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地浸采铀井场管路阻力损失计算 王海峰 (核工业北京化工冶金研究院，北京 101149） 摘要：由于缺乏地浸采铀井场管路设计的标准和规范，近些年在一些新建矿山中，出现输送能力与管路系统不匹配的问题，通过对井场管路和集中控制室内管路的阻力损失计算得知，管路长度与阻力损失成正比关系，是造成沿程阻力损失增大的主要因素，而集中控制室内管路变径和弯头产生的局部阻力损失也不容忽视，管路设计中必须考虑地形高差、管路长度、变径和弯头的综合影响。 关键词：地浸采铀； 井场； 管路； 阻力损失 由于地浸采铀方法采出的不是矿石而是含金属溶液，液体的管路输送就成为地浸采铀矿山最为重要的工序之一。液体管路输送大量应用在水利水电和石油等部门，而这些部门对输送不同介质的流速和管径的确定有严格的标准和规范，并具有相当成熟的经验。但由于地浸采铀技术的开发和应用时间在我国相对较短，尚未建立管内液体流速和管路直径计算的统一公式，缺乏地浸采铀领域井场管路设计的标准和规范。在这种情况下，新建矿山井场管路内液体流速的确定和管路直径的选择很大程度上取决于设计者的理念，各矿山千差万别。 随我国新建地浸采铀矿山的增多，生产时间的增长，井场设计忽略管路阻力损失的计算所产生的问题凸显。设计者在选取管路时首先假定液体流速，进而根据所需输送流量计算管路直径。这种管路选择模式在一定条件下可行，但是，当管路长度较大时受沿程阻力损失的制约输送能力无法保证。造成这种现象的主要原因是在管路设计阶段忽略了阻力损失的计算，特别是当管路较长时，问题更为明显。另外，当集中控制室内注入井数量大时，由于管路变径和弯头的作用，也会造成系统阻力损失增大。 1 地浸矿山长距离管路输送实例 1.1 1号矿山 来自配液池的硫酸由贮酸罐经输酸管自流进入配液池与吸附尾液混合，配好的浸出剂由泵通过注液总管、注液主管经集中控制室，再经注液支管分配到注入井。浸出液在集中控制室汇集后由集液管送至集液池，再由集液总管送至吸附塔。注液总管和集液总管均采用DN300mm钢骨架复合塑料管长度分别为集中控制室内汇集的浸出液集液主管自流进入集液池，再通过集液总管进入水冶厂总管总管DN350钢骨架复合塑料管，每根长2500m，通过流量405m3/h。 1.5 5号矿山 吸附尾液在原液泵剩余扬程的作用下流入注液增压泵房，增压后通过注液总管输送至井场分流进入各采区集中控制室每个注入井各抽井通过支管与集中控制室相连，在集中控制室内完成计量工作流入集液池。注液总管集液总管采用DN350长度 地浸采铀中液体在管内的流态可通过雷诺数的计算得知。圆管中临界雷诺数常取2320为判别值，Re＜2320为层流，否则为紊流[1]。 (1) 式中：Re-----雷诺数； d--------管路直径，m； v-------管内液体流速，m/s； ν------运动黏滞系数，m2/s。 根据5个矿山输送管路的参数，可计算出各矿山的管内液体输送流速，见表1. 表1 地浸矿山井场管路设计参数 矿山 管路用途 管路规格 液流量/ m3/h 长度/m 流速/m/s Re 1号矿山 注液总管 集液总管 DN300 DN300 248 650 550 0.97 242500 2号矿山 注液总管 集液总管 DN300 DN300 385 400 700 1.51 377500 3号矿山 注液总管 集液总管 DN350 DN350 1180 2×2525 2×2525 1.70 495833 4号矿山 注液总管 集液总管 DN350 DN355 910 2×2500 2×2500 1.17 341250 5号矿山 注液总管 集液总管 DN350 DN350 824 300 300 2.38 694166 矿山平均地下水温度14℃，运动黏滞系数0.01176cm2/s。根据公式（1）计算出的5个矿山Re远大于2320，故管内液流全部呈紊流流态。 3 长距离管路输送沿程阻力损失 3.1 管路沿程阻力损失 注液总管和集液总管为钢骨架复合塑料管，管内液流呈紊流运动，根据石油和水利水电部门金属管道设计规范和经验，液体输送的沿程阻力损失采用达西（Darcy）公式计算[2]。 (2) 式中：hf------------沿程水头损失，m； λ―――沿程阻力系数； l――管段长度，m； g----重力加速度，m/s2。 查表得知，管路当量粗糙度为Δ=0.19mm，直径300mm和350mm的管路则相对粗糙度