CC BY
21
--------------------------------- © В.П. Мязин, В.Г. Черкасов,
2007
УДК 622.7
В.П. Мязин, В.Г. Черкасов
ПРИНЦИПЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ ВОДООБОРОТА ПРИ ПРОМЫВКЕ МЕТАЛЛОНОСНЫХ ПЕСКОВ ТРАНСПОРТНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ
Семинар № 24
Практика эксплуатации гидравлических установок на россыпных месторождениях показывает, что для получения удовлетворительного качества технологической воды ее запасы, находящиеся в отстойниках замкнутого цикла, должны соответствовать 4-10-кратной суточной потребности транспортнообогатительного комплекса (ТОК). Это означает, что объемы временно возводимых гидротехнических сооружений для каждого современного комплекса составляют 100-200 тыс. м3. Только с позиции создания природоохранного комплекса такой подход создает диспропорцию между ограниченными возможностями существующей системы водоснабжения и возрастающим экологическим ущербом в районах активного освоения россыпных месторождений.
Для кардинального решения этой проблемы требуются принципиальные отступления от традиционных схем замыкания массопотоков на грунтовые сооружения путем использования аппаратурных методов кондиционирования оборотной воды. С позиции приемлемой к эксплуатации ТОК выделяется первый принцип построения схем водоподготовки - предельно допустимая минимизация объемов оборотной воды вне контакта с есте-
ственным грунтом при обеспечении нормального функционирования основного обогатительного комплекса.
Характерные особенности эксплуатации ТОК в отличие от стационарных обогатительных фабрик накладывают специфические требования на технические решения по аппаратурному оформлению технологических процессов. Полная самостоятельность функционирования оборудования первичной стадии обогащения при разработке россыпных месторождений и частая смена мест базирования предъявляет к техническим средствам ключевые требования -мобильность и автономность. Очевидно, эти требования распространяются и на технические устройства систем водоснабжения и водоподго-товки. Поэтому второй принцип построения схем по кондиционированию оборотной воды аппаратурными методами для ТОК заключается в преемственности специфических требований к оборудованию, работающему в сложных условиях приисков, а именно - мобильность и автономность.
Другой характерной особенностью эксплуатации ТОК является широкий диапазон изменения качественноколичественного состава потоков гидровзвеси, и для каждого отдельно-
го случая проблема водоснабжения выступает как частная. Отсюда вытекает третий принцип построения схем водоподготовки - обеспечение технологической гибкости разделительной системы аппаратов для различных по составу и объему массопо-токов, а так же различных конструкций ТОК.
В совокупности реализация этих принципов формирует локальный контур системы водоподготовки, который предполагает резкое сокращение объемов оборотной воды за счет полного или частичного исключения внешних прудов-отстойников путем применения цельнометаллических обезвоживающих конструкций.
Учитывая широкий диапазон по гранулометрическому и минералогическому составам твердой фазы, построение технологической схемы рационально разделить на два- три этапа: первый - выделение крупной фракции; второй - тонкое разделение; третий - обезвоживание и складирование илисто-глинистой фракции. По сокращенному циклу третий этап может отсутствовать.
На первом этапе (рис. 1) из эфель-ных хвостов удаляется и обезвоживается относительно крупная фракция (16 +0,1 мм), представленная мелким галечником, щебнем, песком с выходом в слив гидросмеси, твердая фаза которой находится в потоке во взвешенном состоянии. В качестве основного оборудования на этой стадии переработки находят применение спиральные классификаторы, выполняющую функцию обезвоживателей крупной фракции эфельных хвостов. Использовать серийно выпускаемые классификаторы на этой операции неэффективно, так как они предназначены для стационарных условий. Их конструктивные параметры и режимы работы рассчитаны на класси-
фикацию загрузочной горной массы и не являются оптимальными для обезвоживания эфельных хвостов пром-приборов. В последнее время для этих целей разработаны (ИГЛ ДВО РАН) облегченные скоростные варианты непосредственно для использования на россыпных месторождениях типа ОСП и ОС Д [1]. Объем выводимого твердого продукта на этой стадии не превышает 1 % от исходного массопотока.
Второй этап включает процесс выделения основного объема технологической воды и сгущения илистоглинистой фракции из продукта слива, полученного на первом этапе. На этом этапе также предусматривается подготовка “лишнего” объема технологической воды до нормативных требований для сброса в естественные водоемы при плюсовом балансе водооборота.
За основное оборудование принимаются тонкослойные аппараты (ТА), разработанные в ЧитГУ и апробированные на объектах россыпной металлодобычи в технологических системах кондиционирования оборотной воды [2, 3]. Главной отличительной чертой тонкослойных конструкций от других обезвожива-телей гидровзвеси является отсутствие энергоемких и подвижных узлов, что немаловажно для экстремальных условий эксплуатации оборудования на приисках. Разработанные конструкции ТА в виде модулей и представленные типоразмерным рядом [4] отличаются от известных технических решений (например, СП-1А...СП-6А ОАО “Завод Труд”) относительно низкой удельной массой и габаритами (по сравнению с аналогами в 6-7 раз), что достигается оригинальной компоновкой тонкослойного пространства (п.1692028, 2248848).
Рис. 1. Технологические схемы переработки эфельных хвостов с локальным контуром массопотоков по полному (а, в) и сокращенному (б) циклам воаооборота с расположением оборудования в плане (в): 1 - промывочный комплекс; 2 - спиральный обезвоживатель; 3 - ленточный транспортер; 4 - батарея тонкослойных модулей; 5 - реа-гентная станция; 6 - накопитель технологической воды (зумпф); 7 - насосная; 8 - полигон
Заложенный в этих аппаратах принцип унификации позволяет применить к ним методы секционирова-
ния, конвертирования, компаундирования путем монтажных операций базовой конструкции, сочетая различ-
ные вариации системы “вход-выход” и взаимную сборку в виде батареи, что обеспечивает технологическую гибкость в эксплуатации и получения устройств различного функционального назначения (осветлители, сгустители, классификаторы, уловители мелких и тонких фракций ценного компонента). Применительно к основным типам промывочных приборов в таблице приводится номинальное количество модулей разработанного ряда и их общая масса.
Количество модулей, характер их соединения определяются водопо-треблением промывочной установки, требованиями к технологической воде, содержанием твердого компонента в исходной суспензии. На этом этапе очищенная вода подается к основному оборудованию промывки песков, рис. 2, а сгущенный продукт (шлам) - на обезвоживание. Объем оборотной технологической воды при полном цикле переработки гидровзвеси на этой стадии достигает 8085 % от исходного массопотока.
Третий этап - обезвоживание тонкодисперсного шлама, полученного на втором этапе, до состояния, позволяющего его перемещение ленточным транспортером в отвал. В качестве оборудования могут применяться центрифуги, спиральные обезвожива-тели или их комплекс. Так как объем перерабатываемой массы резко понижен на предыдущих стадиях, то используемое оборудование на этом этапе требует относительно небольших затрат энергии.
Для повышения эффективности процесса разделения массопотоков эфельных хвостов на каждом этапе предусмотрены узлы, входящие в конструкцию обезвоживателей, для дополнительного извлечения ценного компонента. По конструктивному исполнению оборудование каждого
этапа переработки может быть объединено в единый агрегат по обезвоживанию хвостов типа поточной линии или выполнено и установлено независимо друг от друга.
В настоящее время при промывке металлоносных песков на россыпях нашло применение оборудование первого этапа разделения хвостов. Функцию второго и третьего этапов выполняют пруды-отстойники. С вводом оборудования второго этапа на базе тонкослойных модулей резко сокращаются объемы этих отстойников, а для выделения воды из сгущенного продукта требуются гидротехнические сооружения по объему в 8-10 раз меньше существующих. Для переработки массопотока в объеме 1000 м3/час при включении обезвоживающего оборудования третьего этапа в цикле переработки эфельных хвостов потребность в прудах-отстойниках отпадает за исключением резервных водоемов или накопителей, объем которых не превышает 200-500 м .
Промывка высокоглинистых песков с ограниченным объемом оборотной воды неизбежно приведет к циклическому накоплению тонкодисперсной твердой фазы. Исключить этот процесс возможно путем применения водорастворимых полимерных добавок с их вводом в массопоток перед тонкослойными модулями. Проведенные испытания ТА на объектах россыпной металлодобычи показали, что при содержании в исходной гидровзвеси до 100 г/дм3 песчано-глинистой фракции класса -0,1 мм с локализацией потока через тонкослойные модули минуя пруды-отстой-ники достигается выход технологической воды в объеме до 80-85 % от исходного с концентрацией твердой фазы до 25 г/дм3. Использование флокулянтов (ПАА, Санфлок, ЭР1) в рациональных дозах до 5 г/м3 позволяет довести
364
Рис. 2. Установка батареи тонкослойных модулей по рельефу участка промывки песков при нижнем (а) и верхнем (б) положении илохранилиша: 1 - промывочный комплекс; 2 - спиральный обезвоживатель; 3 - батарея тонкослойных модулей; 4 - насосная; 5 - реагентная станция; 6 - грунтовый зумпф; 7 - илохранилище
Расчетная потребность в тонкослойных модулях для основных типов промывочных комплексов
Тип промывочного комплекса Объем выхода эфельных хвостов, м3/ч а н н модуля
530-8-80 630-8-120 820-8-200 530-8-80* 630-8-120* 820-8-200*
Легко- и среднепромывистые пески Легко- и среднепромывистые пески
МПД-5 250 4/4,8** 3/5,0 2/5,2 2/2,4** 1/1,8 1/2,6
МПД-4 300 5/6,0 4/7,2 3/7,9 3/3,6 2/3,6 1/2,6
МПД-4м 400 6/7,2 5/9,0 4/10,3 4/4,8 2/3,6 1/2/6
Среднепромывистые пески Среднепромывистые пески
ПГШ-111-30 700 10/12,0 9/16,2 6/15,8 4/4,8 3/5,4 2/5,2
ПГШ-11-50 1200 18/21,6 14/25,2 18/32,4 10/26,0 6/7,2 5/9,0 2/5,2
ПГШ-11-75 1500 20/24,0 12/21,6 12/31,8 7/8,4 6/10,8 3/7,8
ПГБ-1-1000 1000 16/19,2 25/45,0 8/20,8 5/6,0 4/7,2 2/5,2
ТОК-200 2000 32/38,4 18/46,8 10/12,0 8/14,4 4/10,4
Труднопромывистые пески Труднопромывистые пески
ПКС-1-400 300 6/7,2 5/9,0 4/10,4 2/2,4 1/1,8 1/2,6
ПКС-1-700 400 8/9,6 6/10,2 5/13,6 3/3,6 2/3,6 1/2,6
ПКС-1-1200 500 9/10,8 7/12,6 6/15,6 4/4,8 4/4,4 2/5,2
Примечание: *) с применением интенсифицирующих реагентов (расход флокулянта до 5 г/м3 гидровзвеси);
**) числитель - число модулей в батареи локального контура, знаменатель - общая масса батареи, т
остаточную концентрацию твердого в сливе до 2-5 г/дм3.
Более компактная конструкция системы локального контура в системе водоснабжения ТОК достигается путем объединения оборудования всех трех этапов в едином агрегате типа поточной линии по переработки эфель-ных хвостов промывки металлоносных песков (п. 1380006, 1462543,
1774542, 2187370, 22223883). По технологической сущности принцип работы этих линий соответствует схеме движения массопотоков аналогично рис. 1, а по конструктивному исполнению представляют систему разделительных аппаратов, объединенных в единый агрегат на общей раме, основой и связующим
1. Богданов Е.И. О мобильных агрегатах для обезвоживания хвостов обогащения песков россыпей // Горн. журн. - 1989.
- №6. - С. 49-51.
2. Мязин В.П., Черкасов В. Г. Разработка систем водооборота для мобильных обогатительных фабрик // Обогащение руд.
- 2004. - №2. - С. 35-37.
3. Мязин В.П., Черкасов В.Г., Кармазин В. В. Совершенствование технологии
звеном которых являются тонкослойные модули.
В связи с истощением сырьевой базы страны в переработку вовлекаются мелкие высокоглинистые россыпи, ключевой проблемой которых является с экологической позиции обеспечение ТОК надежной системой водоснабжения. Оборотное водоснабжение на основе замыкания мас-сопотоков через систему временно возводимых грунтовых отстойников исчерпало свои возможности. Использование аппаратурного метода водоподготовки путем создания локальных контуров на базе мобильных цельнометаллических агрегатов частично или полностью исключают эту проблему.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
переработки золотосодержащих песков с использованием замкнутого водоснабжения приборов // Горн. журн. - 1996. - №9-10. -С. 23-27.
4. Мязин В.П., Черкасов В.Г. Разработка модулей для конструктивно-аппаратурного оформления систем оборотного водоснабжения транспортно-обогатительных комплексов // Горн. информ-аналит. бюл. - 2005. - №9.- С. 276-281.
— Коротко об авторах----------------------------------------------------------
Мязин Виктор Петрович - заведующий кафедрой «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья», Заслуженный работник высшей школы, Заслуженный изобретатель РФ, доктор технических наук, профессор,
Черкасов Валерий Георгиевич - кандидат технических наук, доцент
Читинский государственный университет.
А
