150 kt/a铜电解循环卧式泵与立式泵的比较

章小兵， 胡 松， 张海宝， 袁剑平

(中国瑞林工程技术有限公司， 江西 南昌 330002)



150 kt/a铜电解循环卧式泵与立式泵的比较

章小兵， 胡 松， 张海宝， 袁剑平

(中国瑞林工程技术有限公司， 江西 南昌 330002)

介绍了150 kt/a铜双向平行流高效电解循环泵选型、配置、总价、经营成本，并对其进行了对比，得出在投资、运行成本方面卧式泵方案优于立式泵方案。

泵类型； 总价； 运行成本

从外观形式看，立式泵是立着的，而卧式泵是横卧的。立式离心泵多用于不能倒灌的安装在地下槽罐的工况，或者是现场没有空地为卧式离心泵做基础，只能用立式离心泵放在槽罐上的钢平台上。立式泵自下而上叠加连接，其进出口口径相同，且位于同一中心线上，外形紧凑美观，占地面积小。

卧式离心泵运行平稳，使用寿命长，进出口可以呈90度安装，卧式泵纵向排列于底座上。立式离心泵维修麻烦，每次维修均需吊出槽体。而且长轴泵运行时间长了需要更换液下的滑动轴承，如果不更换，可能导致的后果是轴离心力越来越大，轴跳动值变大，如果更换不及时，将造成机械事故。

某厂工艺为双向平行流高效铜电解，产能150 kt/a，方案一：泵的类型为卧式泵，方案二：泵的类型为立式泵，均配置在电解循环槽区域。

1 卧式泵与立式泵比较

1.1 泵选型比较

150 kt/a平行流铜电解配置420个电解槽，循环量为：420×100×60×10-3=2 520 m3/h。其中420为电解槽个数；100为循环速度，L/槽·min；60为分钟数。

考虑富余，选Q=552 m3/h的循环泵7台，其中5台工作，2台备用，卧式泵安装在地坑内混凝土基础上，电解液通过循环泵泵送进入高位槽，取扬程H=36 m，立式泵安装在钢平台基础梁上，入口插入液面下1 m，取扬程H=35 m。

1.2 泵配置比较

从配置来看，卧式泵基础为混凝土，立式泵坐立在钢平台基础梁上，两种类型的泵土建基础费用相差不大。相比方案二，方案一中钢平台可以留出足够的点检巡视人员的走动空间。

1.3 泵类型对槽内沉积阳极泥的影响

卧式泵的吸入口可设置在循环槽下部，故沉积在循环槽内的阳极泥能够被循环泵抽出，循环槽底部不容易堆积沉积阳极泥，减少了人工清理循环槽内阳极泥的工作量。而立式泵吸入口离槽底有一段高差，故电解液循环槽内容易沉积阳极泥，这将导致电解液在循环槽内的停留时间缩短，并且需要人工定期清理循环槽内的阳极泥，加大了清理工作量。

图1 方案一 电解液循环区卧式泵配置图

图2 方案二 电解液循环区立式泵配置图

1.4 泵类型安装及检修比较

两种类型泵安装形式不同，卧式泵安装需要调整精度，而立式泵为整体连接，安装比较容易。两种类型泵维修难度也不同，卧式泵维修简单，一般只需将入口接管移去就能进行叶轮检修，而立式泵检修相对复杂，如检修叶轮需将上部管道管件等全部移去才可以进行检修。

2.5 泵参数比较

根据咨询国内2家知名泵厂家，分别以A泵厂、B泵厂表示，返回数据如表1、表2。从表1、表2可以看出，A泵厂立式泵与卧式泵电机功率均为110 kW，卧式泵η为80%，比立式泵η为75%高，轴功率84.6 kW，比立式87.7 kW低。同理，B泵厂卧式泵η为80%，比立式泵η76%高，轴功率84.6 kW，比立式87.1 kW低。故同一个生产厂家提供的立式循环泵与卧式循环泵电机功率相同，卧式泵效率比立式的泵效率高，立式泵轴功率比卧式泵轴功率高。

2.6 泵总价及运行成本比较

表3为泵总价格，从表3可以看出，150 kt/a阴极铜项目，电解液循环泵共7台，A泵厂立式泵比卧式泵总价多27.6万，B泵厂立式泵比卧式泵总价多27.8万，两个厂家的卧式泵均比立式泵总价格便宜。

表1A泵厂泵参数

类型Q/m3·h-1H/mη/%P轴/kWP电机/kW立式552357587.7110卧式552368084.6110

表2B泵厂泵参数

类型Q/m3·h-1H/mη/%P轴/kWP电机/kW立式552357687.1110卧式552368084.6110

表3泵总价格(7台)

类型A泵厂/万元B泵厂/万元立式(552m3/h,35m)118.2112卧式(552m3/h,36m)90.684.2差值(立式-卧式)27.627.8

5台循环泵运行，一年工作时间按350天计，电费按0.65元/度计价，运行成本如表4，从表4可以看出，A泵厂提供的卧式泵比立式泵运行成本每年少8.45万元，B泵厂提供的卧式泵比立式泵运行成本每年少6.85万元，两个厂家的卧式泵运行成本均比立式泵运行成本少。

2 结论

通过对150 kt/a平行流铜电解液循环泵卧式泵与立式泵的比较，得出以下结论：

表4泵年运行成本

类型A泵厂/万元B泵厂/万元立式239.4237.8卧式230.95230.95差值(立式-卧式)8.456.85

(1)卧式离心泵运行平稳，使用寿命长；

(2)立式离心泵维修麻烦，每次维修时都需要起吊起来，而卧式泵不需要；

(3)7台卧式泵总价比立式泵总价少；

(4)卧式离心泵效率高，轴功率低，比立式泵省电，运行成本年节省约6～9万。

综上所述，建议150 kt/a平行流铜电解液循环泵选用卧式泵方案。

我国金属空气电池研究获进展

金属空气电池因其原材料丰富、能量密度高、轻便、安全环保等优点，被称为21世纪最具开发前景的绿色能源之一。寻找高性价比的氧还原催化剂是开发金属空气电池的关键难题，也是制约金属空气电池在电动汽车等领域广泛应用的“瓶颈”。

日前，南开大学王卫超教授、美国休斯敦大学姚彦教授联合研究团队，成功将锰基莫来石材料作为催化剂应用于镁空气电池。相较于传统贵金属催化剂，该材料使成本大幅降低，且可在中性电解液中稳定工作，其优越的催化活性也极大提高了镁空气电池的效率。这是莫来石材料首次在氧还原反应中得到应用。

莫来石是一类陶瓷材料。四年前王卫超在实验中发现，将一氧化氮转化为二氧化氮的过程中，锰基莫来石材料表现出优良的催化效果。他预测，涉及到和氧相关的催化过程，莫来石材料或许都可以应用。基于这样一个大胆的设想，王卫超找到了具有丰富空气电池研发设计经验的美国休斯顿大学姚彦教授，组成联合研究团队。经过大量实验和理论研究，他们终于成功将锰基莫来石材料首次应用为镁空气电池的orr催化剂，在中性溶液氯化钠溶液中，实现orr反应过电势达到0.78 v，接近贵金属铂催化剂的性能(0.7 v)，且材料稳定性能优于后者。

锰基莫来石催化剂的制备及理论性能预测由王卫超教授课题组完成。姚彦教授课题组实现了应用锰基莫来石催化剂的镁空气电池的设计，并试制出原型纽扣电池。原型电池的输出电压可以驱动一个红色led灯，说明催化剂具有着较好的催化活性，有着巨大的应用潜力。该合作成果的论文已被国际著名学术刊物《nanoenergy》(《纳米能源》)在线发表。

Comparison between the horizontal pump and vertical pump for 150 kt/a copper electrolysis

ZHANG Xiao-bing, HU song, ZHANG Hai-bao,YUAN Jian-ping

This paper introduces the type, arrangement, total price and OPEX about the circulating pumps in the two-way parallel-flow 150 kt/a copper electrolysis process, and makes comparison to reach the conclusion that the horizontal pump is more optimized than the vertical pump in terms of CAPEX and OPEX.

pump type; total price; OPEX

章小兵(1977—)，男，江西余干人，硕士，工程师，主要从事冶金研究设计工作。

2015-11-10

TF811

B

1672-6103(2016)04-0053-03