氰化浸出工藝中浸出槽串漿管徑的選擇

胡緒剛，張廣彬，胡洪濤，苑仁財

1煙臺東方冶金設計研究院有限公司 山東煙臺 264006

2山東合信安全技術服務有限公司 山東煙臺 264001

3煙臺市百恒金礦有限公司 山東煙臺 264100

氰 化浸出提取金銀是目前國內外處理金銀礦物的常用方法。氰化法提金工藝成熟，技術經濟指標較理想。浸出槽是氰化浸出工藝中浸出反應的主要設備，但對浸出槽串漿管徑的研究卻很少。筆者就串漿管徑的選擇進行分析，以供氰化廠設計浸出槽時作參考。

1 浸出槽串漿管徑的計算

1.1 影響因素

計算串漿管徑時，需要考慮以下 3 個方面的因素：

(1)總水頭，促使流動發生的動力；

(2)管道阻力損失，包括沿程阻力損失和局部阻力損失；

(3)管道中的礦漿充滿度。

1.2 具體分析

1.2.1 總水頭和管道阻力

相鄰 2 個浸出槽的布置如圖 1 所示。礦漿從外部進入上游槽(1 號槽)內，經過攪拌和氰化反應后從串漿管道進入下游槽(2 號槽)，如此依次向下流動，直到浸出結束，礦漿從最后一個槽內排出。該流動過程為典型的自由流動，且主要作用力為重力。

圖1 浸出槽布置示意

在設計和生產中，相鄰兩浸出槽的高差一般為0.3～0.5 m，H=Z1-Z2，并且H是促使流動發生的總水頭。

礦漿在串漿管內的阻力損失為沿程阻力損失和局部阻力損失之和，局部阻力損失包括進出口阻力損失和彎頭阻力損失。串漿管長度由具體工程確定，一般長幾米至十幾米，且管道出口在液面以下，屬于淹沒出流。

通過以上分析，以地面為基準面，列浸出槽自由面①和②伯努利方程得

式中：H為相鄰兩浸出槽的高差，m；λ為管道綜合泥漿阻力系數；L為串漿管長度，m；d為串漿管內徑，m；ξe為管道入口阻力系數，ξe=0.5；ξo為管道出口阻力系數，ξo=1；ξb為管道彎頭阻力系數，ξb=0.3；v為串漿管內礦漿流速，m/s；g為重力加速度，g=9.8 m/s2。

孫東坡等人[1]對鋼制管道輸送現場觀測及分析指出：鋼制管道輸送砂漿 (質量分數為 35%～57%；流量為 537～812 m3/h) 在正常工作條件下，管道綜合泥漿阻力系數λ一般為 0.015～0.035。在總水頭一定的情況下，如果沿程損失增大，那么其他各水頭之和就會減小。根據式 (1)，λ在 0.015～0.035 之間由小到大取值時，v的大小也在變化，但變化趨勢與λ相反，v是由大變小。若流量一定時，v變小了，需要增大過流面積，相應的管徑也變大。可見λ取值大時，管徑也是一個相應的最大值。因此，λ值取上限，即λ=0.035。

1.2.2 管道中礦漿充滿度

假如礦漿滿管流動，由連續性方程得

式中：Q為浸出系統礦漿流量，m3/s；A為串漿管截面積，m2。

浸出槽的結構決定串漿管入口礦漿的淹沒深度，約 0.2 m。管道內有可能產生夾氣漩渦，對串漿管道的過流量產生影響[2-4]，用礦漿充滿度η來衡量這種影響。

由式 (2) 得

充滿度的精確計算非常困難，通過查閱資料[5]得知，在自流狀態下，礦漿質量分數與管道內礦漿的深徑比如表1 所列，通過這種關系計算充滿度η。

表1 礦漿質量分數與自流管深徑比的關系

由表1 可以計算出礦漿質量分數與η的關系，如表2 所列。

表2 礦漿質量分數與自流管礦漿充滿度的關系

將式(1)和式(4)合并得

代入已確定的數值并化簡得

式(6)中g取 9.8 m/s2，H、η、Q和L可由具體工程進行確定，即可解出d(d＞0)。將d圓整至大一級管徑值，即為最終的串漿管直徑。

2 應用舉例

(1)某處理量為 1 000 t/d 金礦氰化炭漿廠，浸出槽規格為 SJ7.0×7.5，相鄰兩浸出槽的高差是 0.5 m，最長的一根串漿管長度為 8.1 m，浸出質量分數為40%。

由式(6)可得d≈0.195 m，圓整至大一級管徑為0.203 m。因此，該廠浸出槽串漿管選用φ203 的管道合適。

(2)某處理量為 1 500 t/d 炭漿廠，浸出槽規格為SJ8.0×8.5，相鄰兩浸出槽的高差是 0.5 m，最長的一根串漿管長度為 9.8 m，浸出質量分數為 40%，計算流量時考慮了 20% 的波動系數。

由式(6)可得d≈0.259 m，圓整至大一級管徑為0.273 m。因此，該廠浸出槽串漿管選用φ273 的管道合適。

3 結論

(1)影響λ的因素很多，包括管道參數、礦漿參數及環境參數，特別是在管道未定的情況下，更是無從計算。將λ取上限值 0.035，此時管道計算結果偏于安全。

(2)如果串漿管有多個長度值，應選取最大值。局部阻力只考慮了進出口及 2 個 40°彎頭，若有其他局部阻力應統一考慮。L為管道實際長度而不是當量長度。