CC BY
313
------------------------------------------ © Б.А. Борзаковский, 2005
УДК 622.363.1/.2 Б.А. Борзаковский
ТЕХНОЛОГИЯ ГИДРОНАМЫВА СОЛЕОТВАЛА НА КАЛИЙНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ВЕРХНЕКАМЬЯ
Семинар № 7
ш ж ри производстве калийных удоб-
Л. Л. рений образуются твердые и жидкие отходы. Твердые отходы (солеот-ходы) представлены в основном (92 -95 %) каменной солью, а жидкие (шламы) представляют собой суспензию из насыщенного рассола и твердого из солевых и глинистых материалов. Содержание последних в твердом составляет 25-60 %.
Солеотходы размещают на земной поверхности в солеотвал, а шламы - в шла-мохранилище. На европейских калийных предприятиях солеотходы в солеотвал складируют сухим способом с применением конвейерного транспорта и отвало-образователей. Шламы гидротранспортом доставляют в специально сооружаемые шламохранилища. В Канаде солеотходы размещают совместно со шламом гидравлическим способом.
Эти способы имеют свои преимущества и недостатки. Преимущество сухого способа складирования в том, что на прочном основании высота солеотвала может достигать 100-150 м, что позволяет на сравнительно небольших площадках размещать большие объемы солеотходов, вследствие этого от атмосферных осадков образуются небольшие объемы рассолов.
Преимущества гидравлического способа в том, что требуются меньшие затраты на удаление солеотходов и под со-леотвалы не требуются площади с прочным основанием.
Недостатки сухого способа складирования - большие затраты на конвейерный транспорт и отвалообразование и необхо-
димость в площадях с прочным основанием.
Недостатки гидравлического способа -меньшая высота солеотвалов и, как следствие, необходимость в больших площадях под солеотвалы и большие объемы рассолов от атмосферных осадков.
На Верхнекамском месторождении калийно-магниевых солей солеотходы складируют в солеотвал сухим способом, а шламы размещают в шламохранилище. Идея применения гидравлического способа складирования возникла тогда, когда появилась необходимость в расширении площади солеотвала на Втором Соликамском рудоуправлении (СКРУ-2). Наиболее перспективной площадью под расширение солеотвала являлась площадь заполненного твердой частью шлама шламохранилища, так как шламохранилище примыкало к солеотвалу через разделительную дамбу. Грунты заполненного шламохранилища, далее шламохранилище, слабые. Известно, что при слабых грунтах их можно использовать под основание только путем постепенного нагружения слоями отвала небольшой высоты. Наиболее приемлемым способом такого нагруженияявляется гидронамыв, поскольку при этом солеотходы растекаются по большей площади, высота слоев может быть выбрана любая и обеспечивается безопасность работ, так как оборудование на намытом массиве вначале не используется.
Проведенные расчеты устойчивости намываемого массива показали, что на шламохранилище можно намыть слой солеотходов толщиной 10 м с углом откоса
10 11
Рис. 1. Технологическая схема гидронамыва солеотходов с приготовлением пульпы на откосе солеотвала на шламохранилище СКРУ-2: 1 - ленточный конвейер; 2 - отвалообразователь; 3 - рассоло-провод; 4 - нанимаемый массив; 5 - бульдозер, 6 - обваловка; 7 - рассолосборник; 8 - насос; 9 - разделительная дамба; 10 - отложение шламов; 11 - дамба шламохранилища: 12 - траншея на относе солеотвала
16°, а для предохранения дамб шламохранилища от возможных деформаций между дамбой и откосом намываемого слоя необходимо оставить промежуток до 30 м.
Технология намыва состояла в следующем. Солеотходы на солеотвал подают конвейерами и сбрасывают в приемную воронку, установленную на верхней бровке солеотвала. В эту же воронку подают рассол из рассолосбор-ника шламохранилища. Образовавшаяся пульпа из воронки по лотку, установленному на откосе солеотвала, поступает в шламохранилище. Солеотходы оседают, а рассолы стекают в незаполненную часть шламохранилища (рассолосборник), откуда их вновь подают на приготовление пульпы. По мере намыва управление площадью намыва производят с помощью создания вала из намытых солеотходов, для чего применяют бульдозер.
В результате опытных работ было установлено следующее. Намыв солеотходов происходит равномерно по всей площади
растекания солеотходов. Растрескивания намытого массива, локальных понижений не отмечается. Не отмечен и выпор шламовых отложений под нагрузкой намытого массива.
Бульдозерные работы можно безопасно производить при толщине слоя намыва не менее 1 м, не позднее чем через 12 часов после намыва, так как позже массив становится плотным и с трудом разрабатывается ножом бульдозера.
Спуск пульпы по лотку сопровождается локальным разбрызгиванием рассола, что в местах брызг приводит к образованию каверн на откосе солеотвала с последующим искривлением лотка. Образование каверн от брызг вызвано ненасыщенностью рассола из-за попадающих в рассолосборник атмосферных осадков. Для исключения образования каверн от брызг пульпу стали спускать из воронки по трубопроводу. Это позволило стабилизировать работу гидронамыва, однако при аварийном прекращении подачи рассола возможна длительная остановка гидронамыва из-за забивки лотка солью. Для того, чтобы исключить
забивки, провели эксперимент приготовления пульпы не в воронке, а непосредственно на откосе солеотвала. Этот способ показан на рис. 1.
При этом способе приготовление пульпы происходит в траншее, которую образует пульпа в откосе солеотвала в течение суток работы. Pасчеты показали, что в условиях CKPy-2 устойчивость бортов траншеи обеспечивается при глубине траншеи до 30 м. Технология запатентована патент № 2204717 [1]. В настоящее время на CKPy-2 намыв ведут с образованием пульпы на откосе солеотвала. План намытого участка показан на рис. 2.
Наибольшая высота намыва в точке поступления пульпы составляет 38 м. Pа-боты по намыву продолжаются.
В связи с положительным опытом гидронамыва солеотходов на шламохранилище CKPy-2 было предложено произвести намыв слабого основания на Третьем Березниковском рудоуправлении
(БКОТУ-3). Вторая очередь (площадка) солеотвала имеет наклонное слабое основание, представленное текучими супесями. По этой причине отсыпка солеотвала запроектирована в два яруса. Высота первого
Рис. 2. План гидронамыва солеотходов на ложе шламохранилища СКРУ-2 (14.10.2004): 38 - высота намытого солеотвала, 1 - отвалооб-разователь; 2 - рассолопровод: 3 -земляная дамба
яруса по условиям устойчивости должна быть не более 30 м, а высота второго яруса ограничивается только размерами площадки и углом наклона конвейеров и достигает 120 м.
Так как отсыпка в два яруса требует больших затрат, то была изучена возможность использования гидронамыва для формирования первого яруса. Задача заключалась в том, чтобы обеспечить намыв солеотходов на основание, с наклоном около 3°.
В условиях БОТУ-3 производить намыв на основании с наклоном 3° пульпой такой же концентрации, что и на CKPy-2, было необоснованно, так как при таком наклоне не происходило бы оседание солеотходов на основание вблизи точки слива пульпы, она стекала бы в нижнюю точку площади солеотвала, размывая пригрузочный слой грунта, покрывающий защитную пленку, уложенную на ложе солеотвала.
Для определения параметров пульпы, при которых происходит оседание со- ле-отходов вблизи точки слива, провели опытные работы. В результате опытных работ установлено, что при объемной концентрации твердого 0,5, солеотходы начинают оседать сразу же у места слива пульпы, а угол откоса намываемого массива составляет 4,5-5,0°.
В 2000 году на БОТУ-3 случился пожар (сгорела галерея, в которой были установлены ленточные конвейеры, транспортировавшие солеотходы на солеотвал). Обогатительная фабрика была остановлена. Для возобновления работы фабрики было решено производить складирование соле-
мешалка; 3 - насос; 4 - гидроциклон; 5 - промежуточная емкость; 6 - насос; 7 - отсыпаемый солеотвал; 8 -ложе солеотвала; 9 - намываемый массив; 10 - сливной колодец; 11 - сливная труба; 12 - обваловка; 13 -прудок рассола; 14 - рассолосборник; 15 - дамба рассолосборника; 16 - насос; (р) - расходомер; (м) - манометр
отходов гидронамывом с доставкой соле-отходов на новую площадь солеотвала гидротранспортом. Поскольку максимальная объемная концентрация пульпы при гидротранспортировке значительно ниже, чем необходимо для намыва, специалистами ОАО "Галургия" предложено перед гидронамывом произвести сгущение пульпы с помощью гидроциклона. Технологическая схема намыва с применением гидроциклонов приведена на рис. 3.
Пульпу для гидронамыва готовили в мешалке, установленной на фабрике. Расстояние подачи пульпы на солеотвал 800 м, подъем трассы 10 м. Пульпу подавали насосом с напором 71 м вод. столба. Гидроциклоны установили на отметке, которая обеспечивала складирование солеотходов с помощью гидронамыва на период восстановления конвейерной галереи (10 месяцев).
Для сгущения всех солеотходов, поступающих после обогащения, были установлены три гидроциклона ГЦ-710. Пески гидроциклонов направляли на ложе солеотвала, а слив возвращали насосом через промежуточную емкость в мешалку.
Потерю жидкой фазы, уходящей вместе с песками, компенсировали подачей в мешалку рассолов, образующихся в сушильном отделении при газоочистке. Так как рассолы газоочистки ненасыщены, то они растворяли мелкую фракцию солей, приходившую в мешалку со сливом гидроциклона. Этим самым рассолы газоочистки исключали возникновение циркулирующей нагрузки. Технологическая схема показана на рис. 3.
Кроме этого, в мешалку для надежности работы были подведены оборотные рассолы из шламохранилища. Технология запатентована, патент №2194162. [2].
Часовая подача солеотходов зависела от работы фабрики и составляла 250-370 т/ч. Солеотходы распределились на площади около 11 га. Объем намыва составил 1,5 млн т. Для предупреждения заиливания рассолосборника растекание пульпы, как и на СКРУ-2, ограничивали валами из солеотходов. Отвод рассолов из намытого массива происходил через намытый массив.
Описанная технология гидронамыва работала надежно. За весь период работы
остановок не было, что обеспечило непрерывную работу фабрики.
Большая надежность работы гидронамыва и меньшая трудоемкость работы по складированию солеотходов побудили провести оценку возможности дальнейшего развития солеотвала БКРУ-З с применением гидронамыва.
При разработке схемы развития солеотвала с применением гидронамыва приняли конвейерную доставку солеотходов. Такое решение позволяет использовать существующий конвейерный тракт подачи солеотходов на солеотвал, что не требует новых затрат на их гидротранспорт от фабрики на солеотвал.
Технико-экономическое сравнение вариантов сухого способа отсыпки солеотвала с вариантом гидронамыва солеотвала для
1. Пат. № 2204717, МКИ Е21С 41/00. Способ отвалообразования отходов обога-щения калийных руд на слабое основание. / А.Л. Березин, Б.А. Борзаковский, В.Н. Ершов, В.И. Карпачев / ОАО «Уральский научно- исследовательский и проектный институт галургии», ОАО «Сильвинит» -з. № 2001125104/03, заявл. 12.09.2001, опубл. 20.05.2003 г. Бюл. № 14.
условий БКПРУ-З показало, что при гидронамыве на той же площади солеотвала можно разместить в 1,З8 раза больше солеотходов, сократить капитальные затраты в З раза.
Большая масса размещаемых в отвал солеотходов, достигается за счет большей плотности намывного массива и более рационального использования площади солеотвала.
Экономия капитальных затрат получается, в основном, из-за меньшей длины конвейерных трасс, поскольку солеотходы растекаются по большей площади.
Аналогичные расчеты для условий СКРУ-2 также показали, что использование гидронамыва позволит увеличить массу размещаемых в отвал солеотходов в 1,5 раза и сократить капитальные затраты в 1,8 раза.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Пат. № 2194162, МКИ Е21С 41/2G. Способ намыва хвостохранилища из водорастворимых отходов. / И.А. Альжев, Б.А. Борзаковский, С.П. Дьяков, М.Л. Килин, С.Я. Мацов, В.Б. Махнев / ОАО «Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии», ОАО «Уралкалий» - з. N° 2GG131231/ 03, заявл. 13.12.2GGG, опубл. 1G.12.2GG2 г. Бюл. N З4.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------
Борзаковский Б.А. - кандидат технических наук, заведующий лабораторией технологии закладочных работ Уральского научно-исследовательского и проектного института галургии (ОАО «Галургия»), г. Пермь.
