книги / Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик

Рис. 165. Гистограммы характеристики отстойных прудов-хвостохранилищ

Рис. 166. Гистограммы характеристики водосбросных сооружений хвосто­ хранилищ

щах Каджаранского комбината в ущельях Дарзами и Пухрутгет высота намывной дамбы достигает 100 м.

Длина намывных дамб хвостохранилищ от 85 до 9000 м; мини­ мальная ширина намывных пляжей хвостохранилищ от 10 до 1000 м; заложение низового откоса намывных дамб хвостохрани­ лищ — от 1 : 1,0 до 1 : 10,0; откосы намывных пляжей хвосто­

362

Минимальное превышение гребня намывных дамб хвостохранилищ над отметкой нормального подпорного горизонта воды (НПГ) — от 70 до 500 см, над отметкой горизонта высоких вод (ГВВ) — от 43 до 390 см.

Интенсивность намыва дамб хвостохранилищ колеблется от 0,2 до 14 м в год. Количество одновременно работающих выпусков — от 1 до 140, расстояние между выпусками пульпы находится в пределах от 1 до 200 м, диаметр выпусков пульпы — от 12 до 300 мм.

Характеристика отстойных прудов хвостохранилищ. Средняя глубина отстойных прудов хвостохранилищ колеблется от 0,5 до 9 м (рис. 165).

Максимальная глубина отстойных прудов хвостохранилищ составляет 0,5—15 м.

Площадь зеркала отстойных прудов хвостохранилищ коле­ блется от 0,5 до 10 500 тыс. м2; емкость отстойных прудов хвосто­ хранилищ — от 1 до 35 000 тыс. м3 (см. рис. 165).

Толщина льда в отстойных прудах хвостохранилищ находится в пределах от ОД до 2,0 м.

Характеристика водосбросных сооружений хвостохранилищ. Диаметр водосбросных коллекторов колеблется от 150 до 1800 мм (рис. 166), высота водоприемных колодцев — от 5 до 36 м, макси­ мальная пропускная способность водосбросных сооружений — от 0,1 до 17,4 м3/с, максимальный расход паводка 1% обеспечен­ ности — от 0,1 до 30 м3/с. Объем аккумуляции паводка в отстой­ ных прудах хвостохранилищ — от 3 до 2390 тыс. м3.

Численность обслуживающего персонала систем гидравли­ ческой укладки хвостов (хвостохранилищ): дежурного — от 1 до 41 чел., ремонтного — от 1 до 27 чел., ИТР — от 1 до 2 чел., при этом ИТР находятся только па 29 системах гидравлической укладки хвостов.

Системы оборотного водоснабжения

Характеристика оборотной воды. Вопрос о возможности использования осветленной воды решается, исходя из результатов специальных исследований с учетом необходимости химической очистки сточных вод (водоподготовки) перед использованием их в технологическом процессе и разработки технологической схемы водоподготовки и водооборота.

Определение расчетного расхода для оборотного водоснабже­ ния производится путем расчета баланса воды в отстойном пруде хвостохранилища.

Расход оборотной воды колеблется от 7,2 до 11 500 м3/ч (рис. 167); pH оборотной воды — от 5,2 до 11,2; количество обо­ ротной воды, подаваемой на обогатительную фабрику, — от 641 до 96 600 тыс. м3/год; потери из отстойных прудов хвостохрани-

363

Число рабочих насосов Число резервных насосов

Рис. 167. Гистограммы характеристики системы оборотпого водоснабжения

лищ — от 26 до 2351 тыс. м3/год; приток поверхностной воды в отстойные пруды хвостохранилищ — от 220 до И 100 тыс. м3/год.

Характеристика магистральных водоводов оборотной воды. Длина магистральных водоводов оборотной воды колеблется от 150 до 6870 м (см. рис. 167); диаметр водоводов оборотной воды — от 100 до 1200 мм.

364

Характеристика насосных станций оборотной воды. Насосные станции оборотной воды оборудованы насосами типа АЯП, В, Д, К, КСМ, МС, ММС, НДВ, НДН, НДС, НМК с диаметрами вса­ сывающих патрубков от 3 до 28 дюймов (см. рис. 167). Число рабочих насосов на одной насосной станции — от 1 до 3; число резервных насосов на одной насосной станции — от 1 до 2.

Отношение всего числа резервных насосов 48 ко всему числу рабочих насосов 60 составляет 0,82.

pH стачных вод после очистки

Наработка на отказ насоса колеблется от 0,5 до 20 лет (до пол­ ного износа насоса).

Характеристика сточных вод. Расход сточных вод колеблется от 0,5 до 5300 м23/ч (рис. 168); pH сточных вод до очистки..— от 5,1 до 12,2; pH сточных вод после очистки — от 6,5 до 12,0.

2. Строительство и эксплуатация хвостовых хозяйств

При рассмотрении вопросов эксплуатации хвостовых хо­ зяйств обогатительных фабрик необходимо прежде всего опре­ делить качественный подход к эксплуатации различных систем хвостового хозяйства.

Если системы гидравлического транспорта хвостов, оборотного водоснабжения и химической очистки сточных вод подчиняются общим правилам и признакам эксплуатации сооружений и обору­ дования обогатительной фабрики, то система гидравлической укладки хвостов требует особого качественного подхода в процессе эксплуатации.

Эксплуатация хвостохранилища заключается в длительном (иногда более 20 лет) строительстве гидротехнического сооружения намывным способом из хвостов в процессе их укладки. Строить гидротехнические сооружения должны специалисты гидротех-

365

ники, фактически же в отечественной и зарубежной практике вопросами эксплуатации хвостохранилищ занимаются горняки, обогатители, металлурги, электромеханики.

Длительный срок строительства хвостохранилищ в процессе укладки отвальных хвостов приводит к следующим особенностям по сравнению со строительством намывных плотин в гидроэнер­ гетике:

понижаются требования к качеству исходного материала (хво­ стов) за счет распластанных профилей' сооружения и лучших условий консолидации во времени;

значительно снижается стоимость сооружения с заменой капи­ тальных вложений на эксплуатационные расходы при наличии капитальных сооружений по подаче пульпы и отводу осветленной воды;

создаются условия для механизации однотипных операций по памыву сооружения.

Однако эти преимущества не позволяют отказаться от самих принципов строительства гидротехнических сооружений, методов и способов контроля их напряженного состояния, фильтрацион­ ного режима, режима уровней воды в пруде хвостохранилища, способности принять и пропустить паводки расчетной обеспечен­ ности в любой момент в процессе всего расчетного срока эксплу­ атации хвостохранилища.

Недооценка этих вопросов при проектировании, строительстве и эксплуатации хвостохранилищ приводит к тому, что отечествен­ ная и мировая практика имеет много примеров разрушения хвосто­ хранилищ.

Разрушения хвостохранилищ происходят, как правило, при следующих обстоятельствах:

в темное время суток; во время стихийного бедствия (землетрясение, наводнение,

ураган); как следствие технической аварии на объектах, находящихся

в непосредственной взаимосвязи с хвостохранилищем (разрыв пульповодов и водоводов, обесточивание осветительных и сило­ вых линий электропередач, отсутствие связи, взрывы на карьерах, разрушение вышележащих гидротехнических сооружений);

из-за неисправности водосбросных сооружений происходит 40% всех аварий и из-за разрушения дамб — 60%.

При изучепии конкретных причин разрушения хвостохрани­ лищ можно сделать вывод, что практически возможно но допустить аварии при соблюдении следующих условий:

иметь доброкачественный проект намыва хвостохранилища (проект эксплуатации на весь рабочий срок), который предусма­ тривает условия работы хвостохрапилища как гидротехнического сооружения с учетом расчетных сейсмических воздействий, про­ пуска паводка расчетной обеспеченности и местных условий его эксплуатации;

.366

во главе службы эксплуатации хвостохранилищ должны нахо­ диться специалисты-гидротехники, которые понимают этот проект, умеют производить работы по намыву и осуществлять контроль зд сооружением в строгом соответствии с инструкцией по экс­ плуатации;

обеспечить службу эксплуатации необходимым оборудованном, механизмами, контрольно-измерительной аппаратурой и сред­ ствами связи.

Рассматривая хвостохранилище как гидротехническое соору­ жение, следует учитывать, что оно в первую очередь должно вы­ полнять важные технологические функции:

отвала твердой фазы хвостов; основного очистного сооружения с целью обеспечения необхо­

димого осветления воды и разложения остаточных флотореагентов до концентраций, при которых возмояшо использование всего слива хвостохранилища в технологическом процессе;

аккумуляционного бассейна и источника водоснабжения при замкнутом водообороте.

Для обеспечения этих функций необходимо поддерживать объем отстойного пруда-хвостохранилища но менее суточной по­ требности обогатительной фабрики в оборотной воде.

В ряде случаев целесообразно предусматривать вторичные отстойники с 10—30-суточным отстоем слива хвостохранилища. Отстойные пруды хвостохранилищ и вторичные отстойники играют также роль испарителей и окислителей, поэтому их площадь должна определяться с учетом этих факторов.

В .последнее время к хвостохранилищам предъявляются все более жесткие санитарно-технические требования, поэтому важное значение приобретают вопросы консервации хвостохранилищ и рекультивации запятых ими земель. Эти вопросы должны решаться не только при эксплуатации хвостохранилищ, но и при их проек­ тировании и строительстве.

При проектировании новых или расширения действующих хвостохранилищ должны предусматриваться средства для после­ дующей консервации хвостохранилища, к которым следует отнести:

капитальные затраты иа снятие, укладку и хранение расти­ тельного почвенного слоя со всей площади основания хвосто­ хранилища;

капитальные затраты на организацию специальных карьеров и транспорт грунта, который отвечает агротехническим требова­ ниям при расположении хвостохранилища на землях, не имеющих растительного слоя;

эксплуатационные расходы на покрытие сухой поверхности хвостохранилища растительным грунтом и посадка технических культур с учетом их полива, удобрения и других агротехнических требований;

наличие в штатах предприятия специалистов агротехников, а также специального оборудования для этих работ.

367

Консервация хвостохраыилища должна проводиться но после окончания его эксплуатации, а буквально с первых дней эксплу­ атации хвостохрапилища, при этом особое внимание должно обра­ щаться на получение максимального экономического эффекта от тех средств, которые выделяются на копсервацию-

Опыт показывает, что отвальные хвосты в ряде случаев яв­ ляются ценнейшим сырьем для различных отраслей промышлен­ ности. В хвостохрапилища сосредоточиваются хвосты неодина­ ковой крупности, а следовательно, и с различным содержанием полезных компонентов, что доказано при исследовании ряда хвостохранилищ. Поэтому эксплуатация хвостохранилища должна вестись таким образом, чтобы вторичное использование хвостов можно было произвести с наименьшими затратами, с учетом их фракционирования при намыве.

Строительство хвостовых хозяйств должно осуществляться по проектам производства работ, разработанным строительной организацией на основные гидротехнические сооружения в строгом соответствии с проектом хвостового хозяйства. Проекты произ­ водства работ должны быть согласованы с проектным институтом, и предприятием-заказчиком.

Календарные графики строительства должны разрабатываться таким образом, чтобы в первую очередь заканчивалось строитель­ ство водосбросных сооружений хвостохранилища для пропуска паводковых расходов и осветленных вод. Только после этого можно заканчивать строительство ограждающих дамб хвосто­ хранилища. Сооружения системы оборотного водоснабжения и гидравлического транспорта хвостов должны строиться одновре­ менно.

В цолом сооружения системы гидравлической укладки хвостов должпы закапчиваться строительством и вводиться в эксплуата­ цию с таким расчетом, чтобы накопить в хвостохранилищо доста­ точное количество воды поверхностного стойа на момент пуска первой очереди предприятия. Все сооружения системы оборотного водоснабжения и гидравлического транспорта хвостов должны заканчиваться строительством и вводиться в эксплуатацию с таким расчетом, чтобы на момент пуска первой очереди предприятия они были опробованы и на них были закончены пуско-наладочные работы с использованием воды, накопленной в хвостохранилище.

Такой подход к срокам строительства сооружений хвостового хозяйства позволит:

избежать аварий на гидротехнических сооружениях при про­ пуске паводковых расходов и значительно повысить качество работ по всем сооружениям;

осуществить оборотное водоснабжение с первого дня работы предприятия, включая пуско-наладочный период, что значительно сократит загрязнение естественных водоемов и снизит затраты на строительство сооружений водоснабжения из внешних источ­ ников;

368

избежать наличия «узких мест» в работе систем хвостового хозяйства и тем самым быстрее достичь проектных технологиче­ ских показателей.

3. Примеры эксплуатируемых хвостовых хозяйств в СССР

Хвостовое хозяйство медной обогатительной фабрики

Проектная емкость хвосгохранилища — 225 млн. м3, окончание

снабжения с законтурным-дренажем— 561,7 тыс. руб. Система очистки сточных вод отсутствует.

Удельная стоимость гидротранспорта и укладки 1 т хвостов — 13 коп., возврата 1 м3 оборотной воды — 1,188 коп.

Численность обслуживающего персонала: дежурного — 51 чел., ремонтного — 51 чел., ИТР — 8 чел.

В период с 9 марта но 1 апреля 1971 г. создалась аварийная ситуация на первом поле хвостохрапилища и на насосной станции оборотного водоснабжения из-за нарушения нормальной работы шандор. водоприемного колодца. В связи с нарушением уплот­ нений нижних рядов гпапдор в оборотную воду поступало недопустимо большое количество твердого (до 26%).

Для ликвидации опасной ситуации аварийный водоприемный колодец был «погашен», а сброс слива хвостохранилища осуще­ ствлен через резервный колодец и коллектор.

Система гидравлического транспорта хвостов. Хвостовая пульпа имеет следующую характеристику: расход — 10 700 м3/ч,

Т: Ж = 1 : 4,32 (плотность 18,8% по массе). Плотность твердого — 2,7 г/см3.

Гранулометрический состав твердого: +0,40 мм — 2,1—6,2%

0,40—0,30 мм — 5,2—10,2% 0,30-0,20 мм — 0,0—0,1% 0,20-0,15 мм— 9,0—17,6% 0,15-0,10 мм - 4,1-6,5% 0,10-0,074 мм — 4,8—7,2%

—0,074 мм — 51,0—67,0%

Общий химический состав жидкой фазы пульпы и содержание

3G9

ксантогенат — 0,88; pH — 6,9—12,1; сухой остаток— 710—2180. Жесткость устранимая — 0,28; неустранимая — 4,9мг*экв/л.

Магистральные пульповоды из стальных труб диаметром 1020 мм уложены в три нитки (все рабочие): одна нитка от пульпонасосной станции № 1 до пульпонасосной станции № 2 длиной 2855 м; две нитки от пульпонасосной станции № 1а до пульпо­ насосной станции № 2 длиной 3210 м.

Распределительные пульповоды из стальных труб диаметром 1020 мм. От пульпонасосной станции № 2 пульпа подается на хвостохранилище по четырем ниткам распределительных пульпо­

Гидротранспорт хвостов осуществляется напорно-принуди­ тельным способом посредством грунтовых насосов, расположенных

вместимостью 1200 м3. В насосной имеются четыре зумпфа и уста­ новлены следующие насосы:

грунтовые насосы 20Гр-8 — 2 гат. (1 рабочий и 1 резервный); грунтовые насосы 12Гр-8 — 3 шт. (1 рабочий и 2 резервных); вертикальные песковые насосы 54-НС — 2 шт.; водяные насосы (для гидроуплотнения) ЗВ-200 — 2 шт.

В насосной установлен мостовой электрический крап грузо­ подъемностью 10 т.

Пульпонасосная станция № 1а расположена в 380 м от пульпо­ насосной станции № 1 и заглублена на 14 м от нулевой отметки. Площадь насосной — 10 920 м2, площадь застройки с аварийным резервуаром — 13 650 м2, объем надземной части — 8680 м3, объем подземной части — 25 496 м3, объем аварийного резерву­ ара — 10 000 м3. В насосной имеются четыре зумпфа и устано­ влены следующие насосы:

грунтовой насос 28Гр-8 — 1 шт. (работает периодически вместо одного или двух насосов 20Гр-8);

грунтовые насосы 20Гр-8 — 3 шт. (работает постоянно один насос, второй насос включается периодически на 1—1,5 ч для откачки пульпы из аварийного бассейна, третий насос в резерве); вертикальные песковые насосы ПНВ1-3—6 шт. и 54-НС— 1 шт.;

водяные насосы (для гидроуплотнения) ЗВ-200 — 2 шт.

В насосной установлен мостовой электрический кран грузо­ подъемностью 30/5 т.

Пульпонасосная станция № 2 расположена в 400 м 'от южной дамбы хвостохранилища. Площадь насосной — 1162 м2, объем — 14 904 м3. В насосной установлены следующие насосы (без зумп­ фов):

370