贵金属开采中蠕动软管泵技术的研究

来源:荣格国际泵阀技术商情

发布时间:2019年7月10日下午 06:07:38

主要结论:运行更高效、生产时间更长

蠕动软管泵在贵金属矿山开采过程中所表现出来的优势大多与进行高密度研磨膏输送有关。市场上的竞争产品在需要长距离输送密度不同、且故障率较低的研磨膏时难度较大。并且,在研磨膏中加入化学品时,这 种困难会进一步加剧。

总之,蠕动软管泵具有以下优势:

• 显著缩短泵的停机时间。

• 可现场维护,毋需使用特种工具。

• 运行效率更高、产量更大。

• 处理烈性化学品和研磨剂时更为安全。

• 减少了对过滤器的需求,对过滤能力的需求降低了75%。

• 每只盘式过滤器约需100000美元,因此节约的金额相当可观。

• 不需要冲洗机械密封,与之相对,许多离心泵需要72升水/分钟。

• 残渣存储量较小,由于水中的泥浆密度较高,减少了所需的洗池或水池数量。

承担社会及环境责任

贵金属的开采带来的环境压力很大。蠕动软管泵可以通过安全而稳定的输送,确保环境得到更好的保护。

贵金属的开采

过滤式选矿过程耗水量巨大。在第 一阶段,矿石被破碎、研磨,接着,细矿粉在泡沫浮选单元与水混合,以便提取贵金属。由此产生的尾砂泡沫在沉淀池中沉积变厚,上层为水,下层为高浓度矿石膏,一般含量达40%~75%。越接近池底,浓度越高。

上图:含有矿砂和固体的水从矿中泵送出来

贵金属矿场会倾向于在底流层安装浓缩机,以获得干燥固体含量高的高浓度矿浆。水分越少,压滤机的效率越高。而被安装于浓缩机下方的泵,将决定可以得到的干燥固体的最高含量。因此,泵技术就成为一个限制因素。

矿场一般为每个矿池配备至少两台泵。一台用于将浓缩池中的流体往上泵送,另一台则向距离远至300米外的过滤器输送流体。与重型蠕动泵相比,常规离心泥浆泵无法在这样的泵送工况条件下按照固定的流体速率进行泵送。

离心泵的缺点

离心泵被广泛用于采矿行业,特别是池底浓缩机处,但这种泵有很多缺陷, 如,它能处理的干燥固体量有限。在很多应用场合,叶轮在遭遇这种强酸及/或磨蚀介质时,使用寿命只有几个星期。

为克服腐蚀问题,矿场运营方可以使用进口高合金材料制成的离心泵,以减少主要元件的频繁更换。但这类泵的资本投资很高,耐磨性也没有得到改善。

与其它泵不同的是,Bredel 蠕动软管泵不会受到泥浆或化学品磨损性或腐蚀性的影响。蠕动泵的优点还包括:

• 毋需使用机械密封;

• 毋需密封压盖水;

• 没有运动部件与泵送流体相接处;

• 泵送动作不产生内部摩擦,提高了耐磨性。

泵需要维护的时间间隔越长,停机时间越少,则性能越好。由于采用了独特的运行原理,因此这种免磨损软管泵极具优势。与其它泵不同,产品本身的磨蚀性能不会影响泵的寿命,从而显著减少了常规维护和备品备件的用量。

离心泵可以按照固定的速度运行,但流体速度会因越接近矿池底部浓缩机,矿浆密度越高而降低(矿池底部浓缩机处的固含量一般高达75%)。Bredel泵则不管矿浆密度如何,都可以保持相同的流体速率泵送。

寿命期成本:离心泵与正排量泵(PD)的比较

像Bredel软管泵这样的泵,几乎可以免维护。因为它不需要更换叶轮、内衬、 外壳以及密封件,也不会出现截止阀堵塞或磨损。唯一的磨损部件是软管,不需要特别的工具也可以在数分钟之内更换完毕。软管寿命长,客户可以降低维护停机时间和备品备件的库存,这两个因素对于路途崎岖而偏远的矿山而言非常重要。

Bredel软管泵的另一个优势是可以为过滤器减少高达75%的处理容量。

不仅盘式过滤器很昂贵,每只大约 100000美元,而且进料必须保持不断,以尽可能提高工作效率。但是,与干燥固体物质更相关的是矿池中储存的尾矿。矿浆量低,意味着可能形成的矿坝小、含水少,从而减少了饱和矿坝产生的风险,极大提高了安全性。

案例研究:铌的提取

铌(Nb)是一种具有惊人抗腐蚀性能的稀土矿物,耐热和耐磨性能非常好。全球目前只有三座矿出产世界大部分的铌,即,巴西的CBMM、CMOC International以及加拿大的Niobec矿。

CMOC International的Ouvidor矿浆由 44%的铌,以及水、硫酸、异丙基和絮凝剂组成。随着矿浆在浓缩池底流部位的浓度增加,固含量上升到75%。简单而言, 离心泵不能处理如此高浓度的固体。

有时候,会部署活塞泵来处理高密度污泥,但能够承受这种磨蚀水平的泵的类型极为昂贵。Bredel软管泵采用了直径为75mm的吸气、排气管,将污泥从池中排出,输送至300米开外的压滤机。泵为手动控制方式,如果在压滤机处的压力增加,泵的速度则下降。滤出固体物质后,剩余的废水输入泻湖或尾矿坝内。此时,水中依然残留一定的腐蚀性化学品。 Bredel泵不仅能适应磨蚀性固体,还能耐受化学品。

上图:Bredel 80软管泵用于浓缩池底流泵送

在Ouvidor矿,离心泵由于磨蚀和化学品腐蚀而受损严重,关闭泵进行修理至少需要6~8小时。另外,还必须从浓缩机下方取出泵。而更换Bredel泵的软管和润滑油只需要不到4小时,而且不需要安装备用泵,所以开机时间和产量都可以得到提高。

该矿安装了几台Bredel软管泵,其中一些已可靠运行了近十年。许多泵都在抽运铌浆(44%),尽管其中有些是为了满 足新的应用需求,但很多是为了替换现有的离心泵。

以Bredel 65为例,取代了需要频繁维 护的离心泵。七年后,Bredel泵仍然运行良好,以7 m3/小时的流速泵送矿浆通过3 米高、8米长的排放管。同时安装的还有一台Bredel 50泵,它取代了带有开式叶轮的离心泵。这台离心泵同样遭到了化学品的严重侵蚀和泥浆料的磨蚀。

在这个浓缩池矿浆的输送应用中,铌浆以4.5m3 /小时的速度泵送通过4米高、5米长的管道。 在Ouvidor的其它地方,Bredel泵还 被用于投加混凝剂、尾渣吸入和压滤机进料。

后一种应用由立式离心泵完成。这种泵不能输送高浓度的矿浆,或应对压滤机的压力。换用的Bredel泵已经成功服役 了9年,沿320m长的、高3m的排放管,以 28m3/h的流速和7 bar的压力,泵送含氟硅酸的磷酸盐废料。

上图:软管泵将压滤机出来的废渣输送到尾矿池

案例研究:铂的提取

考虑到精炼过程中出现的损失,以及在Bushveld Igneous Complex SA中发现的不同矿石的铂含量不同的变化,一般需要加工10~40吨矿石,才能得到一盎司的铂。浓缩过程是指将碾碎的矿石分离成两股:一股富含有价值的矿物(浓缩物), 另一股则含有废料(尾矿)。从经济角度来说,这一步骤至关重要,因为它减少了必须运送到冶炼厂/精炼厂进行加工的材料体积。

南非Sibanye Platinum的Waterval工厂,正在部署6台Bredel 100软管泵,以输送比重介于1.4~1.7之间的浓缩铂矿浆。其中的四台Bredel 100泵会将铂浆从浓缩机输送至90-100米外的储存罐,另外两台则将铂浆从收集槽输送至180米左右外的储存罐。

案例研究:金矿开采

墨西哥的Peñasquito金矿是个有意思的案例。该金矿由Goldcorp Group运营。 客户Mex-Mex Peñoles是从Peñoles集团矿山接收所有浓缩物的铸造厂,它会对这些浓缩物进行处理,分离出矿物。

泵主要集中应用于浓缩机底流的酸浸和热酸浸,以便从矿石中提取矿物。该矿山配备了几台Bredel软管泵,尽管需要接触腐蚀性化学品,包括氰化物,其中有 些已经使用了13年以上。这些溶剂被用作矿浆法工艺(CIP)的一部分,从矿石中浸出黄金。为了吸附黄金,也使用了碳颗粒,而热碱则被用来分离黄金和碳。使用的其它化学品包括用于水处理的石灰,以及用于固结固体和回收水的絮凝剂。

该 矿山配备了几台Bredel软管泵,尽管需要 接触腐蚀性化学品,包括氰化物,其中有 些已经使用了13年以上。这些溶剂被用作 矿浆法工艺(CIP)的一部分,从矿石中 浸出黄金。为了吸附黄金,也使用了碳颗 粒,而热碱则被用来分离黄金和碳。使用 的其它化学品包括用于水处理的石灰,以 及用于固结固体和回收水的絮凝剂。 在巴西AngloGold Ashanti的Queiroz矿 厂浓缩池矿浆底流应用中,Bredel软管泵 替代了离心泵,因为后者的维护成本昂 WA0191 贵,耗水量大。2个单元(4台)泵供两个 矿浆池处理固含量70%、粘度为2150 mPa. s的黄金矿浆(30% H2SO4)。在这座矿 厂的另一个地方,装有更小的两台Bredel 泵,用于酸浸出工段的氰化物和烧碱混合 物的输送。 在巴西的一座由Mineracoa Turmalina 有限公司所有的金矿,采用了许多台软管 泵来处理含有73%固体含量(68%的废固 体、5%的水泥和水)的物质,如乙醇、 盐酸和矿浆。在这种情况下,矿浆通过 500米长的水平管道排出,接着向下通过 300米长的垂直管道。从矿浆池到最终出 口的距离意味着泵产生的最大排放压力高 达2巴。尽管存在腐蚀性化学品及高达12 巴的反向压力,在连续8小时连续运行的 黄金开采过程中,软Bredel软管泵的软管 寿命依然可达3~5个月。 结论 将矿石、浓缩矿浆和废渣以矿浆的 形式进行输送是工业采矿流程的重要组成 部分,但矿厂经营者必须不断寻求方法来 履行其社会和环境责任。 在世界各地的矿山中,Bredel重型软 管泵帮助企业减少了水和化学品的使用, 再加上对维护和备件需求较低,这些优势 使得Bredel软管泵有助于采矿运营企业履 行其环保义务,同时节约成本。 上图:处理过的废水将被会用于浓缩池底流矿浆

在巴西AngloGold Ashanti的Queiroz矿厂浓缩池矿浆底流应用中,Bredel软管泵替代了离心泵,因为后者的维护成本昂 WA0191 贵,耗水量大。2个单元(4台)泵供两个 矿浆池处理固含量70%、粘度为2150 mPa. s的黄金矿浆(30% H2SO4)。在这座矿厂的另一个地方,装有更小的两台Bredel 泵,用于酸浸出工段的氰化物和烧碱混合物的输送。

在巴西的一座由Mineracoa Turmalina 有限公司所有的金矿,采用了许多台软管泵来处理含有73%固体含量(68%的废固体、5%的水泥和水)的物质,如乙醇、 盐酸和矿浆。在这种情况下,矿浆通过 500米长的水平管道排出,接着向下通过 300米长的垂直管道。从矿浆池到最终出口的距离意味着泵产生的最大排放压力高达2巴。尽管存在腐蚀性化学品及高达12 巴的反向压力,在连续8小时连续运行的黄金开采过程中,软Bredel软管泵的软管寿命依然可达3~5个月。

结论

将矿石、浓缩矿浆和废渣以矿浆的形式进行输送是工业采矿流程的重要组成部分,但矿厂经营者必须不断寻求方法来履行其社会和环境责任。

在世界各地的矿山中,Bredel重型软管泵帮助企业减少了水和化学品的使用, 再加上对维护和备件需求较低,这些优势使得Bredel软管泵有助于采矿运营企业履行其环保义务,同时节约成本。

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