铜矿开采的水管理

作者：Neptuno Pumps Petar Ostojic

欢迎访问e展厅 展厅 2 真空设备/泵展厅 水泵, 罗茨泵, 螺杆泵, 齿轮泵, 离心泵, ... 有效的水管理对于任何采矿工作都极为重要，因此，找到创新的矿区疏干和流体传输应用对于当今的采矿工艺至关重要。Petar Ostojic在本文中讨论了定制的驳船泵系统如何帮助两家铜矿公司完成该任务。 离心压缩机被广泛地应用在全球的 采矿行业中，从矿区疏干到湿法冶金萃取工艺都可见其身影，它们是所有采矿工作的核心设备。几家备受业界推崇的工程设计、采购和施工管理公司（EPCM）正在为几家全球大型矿业公司研发数量创记录的项目，这几家矿业公司目前正在智利、秘鲁以及拉丁美洲其他国家和地区从事采矿生产。这些项目中的大多数都建立在广泛应用离心泵的基础之上。 近来金属材料价格猛涨，促使EPCM公司及其供应商们必须在不增大项目成本且不降低操作安全性的前提下，交付快速设计的方案。这种情况敦促泵制造商们与工程设计公司紧密合作，研发创新的方案，从而实现上述目标。 驳船上所用的泵 驳船泵系统（图1）是当今采矿工程的一个重要选择，它们能够提供高效、快速、高性价比的解决方案来满足目前的采矿需求。这样的一套系统就其设计本身而言相当简单，它仅由一台在垂直方向与自由漂浮驳船相连的离心泵组成。系统的主要优点包括，自由漂浮驳船设计无需土建工程，便于操纵和安装，系统始终保持合适的浸没度，无需注水起动，并且该设计所占空间最少。 该系统听起来虽然简单，但是这么多年来，客户仍有一些顾虑去选择它作为一种可行的替代方案，用于他们的采矿工程中。首先，难以找到一家单一泵站供应商能够提供包括泵、电机和驳船在内的全套设施；其次，大多数制造商使用立式悬臂液下泵，它们仅能提供较低的压头（通常最高达到为60m）和较低的工作效率（大约为60%-70%），因此往往需要在泵的旁边设置一个增压泵站，以达到更高的总动压头。 一体化组装 Neptuno泵业公司是一家位于智利伊基克的工业泵制造商，它希望研发出一种完全预先组装好的模块化驳船泵系统，该系统能够提供更大的压头，避免使用中继增压站，并且减少在一个项目中所用泵的总台数。 设计主要包括一台独立的集中式高压头、高效率立式涡轮泵（VTP），它通过一个金属增强底座支架与按客户要求设计的自由漂浮驳船相连。由于该技术和实际使用的优势，VTP广泛地应用在采矿行业，令它在驳船泵系统的使用中更加完美。 该设计的模块化多级结构为高压头、高流量的应用提供了更高的效率，有利于针对多种应用来定制泵。无需注水起动，因为叶轮浸没在液体内，并且首级叶轮可以设置得更低，以提供期望的汽蚀余量。 按照模块化的原则，运用三维CAD/CAE和有限元分析（FEA）建模技术（图2）来设计驳船系统，确保泵机组和浮船保持平衡，达到最佳的稳定性。采用高密度聚乙烯（HDPE）材料来定制系统，并使其具有不可塌陷的泡沫填充漂浮腔，这样就避免了因为泵腔泄露而发生灾难性故障，同时使系统始终保持合适的浸没度。 通过使用总动压头高达350m(1148 ft)，效率高达85%的高压立式涡轮泵，不仅避免了使用中继增压站，还减少了采矿工作中所用泵设备的数量。 露天矿排水 智利Collahuasi铜矿是世界第四大铜矿，同时还是全球最大的露天矿之一。它位于智利北部Tarapaca地区的Andean高原，处于海拔4400m高处。 Collahuasi铜矿过去所用的矿区疏干方案是不断地从围绕矿床的一系列降水井内抽水，并且在一些特殊的矿脉底坑内安装低压头水泵以清除地表水。但是该矿区的一个主要特点是，在矿井底部有庞大的泻湖，其中有大量的水需要泵送回地面。这就需要在关键的位置和深度安装几个泵站。 在2010年设计出了一项矿区疏干计划，旨在减小地下水对矿床的影响。该项目引进了10套75 kW (100 hp)和112 kW (150 hp)的驳船泵系统（图3），这些系统采用模块化、轻便的设计，总动压头高达150-250 m (492-820 ft)，能够随着开采的进行和露天矿中采矿条件的变化方便地进行转移。 随着时间的推移证明，这种布局能够通过使用高压头水泵减少所用泵设备的数量，因为矿石和废料都是干的，它还减小了运输成本，同时还改善了矿内的运输和作业条件，降低了机械的损耗。此外，矿井壁在开采期间和开采后的稳固性都得到了提高。 湿法炼铜 Lomas Bayas铜矿位于阿塔卡马沙漠，距离智利北部的Antofagasta以东约120公里。该露天铜矿是世界上品味最低的铜矿开采区之一，其平均品味为0.27%可溶性铜。 诸如溶剂萃取/电解冶金（SX/EW）等湿法炼铜工艺能够高效、经济地处理低品味矿石，且耗水量较低。该技术主要使用水溶剂来溶解或者浸析矿石内的矿产品。 在SX/EW工艺中，用硫酸来对矿石进行浸析，然后利用流向浸析垫的某种溶剂从酸浸出液中提取铜，该溶剂汇集于浸析垫，然后被引流到浸析池中。接着利用泵将它们输送到溶剂萃取设备，随后就能对铜进行电解精炼。 该工艺中所用的溶液因其酸性而具有化学腐蚀性，它们要求泵的所有过流部件都采用极为耐腐蚀的特殊材料制成，例如高合金不锈钢。 另一个重要的问题是，通常无法控制浸析池内的液位，所以立式涡轮泵是最好的选择，因为它们具有相当好的设计灵活性。 在这些泵站中，泵的长度应设计得合理，以确保叶轮始终淹没在水下，即使当液位达到最低时也不例外。有时，当该长度过大时，设备的成本会显著增加，因为制造泵所用材料的成本太高。 由于上述所有考虑因素，以及工艺中广泛应用浸析池，所以驳船泵系统成为适合该应用的理想解决方案。根据准确的流体特性，Neptuno泵业公司设计并建造了一种驳船泵系统（图4），该系统包括全铸造双相2205、超级双相2507或者254 SMO立式涡轮泵，它们能够处理强腐蚀性溶液，同时提供高达200m（656ft）的总动压头。 HDPE也具有极好的耐化学腐蚀性，可用于酸性溶液中，因此该材料非常适合于建造漂浮驳船。该系统仅需要最少量的土建工程，设计确保系统停留在合适的深度，无需注水起动。这有利于使用短得多的立式涡轮泵，进一步减少了项目的成本。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/4/2012)