लीचिंग सर्किट में पम्पिंग लागत की समस्या
हाइड्रोमेटालर्जिकल लीचिंग सर्किट पाइपिंग, रिएक्टरों और हीट एक्सचेंजर्स के किलोमीटर के माध्यम से आक्रामक एसिड समाधान ले जाते हैं। पम्पिंग लागत एक प्रमुख परिचालन व्यय का प्रतिनिधित्व करती है। हीट एक्सचेंजर पर प्रत्येक दबाव ड्रॉप ऊर्जा बिल को बढ़ाता है।
जैसे-जैसे संक्षारण बढ़ता है, धातु ताप विनिमायक आंतरिक सतह खुरदरापन विकसित करते हैं। एक चिकनी ट्यूब के आंतरिक भाग के रूप में जो शुरू होता है वह डिजाइन मूल्यों से कई गुना अधिक घर्षण कारकों के साथ एक गड्ढेदार, स्केल वाली सतह में बदल जाता है। प्रवाह बनाए रखने के लिए पंप डिस्चार्ज दबाव बढ़ जाता है। ऊर्जा की खपत बढ़ जाती है. अंततः सर्किट पंप अपग्रेड के बिना डिज़ाइन प्रवाह दर प्राप्त नहीं कर सकता है।
समय के साथ समस्या बढ़ती जाती है। संक्षारण सतहों को खुरदरा कर देता है। खुरदरी सतहें घर्षण बढ़ाती हैं। उच्च घर्षण के लिए अधिक पंपिंग ऊर्जा की आवश्यकता होती है। जब तक रखरखाव हस्तक्षेप एक्सचेंजर को प्रतिस्थापित नहीं करता तब तक फीडबैक लूप तेज हो जाता है।
सतह का खुरदरापन और घर्षण कारक
हीट एक्सचेंजर ट्यूबों में दबाव में गिरावट डार्सी {{0} वेस्बैक संबंध का अनुसरण करती है। अशांत प्रवाह के लिए, घर्षण कारक ट्यूब व्यास के सापेक्ष सतह खुरदरापन पर निर्भर करता है। 0.0015 मिमी खुरदरेपन वाली एक नई स्टेनलेस स्टील ट्यूब में डार्सी घर्षण कारक लगभग 0.019 है। एसिड लीचिंग सेवा में दो साल के बाद, सतह पर गड्ढा होने से खुरदरापन 0.05 मिमी तक बढ़ जाता है, जिससे घर्षण कारक लगभग दोगुना हो जाता है।
डाउनस्ट्रीम परिणाम पंप हेड की आवश्यकता में वृद्धि है। स्थापना के समय हीट एक्सचेंजर के माध्यम से 3 बार दबाव ड्रॉप के लिए डिज़ाइन किए गए सर्किट को संक्षारण सतह को खुरदरा करने के बाद 5 बार की आवश्यकता हो सकती है। पंप को अधिक मेहनत करनी होगी, समान प्रवाह के लिए 60-70% अधिक ऊर्जा की खपत करनी होगी।
तालिका 1: लीच सर्किट हीट एक्सचेंजर्स में सतह खुरदरापन और दबाव ड्रॉप तुलना
| ट्यूब सामग्री | प्रारंभिक खुरदरापन (मिमी) | 2 वर्षों के बाद खुरदरापन (मिमी) | सापेक्ष दबाव में वृद्धि |
|---|---|---|---|
| एचसीएल लीच में एसएस 316एल | 0.0015 | 0.05 - 0.10 | 60 - 90% |
| H₂SO₄ लीच में टाइटेनियम | 0.0015 | 0.02 - 0.04 | 30 - 50% |
| पीटीएफई (वर्जिन) | 0.0013 | 0.0013 | 0% |
तांबे और निकल लीचिंग परिचालन में प्रकाशित पाइप घर्षण तालिकाओं और क्षेत्र माप से डेटा।
पीटीएफई स्मूथ-बोर एडवांटेज
पीटीएफई टयूबिंग की प्रारंभिक सतह खुरदरापन लगभग 0.0013 मिमी है, जो खींची गई धातु टयूबिंग के बराबर है। महत्वपूर्ण अंतर यह है कि यह खुरदरापन कभी नहीं बढ़ता। पीटीएफई संक्षारण, गड्ढा या स्केल नहीं करता है। पांच साल की एसिड सेवा के बाद आंतरिक सतह पहले दिन की सतह के समान है।
पीटीएफई की कम सतह ऊर्जा एक अतिरिक्त परिचालन लाभ प्रदान करती है। स्केल बनाने वाले यौगिक जो धातु की सतहों से चिपक जाते हैं, वे पीटीएफई को ढीला कर देते हैं। कैल्शियम सल्फेट, धातु हाइड्रॉक्साइड और अन्य अवक्षेप फ्लोरोपॉलीमर सतह पर कम न्यूक्लियेशन साइट पाते हैं।
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर पर दबाव ड्रॉप उसके पूरे सेवा जीवन के दौरान स्थिर रहता है। स्थापना के समय की गई पंप आकार की गणना वर्षों बाद भी वैध रहती है। पम्पिंग के लिए ऊर्जा की खपत ऊपर की ओर नहीं बढ़ती है। पंप की गति में वृद्धि के बिना सर्किट प्रवाह दरें डिज़ाइन मूल्यों पर रहती हैं।
लेआउट लचीलापन सिस्टम दबाव ड्रॉप को कम करता है
लंबे समय तक चलने वाले लीचिंग सर्किट को अक्सर मौजूदा संरचनाओं, टैंक व्यवस्था और पाइपिंग रन द्वारा बाधित स्थानों में हीट एक्सचेंजर्स की आवश्यकता होती है। निश्चित शेल और {{3} ट्यूब कॉन्फ़िगरेशन वाले धातु एक्सचेंजर्स पाइपिंग समझौता को मजबूर करते हैं जो मोड़, कोहनी और अतिरिक्त लंबाई जोड़ते हैं।
लचीले पीटीएफई इमर्शन कॉइल्स को सीधे मौजूदा टैंकों या चैनलों में फिट करने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, जिससे बाहरी शेल {{0}और {{1}ट्यूब एक्सचेंजर्स और उनके संबंधित पाइपिंग दबाव में कमी पूरी तरह से समाप्त हो जाती है। कुंडल बस लीच समाधान में डूब जाता है। एकमात्र दबाव ड्रॉप आंतरिक भाप या गर्म पानी सर्किट है, जो न्यूनतम है।
जब बाहरी पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स की आवश्यकता होती है, तो हल्के फ्लोरोपॉलीमर बंडल समर्थन संरचनाओं को सरल बनाते हैं और लंबे समय में धातु एक्सचेंजर्स के साथ आम तौर पर भारी पाइप स्टैंड और विस्तार लूप की आवश्यकता को कम करते हैं।
कॉपर लीच ऑपरेशन से फ़ील्ड अवलोकन
एक कॉपर हीप लीच सॉल्वेंट एक्सट्रैक्शन प्लांट ने दो शेल {{0}और {{1}ट्यूब स्टेनलेस स्टील हीट एक्सचेंजर्स को पीटीएफई विसर्जन कॉइल्स से बदल दिया, जो सीधे गर्भवती लीच सॉल्यूशन टैंक में रखे गए थे। स्टेनलेस एक्सचेंजर्स ने तीन वर्षों में आंतरिक खुरदरापन विकसित किया था, जिससे सर्किट दबाव में 2.8 बार से 4.6 बार की वृद्धि हुई थी।
इसी अवधि में पंप ऊर्जा की खपत 55% बढ़ गई थी। प्रतिस्थापन के बाद, पीटीएफई कॉइल के साथ सर्किट दबाव ड्रॉप 2.7 बार पर वापस आ गया। पंप ऊर्जा की खपत वापस लगभग -मूल स्तर पर आ गई। अकेले वार्षिक पंपिंग बिजली बचत ने पहले वर्ष में पीटीएफई कॉइल पूंजी लागत का 40% वसूल किया।
सारांश
संक्षारित धात्विक हीट एक्सचेंजर्स प्रगतिशील सतह खुरदरापन के माध्यम से लीचिंग सर्किट में दबाव में गिरावट को बढ़ाते हैं। उच्च घर्षण के कारण अधिक पंपिंग ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे प्रतिस्थापन तक परिचालन लागत लगातार बढ़ती रहती है।
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स अपनी प्रारंभिक चिकनी सतह को अनिश्चित काल तक बनाए रखते हैं। दबाव में गिरावट स्थिर रहती है. पंप की ऊर्जा खपत कम नहीं होती है। विसर्जन कुंडल विन्यास का लचीलापन गर्मी हस्तांतरण सतह को सीधे प्रक्रिया टैंकों में रखकर बाहरी एक्सचेंजर दबाव की बूंदों को पूरी तरह से समाप्त कर सकता है।
हीट एक्सचेंजर प्रतिस्थापन का मूल्यांकन करने वाले लीचिंग संचालन के लिए, इंजीनियरिंग विश्लेषण वर्तमान सर्किट दबाव ड्रॉप डेटा, प्रवाह दर, लीच समाधान रसायन विज्ञान और उपलब्ध हीटिंग माध्यम विनिर्देशों को प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
