Новые разработки в перемешивающих устройствах для автоклавной гидрометаллургии

Франк Бенефис, Вольфганг Келлер — EKATO RMT, Германия
Морне Оостуйцен — EKATО Corp., США
Дмитрий Москаленко — ООО «ЭКАТО РУС», Россия

Немецкая компания ЕКАТО GROUP, производящая перемешивающие устройства, работает на рынке горнообогатительного оборудования несколько десятилетий. За это время компанией изготовлены различные перемешивающие устройства, в том числе для емкостей диаметром более 20 метров (мощность привода свыше 300 кВт), для автоклавов процессов POX и HPAL, емкостей атмосферного выщелачивания и нейтрализации, кристаллизаторов, реакторов биоокисления и др.

В этой статье мы уделили особое внимание проектированию перемешивающих устройств для автоклавов. Такие задачи требуют учета многих факторов, как со стороны технологического процесса, так и со стороны прочностных расчетов. Большое влияние на конструкцию перемешивающего устройства оказывают высокие температуры и давления в емкости, которые предъявляют повышенные требования к жесткости конструкции.

Компания ЕКАТО GROUP применяет системный подход к проектированию, конструированию и изготовлению перемешивающего устройства, который позволяет учесть все многочисленные воздействующие факторы. Системный подход ЕКАТО GROUP заключается в следующих элементах: анализ технологического процесса, математическое моделирование и лабораторные испытания, конструирование, производство, заводские испытания, ввод в эксплуатацию на объекте.

Для достижения оптимальных технологических параметров необходимо четко представлять назначение перемешивающего устройства в установке. Особенно сложным является проектирование перемешивающего устройства для первого отсека автоклава, который имеет сложную форму с точки зрения обеспечения циркуляции продукта. Время пребывания в реакторе и связанные с этим требования ко времени смешивания являются ключевыми параметрами для проектирования перемешивающих устройств для автоклавов HPAL. Достижение оптимального смешивания кислоты и пульпы для процесса выщелачивания, а также предотвращения возникновения «кислотных пятен», то есть неоднородностей, очень важны для снижения коррозии.

Проведение избирательных пилотных испытаний позволяет проверить результаты, полученные при математическом моделировании процесса перемешивания. В научно-исследовательском центре ЕКАТО GROUP имеется несколько горизонтальных автоклавов диаметром до 1000 мм. Их корпуса могут быть разделены на 6 отсеков, в каждом из которых возможно провести оценку времени пребывания.

В ходе экспериментов определяются время перемешивания, качество суспензирования, коэффициент массопередачи, а также учет таких, не зависящих от перемешивающего устройства факторов, как расположение точек ввода компонентов, конфигурация диспергаторов, форма и расположение отражательных перегородок.

Для проведения экспериментов могут использоваться как модельные среды, подобранные по реологическим свойствам, так и реальный материал, указанный заказчиком. Кроме испытаний проводятся расчеты на прочность различных внутренних элементов в автоклаве.

Рис. 1. Автоклав

Пилотные испытания, проводимые в установках разного масштаба, а также совместный расчет различных элементов системы обеспечивают получение точных данных для последующего проектирования оборудования. При проектировании перемешивающего устройства необходимо принимать дополнительные меры по обеспечению безопасности, связанные с возможными эксплуатационными последствиями. Например, необходимо учитывать формирование настылей в автоклаве. Для автоклавов HPAL и некоторых POX (давление свыше 30 бар) необходимо применять специальные подшипниковые узлы, имеющие повышенную нагрузочную способность.

Многолетний опыт ЕКАТО GROUP в гидрометаллургии и других областях позволяет выбрать эффективное техническое решение, которое будет работоспособно в реальных условиях эксплуатации. Например, в установках производства терефталевой кислоты (ТФК) используются перемешивающие устройства ЕКАТО GROUP из титана с валами диаметром до 480 мм, которые эксплуатируются при температурах свыше 300 °С и давлениях свыше 40 бар. В области мокрой десульфуризации дымовых газов, реализовав около 900 проектов, компания ЕКАТО GROUP получила огромный опыт по проектированию перемешивающих устройств, работающих в крайне абразивных средах. Очевидно, что накопленный опыт может быть уверенно использован в гидрометаллургических процессах, которые проходят в похожих условиях.

Как правило, перемешивающие устройства для автоклавов изготавливаются из титана различных марок и других стойких материалов. Производственные мощности ЕКАТО GROUP располагаются исключительно в Германии, что позволяет компании контролировать процесс изготовления ответственных изделий. Заводы ЕКАТО GROUP сертифицированы по ISO 9001, а персонал имеет квалификацию для проведения сварки нержавеющих сталей, никелевых сплавов и титана. Входной контроль материалов, а также проверка сварных соединений осуществляется в соответствии с европейскими стандартами. В 2004 г. компания ЕКАТО GROUP оборудовала чистый цех для сварки титана.

Перемешивающие устройства ЕКАТО GROUP для автоклавов строятся на базе стандартизованного ряда стоек типа ЕКАТО HWL. В качестве привода используются электродвигатели и редукторы ведущих мировых производителей. Соединение валов электродвигателя и редуктора осуществляется через упругую муфту, которая сглаживает пики пусковых моментов. Стойка ЕКАТО HWL имеет встроенный подшипниковый узел и торцевое уплотнение, изготовленное предприятием ЕКАТО ESD. Такая схема позволяет гарантировать пригодность торцевого уплотнения к эксплуатации в данном перемешивающем устройстве и, как следствие, повысить надежность изделия в целом.

Для удобства технического обслуживания торцевого уплотнения стойка ЕКАТО HWL имеет встроенный домкрат, с помощью которого замена уплотнительного узла производится одним человеком без использования внешних грузоподъемных механизмов. Это особенно важно в связи с автономным расположением автоклавных заводов.

При проектировании перемешивающих устройств для автоклавов необходимо учитывать множество факторов, в том числе таких, знания о которых могут быть получены лишь на протяжении многих лет производственной деятельности. С ростом внимания заказчиков к сокращению эксплуатационных расходов, ужесточаются требования к технологическому процессу и средствам его обеспечения. Становится важным правильно задать параметры перемешивания. В ряде случаев, для проверки и сравнения выбранных технических решений необходимо проведение пилотных испытаний, данные которых будут использованы при последующей оптимизации технологического процесса. Компания ЕКАТО GROUP обладает значительным опытом в научно-исследовательском сотрудничестве со своими заказчиками, а также широкими возможностями по изготовлению качественных и надежных перемешивающих устройств, разработанных с учетом особенностей конкретной производственной площадки. Широкая сеть филиалов и сервисных центров ЕКАТО GROUP позволяет оказывать всестороннюю поддержку своим заказчикам.

---

OOO «ЭКАТО РУС»
115054, Россия, Москва, ул. Бахрушина 32/1.
Тел.: +7 (495) 221-89-06.
Факс: +7 (495) 956-82-63
E-mail: info.rus@ekato.com

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (11)/февраль 2011 г.