При обогащении и переработке минерального сырья широко применяются процессы сгущения и осветления. На сегодняшний день пастовые сгустители - это оптимальный метод обработки хвостов. «Пастой», или «сгущенным нижним продуктом» называется неосаждаемая суспензия с высоким содержанием твердого, отделяющая незначительное количество воды или вообще не отделяющая воду. Паста (рисунок 1.) обладает прочной структурой, состоящей из соединений частиц размером от 20 микрон и менее.
Специфические свойства пасты: малая отделимость воды, устойчивость к расползанию и внешним воздействиям, высокая вязкость, неразделимость.
Технология пастового сгущения решает множество задач в горнодобывающей индустрии.
Сгущение хвостов позволят уменьшить зависимость от существующих прудов-отстойников, и обеспечивает чистый слив для повторного использования на фабрике. Пасту можно складировать в уже имеющиеся пруды – она уляжется на дно, и будет сохранять плотность, не поддаваясь влиянию воды в верхней части пруда, даже при ее активном отборе или использовать для заполнения горных выработок. При применении пастовой технологии хвосты формируют конические отвалы (рисунок 2), площадь хвостохранилищ значительно меньше по сравнению с традиционными, а опасность утечек минимальна.
Рисунок 2 Хвостохранилище пастообразного сгущенного продукта
Основные конструктивные отличительные особенности пастового сгустителя:
- увеличенный слой осадка,
- специальная конструкция граблин, позволяющая транспортировать пастообразный осадок,
- высокое значение отношения высоты к диаметру аппарата (1-6),
- крутой уклон днища (до 70°).
Рассмотрим технологию пастового сгущения на примере комплекса из двух 30-ти метровых пастовых сгустителей компании Outotec (рисунок 3).
Характеристики сгустителя: диаметр 30 м, высота 26 м; питание - 1720 м3/ч, твердого 45—48%; сгущенный продукт - 940 м3/ч, твердого 68—70%.
В 2013 году хвостохранилище компании Яра было практически полностью заполнено. Рассматривалось три возможных варианта решения этой проблемы: построить новое хвостохранилище, увеличить высоту дамбы или инвестировать в новые технологии, которые позволят использовать старое хвостохранилище в течение длительного времени. От идеи строить новое хвостохранилище и расширять площадь хвостового хозяйства отказались. Компанией Outotec было проведено исследование на опытной установке с 14-метровым сгустителем. Установка эксплуатировалась в 2013 и 2014 годах. В ходе ее эксплуатации были определены исходные данные для проектирования сгустителя и системы разгрузки.
В 2017 году комплекс пастового сгущения с двумя 30-метровыми сгустителями прошел испытания на воде при температуре минус 25 градусов по Цельсию. В течение месяца с момента пусконаладки комплекс прошел гарантийные испытания и продолжает работать с февраля 2017 года.
Применение этого комплекса позволит руднику работать до конца срока отработки, до 2035 года, без дополнительных вложений в хвостохранилища.
Наш опыт проектирования и эксплуатации пастового сгустителя на примере пятиметрового сгустителя. На рисунке 4 представлен пастовый сгуститель СЦ-5П, спроектированный и изготовленный для Красноярского химико-металлургического завода (КХМЗ) для разделения исходного материала на жидкое (раствор гидроокиси лития) и твердое (мел). На КХМЗ применяется известковая технология переработки литиевого сырья.
Рисунок 4 Пастовый сгуститель СЦ-5П.
| Параметры | Значение |
| Мощность привода, кВт | 3 |
| Частота вращения гребкового устройства, об/мин | 0,22…0,44 |
| Диаметр чана, м | 5 |
| Высота чана, м | 4,265 |
| Габариты, мм - длина - ширина - высота |
7835 5745 8195 |
| Масса сгустителя, кг | 13225 |
Питание сгустителя 25-28 м3/ч, твердого 20%, содержание твердого в сгущенном 70-75%.
Разработка 5-ти метрового пастового сгустителя подтолкнула нас к разработке типоразмерного ряда. На данный момент разработана конструкторская документация на пастовый сгуститель СЦ-9П с диаметром чана 9м (рисунок 6).
Рисунок 6 Пастовый сгуститель СЦ-9П.
Исходя из опыта разработки и эксплуатации пастового сгустителя, при сгущении хвостов литиевого производства можно сделать вывод: пастовое сгущение – это технология будущего для различных отраслей горной промышленности. Она исключает необходимость возведения дамб хвостохранилищ, повышает извлечение воды из хвостов. Полученный продукт может использоваться для обратной закладки горных выработок. Уменьшение объема отходов сокращает затраты на их утилизацию и делает их более безопасными для окружающей среды.
Прокофьева А.Б.,
начальник конструкторско-технологического отдела
ЗАО «ТИГОМ», г. Новосибирск