能源是拉丁美洲和全世界采矿业的战略投入。采矿需要大量的能源，这推高了总运营成本。在智利，矿业公司消耗了该国能源总产量的34%，电费支出约占其总收入的20%。
据官方矿业消息人士称，2025年铜矿行业预计将消耗41.1太瓦时(TWh)，比2013年增长95.5%。到2025年，仅新项目就将消耗36.2%。
世界上最大的几家铜公司使用能源密集型的浓缩工厂，并使用世界上最大的泵作为他们的主要生产过程。BETVICTOR体育官网2013年，选矿厂占铜矿行业总能耗的48.6%，预计到2025年将增加到64.2%，达到26.4太瓦时。
水是采矿业的另一个主要问题。淡水短缺或政府政策的限制将对未来采矿项目的水资源供应产生影响。由于这些限制，海水淡化厂和海水泵系统预计也将达到6.2太瓦时，占行业总能耗的15%。
泵站
几项研究表明，在平均工业现场，泵约占电机总能耗的25%至32%。BETVICTOR体育官网不同矿业国家的政府正在考虑对矿业公司实施严格的能源效率政策。这些政策将寻求大幅减少碳排放和立即优化(在世界最大的铜生产国智利，碳排放将达到10%)。
近年来，电机制造商在能源效率方面取得了巨大的成就，高达96%。然而，泵行业的情况并非如此。在这种新的节能减排场景下，泵设计师和制造商将在提供高效泵方面发挥关键作用。BETVICTOR体育官网能源占泵生命周期成本的90%，这使得泵和泵站成为提高能源效率和减少采矿业二氧化碳排放的巨大机会。BETVICTOR体育官网
立式涡轮泵BETVICTOR体育官网
立式涡轮泵(VTP)是叶轮机械工业BETVICTOR体育官网中最通用和最可靠的泵设计之一。其最小的空间要求，高效的半轴向设计和准重力垂直布置，使这种类型的泵在几个行业流行，特别是采矿业，因为其紧凑的尺寸和易于维护。
近年来，通过机械和液压仿真软件、三维打印和计算机数控(CNC)加工等先进制造技术以及特殊冶金材料的广泛使用，工程和设计能力得到了提高。这些变化使得泵制造商将这种泵类型提升到一个新的水平。工程师可以定制设计垂直涡轮泵，如高扬程/容量泵或用于重型应用的高腐蚀性和研磨性流体输送的泵BETVICTOR体育官网，同时保持设计的高效特性和运行优势。
节能泵设计
为了提高产量，一家铜生产商决定将其选矿厂的再生水泵送能力提高一倍。然而，水质对大多数泵制造商来说是一个挑战。这些水的固体含量很高，约为20%，氯化物含量也很高，约为每升6万毫克。
该公司之前的泵站由10个标准短集垂直涡轮泵组成，容量为1500立方米/小时(mBETVICTOR体育官网3./h)，总动态扬程为80米(m)。每台铸铁泵的效率都低于80%。这种泵的配置不适合高腐蚀性和磨蚀性的应用，操作人员需要每三到五个月对这些泵进行维修和更换。BETVICTOR体育官网
在计算流体动力学(CFD)和有限元分析(FEA)的辅助下，泵制造商定制设计了一种垂直涡轮泵，以满足这种磨料服务的所有要求(见图1)。
图片1。采用CFD设计立式涡轮泵该泵的设计容量为3100米3./h，总动力扬程为90 m，效率达到85%。由于水具有很强的研磨性，泵被设计为低速运行，转速为995转/分钟(rpm)或50赫兹。低速减少了其内部部件的磨粒磨损，在离心泵的情况下，已知磨粒磨损与颗粒流速的立方成正比。BETVICTOR体育官网
由于该泵适用于短时间泵组，因此需要考虑一些特殊的设计，以保证可靠性和长使用寿命。所有轴承和磨损环采用先进的聚合物材料，具有更好的润滑性能。一个独立的轴向推力轴承组件支持泵的推力，并保护电机在启动和运行期间不受任何损坏。法兰柱管确保泵和轴在运行时的直线度。加强的吸入钟和过滤器最大限度地减少吸入淹没和防止大固体颗粒的进入。
为了保护泵不受高腐蚀性和磨料水的影响，泵的所有湿性部分都指定了双相2205不锈钢。这种材料是奥氏体和铁素体不锈钢的结合体。它是含氯环境的理想选择，因为它能抵抗局部腐蚀类型，如晶间腐蚀，点蚀和裂缝。由于这一特点，它提供了比316L或317L不锈钢更好的性能。它还能抵抗氯化物应力腐蚀开裂(SCC)，因此它是这种高腐蚀性应用的正确选择(见图2)。
高抗疲劳，耐磨和侵蚀也使材料适合这个项目。它的中等硬度和高韧性的组合是理想的泵送高固体浓度的水。
图片2。垂直涡轮泵完全采用双相2205不锈钢铸造(文章图片由Neptuno Pumps提供)BETVICTOR体育官网通过三维计算机辅助设计(CAD)文件，该泵的内部几何结构被直接三维打印出来，以严格保持其所有的机械和液压特性，从而确保其高效性能。这个3d打印泵模型是由泵制造商内部使用先进的熔模铸造技术铸造的，以确保完美的复制和光滑的表面光面，这两个因素都是追求高效率的重要因素。
然后对泵进行组装和测试。结果表明，CFD模拟与实际泵性能测试之间的误差小于3%。这完全在ISO 9906泵性能测试中为其2B级效率指定的5%允许公差范围内。
这些泵的安装使最终用户将回收水的泵送能力提高了一倍，BETVICTOR体育官网达到约31,000米3./h，与以前的泵模型相比，所需的泵数量减少了50%。BETVICTOR体育官网新型号提高了用户系统的可靠性，在需要维修或更换之前，重型冶金技术能够承受这种高磨蚀性和腐蚀性应用10至12个月。泵系统效率提高了约5%，降低了能源成本以及向大气排放的二氧化碳(见图3)。
图片3。安第斯山脉的三个垂直涡轮泵，每个都有3100米BETVICTOR体育官网3./ hcapacity可持续的开采
节能垂直涡轮泵是采矿业的未来，因为它们解决了当今可持续采矿业的两个主BETVICTOR体育官网要问题:能源和水。新的设计和制造技术，如CFD/FEA模拟和3d打印，在提供节能垂直涡轮泵方面发挥着关键作用。BETVICTOR体育官网这些泵可以帮BETVICTOR体育官网助矿业公司运营可持续的流程，并通过提高系统的可靠性和降低能源成本来节省资金。他们还通过减少泵送系统在整个过程中的碳排放，展示了对环境和矿山周围社区的关注。