Система EDICT — новые возможности перемешивающих устройств

Александр Решетилов — директор по развитию ООО «ТК «Решетилов и Ко».

Уже на протяжении 36 лет компания Mixtec разрабатывает и совершенствует рабочие органы перемешивающих устройств, формируя линейку узкоспециализированных лопастей, надежных редукторов и систем уплотнений, которые отвечают самым строгим требованиям различных технологических задач в горном деле и гидрометаллургии. Накопленный опыт и обратная связь по десяткам тысяч установленных перемешивающих устройств во всем мире позволили производителю оптимизировать дизайн и конструкцию мешалок таким образом, чтобы производить среднее и крупное оборудование с одним из наилучших соотношений: цена/надежность/эффективность на рынке (рис. 1).

Рис. 1. Перемешивающее оборудование Mixtec на одном из крупных гидрометаллургических комбинатов в Чили.

Драйвером к такому совершенству для компании Mixtec всегда был и является клиент. Так, к моменту разработки системы EDICT, помимо эффективного оборудования, обеспечивающего низкую стоимость владения, все чаще стали встречаться запросы заказчика интенсифицировать технологические процессы при заданных показателях энергопотребления. Такого рода задача требовала основательно другого подхода к вопросу проектирования перемешивающего оборудования.

Результатом нестандартного мышления команды разработчиков новой концепции послужила гипотеза о возможности эффективного совмещения на одном валу лопастей с направлением потока в противоположные стороны: нижним рядом лопастей — вниз, а верхним рядом лопастей — наверх (в то время как в индустрии на тот момент преимущественно доминировали перемешивающие устройства с направлением потока исключительно вниз). Несмотря на вероятный риск нейтрализации усилий двух рядов органов с противоположной геометрией, данная гипотеза в различных вариациях была протестирована при помощи методов вычислительной гидродинамики/computational fluid dynamics (CFD) и потом опробована серией лабораторных испытаний (рис. 2).

Рис. 2. Вид мешалки EDICT и принцип ее работы.

Cистема, которая в 2005 году была презентована под названием EDICT (сокращенно от Energy Distribution In  Cylindrical Tanks — распределение энергии в цилиндрических резервуарах), показала себя не только рабочей, но и высокоэффективной. При корректных расчетах и проектировании правильной геометрии рабочих органов, верхний ряд лопастей дополняет усилие нижних, переигрывая стандартные маршруты движения потоков в резервуаре. За счет правильного расчета диаметров рабочих органов мешалки и их углов атаки, разнонаправленные лопасти распределяют потоки по траектории, напоминающей цифру «8» (вместо стандартной траектории в форме цифры «0»). За счет этого снижается энергопотребление, интенсифицируется процесс перемешивания и увеличивается время удержания газа в пульпе (при трехфазном перемешивании).

В результате мы имеем череду эффектов, которые положительно сказываются как на капитальных, так и на операционных издержках проекта:

1. Интенсификация технологических процессов.
2. Снижение энергопотребления.
3. Использование меньших электродвигателей и редукторов.
4. Сокращение стоимости конструкции перемешивающего устройства.
5. Уменьшение нагрузок на несущую конструкцию / резервуар.
6. Снижение стоимости резервуара.

Внедрение системы EDICT обеспечивает:

• для инжиниринговых компаний — оптимизацию себестоимости их решений (контактных чанов, реакторов и других систем);
• для EPC-подрядчиков — конкурентное предложение и сокращение издержек на проект;
• для эксплуатирующих предприятий — низкую общую стоимость владения (рис. 3).

Рис. 3. Мешалки Mixtec по системе EDICT в промежуточных резервуарах пульпопровода, Марокко.

К текущему моменту сотни емкостей с перемешивающими устройствами, спроектированными по системе EDICT, успешно работают на объектах горнометаллургического комплекса. С момента разработки в 2005 году система неоднократно совершенствовалась, что дополнительно снизило нагрузки, повысило её производительность и стабильность.

Для того чтобы рассказать, как именно работает система и что выделяет оборудование Mixtec среди других предложений других производителей, разберем три типичных применения для перемешивающих устройств EDICT.

Гомогенизация/поддержание твердых включений во взвешенном состоянии

Примеры технологических задач, где поддержание пульпы в гомогенном состоянии является критическим — это обезвреживание хвостов, питание фильтр-пресса и атмосферное выщелачивание (без подачи воздуха/кислорода).

Составляющие положительного эффекта от внедрения системы EDICT:

1. Специальный импеллер, по сравнению со стандартными, снижает дисбаланс, что позволяет использовать редуктор меньшего типоразмера.
2. Эффективность верхнего импеллера в создании направленного наверх потока столь высока, что позволяет сократить его диаметр при том же эффекте, что и у полноразмерного импеллера. Результатом является сокращение энергопотребления системы на 75 % по сравнению с системой, которая использует два импеллера нижнего направления одинакового размера.
3. Учитывая превосходные возможности по поддержанию твердых частиц во взвешенном состоянии, системе EDICT достаточно 85 % от перекачивающей производительности для достижения того же эффекта, что приводит к сокращению энергопотребления.
4. С учетом сниженного энергопотребления сокращается типоразмер не только мотора, редуктора, но облегчается вал перемешивающего устройства и муфта, что приводит к уменьшению нагрузок на резервуар/несущую конструкцию.
5. Благодаря противоположным потокам, происходит более интенсивное взаимодействие между твердыми частицами и реагентом (в случае пульпоподготовки или обезвреживания), что приводит к повышенному извлечению.

Перемешивание с подачей малых объемов воздуха/газа

Помимо стандартного применения (предотвращение осаждения/гомогенизация), добавление небольшого объема воздуха или кислорода является требованием многих технологических процессов в гидрометаллургии. Система EDICT лучше отрабатывает эту задачу, чем системы, построенные на мешалках с двумя импеллерами, создающими поток вниз:

1. Однозначно доказано, посредством множества лабораторных, промышленных испытаний, а также CFD анализа сторонними экспертами, что противонаправленные потоки системы EDICT способствуют большему удержанию газа при перемешивании, например в каскадах CIP/CIL (рис. 4). Результатом является экономия электроэнергии не только мешалками, но и воздуходувками, компрессорами и/или генераторами кислорода/озона.
2. Для малых объемов газа часто применяется его подача через вал перемешивающего устройства. Для данной задачи у Mixtec имеются решения, которые позволяют сократить размер пузырьков и обеспечить равномерное их распределение по резервуару.

Перемешивание с подачей больших объемов воздуха/газа

В линейке оборудования Mixtec имеются специальные лопасти, разработанные для эффективной отработки больших объемов газа без эффекта «захлёбывания». Таким образом, в резервуаре не только обеспечивается равномерное распределение газа, но происходит эффективное перемешивание.

Вне зависимости от применения (например, BIOX, разрушение цианидов, процесс Albion и т.д.) Mixtec имеет экспертные знания в подборе материалов и расчёте оптимальных перемешивающих устройств для достижения целевых технологических показателей.

Использование в России

В 2020 году на Наталкинском ГОКе («Полюс Магадан») компанией «ФЛСмидт Рус» было установлено и введено в эксплуатацию 7 перемешивающих устройств Mixtec. Четыре устройства, которые используются на участке приготовления растворов реагентов, произведены в традиционной конфигурации, а три перемешивающих устройства для задачи обезвреживания хвостов сорбции произведены по системе EDICT (рис. 5).

Рис. 5. Мешалки обезвреживания хвостов сорбции ЗИФ Наталкинского ГОКа.

Александр Буртасов, технолог отдела управления технологическими процессами ЗИФ компании «Полюс Магадан», отмечает качество и положительный эффект от внедрения перемешивающего оборудования Mixtec: «После ввода в эксплуатацию оборудование зарекомендовало себя с положительной стороны. Отсутствуют проявления вибраций и механических поломок. Фактические характеристики соответствуют данным производителя. Технологические параметры при использовании оборудования полностью соответствуют требованиям».

Еще одно крупное устройство на момент выхода статьи поставляется для красноярской бизнес-единицы компании «Полюс».

Другим знаковым событием по внедрению на российский рынок технологии EDICT в РФ в 2020 году является поставка оборудования для резервуаров предокисления и выщелачивания на еще одно из крупных месторождений золота на Чукотке. Она реализована при содействии машиностроительной группы «Канекс», с которой также прорабатываются и другие проекты по продвижению оборудования Mixtec. За рекордные для данной задачи 6 месяцев, в условиях пандемии и неблагоприятных погодных условий на пути следования было спроектировано, произведено и доставлено из ЮАР в г. Певек (Чукотский АО) 7 крупных перемешивающих устройств Mixtec, весом порядка 6 т и длиной более 10 м каждое (рис. 6).

Рис. 6. Компоненты крупных мешалок предокисления и выщелачивания перед отправкой на Чукотку.

Большое количество перемешивающих устройств Mixtec (в том числе по системе EDICT) установлено и успешно работает и в других странах Таможенного Союза, таких как Казахстан, Киргизия и Армения.

Официальный дистрибьютор продукции Mixtec на территории стран СНГ — ООО «ТК «Решетилов и Ко» — приглашает к обсуждению текущих и будущих проектов и сотрудничеству инжиниринговые компании, проектные институты и недропользователей. Мы будем рады проработать оптимальные решения для технологических задач любой сложности и масштаба.

Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 4 (50)/декабрь 2020 г.