CC BY
21
© С.Г. Лейзерович, С.А. Вислогузова, 2012
УДК 622.274:504.06
С.Г. Лейзерович, С.А. Вислогузова
ТЕХНОЛОГИЯ ЗАКЛАДОЧНЫХ РАБОТ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Технология гидрозакладочных работ отходами обогащения руды при подземной добыче железистых кварцитов позволяет организовать безотходное производство железорудного концентрата. Ресурсоемкость по чистой воде для обогатительного передела на 1 т добычи при подземном способе разработки в 2,4 раза меньше, чем при открытых горных работах.
Ключевые слова: железистые кварциты, гидрозакладка, шахтный дренаж, технология обогащения, водообеспечение.
Переход горнорудного предприятия по подземной добыче полезного ископаемого системой с открытым очистным пространством на работу с последующим применением гидравлической закладки выработанного пространства на основе отходов переработки сырья может привести к существенному изменению технологии водообеспечения обогатительного передела.
Производство железорудного концентрата на основе железистых кварцитов является крупным водопотреби-телем. Это не зависит от способа разработки полезного ископаемого (подземного или открытого). Объем потребления воды на 1 т обогащаемой руды колеблется на предприятиях бассейна КМА в диапазоне 7—15 м3/т.
По общепринятой технологической схеме для производства железорудного концентрата на ГОКах создаются хвостохранилища с запасами воды в десятки и сотни млн м3, а годовой оборот только для обогатительного производства может составлять несколько сот млн м3.
В статье показано, как изменение даже одного технологического элемента горных работ может привести к
существенному изменению технологии и рационализации водообеспече-ния обогатительного производства1.
До 2009 года на Комбинате «КМАруда» в процессе обогащения руды и последующей перекачки хвостов в хвостохранилище, кроме собственной шахтной воды (2 млн м3) использовали до 30 млн м3/год воды, получаемой от Лебединского ГОКа (ЛГОК) и до 350 тыс. м3/год промстоков ТЭЦ (вода + золошлаки). Освоение технологии ведения гидрозакладочных работ хвостами обогащения при подземной добыче железистых кварцитов [1] позволило принципиально изменить схему водообес-печения обогатительного производства и обходиться в основном собственными шахтными технологическими и дренажными водами. После строительства закладочного комплекса (ЗК), основной поверхностной частью которого является сгуститель диаметром 50 м, отходы обогащения в объеме 100 % направляются в шахту и складируются в ранее отработанных камерах. Основная часть хвостов с обоих
1 В работе принимала участие инженер-химик А.А. Объедкова.
Расчетный годовой баланс технологической воды для обогащения 4,8 млн. т кварцитов, тыс. мз
Рисунок
участков обогатительной фабрики (ОФ) после сгущения на поверхности в радиальном сгустителе с 4—6 % до 65-67 % твердого (по массе) направляется в отработанные подземные камеры, остальные 11 — 12 % направляются в шахту без сгущения при содержании твердого до 30 %. Осветленная вода после естественного осаждения всех хвостов в камерах шахты и из сгустителя на поверхности направляется на ОФ. В системе во-дооборота комбината на поверхности имеется небольшая буферная емкость (БЕ) объемом 200 тыс. м (мах до 300 тыс. м3), которая является резервной для воды и хвостов на период остановок ЗК, либо для приема избытков воды при откачке из шахты. По мере необходимости осветленная вода из БЕ подается на ОФ, а хвосты в виде пульпы обратно перекачиваются в сгуститель и затем в шахту. Кроме того, в буферную емкость направляются технологические сбросы ТЭЦ, объем которых при возможном изменении топлива (газа на уголь) может достигать 350 тыс. м3/год. Ранее эти сбросы также перекачивались в хво-стохранилище ЁГОКа.
Учитывая ежегодный прирост добычи и переработки железистых кварцитов в ОАО «Комбинат КМАруда», годовой баланс технологической воды был составлен исходя из объема обогащения 4800 тыс. т/год (см. рис.).
Анализ масс воды, участвующих в технологическом цикле «шахта — ОФ» (см. рисунок) показывает, что кратность оборота воды на ОФ по отношению к основному источнику питания (шахтный дренаж) составит ~ 18 раз.
Объем осветленной воды, поступающей непосредственно от сгустителя ЗК на ОФ, составляет 90,8 % от необходимого для ее работы количества. Остальная вода(~3,5 млн м3) бу-
дет поступать из шахты в т.ч. от естественного притока (2,1 млн м3) и осветленной воды после осаждения хвостов в камерах (1,4 млн м3).
На ЗК поступает 35 млн м3/год воды, причем 96,3 % непосредственно с ОФ, а остальная (1,3 млн м3) поступает в виде оборота из буферной емкости с оборотной частью хвостов.
В шахту, кроме естественного притока, поступает вода с закладочной пульпой в объеме 1,2 млн м3 , более половины которой остается в порах хвостов (0,65 млн м3), а остальная через перелив из камер и дренаж идет в оборот на ОФ.
Вся вода ТЭЦ также участвует в общем водообороте. Она проходит через буферную емкость и вместе с золошлаками подается с оборотными хвостами в сгуститель, а затем в шахту.
Основными безвозвратными источниками потерь воды во всех цепочках водооборота (2,5 млн м3 /год) являются: естественный дренаж из буферной емкости — 62 % от общего прихода, вода в порах хвостов в шахте — 26,3 % (650 тыс. м3 /год), вода в порах отгружаемого потребителю концентрата - 9 % (217 тыс. м3 /год) и потери в технологии ОФ - 2,5 %.
Вода ТЭЦ по химическому составу отличается от шахтной воды и воды буферной емкости. Для обоснования возможности использования воды ТЭЦ в общем обороте были проведены расчеты ожидаемых концентраций химических компонентов в смесях по всем ингредиентам (25 позиций), нормируемым для технологии обогащения, конструкций и оборудования предприятия, включая бетонные шахтные перемычки, кабельное хозяйство и прочие объекты на шахте и ОФ, а также для фильтрации в подземный водоносный горизонт. Расчеты концентраций были выполнены как для условий стабильной работы ЗК, так и
на период его остановок. Оказалось, что образующиеся смеси воды двух хозяйствующих субъектов, используемые в процессе обогащения и закладочных работ, не оказывают существенного отрицательного влияния на всю совокупность хозяйственной деятельности и на недра. Все ожидаемые показатели качества воды укладываются в регламентируемые параметры по агрессивности воды и другим характеристикам. Опыт эксплуатации закладочного комплекса и обогатительной фабрики в 2009 году после его отладки показал, что предприятие может обходится собственной водой.
В результате реализации совместных разработок (НИИКМА и ОАО «Комбинат КМАруда») предприятие полностью отказалось от заимствования дренажных вод с ЛГОКа в объеме 30 млн м3/год. Внедрение безотходной технологии производства железорудного концентрата позволяет проанализировать многие экологические, технологические и экономические последствия этого шага с точки зрения инновационной деятельности. Прежде всего, уменьшается ресурсоемкость производства железорудного концентрата по воде и земле, обеспечивается безопасность горных работ за счет ликвидации пустот, а
также снижаются эксплуатационные затраты. При этом расчетная удельная откачка воды на 1 т добытых кварцитов при примерно равных гидрогеологических условиях и глубине отработки шахты и карьера соответственно составляет: 0,47 м3 и 1,14 м , т.е. в 2,4 раза меньше для подземного способа отработки месторождения.
Реальный подземный приток в шахту составляет примерно половину от откачиваемого, т. к. остальная вода - технологическая, используемая для бурения и пылеподавления. Она поступает с нерабочего верхнего горизонта по скважинам. Таким образом, удельный дебит дренажа на 1 т добытого полезного ископаемого в шахте почти в 4,5 раза меньше, чем дебит дренажа в карьере.
Таким образом, новая технология гидрозакладочных работ с использованием патента НИИКМА № 2224112 позволяет изменить источники питания обогатительного производства и ликвидировать водопотребление из внешних источников. Этот фактор должен учитываться с точки зрения экологии и экономики при рассмотрении в дальнейшем способов разработки намечаемых к осваиванию месторождений КМА.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Усков А.Х., Лейзерович С.Г. Резуль- технологии гидрозакладочных работ, Г.ж. № 4, тэты исследований и внедрения опытной 2008, С. 18—20. Ш
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Лейзерович Серго Генрихович — заведующий лабораторией подземных горных работ, е-шаИ: [email protected],
Вислогузова Светлана Анатольевна — научный сотрудник, е-шаП: [email protected], Научно-исследовательский институт по проблемам КМА им. Л.Д. Шевякова
