堆浸厂浸出液输送系统设备选型及计算方法

1、堆浸厂浸出液输送系统设备选型及计算方法黄胜，魏帮，张磊，蒋应平(北京矿冶研究总院，北京100160)摘 要：本文主要介绍堆浸厂浸出液输送系统设备选型及计算方法：先选取一系列规格的管道，分别计算出泵的参数，并且验算管道耐压等级，然后分别计算出设备费及操作动力费，最后确定最佳管径和泵的型号。关键词：长距离输送管线；经济核算；设备费；操作动力费；最佳管径 中图分类号：文献标志码：Equipment selction and caculation of leaching solution conveyingsystem in heap leachingHUANG She ng，WEI Bang，ZHA

2、NG Lei，JIANG Yi ng-p ing(Beiji ng General Research In stitute of Mining and Metallurgy, Beiji ng 100160)ABSTRACTT his paper mai nly in troduces equipme nt selctio n and caculatio n of leach ing soluti on conveying system in heap leaching. Firstly a series of pipes can be selected to caculat e the pu

3、mp parameters and check the pipeli ne pressure. Secon dly we can caculate the equipme nt costs and operati ng costs and count up the total costs. Fin ally determ in the optimum diameter and the pump parameters.KEY WORDS:。ng-distanee pipeline ； economic accounting ； equipment costs ； operating costs

4、； optimum diameter收稿日期：作者简介：黄胜（1976-），男，湖北孝感人，高级工程师，主要从事有色冶金工艺等方面的研究。堆浸法现已发展成为工业上处理低品位矿石及废料等物料，提取铀、铜和金、银等金属 既简单又经济的一种有效方法。它是指将稀的化学试剂溶液喷淋在矿石或废石堆上， 在其渗 滤的过程中，有选择性地溶解和浸出矿石或废石中的有用成分， 使之转入溶液中，以便进一 步提取或回收的一种方法 2。堆浸厂主要包括矿石堆场、储液池、浸出液输送系统、喷淋（或滴淋）管网系统和浸出富液输送系统。而浸出液输送系统包括浸出液输送泵站和管道3 。哈萨克斯坦某湿法炼铜厂二期工程，采用“堆浸一萃取一电

5、积”工艺生产阴极铜，年产阴极铜 5000t 。本文以该工程浸出液输送系统为例，介绍设备选型及计算方法。1 设备选型原则本工程管道长度为 3500 米，属长距离输送管线。管子直径的大小对设备费和操作动力 费有很大的影响。管径越小，流速越大，管路设备费用越小，但是输送液体所需能量越大， 这就意味着操作费用越大。反之，管径越大，流速越小，虽然操作费用减少，但是管路设备 费用增加 4。因此，适宜的管径和泵应使设备费与动力费之和最小5。2 计算方法2.1 溶液输送工艺条件该工程位于哈萨克斯坦中部，浸出液最大输送流量Q=1200m3/h ，管道总长度为 3500米，溶液输送高度为 84.4m 。浸出液的工

6、艺性质为：稀硫酸溶液，pH值为1.2,还含有C+13 g/L, Cl- 24g/L;溶液比重1.05;温度为1230C。根据溶液的性质, 考虑到耐腐蚀性、 耐压及经济性, 管道材质选用钢丝网骨架聚乙烯复合管(SRTP。根据国内某厂生产的 SRTP管，经过初步计算，分别选取最大耐压等级、外径de分别为 400、 450、 500、 560、 630、 710、 800、 900的管道进行计算,确定适宜管径和泵的 参数。2.2 计算泵的参数首先计算泵的参数，包括流量、扬程和额定功率。本工程设置 3台浸出液输送泵， 2用 1 备，并联配置，单台泵流量为Q1=600m3/h。2.2.1 计算泵的扬程。

7、先计算泵的扬程，计算公式为：Hi=Ho+X Hf(1)式中，H°=a z+A P/ p g(2)2压头损失工 Hf=(入 L/d+ 2 Z )u /(2g)(3)H1 泵的计算扬程，mA z液体输送高度，m=3p 溶液的密度， kg/m ；A P管道出口与泵进口端液面压力差，Pa；入一流体与管道摩擦系数，0.25入=0.3164/Re ;(4)雷诺数 Re=dup /卩(5)L直管道长度，md 管子内径，m溶液的动力粘度，Pa s;Z 局部阻力系数，查相关资料4;u流体流速，m/s,2u=4Q/( n d )(6);Q管内溶液流量，m/hg 重力加速度，m/s233该工程中， z=8

8、4.4m , p =1050 kg/m , P=0, L=3500m,卩=0.001Pa s, Q=1200m/h ,2g=9.81 m/s ，代入式(1)(6),分别计算出 u、Re入、工H和Hi。水泵的扬程H按泵的计算扬程 Hi乘以附加安全系数 1.2得来，计算结果见表1。由表中 可以看出：随着管径的增大，泵的扬程逐渐减小。2.2.2计算泵的功率再计算泵的功率，而泵的轴功率计算公式为：Ne=Q1 p gH/ n(7)Q1泵的流量，m/s;H泵的扬程，m； n 泵的效率。该工程中，单台水泵的流量Q1=600 m3/h，效率取离心泵的平均效率75%，代入式(7)中，分别计算出各管道对应的泵的轴

9、功率。水泵的额定功率N按泵的计算轴功率 Ne乘以附加安全系数1.25后圆整而来，计算结果见表1。从表中可以看出：随着管径的增大，泵的额 定功率逐渐减小。2.3管道压力等级验算计算出泵的参数后，还需验算管道内最大工作压力是否在管道最大耐压等级范围内。管道及泵在运转过程中，管道内的最大压力近似为P=p gH(8)计算结果见表1，所选管道均在最大耐压等级范围内。表1泵的参数计算及管道耐压等级验算Table 1 Caculatio n of the pump parameters and the pipeli ne pressure管道规格de400x 17de450x 18de500x 19de56

10、0x 22de630x 26de710x 30de800x 34de900x 38最大耐压等级/MPa2.52.52.02.02.01.61.61.6管道内经d/mm366414462516578650732824管内流体流速u/(m/s)3.172.481.991.591.271.000.790.63管内流体雷诺数Re12175801076411964576863632770993685591608790540818摩擦系数入0.00950.00980.01010.01040.01070.01100.01130.0117压头损失/m77.643.52615.69.215.33.522泵的计算

11、扬程 H/m167.07132.97115.47105.0798.6894.7792.9991.47泵的扬程H/m200160139126118114112110泵的轴功率Ne/kW459.3365.2317.2288.6271.0260.3255.4251.2泵的额定功率N/kW560450400355355315315315管道内实际最大压力/Pa2.0671.6441.4271.2991.2201.1711.1491.1312.4计算管道设备费及操作动力费241设备费计算泵的参数计算完成以后，再计算设备费。本工程管道总长为 3500米，管件和阀门费用可以忽略。设备费主要包含管道和泵的材

12、料费、运输费和安装费。管道和泵的材料费分别取至少3家制造厂的出厂平均价，运费按火车运输计算，安装费取材料费的15%。管道长度按3500m，泵按3台，管道总费用和泵总费用计算见表2,设备总费用计算结果见图1,从图中可以看出：随着管径的增大，管道设备费先逐渐减少，再逐 渐增大。表2设备费计算Table 2 Caculati on of the equipme nt costs管道规格de400x 17de450x 18de500x 19de560x 22de630x 26de710x30de800x 34de900x 38管道单价/($/m)$302$328$312$427$568$739$944

13、$1,187管道总费用/$1,058,5751,146,4541,092,1171,493,2751,988,3502,588,0753,304,5254,153,800泵单价/($/台)177,100130,000126,760112,500112,50099,82099,82099,820泵总费用/$531,300390,000380,280337,500337,500299,460299,460299,4602.4.2操作动力费计算操作动力费主要为浸出液输送泵的电耗，操作动力费G计算式为G=kNt(9)k电费，$/kWh;N泵的额定功率，kWt 运行时间，ho该冶炼工程运行年限为 6年，

14、所以操作动力费主要为 6年内所有泵的耗电费用，年工作天数按360天，当地电费价格为$0.0966/kWh，结果见图1，从图可以看出：随着管径的增 大，操作费用逐渐减少。2.4.3确定最佳管径计算出设备费和操作动力费，然后确定最佳管径，最佳管径应该使管道设备费与动力费 之和为最小，总费用计算结果见图1o从图中可以看出，随着管径的增加，总费用先逐渐减少，后逐渐增加。管道规格尺寸为de560 x 22时，管道设备费与操作动力费之和最少。$8,000,000$7,000,00056,000,000$5,000r000 旺 4rOOOHDOO$3,000,000$2r000.000SiroooFooo操作动 力费T-总费用管道设 备熒caIXOLn垃 P图1最佳管径计算Fig.1 Caculati on of optimum diameter2.5设备选型结果通过上述计算，主要设备选型结果如下：(1) 管道：规格为 de560x 22,材质为钢丝网骨架聚乙烯复合管( SRTP ,最大耐压 等级为2.0Mpa ;(2) 泵：流量 Q=600m3/h，扬程H=126m，额定功率355kW。3总结本文针对堆浸厂浸出液输送系统，选用不同的管径，进行经济核算，从中找出经济、合理的最佳管径和泵的型号。具体步骤为：先选取一系列规格管道，分别计算