.I., Salem O.M.A. Erosion impact on slurry pump behavior and productive life: An experimental and Numerical investigation // Water Science. 2023. Vol. 37. P. 389—398. https://doi.org/10.1080/23570008.2023.2283336
  13. Wei-jun Liu, Min Chen, Fei-fei Wang, Ren-ze Ou, Qi Liu. Paste Pipeline Transportation of Pumping Backfill Technology with Long Distance and High Stowing Gradient in Cold and High-Altitude Areas // Advances in Civil Engineering. Vol. 2021. Article ID 5287023. https://doi.org/10.1155/2021/5287023
  14. Xiao Y., Guo B., Ahn S.-H., Luo Y., Wang Z., Shi G., Li Y. Slurry Flow and Erosion Prediction in a Centrifugal Pump after Long-Term Operation // Energies. 2019. Vol. 12. Article ID 1523. https://doi.org/10.3390/en12081523

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).