Шлам

Смесь твердых веществ, взвешенных в жидкости

Суспензия, состоящая из стеклянных шариков в силиконовом масле, стекающая по наклонной плоскости

Картофельный крахмальный раствор

Шлам представляет собой смесь более плотных твердых веществ, взвешенных в жидкости, обычно воде. Наиболее распространенное использование шлама — это средство транспортировки твердых веществ или разделения минералов, причем жидкость является носителем, который перекачивается на таком устройстве, как центробежный насос . Размер твердых частиц может варьироваться от 1 микрометра до сотен миллиметров . Частицы могут осаждаться ниже определенной скорости транспортировки, и смесь может вести себя как ньютоновская или неньютоновская жидкость. В зависимости от смеси шлам может быть абразивным и/или едким.

Примеры

Примеры шламов включают в себя:

• Цементный раствор, смесь цемента , воды и различных сухих и жидких добавок, используемая в нефтяной и других отраслях промышленности ^{[1] [2]}
• Грунт/цементный раствор, также называемый контролируемым материалом низкой прочности (CLSM), текучим наполнителем, наполнителем с контролируемой плотностью, текучим раствором, пластичным грунтоцементом, K-Krete и другими названиями ^[3]
• Смесь загустителя , окислителей и воды, используемая для образования гелевого взрывчатого вещества ^[4]
• Смесь пирокластического материала, скальных обломков и воды, образующаяся при извержении вулкана и известная как лахар.
• Смесь бентонита и воды, используемая для создания стен из цементного раствора.
• Угольный шлам , смесь угольных отходов и воды или измельченного угля и воды ^[5]
• Шликер — смесь глины и воды, используемая для соединения, глазурования и декорирования керамики и гончарных изделий.
• Нефтяная суспензия, самая высококипящая фракция, перегоняемая из сточных вод установки FCC на нефтеперерабатывающем заводе . Она содержит большое количество катализатора в виде осадков, отсюда и название суспензия.
• Смесь древесной массы и воды, используемая для производства бумаги.
• Навозная жижа, смесь отходов животных, органических веществ и иногда воды, часто известная в сельском хозяйстве просто как «навозная жижа», используется в качестве удобрения после выдержки в навозной жиже.
• Мясная пульпа — смесь мелко измельченного мяса и воды, обезвоженная центрифугированием и используемая в качестве пищевого ингредиента.
• Абразивное вещество, используемое при химико-механической полировке.
• Суспензийный лед , смесь кристаллов льда, депрессанта точки замерзания и воды.
• Смесь сырья и воды, используемая в сырьевом производстве портландцемента.
• Комок пережеванной пищи, смешанный со слюной [ ^6]
• Смесь эпоксидного клея и стеклянных микросфер, используемая в качестве наполнителя вокруг основных материалов в многослойных композитных планерах самолетов.

Расчеты

Определение фракции твердых веществ

Определить процентное содержание твердых веществ (или фракцию твердых веществ) в пульпе по плотности пульпы, твердых веществ и жидкости ^[7]

${\displaystyle \phi _{sl}={\frac {\rho _{s}(\rho _{sl}-\rho _{l})}{\rho _{sl}(\rho _{s}-\rho _{l})}}}$

где

${\displaystyle \phi _{sl}}$это доля твердых частиц в пульпе (указать по массе)

${\displaystyle \rho _{s}}$это плотность твердых тел

${\displaystyle \rho _{sl}}$плотность пульпы

${\displaystyle \rho _{l}}$это плотность жидкости

В водных пульпах, как это часто бывает при переработке полезных ископаемых, обычно используется удельный вес вида, а поскольку удельный вес воды принимается равным 1, это соотношение обычно записывается следующим образом:

${\displaystyle \phi _{sl}={\frac {\rho _{s}(\rho _{sl}-1)}{\rho _{sl}(\rho _{s}-1)}}}$

^{даже несмотря на то, что вместо единицы плотности СИ кг/м 3} используется удельный вес с единицей измерения тонн/м ³ (т/м ³ ) .

Масса жидкости из массовой доли твердых веществ

Определить массу жидкости в образце, зная массу твердых веществ и массовую долю: По определению

${\displaystyle \phi _{sl}={\frac {M_{s}}{M_{sl}}}}$

поэтому

${\displaystyle M_{sl}={\frac {M_{s}}{\phi _{sl}}}}$

и

${\displaystyle M_{s}+M_{l}={\frac {M_{s}}{\phi _{sl}}}}$

затем

${\displaystyle M_{l}={\frac {M_{s}}{\phi _{sl}}}-M_{s}}$

и поэтому

${\displaystyle M_{l}={\frac {1-\phi _{sl}}{\phi _{sl}}}M_{s}}$

где

${\displaystyle \phi _{sl}}$это фракция твердых частиц в пульпе

${\displaystyle M_{s}}$масса или массовый расход твердых веществ в образце или потоке

${\displaystyle M_{sl}}$масса или массовый расход пульпы в образце или потоке

${\displaystyle M_{l}}$масса или массовый расход жидкости в образце или потоке

Объемная доля от массовой доли

${\displaystyle \phi _{sl,m}={\frac {M_{s}}{M_{sl}}}}$

Эквивалентно

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {V_{s}}{V_{sl}}}}$

и в контексте переработки полезных ископаемых, где удельный вес жидкости (воды) принимается равным единице:

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {\frac {M_{s}}{SG_{s}}}{{\frac {M_{s}}{SG_{s}}}+{\frac {M_{l}}{1}}}}}$

Так

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {M_{s}}{M_{s}+M_{l}SG_{s}}}}$

и

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {1}{1+{\frac {M_{l}SG_{s}}{M_{s}}}}}}$

Затем объединяем с первым уравнением:

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {1}{1+{\frac {M_{l}SG_{s}}{\phi _{sl,m}M_{s}}}{\frac {M_{s}}{M_{s}+M_{l}}}}}}$

Так

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {1}{1+{\frac {SG_{s}}{\phi _{sl,m}}}{\frac {M_{l}}{M_{s}+M_{l}}}}}}$

Тогда с тех пор как

${\displaystyle \phi _{sl,m}={\frac {M_{s}}{M_{s}+M_{l}}}=1-{\frac {M_{l}}{M_{s}+M_{l}}}}$

мы приходим к выводу, что

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {1}{1+SG_{s}({\frac {1}{\phi _{sl,m}}}-1)}}}$

где

${\displaystyle \phi _{sl,v}}$это фракция твердых частиц в пульпе по объему

${\displaystyle \phi _{sl,m}}$это фракция твердых частиц в пульпе по массе

${\displaystyle M_{s}}$масса или массовый расход твердых веществ в образце или потоке

${\displaystyle M_{sl}}$масса или массовый расход пульпы в образце или потоке

${\displaystyle M_{l}}$масса или массовый расход жидкости в образце или потоке

${\displaystyle SG_{s}}$это объемный удельный вес твердых тел

Смотрите также

• Затирка
• Трубопровод для пульпы
• Транспортировка шлама
• Стена из шлама

Ссылки

1. "Shlumberger: Oilfield glossary". Архивировано из оригинала 2012-05-31 . Получено 2012-05-06 .
2. "Rheonova: Измерение реологических свойств осаждающихся суспензий". Архивировано из оригинала 2020-04-18 . Получено 2013-11-30 .
3. "Ассоциация портландцемента: контролируемый низкопрочный материал". Архивировано из оригинала 2013-10-17 . Получено 2012-05-06 .
4. "IRing - Создатели Aegis, программного обеспечения для планирования подземных буровых и взрывных работ, которое помогает шахте повысить свою эффективность и производительность". Архивировано из оригинала 2020-08-07 . Получено 2020-01-02 .
5. Red Valve Company: Угольный пульпопровод
6. Rheonova: Измерение свойств пищевого комка. Архивировано 2013-11-30 в archive.today
7. Уиллс, Б.А. и Напье-Мунн, Т.Дж., Технология переработки полезных ископаемых Уиллса: введение в практические аспекты переработки руды и извлечения полезных ископаемых, ISBN 978-0-7506-4450-1  , седьмое издание (2006), Elsevier, Великобритания

Внешние ссылки

• Бонапас, А.С. Общая теория гидравлического транспорта твердых тел в полной суспензии
• Равелет, Ф.; Бакир, Ф.; Хеллади, С.; Рей, Р. (2013). "Экспериментальное исследование гидравлического транспорта крупных частиц в горизонтальных трубах" (PDF) . Experimental Thermal and Fluid Science . 45 : 187–197. doi :10.1016/j.expthermflusci.2012.11.003. S2CID  55554454.
• Мин Г., Жуйсян Л., Фушенг Н., Лицюнь Х. (2007). Гидравлический транспорт крупного гравия – лабораторное исследование сопротивления потоку.