Отсыпка отвалов скальных вскрышных пород при складировании отходов обогащения
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Горная промышленность. Металлургия
Издательство:
Сибирский федеральный университет
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 132
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
ВО - Специалитет
ISBN: 978-5-7638-4031-5
Артикул: 765666.01.99
Монография посвящена разработке нового подхода к технологии отсыпки отвалов скальных вскрышных пород с обоснованием их параметров при складировании отходов обогащения. Предложены перспективные способы складирования предварительно сгущенных до пастообразного состояния отходов обогащения в пространство, ограниченное отвалами вскрышных пород, позволяющие значительно сократить объёмы строительства хво-стохранилищ горно-обогатительных предприятий. Предназначена для научных работников, аспирантов, магистрантов, а также может быть использована работниками горных предприятий- проектных и научно-исследовательских организаций.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
- 21.05.05: Физические процессы горного или нефтегазового производства
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Монография посвящена разработке нового подхода к технологии отсыпки отвалов скальных вскрышных пород с обоснованием их параметров при складировании отходов обогащения. Предложены перспективные способы складирования предварительно сгущенных до пастообразного состояния отходов обогащения в пространство, ограниченное отвалами вскрышных пород, позволяющие значительно сократить объёмы строительства хвостохранилищ горно-обогатительных предприятий. А. А. Шершнев, В. Е. Кисляков ОТСЫПКА ОТВАЛОВ СКАЛЬНЫХ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ПРИ СКЛАДИРОВАНИИ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Сибирский федеральный университет А. А. Шершнев, В. Е. Кисляков ОТСЫПКА ОТВАЛОВ СКАЛЬНЫХ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ПРИ СКЛАДИРОВАНИИ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ Монография Красноярск СФУ 2019
УДК 622.271.47'17 ББК 33.49 Ш507 Р е ц е н з е н т ы : П. Б. Авдеев, доктор технических наук, профессор Забайкальского государственного университета; А. А. Гузеев, кандидат технических наук, главный специалист гор ного отдела ООО «УПР АО "Красноярскуголь"» Шершнев, А. А. Ш507 Отсыпка отвалов скальных вскрышных пород при складировании отходов обогащения : монография / А. А. Шершнев, В. Е. Кисляков. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2019. – 132 с. ISBN 978-5-7638-4031-5 Монография посвящена разработке нового подхода к технологии отсыпки отвалов скальных вскрышных пород с обоснованием их параметров при складировании отходов обогащения. Предложены перспективные способы складирования предварительно сгущенных до пастообразного состояния отходов обогащения в пространство, ограниченное отвалами вскрышных пород, позволяющие значительно сократить объёмы строительства хвостохранилищ горно-обогатительных предприятий. Предназначена для научных работников, аспирантов, магистрантов, а также может быть использована работниками горных предприятий, проектных и научно-исследовательских организаций. Электронный вариант издания см.: УДК 622.271.47'17 http://catalog.sfu-kras.ru ББК 33.49 ISBN 978-5-7638-4031-5 © Сибирский федеральный университет, 2019
Оглавление 3 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ........................................................................................................ 5 1. Обзор техники и технологии производства, транспортирования и складирования отходов обогащения ................................................ 7 1.1. Возможные виды отходов обогащения ............................................ 7 1.2. Способы транспортирования отходов обогащения ........................ 11 1.3. Способы складирования отходов обогащения ................................ 21 1.4. Анализ хвостохранилищ по содержанию техногенного минерального сырья .......................................................................... 31 2. Исследование свойств пастообразных отходов ................................. 34 2.1. Объект исследования ......................................................................... 34 2.2. Методика проведения исследований ............................................... 35 2.3. Обработка результатов исследования растекания пастообразных отходов ..................................................................... 37 2.4. Определение угла откоса пастообразных отходов при складировании ............................................................................ 42 2.5. Исследование процесса уплотнения пастообразных отходов ....... 44 2.6. Результаты исследования влияния плотности и угла откоса пастообразных отходов на их устойчивость к размыву дождевыми осадками ......................................................................... 47 2.7. Анализ возможности действующих горно-обогатительных предприятий сгущать отходы до пастообразного состояния ........ 50 3. Параметры технологии отсыпки отвалов скальных вскрышных пород при складировании отходов обогащения ............................... 55 3.1. Предлагаемые технологические схемы складирования пастообразных отходов ..................................................................... 55 3.2. Коэффициент использования пространства пастообразными отходами ............................................................................................. 60 3.3. Коэффициент использования вскрышных пород ........................... 65 3.4. Технологические решения по увеличению коэффициента использования пространства пастообразными отходами .............. 73 3.5. Оценка площадей, занимаемых пастообразными отходами ......... 86 3.6. Технология отсыпки отвалов скальных вскрышных пород при складировании отходов обогащения на примере месторождения Боголюбовское ........................................................ 90 3.7. Расчет устойчивости ограждающего сооружения .......................... 93
Оглавление 4 4. Оценка экономической эффективности технологии отсыпки отвалов скальных вскрышных пород при складировании отходов обогащения на примере месторождения Боголюбовское ............................................................ 101 4.1. Расчет капитальных затрат, связанных с изменяемыми технологическими процессами ......................................................... 101 4.2. Организация труда, численность трудящихся хвостового хозяйства ......................................................................... 104 4.3. Расчет эксплуатационных затрат ...................................................... 105 4.4. Эффективность инвестиционного проекта ...................................... 108 Заключение ................................................................................................... 117 Список литературы ..................................................................................... 119 Приложение .................................................................................................. 127
О плуат кубич зяйств ных зе Рис. со ср Tarkw Mine, Mine, П рожде соких ство, э П окруж верхн Прису хвосто ная Ко бам, о них бы Объем о ации руд ческих ме венного, емель дл Площади хв роком эксплу wa Mine, 23 г , 16 лет; 7 – , 27 лет; 10 – При знач ения стан х затрат эксплуат Помимо жающей с остных и утствует охранили омитетом о произо ыли авар отходов о дных мес етров. Эт лесного ля размещ востохранили уатации [1–7 года; 4 – Pue ОАО «Васил – Cripple Cree чительны новятся м на прове тацию и р этого, х среде. В и грунто риск тяж ища, о ч м междун шедших риями, в р В обогащен сторожде то сопров и други щения хв ищ при про 7]: 1 – Cortez blo Viejo Gold ьковский ГО ek&Victor Go 10 л ых объём малопри едение и рекульти хвостохр первую овых вод желых по чем свиде народной за после результат Введение ВВЕДЕНИ ния, нака ений, мож вождаетс их фондо остохран изводительн z Gold Mine, d Mine, 4 год ОК», 37 лет; 8 old Mine, 21 лет (по прое мах отход ивлекател изыскани ивацию х ранилище очередь д, а такж оследстви етельству й комисс едние 45 те которы ИЕ апливающ жет дости ся изъяти в значит нилищ (с ности горно 14 лет; 2 – да; 5 – Paraca 8 – Morila Go год; 11 – Бо кту) дов обог льными д ий, проек востохра е наноси это связ же возду ий в слу ует инфо ии по кр 5 лет 221 ых было щихся в игать сот ием из сф ельных п м. рисун -обогатитель Yana cocha atu Mine, 29 old Mine, 16 голюбовское гащения для освое ктирован анилищ. ит сущес ано с заг ушной ср чае разру ормация, упным х инциден выброше процесс тни милл фер сельс площаде нок). ьных предпр Mine, 23 год лет; 6 – Geit лет; 9 – Kalg е месторожд многие м ения изние, стро ственный грязнени реды и п ушения , опубли хвостовым нте [8], ено 41,9 м 5 се экслионов скохой цен риятий да; 3 – a Gold goorlie дение, местоза выитель й вред ем попочвы. дамбы кованм дам135 из млн м3
Отсыпка отвалов скальных вскрышных пород при складировании отходов обогащения 6 жидких отходов, распространившихся на значительные расстояния, что вызвало обширные разрушения и человеческие потери. Решение проблемы сокращения объёмов жидких отходов и, соответственно, площадей, изымаемых под их хранение, обеспечит экологическую и технологическую безопасность ведения работ. Это предопределяет целесообразность обоснования технологии отсыпки отвалов скальных вскрышных пород при складировании пастообразных отходов.
1. Обзор техники и технологии производства, транспортирования и складирования отходов обогащения 7 1. ОБЗОР ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И СКЛАДИРОВАНИЯ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ 1.1. Возможные виды отходов обогащения Классические пульпообразные отходы – это отходы обогащения с соотношением твердого к жидкому (Т:Ж) от 1:4 до 1:1, разделение по крупности при складировании не предусматривается. Отходы гидроциклонов – это отходы, разделенные по крупности в водной среде в процессе классификации. Тяжелую фракцию (пески) обычно складируют возле дамбы хвостохранилища, тонкозернистую фракцию (слив) – в долину хвостохранилища. Пастообразные отходы (далее – ПО) обогащения представляют собой не сегрегирующий при укладке материал с высоким содержанием твердого составляющего (до 75 %), с напряжением сдвига свыше 200 Па, выделяющий незначительное количество воды (менее 10 % от её общего объема) или вообще не выделяющий воду (при содержании твердого составляющего 75 %) [9]. Принципиальная возможность получения пасты и ее характеристики для каждого типа руд определяются исследованиями и во многом зависят от содержания в пульпе частиц размером до 20 мкм, которых должно быть не менее 20–30 % от общего количества [10]. Это определяет специфические свойства пасты, такие как низкая осаждаемость, неразделимость, устойчивость к расползанию и внешним воздействиям, вязкость. Сгущение отходов обогащения до пастообразного состояния осуществляется специальными установками – пастовыми сгустителями с использованием флокулянтов, оптимизирующих процесс отделения жидкой фазы (воды). На мировом рынке распространены пастовые сгустители компаний «Wes Tech Inc.» (США), «Outotech» (Финляндия) и «FL Smidth» (Дания). За последние годы конструкция сгустителей подверглась существенным изменениям, которые позволили резко повысить их производительность при сокращении габаритных размеров (рис. 1.1). Представитель компании «Outotech» Brad Garauey отметил, что метод сам по себе не нов и традиционные сгустители способны производить пасту. К сожалению, процесс, как правило, заканчивается,
Отсыпка отвалов скальных вскрышных пород при складировании отходов обогащения 8 едва успев начаться: граблины увязают в уплотнившемся осадке и останавливаются. Таким образом, при разработке высокопроизводительного сгустителя большой глубины осаждения главная задача состояла в способности производить пасту контролируемо и бесперебойно. Рис. 1.1. Эволюция сгустителей [11] Для интенсификации процесса сгущения применяют различные реагенты: электролиты (эффективные коагулянты) [12], гидрофобизаторы и синтетические высокомолекулярные флокулянты [13–16]. В качестве коагулянтов-электролитов наиболее широко применяют известь, соли железа, щелочи, кислоты и алюмокалиевые квасцы. К реагентам-гидрофобизаторам относят ксантогенаты, амины, олеаты, алкилсульфаты и другие реагенты-собиратели. Высокомолекулярные, водорастворимые полимерные флокулянты широко применяют в процессах сгущения и фильтрования, их действие в 2–4, а иногда и в 10 раз эффективнее действия коагулянтов. В процессе сгущения возможно применение полимерного флокулянта в сочетании с электролитом, из-за чего повышается чистота слива сгустителя. Эффективность действия флокулянтов (табл. 1.1) обычно оценивают по их расходу и увеличению скорости осаждения твердой фазы.
1. Обзор техники и технологии производства, транспортирования и складирования отходов обогащения 9 Таблица 1.1 Флокулянты отечественного производства Флокулянт Молекулярная масса, г/моль Содержание основного вещества, % Стоимость (100 % полимера), руб/т Полиакриламид: гель гранулы порошок (1–6)·106 1·105–3·106 3·105 6–8 45–60 ≥ 98 23 000–25 000 42 000 7 700 Метас 3·105 35–60 24 000–26 000 Гипан 3·105 10 135 000 В промышленности применяют большое число синтетических флокулянтов, но основным из них является полиакриламид [17, 18] из-за эффективного действия в широком диапазоне pH среды [19]. Полиакриламид не ядовит, хорошо растворяется в воде (в течение 20– 30 мин). Расход негидролизованного и гидролизованного полиакриламида составляет, соответственно, 10–60 и 5–25 г на тонну сгущаемого продукта. За последнее десятилетие в мире только в медно-молибденовой отрасли введены в эксплуатацию более десяти крупных горнообогатительных комбинатов, существенно расширены действующие предприятия и проектируется ряд новых. Предпочтение отдают решению с организацией внутри фабричного водооборота со сгущением хвостов (табл. 1.2). Таблица 1.2 Хвостовые сгустители на действующих и проектируемых зарубежных фабриках [20] Фабрика, страна Производительность Количество, шт. Ø сгустителя, м Площадь сгустителя, м2 Изготовитель Расход флокулянта, г/т Удельная нагрузка, т/м2 · ч млн т/год тыс. т/сут Действующие фабрики Ray, США 11 30,1 1 122 11 684 Н. д. Н. д. 0,11 Tortolas, Чили 12,5 34,3 2 91,5; 45,7 8212 Н. д. Н. д. 0,17 Robinson, США 13,6 37,3 2 70 7693 Н. д. Н. д. 0,2 Copperton, США 41 112 3 122 35 052 Н. д. Н. д. 0,39 La Candelaria, Чили 10 27,4 1 122 11 684 Н. д. Н. д. 0,1
Отсыпка отвалов скальных вскрышных пород при складировании отходов обогащения 10 Окончание табл. 1.2 Фабрика, страна Производительность Количество, шт. Ø сгустителя, м Площадь сгустителя, м2 Изготовитель Расход флокулянта, г/т Удельная нагрузка, т/м2 · ч млн т/год тыс. т/сут Collahuasi, Чили 25 69 1 125 12 266 Dorr Н. д. 0,23 Emest Genry, Австралия 9 24,6 1 55 2375 Dorr Н. д. 0,43 Los Palambres, Чили 42 114 2 128 25 722 Dorr Н. д. 0,17 Laguna Seca, Чили 40 110 3 125 36 798 Dorr Н. д. 0,12 Grasberg № 1–4, Индонезия 84 230 2 75; 122 16 100 Н. д. 37 0,6 Cadia, Австралия 17 48 1 120 11 300 Dorr 30 0,2 Cerro Verde, Перу 39,4 108 2 75 8831 Dorr 40 0,51 Telfer, Австралия 17 48 1 62 3017 Outotec Н. д. 0,66 Проектируемые фабрики TelFer (Cu; Au), Австралия 17 48 1 62 3017 Outotec Н. д. 0,66 Galore Creek (Cu), Канада 22 65 1 64 3215 Outotec 7 (А-130 Сайтек) 0,88 Boddigton (Au), Австралия 35 103 1 74 4300 Outotec Н. д. 0,98 Voisey Bay (Ni), Канада 2,6 7,2 1 22,9 411 Outotec Н. д. 0,71 Spinifex (Mo), Австралия 20 60 1 64 3215 Outotec 15 0,78 El Galeno (Cu; Mo), Перу 32,4 90 2 55 4750 Н. д. 32 0,84 El Moro (Cu), Чили 32,4 90 7 50; 40 10 904 Н. д. 25 и 30 0,36 П р и м е ч а н и е. Н. д. – Нет данных. Идея пастового сгущения все чаще находит свое воплощение на действующих фабриках, а также в проектах новых фабрик (табл. 1.3). Ещё более радикальным способом обезвоживания отходов обогащения является система получения «сухих» отходов. Согласно этой технологии отходы обогащения подвергаются глубокому обезвоживанию с применением на заключительной стадии фильтрации ленточных или даже пресс-фильтров до влажности 10–15 %.
1. Обзор техники и технологии производства, транспортирования и складирования отходов обогащения 11 Таблица 1.3 Применение пастового сгущения на действующих и проектируемых обогатительных фабриках [21] Фабрика Обогащаемый полезный компонент Место нахождения Действующие фабрики Kidd Creek Cu; Zn; Ag Канада Grund Mine Pb; Zn Германия Lucky Friday Pb; Zn США Barrik Gold, Bulyanhulu Au Танзания Peak Mine Cu; Pb; Zn; Au Австралия Mount Keith Ni Западная Австралия Myra Falls Cu; Zn Канада Strathcona Cu; Zn Канада Sunrise Au Австралия Pajingo Gold Mine Au Квинсленд, Австралия Ravensthorpe Ni Австралия Проектируемые фабрики Scouries Cu; Au Греция Kylylahtti Cu; Ni Финляндия Miduk – Иран Sar Cheshmech Cu Иран Andina Cu Чили Colon Cu Чили К недостаткам системы получения «сухих» отходов относят: высокие эксплуатационные расходы; «сухие» отходы – потенциальный источник пыления. 1.2. Способы транспортирования отходов обогащения Для удаления пульпообразных отходов в горнодобывающей промышленности в большинстве случаев применяется гидравлический транспорт, а хвостовое хозяйство обогатительных фабрик имеет следующие основные сооружения [22]: пульпонасосную станцию (в некоторых случаях их несколько: для подачи исходной пульпы до сгустителя и сгущенных хвостов после); магистральный пульпопровод (рабочий и резервный);