8. ПОРОДНЕ ГОСПОДАРСТВО ФАБРИКИ

Породне господарство збагачувальної фабрики являє собою комплексну систему, призначену для видалення і складування відходів, прояснення і очищення стоків та оборотного водопостачання.

Залежно від крупності і вологості відходів, що видаляються з фабрики, розрізняють сховища для мокрих дрібних відходів і сховища для сухих крупних відходів.

1. Транспортування й укладання дрібних мокрих відходів

При мокрих процесах збагачення корисних копалин утворюється пульпа, яка містить відходи. Ця пульпа гідравлічним способом по лотках і трубах транспортується в спеціально створені природні або штучні басейни-сховища - гідравлічні відвали, де відбувається осадження і укладання твердої фази відходів та прояснення води, що направляється в оборот на фабрику.

Площадка, на якій розташовується басейн-сховище, вибирається на основі вивчення матеріалів топографічних, інженерно-геологічних і гідрогеологічних досліджень. При виборі площадки повинні бути дотримані такі умови:

• місткість басейну повинна бути достатньою для складування відходів протягом усього періоду експлуатації фабрики,

• при вмісті в складованих відходах або окремих їхніх фракціях цінних компонентів, що можуть бути використані в майбутньому або в інших галузях промисловості, необхідно передбачити можливість їхнього відвантаження,

• басейн повинен розміщатися нижче рівня площадок прилеглих житлових масивів і промислових підприємств, щоб запобігти їхньому затопленню у випадку аварії, крім того це дозволить використовувати самопливний транспорт пульпи в басейн,

• мінімальна віддаленість гідравлічного відвала від зони забудови повинна бути не менше 1 км,

• заборонено скидати прояснені води у водойми, які використовують як джерела водопостачання або як рибогосподарські,

• місце розташування площадки під басейн-сховище необхідно узгоджувати з планами забудови району,

• найдоцільніше розташовувати гідравлічний відвал у природній западині або долині, що дозволяє при невеликій довжині дамби для обгороджування одержати басейн значного об'єму. Типи гідравлічних відвалів, що зустрічаються в практиці збагачення, наведені в табл. 8.1.

Взагалі транспортування і складування мокрих дрібних відходів збагачення здійснюється за такою схемою (рис. 8.1). Від збагачувальної фабрики відходи по головному пульпопроводу подаються в розвідний пульпопровід, прокладений по дамбі, що огороджує сховище.

Таблиця 8.1 -- Типи гідравлічних відвалів

У розвідному пульпопроводі на відстані 1 - 2 м один від одного робляться отвори з насадками, через які відходи по жолобах направляються в басейн, де тверді частинки осаджуються, а прояснена вода через зливні колодязі відводиться в колектор і повертається на фабрику.

Дамба (гребля) огородження басейну-сховища першої черги зводиться з місцевих матеріалів висотою 4-6 м. Висота греблі першої черги повинна бути не менш ніж на 1 м вище рівня води в басейні. Басейн, що утворюється, за місткістю повинен бути достатній для скидання відходів протягом першої зими експлуатації збагачувальної фабрики, а площа його дзеркала повинна забезпечити прояснення води.

Якщо відходи містять до 60 % матеріалу крупністю --0,074 мм, то дамби намивають із самих відходів. При більш тонких відходах споруджують змішані дамби, а із місцевих піщаних або піщано-гравійних матеріалів зводяться тільки маленькі дамби нарощування. У деяких випадках роблять класифікацію відходів на дамбі і піски використовують для намиву дамби, а злив скидають в басейн. Басейн заповнюється в напрямку від дамби, при цьому крупні частинки, осаджуючись поблизу дамби, збільшують її міцність.

Стічні води флотаційних фабрик після прояснення містять реаґенти, тому випускати їх у відкриті водойми без додаткового очищення забороняється. Способи хімічного очищення стічних вод перед скиданням їх у відкриті водойми повинні розроблятися в проекті збагачувальної фабрики на основі результатів досліджень.

Вуглезбагачувальні фабрики проектують з цілком замкненою водно-шламовою схемою, що дозволяє значно знизити потребу фабрики у свіжій воді.

Необхідна місткість басейну-сховища визначається за формулою:

V = Qn / [ηδ(1 - m)] ,м³ , (8.1)

де Q -- маса відходів, що укладаються протягом року, т/рік; n -- число років експлуатації фабрики; η -- коефіцієнт заповнення басейну-сховища, який змінюється пропорційно його місткості і приймається η = 0,75 - 0,90; δ -- густина твердої фази відходів, т/м³; т -- пористість відкладів відходів, яка змінюється обернено пропорційно середньозваженій крупності їхніх частинок (т = 0,40 - 0,65).

2. Транспортування й укладання крупних сухих відходів

Вибір способу транспортування й укладання сухих і крупних зневоднених відходів збагачення залежить від їхніх фізичних властивостей і кількості, рельєфу площадки для складування відходів, відстані між збагачувальною фабрикою і відвалом.

Відвали сухих відходів розміщають поза територією фабрики з дотриманням протипожежних і санітарних норм, відповідно до яких для вуглезбагачувальних фабрик розриви між відвалами породи і громадськими, житловими та промисловими спорудами повинні бути не менше передбачених нормативами:

- від населеного пункту...……………………………………........ 500 м,

- від лінії електропередачі 35 кВ і вище...…………………….… 300 м,

- від лінії електропередачі 3-6 кВ...…………………………….... 100 м,

- від вентиляційного ствола шахти...……………………………... 80 м,

- від адміністративних приміщень і контор...………………....…. 50 м,

- від шосейних і ґрунтових доріг...…………………………....….. 40 м,

- від допоміжних будівель і споруд...…………………...……...… 20 м.

Місткість відвалу для крупних сухих відходів визначається за формулою:

V = Qn/γ , (8.2)

де γ - насипна щільність відходів, т/м³, інші позначення ті ж.

Найчастіше в практиці збагачення застосовують чотири способи транспортування й укладання крупних сухих відходів.

1-й спосіб. Транспортування відходів скіпами або вагонетками по похилих рейкових коліях і укладання їх у конусоподібні відвали (терикони).

Відходи накопичують у бункерах, місткість яких приймають звичайно рівною масі відходів, одержуваних за зміну, мінімально -- за 2-3 години роботи збагачувальної фабрики. З бункерів відходи завантажують у скіп або вагонетку і канатною відкаткою по рейковій колії з кутом нахилу 20 - 30^о піднімають на вершину відвалу і перекидають (рис. 8.2 а). Місткість відвалу звичайно досягає 3 - 4 млн м³.

Продуктивність установки для транспортування відходів при одноколійній відкатці складає 5 - 15 м³/год, при двоколійній 15 - 55 м³/год.

Цей спосіб транспортування й укладання відходів застосовується при розміщенні відвалу на горизонтальній площадці і розташуванні його на віддалі від фабрики не більше ніж 0,7 км.

Перевага конусоподібних відвалів -- невелика займана ними площа, що особливо важливо при великій кількості одержуваних відходів і тривалому терміні експлуатації фабрики. Недоліки -- трудомісткість робіт з підтримки рейкового шляху, складність пересування розвантажувальних ферм, забруднення повітря, а для вуглезбагачувальних фабрик -- і схильність до самозаймання.

2-й спосіб. Транспортування відходів у відвал конусоподібної форми пересувними стрічковими конвеєрами (рис. 8.2 б) застосовується в умовах м'якого клімату, якщо можлива цілорічна робота під відкритим небом. Кут підйому стрічкових конвеєрів приймається 16 - 17^о. Відстань від відвалу до фабрики також не перевищує 0,7 км. Місткість відвалів при цьому способі укладання відходів складає 1-2 млн м³.

3-й спосіб. Транспортування відходів підвісними канатними дорогами застосовується при розташуванні відвалу від фабрики на відстані до 3 км. При маятниковому русі вагонеток і довжині відкатки до 0,8 км канатні дороги забезпечують продуктивність 100-150 м³/год. Форма відвалу залежить від прийнятої схеми розташування щогл:

- конусоподібні відвали утворюються при одній кінцевій щоглі (рис. 8.3 а),

- штабельні - при спорудженні декількох щогл і розміщенні штабелів у прольотах між ними (рис. 8.3 б),

- секторні -- при пересуванні кінцевої щогли по дуговій рейковій колії (рис. 8.3 в).

Переваги підвісних канатних доріг у порівнянні з наземною рейковою відкаткою полягають у тому, що вони не залежать від рельєфу місцевості, можуть перетинатися з наземними комунікаціями, не вимагають трудозатрат на підтримку шляхів і переміщення розвантажувальних ферм. Їхній головний недолік -- великі капітальні витрати на спорудження високих сталевих щогл.

В умовах холодного клімату підвісні канатні дороги не можна застосовувати для транспортування відходів підвищеної вологості через їхнє змерзання у вагонетках.

4-й спосіб. Транспортування відходів у перекидних залізничних вагонах або автосамоскидами з утворенням плоских відвалів (рис. 8.4). Відвал розташовується на похилій площадці, відходи скидаються під укіс і розрівнюються бульдозером. Цей спосіб застосовується при великій продуктивності фабрики і значному віддаленні відвалу (більше 3 км). Місткість відвалу складає 3-10 млн м³. Переваги способу полягають в його високій продуктивності (до 500 т/год), маневреності транспорту (особливо автомобільного), незначній імовірності самозаймання відходів (відвал знаходиться в западині), крім того, відвали зручні для рекультивації.

Використання відвальних відходів підвищує комплексність переробки корисної копалини, дозволяє одержати нові види продукції і приводить до зменшення земельних площ, які займають відвали і які можуть бути використані для потреб сільського або лісового господарства. Тому при розробці проектів збагачувальних фабрик повинні розглядатися питання можливості використання породи для одержання побічної продукції (наприклад, силікатної цегли, будівельного щебеню, аглопориту й ін.).

8.3 Схеми укладання відходів і оборотного водопостачання

Принципам укладання відходів і оборотного водопостачання задовольняють наступні схеми (рис. 8.5), які застосовуються на існуючих і проектованих гірничозбагачувальних підприємствах.

Свіжа вода

Свіжа вода

Свіжа вода

Свіжа вода

Оборотна вода

Оборотна вода

Оборотна вода

Оборотна вода

Збагачувальна

фабрика

А

В

Б

Г

Збагачувальна

фабрика

Флокулянт

Збагачувальна

фабрика

Збагачувальна

фабрика

Флокулянт

Відходи І ст.

збагачення

Рис. 8.5 -- Схеми складання відходів і оборотного водопостачання, які використовують на рудних збагачувальних фабриках:

1 - басейн-сховище; 2 -- радіальний згущувач; 3 -- насос; 4 -- стрічковий конвеєр; 5 -- відвал крупних відходів; 6 -- гідроциклон.

Флокулянт

1

3

1

1

2

1

2

2

3

3

3

3

3

3

5

3

3

3

3

6

4

Схема А використовується на збагачувальних фабриках з тонким подрібненням і мокрими методами збагачення (флотація, магнітна сепарація й ін.).

Пульпа, що містить дрібні відходи, напірним гідротранспортом направляється в басейн-сховище, де тверда фаза осаджується, а освітлена вода через колодязі і колектор повертається на фабрику. При використанні цієї схеми флокулянт, як правило, не застосовується.

Схема Б також використовується на збагачувальних фабриках з тонким подрібненням і мокрими методами збагачення.

Дрібні відходи попередньо згущують у радіальному згущувачі, куди для інтенсифікації процесу осадження твердої фази подають флокулянт. Згущений продукт напірним гідротранспортом направляють у басейн-сховище, а злив повертають у процес (оборотна вода). Через залишкову концентрацію реаґентів у зливі радіального згущувача схема Б не може бути застосована на фабриках зі складним реаґентним режимом.

Схема В застосовується на фабриках, що збагачують корисні копалини в широкому діапазоні крупності, сухим і мокрим способом (наприклад, на магнітозбагачувальних фабриках, які застосовують суху і мокру магнітну сепарацію).

Крупні сухі або зневоднені відходи направляють у відвал одним з чотирьох способів. Дрібні відходи після попереднього згущення напірним гідротранспортом направляють у відвал. Злив радіального згущувача використовується як оборотна вода.

Схема Г може бути використана на збагачувальних фабриках зі стадіальним збагаченням корисних копалин.

Основний обсяг грубоподрібнених відходів першої стадії збагачення направляють у басейн-сховище без попереднього згущення. Більш тонкі відходи наступних стадій збагачення направляють в басейн-сховище після попередньої обробки, що полягає в класифікації і згущенні. Злив радіального згущувача -- оборотна вода.

Схема Г використовується рідко, тому що капітальні й експлуатаційні затрати при ній вищі, ніж за схемами А, Б, В.

Деякі діючі вуглезбагачувальні фабрики при обробці відходів застосовують схему В з використанням дорогих, складних у гідротехнічному відношенні споруд - мулонакопичувачів. Однак для проектованих, споруджуваних і реконструйованих фабрик при виборі схем обробки відходів флотації варто виходити з наступних основних вимог:

• схема обробки відходів флотації повинна забезпечити одержання чистої води для використання її в оборотному циклі фабрики;

• згущений продукт згущувачів при використанні фільтр-пресів повинен містити твердої фази не менше 350 кг/м³;

• зневоднений продукт фільтр-пресів при вологості не більше 25 % повинен самостійно або в суміші з гравітаційними відходами легко транспортуватися у відвал автомобільним або іншим видом транспорту;

• схема обробки відходів флотації повинна забезпечити спільне складування у відвалах флотаційних і гравітаційних відходів.

За однією з таких схем (рис. 8.6, схема 1) відходи флотації після згущення в радіальному згущувачі направляють у відсаджувальні центрифуги. Флокулянт (поліакриламід) подають у згущувач і центрифуги. Злив згущувача і фугат центрифуг -- оборотна вода. Ця схема не дістала широкого застосування на вуглезбагачувальних фабриках з двох причин:

- велика витрата флокулянту (30-50 г/т подають у радіальний згущувач і 200-400 г/т -- у центрифуги),

- швидке накопичення мулів у водно-шламовій системі фабрики при поверненні в оборотний цикл фугату відсаджувальних центрифуг.

Перспективною є схема 2 (рис. 8.6), яка передбачає попереднє висококонцентроване згущення відходів флотації в циліндроконічних згущувачах і подальше їх зневоднення у фільтр-пресах. У фільтр-пресах одержують два кінцевих продукти -- чистий з концентрацією 1 кг/м³ твердої фази - фільтрат і збезводнений до транспортабельного стану -- осад. Головні переваги цієї схеми обробки відходів флотації -- відсутність необхідності відводу земельних ділянок під мулонакопичувачі і наявність на фабриці одного породного господарства для спільного складування відходів гравітаційного і флотаційного збагачення.

4. Рекультивація земель, зайнятих відходами вуглезбагачення

Землі, використовувані для складування відходів вуглезбагачення, займають значні площі і служать джерелом забруднення навколишнього середовища пилом і газами. Зменшення земельних площ, відчужуваних для складування відходів, досягається застосуванням різних схем обробки відходів збагачення.

Найпростішою є схема зі згущенням відходів флотації до вмісту твердого 700-800 кг/м³, після чого вони змішуються з породою гравітаційного відділення в співвідношенні 1:4 (за масою). Якщо отримана суміш виявляється недостатньо зневодненою, у суміш додають негашене вапно в кількості 1 - 10 кг/т. Підготовлену в такий спосіб суміш відходів можна транспортувати автосамоскидами в плоскі відвали, яри, відпрацьовані кар'єри. Засипані площі після покриття шаром чорнозему піддають рекультивації.

Різновидом розглянутої технології є схема, за якою до згущених відходів флотації для стабілізації суміші флотовідходів з крупною породою додають цемент (6 % від маси твердої фази у відходах).

Перспективною є технологічна схема, яка передбачає послідовне зневоднення відходів флотації в циліндроконічних згущувачах і фільтр-пресах (рис. 8.6, схема 2) і складування їх разом з відходами гравітаційного відділення.

Маса відходів вуглезбагачення, що знаходяться у відвалах, обчислюється десятками мільйонів тонн. Відвали минулих років (в основному терикони), які звичайно розташовані поблизу або усередині населених пунктів, є джерелами пило- і газоутворення, а також займають значні площі, які можуть бути використані під забудову.

Можливі такі технологічні рішення по приведенню площ, займаних відвалами, у первинний стан або під забудову:

• розробка териконів з вивозом породи для використання її як закладний матеріал або для заповнення вільних ємностей у кар'єрах;

• гасіння і перетворення форми териконів у плоскі відвали, озеленення і використання їх як вільних територій, позбавлених зон шкідливого впливу;

• планування породної маси на вільній площі або в межах терикону;

• осушення, нанесення ґрунтового шару і озеленення територій, зайнятих басейнами-сховищами.

У проекті фабрики повинні бути обґрунтовані рішення по відновленню земель, зайнятих відвалами і сховищами. Передбачаються способи зняття родючого шару ґрунту, транспортування його до місця укладання або тимчасового збереження, нанесення родючого шару на відновлювані землі, облаштування дренажу і комунікацій.

вгору