Передача движения сыпучей горной массе посредством жидкой или газообразной рабочей среды используется в гидравлическом и пневматическом транспорте. В таких установках горная масса находится во взвешенном состоянии в жидкой или воздушной среде и перемещается вместе со средой по трубам.

Гидравлическое транспортирование может быть самотечным, в котором пульпа, т. е. смесь горной массы с водой, перемещается по наклонным желобам, канавам или трубам самотеком, и напорным, в котором пульпа перемещается по трубам напором, образуемым насосом или землесосом.

Пневматическое транспортирование может быть напорным и всасывающим, в которых горная масса перемещается соответственно в среде сжатого и разреженного воздуха, создаваемого нагнетательными или вакуумными насосами. Оптимальным с точки зрения транспортирования пульпы является такой режим, при котором весь твердый материал находится в потоке во взвешенном состоянии.

Обычно скорость движения пульпы определяется при гидравлическом транспортировании в зависимости от так называемой критической скорости, т. е. такой скорости восходящего потока в вертикальном трубопроводе, при которой частицы данной крупности и данной плотности остаются в трубе во взвешенном состоянии.

Схема сил, действующих на частицу материала, показана на рис. 4, из которой видно, что

G=F+W

где G—вес твердой частицы, Н;

F — выталкивающая сила по закону Архимеда, Н;

W—сопротивление перемещению частицы, Н.

Если принять для простоты, что твердая частица имеет форму шара, то

где а—приведенный диаметр шара, см;

γм—плотность материала, г/см3;

γ0 —плотность воды, г/см3;

λ—коэффициент гидравлических сопротивлений, зависящий от формы и состояния поверхности частицы и трубы;

υКР— критическая скорость, м/с.

Отсюда находим

Принимая плотность воды γ0=1 и =0,55 по опытным данным для руды , получаем формулу для расчетов критической скорости пульпы в трубопроводе, при которой твердые частицы находятся во взвешенном состоянии:

Для частиц неправильной формы приведенный диаметр

где Vk — объем куска, см3.

За счет напора, развиваемого колесом землесоса, пульпа движется по пульповоду с критической скоростью, преодолевая подъем (разность высот) и вредные сопротивления в трубах.

Расчетный манометрический напор (м) землесоса

hм=hв+hн+hвр,

где hв — высота всасывания, м;

hн — высота нагнетания, м;

hвр — напор, затрачиваемый на преодоление вредных сопротивлений, м.

Вредные сопротивления состоят из сопротивлений трения пульпы о стенки трубопровода и местных сопротивлений (колена, задвижки, клапаны и т. д.).

Рис. 4. Схема сил, действующих на твердую частицу при транспортировании рабочей средой.

Напор, расходуемый на преодоление трения пульпы о стенки трубы,

где dтp — диаметр трубы.

Напор, расходуемый на местные сопротивления,

где ε — коэффициент местных сопротивлений в частях трубопровода (колена, задвижки, клапана);

п—число последовательно установленных местных сопротивлений.

Величина напора (м) пульпы

где γп — плотность пульпы, кг/м3.

При самотечном гидротранспорте по открытым желобам или трубам их уклон должен быть таким, чтобы поток смывал частицы горной массы. При этом величина перемещений гидросмеси в основном зависит от шероховатости дна и стенок желоба или трубы.

Напор, расходуемый на преодоление сопротивлений, можно определить по формуле в которой hтр будет превышением верхней точки трубы над нижней:

или

где i=hтр/L—уклон трубопровода или желоба.

Выразим dтp через гидравлический радиус R, равный отношению площади поперечного сечения потока к смоченному периметру. При заполнении всего сечения трубы пульпой гидравлический радиус