УДК 622.648.24:622.693.4
д. т.н., с. н.с., к. т.н., инж.
ИГТМ НАН Украины, г. Днепр, Украина
МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПРИ СКЛАДИРОВАНИИ ПУЛЬП ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
Существующие технологии складирования отходов обогащения решают следующие задачи: отведение с обогатительного производства всего объема отходов производимого в результате переработки минерального сырья; доставка отходов обогащения к месту складирования и аккумуляции; складирование отходов обогащения с соблюдением требований экологической безопасности; возврат на обогатительное производство осветленной технической воды. Первые три задачи являются основными, поскольку обеспечивают надежность и работоспособность всего производства. Последняя задача является вспомогательной, поскольку позволяет снизить объем потребления воды, повысить эффективность и снизить себестоимость переработки. Эти факторы и предопределили типичный вид системы складирования отходов обогащения: аккумулирование отходов обогащения в зумпфах головной насосной станции; транспортирование центробежными насосами по трубопроводам большого диаметра к месту складирования; замыв карт с образованием пляжа и прудка-отстойника; водозабор осветленной воды и подача ее самотеком в систему оборотного водоснабжения.
Такие системы складирования отходов обогащения эксплуатировались на отечественных ГОКах Украине и ГОКах бывшего СССР начиная с 60-х годов ХХ столетия. Довольно скоро проявились недостатки такой технологии обусловленные большими объемами водопотребления: высокие энергозатраты и значительные объемы хранилищ отходов. Основной причиной была низкая концентрация перекачиваемой гидросмеси, которая во большинстве случаев не превышала 5 % по массе. Поэтому дальнейшее повышение эффективности технологии складирования отходов обогащения проводилось за счет снижения энергоемкости и водопотребления при решении второй задачи. Так отечественными специалистами была разработана и опробована технология сгущения отходов обогащения до гидросмеси средней концентрации, позволяющая сразу после обогатительного производства отделить большую часть оборотной воды и вернуть ее в на фабрику. Кроме того была обоснована возможность напорного гидротранспортирования гидросмесей с концентрациями до 45 % по массе, получаемых после сгущения. Современные технологии пастового сгущения позволяют сгустить отходы обогащения до максимальной концентрации – 40 % по объему. В результате отходы обогащения складируются в виде неньютоновсвкой вязко-пластичекой массы, потери напора для которой на два-три порядка превышают потери напора для гидросмесей низкой концентрации, и на порядок потери напора для гидросмесей средней концентрации. Это предполагает изменение в технологиях складирования и гидротранспортирования.
Однако условия применения технологии пастового сгущения существенно отличаются от условий на отечественных ГОКах, на которых: расстояние между обогатительным производством и хранилищем может достигать 10 км; разница между геодезической отметкой обогатительного производства и геодезической отметкой верхней дамбы обвалования может превышать 30 м; эксплуатируется система гидротранспорта с насосами центробежного типа и трубами большого диаметра; актуальна возможность повторной переработки складируемых отходов обогащения. Учитывая эти особенности, можно заключить, что разрабатываемые для них технологии пастового сгущения должны обеспечивать (рис. 1, 2): сгущение отходов обогащения после сепарации частиц техногенной россыпи; сгущение гидросмеси непосредственно в месте складирования.
Рис. 1 – Вид системы складирования отходов обогащения при использовании технологий обычного и пастового сгущения с учетом особенностей отечественных ГОКов
Рис. 2 – Принципиальное устройстов сепаратора для гидросмеси в трубопроводе
Выполнение этих требований позволяет: использовать существующие насосные станции, насосы и трубопроводы для отведения отходов обогащения с обогатительного производства с более низкими, чем при течении гидросмеси высокой концентрации потерями напора; использовать естественное расслоение твердых частиц при напорном течении по трубопроводу для сепарации техногенной россыпи (рис. 2); складировать в виде пасты на пляжи частицы глинистых, меловых и пылеватых фракций; формировать техногенное месторождение путем отдельного складировния сепарированных из нижней части трубопровода частиц с минимальным содержанием частиц глинистых, меловых и пылеватых фракций; продлить срок эксплуатации существующих хранилищ отходов за счет складирования пасты в емкость бывшего прудка-отстойника.
Такой подход позволит управлять концентрацией гидросмеси на каждом участке технологического процесса, добиваясь за счет этого снижения энергоемкости гидротранспортирования, максимальной эффективности оборотного водоснабжения и рационального складирования отходов обогащения. В данном случае дополнительный эффект заключается в том, что минимум энергоемкости гидротранспортирования лежит в области средних концентраций гидросмеси, а не в области малых концентраций. Поэтому сгущая гидросмесь после обогатительного производства, достигается не только высвобождение оборотной воды, но и обеспечивается оптимальная концентрация гидросмеси.
