CC BY
20Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies 3 (2014 7) 290-294
УДК 622-17:66.065.8/.004.4
Растекание пастообразных хвостов обогатительного передела
А.А. Шершнев, В.Е. Кисляков*
Сибирский федеральный университет Россия, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79
Received 08.10.2013, received in revised form 27.02.2014, accepted 18.04.2014
В статье приводится модель множественной корреляции распределения массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади, которая позволит обосновать параметры складирования пастообразных хвостов в отвалы вскрыши.
Ключевые слова: хвостохранилище, пастовое сгущение, полиакриламид, статистическая обработка.
Объем отходов обогатительного производства, накапливающихся в процессе эксплуатации рудных месторождений, достигает сотни миллионов кубометров. Площадь отчуждаемых под хвосты земель может достигать сотни гектаров. При таких объемах строительство хвостохра-нилища и его эксплуатация являются весьма дорогостоящими и особо опасными. Кроме того, хвостохранилище наносит вред окружающей среде. В первую очередь речь идет о загрязнении поверхностных и грунтовых вод, а также воздушной среды и почвы. Значителен риск глобального загрязнения в случае разрушения грунтовых плотин. Из-за значительных затрат на изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию хвостохранилищ многие объекты становятся малопривлекательными для инвестиций. Поэтому использование глубокого или пастового сгущения хвостов после обогатительного передела позволит укладывать несегрегирующий материал в отвал вскрышных пород, исключая строительство хвостохранилищ. Другим преимуществом данной технологии является экономия воды, особенно в районах с незначительными её запасами.
Из всех состояний возможных видов хвостов (сухих, влажных, обводненных) пастообразные хвосты характеризуются специфическими свойствами, требуют специальных методов исследований и индивидуальной оценки.
Для обоснования параметров складирования пастообразных хвостов в отвалы вскрыши были проведены лабораторные исследования процесса их растекания.
Все образцы пастообразных хвостов были цилиндрической формы, высотой (Ь) 4 см, первоначальной площадью 9,6 см2 и массой (т) 70 г.
В процессе исследований отношение твердого к жидкому в пастообразных хвостах изменялось соответственно: 80:20; 75:25; 70:30 (рис. 1). Жидкая фаза пастообразных хвостов со-
© Siberian Federal University. All rights reserved
* Corresponding author E-mail address: vkislyakov@sfu-kras.ru
держала концентрированный раствор флокулянта полиакриламид (ПАА) с концентрацией 0,1, 0,5 и 1,0 %. Твердый компонент в пастообразных хвостах - измельченная до класса -0,074 мм железная руда.
По всем полученным результатам исследований были построены зависимости, изображенные на рте. 2-6.
Как видно из статистической обработки результатов исследований (рис. 1-3), распреде -ление точек носит полиномиальный характер второй степени. Зависимость растекания пастообразных хвостов от концентрации раствора ПАА и отношения Т:Ж линейная.
Математическая модель распределения массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади в зависимости от времени растекания и концентрации раствора ПАА будет иметь следующий вид:
Рис. 1. Образец пастообразных хвостов в процессе растекания с отношением Т: Ж=70:30 при концентрации ПАА 1,0 %
ш/5 - 0Д4- - о.яч^ + (Ш
-4_ ^ д хх1
1 |
т/К = ОДОДЦ? - 1Л + ьш ♦ н
4:0 ■ -1.
— т1
а я л
-0.5
0 0,5 1
Десятичный логарифм времени мин)
1.5
♦0,1 % ПАА
10.5 «ПАА
Ж 1.0 94 ПАА
Рис. 2. Распределение массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади с течением времени для отношения Т:Ж=80:20
Десятичный логарифм Бремени мин]
♦ 0,1 Я'О ПАА ■ 0,5 % ПАЛ А 1,0 % ПАА
Рис. 3. Распределение массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади с течением времени для о тношения Т:Ж= "75:25
Десятичны и логарифм времени (IgL мин)
♦ 0,1 % ПАА ■ 0,5 % ПАА А 1,0 % ПАА
Рис. 4. Распределение массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади с течением времени для отношения Т:Ж=70:30
- при Т:Ж=80:20:
m/S = [(0,14^ + 0,l)-(lgf)2 -(0,32-0,43qqHgi + O^q^ +5,8877]-00-2,т/мM (1)
- при Т:Ж=75:25:
ml S = [(0,55-0,444д44 ) • (lg t)2 - (1,79 - 0,83^ ) • lg t + 1,2 7qnM + 4,94] • 10-2, т / м:2, (2)
- при Т:Ж=70:30:
т/S = [(1,05-0,03qnAA)• (lgГ)2 -(2,69-0,57^)• lgt + 0$lqnAA + 3,55].10-2,т/м2, (3)
ХЕастаЕ,
-Г :ГКи7НК0--Т:-Н=70ИН ......И:Ж=В020
Рис. 5. Массовая концентрация пастообразных хвостов от концентрации раствора ПАА
ХЕ0СТ1Х. 9>о
-0,1% ПАА--0,5% ПАА ......1,0% ПАА
Рис. 6. Массовая концентрация пастообразных хвостов от содержания твердого компонента
где дЛАА - концентрация раствора ПАА в жидкой фазе, %;е - время растекания пастообразных хвостов, мин.
Уравненит множественной корреляции Тудет иметь еид
т/5 = [((0,04 • G - 3,5) • яПАА - 0,1-G + 7,69) • (^/)2 -
- ((0,01 • а -1,(5(5) - япм - 0,14 • О +12,21)-^ (+ (4)
+ (5,16 - 0,06 • О) • яПАА + 0,23 • О -12,61] -10-2, т /м4
Приведенная модель действительна в интервале времени растекания пастообразных хвостов 75 > / > 3 0 мин (в данном временном диопазоне образцы пастообразных хвоттов при растекании принимаки еитойчивое состояние;) и при постоянной высоте 7лоя, равной 44 см.
При увеличении высоты слоя пастообразных хвостов в модель вводится поправочный коэффициент использования площади отвала (К):
К = 0,05к + 0,8, (5)
где к - высота слоя пастообразных хвостов, м.
Таким образом, полученная модель множественной корреляции распределения массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади позволит обосновать параметры складирования пастообразных хвостов в отвалы вскрыши.
Spreadability of Paste Tailings after Concentrating Repartition
Andrei A. Shershnev and Victor E. Kislykov
Siberian Federal University 79 Svobodny, Krasnoyarsk, 660041, Russia
The article focuses on the model of multiple correlation distribution of the paste tailings mass concentration per unit area. This model substantiates warehousing parameters of paste tailings into waste pile.
Keywords: tailing dump, paste thickening, polyacrylamide, statistical treatment.
