Мельница пульпы цинкового выщелачивания

Когда говорят про мельницу пульпы цинкового выщелачивания, многие сразу представляют себе просто большой смеситель, где всё вращается — и ладно. Это, конечно, ключевой узел, но если подходить так упрощённо, можно на этапе проектирования или эксплуации нарваться на серьёзные проблемы с кинетикой реакции и, как следствие, с выходом по цинку. На самом деле, это агрегат, где одновременно решаются задачи диспергирования, гомогенизации и поддержания оптимальных условий для протекания химического процесса. И вот здесь начинаются нюансы, о которых редко пишут в учебниках, но которые хорошо известны практикам.

Конструкция: где кроются 'подводные камни'

Конфигурация мешалки — это первое, на что смотрю. Лопасти пропеллерного типа, которые часто ставят по умолчанию, для высокоплотных пульп с твёрдым выше 40% — не всегда панацея. Возникают 'мёртвые зоны', осаждение. Перешли на комбинированную систему: радиально-осевую турбину внизу для взмучивания осадка и пропеллер выше для общего перемешивания. Результат был лучше, но и энергопотребление подросло. Пришлось считать экономику процесса заново.

Материал исполнения — отдельная история. Казалось бы, нержавейка и ладно. Но в условиях выщелачивания, особенно с повышенным содержанием хлоридов или при высокой температуре, начинается точечная коррозия. На одном из старых объектов видел, как за сезон работы лопасти стали похожи на решето. Сейчас чаще склоняются к высоколегированным сплавам или даже каучуковому покрытию, но это сразу бьёт по стоимости. Выбор всегда компромисс между долговечностью и бюджетом проекта.

Соотношение геометрических параметров — высота к диаметру, уровень пульпы, положение мешалки. Здесь много эмпирики. Помню, на запуске одной линии в СНГ были проблемы с пенообразованием и выбросами. Оказалось, мешалка была заглублена не оптимально, создавалась лишняя турбулентность у поверхности. Сместили, проблема ушла. Такие вещи часто выявляются только на ходу, при опробовании.

Технологическая связка: мельница в контуре

Мельница пульпы никогда не работает сама по себе. Её эффективность напрямую зависит от того, что пришло с предыдущей стадии — из мельниц измельчения. Если поступает слишком крупный или, наоборот, переизмельчённый материал, это меняет реологию пульпы. Приходится оперативно корректировать скорость вращения, а иногда и плотность пульпы, разбавляя её. Автоматика, конечно, помогает, но 'чувство процесса' оператора — вещь незаменимая.

Температурный режим. Реакция выщелачивания экзотермична, но в самой мельнице из-за постоянного перемешивания и контакта с воздухом могут быть локальные переохлаждения. Особенно в зимний период в цехах без обогрева. Ставили дополнительные температурные датчики по высоте аппарата, чтобы видеть градиент. Порой разница доходила до 10-12°C между нижней и верхней зоной. Это критично для скорости растворения оксидов цинка.

Подача реагентов. Часто кислоту или другие добавки подают прямо в корпус мельницы цинкового выщелачивания. Важно — куда именно. Если точка ввода выбрана неудачно (например, в зону с низкой турбулентностью), происходит локальное перекисление, страдает оборудование, идут нежелательные побочные реакции. Лучшая практика — ввод через несколько форсунок в зоне максимального перемешивания. Это снижает риски, но усложняет обвязку.

Практические кейсы и неудачи

Был у нас опыт на одном из предприятий в Казахстане. Заказчик сэкономил на проекте, взяли стандартную мельницу без учёта специфики сырья — оно оказалось более вязким из-за глинистых примесей. Аппарат встал 'колом', двигатель перегружался. Пришлось экстренно менять привод на более мощный и дорабатывать лопасти. Простой линии и переделки съели всю экономию от 'бюджетного' оборудования. Это классическая ошибка — недооценка реологических свойств пульпы.

Другой случай связан с компанией ZHONGJI SUNWARD TECHNOLOGY CO., LTD. (сайт — https://www.zjsunward.ru). Они как раз выступают подрядчиком EPC в цветной металлургии. В их подходе видна системность: они не просто поставляют мельницу для цинкового выщелачивания, а рассматривают её как часть единой технологической цепочки. Опираясь на компетенции своего материнского института, они изначально закладывают в расчёты переменные по сырью, что позволяет избежать многих 'детских болезней' на пуске. Их решения — от проектирования до 'под ключ' — это часто проработка таких нюансов, которые всплывают только с опытом.

Ещё одна история про уплотнения вала. Ставили сальниковое уплотнение, казалось бы, проверенный вариант. Но для абразивной пульпы это оказалось слабым местом — быстрый износ, течи. Перешли на торцевое механическое уплотнение с подачей барьерной жидкости под давлением. Ресурс увеличился в разы, но и обслуживание стало сложнее, нужен чистый контур с водой или гликолем. Каждое решение тянет за собой цепочку других.

Оптимизация и субъективные наблюдения

Энергоэффективность — больная тема. Иногда кажется, что мешаешь 'про запас', на максимальных оборотах. Но если снизить скорость, может выпасть осадок. Нашли для себя условный оптимум через мониторинг удельного энергопотребления на кубометр пульпы при заданной степени перемешивания. Помогли датчики нагрузки на двигатель и вибрационные sensors на корпусе. Снизили расход электроэнергии почти на 15% без потери качества гомогенизации.

Шум и вибрация — не просто вопросы охраны труда. Повышенная вибрация — первый признак дисбаланса лопастей, износа опорных подшипников или налипания шламов на внутренние поверхности. Раньше ждали планового останова, чтобы проверить. Теперь по спектру вибрации научились примерно определять причину. Это позволяет планировать ремонт более адресно, сокращать время простоя.

Что в сухом остатке? Мельница пульпы выщелачивания цинка — это живой, сложный узел. Её нельзя просто скопировать с одного проекта на другой. Универсальных рецептов нет. Успех зависит от глубины понимания химии процесса, реологии конкретной пульпы и, что немаловажно, от готовности проектировщика и заказчика вкладываться не только в железо, но и в инжиниринг, в расчёты. Как в подходе, который демонстрирует ZHONGJI SUNWARD, являясь ведущим подрядчиком EPC: интеграция проектирования процессов, изготовления оборудования и реализации 'под ключ' на основе серьёзных технологических компетенций — это как раз тот путь, который позволяет избегать многих ошибок, описанных выше. Всё упирается в детали, которые на первый взгляд кажутся мелочами. Но в нашей работе мелочей не бывает.