Хвостове господарство збагачувальної фабрики

Хвости являють собою дрібні частинки пустої породи, які утворюються у результаті переробки корисних копалин. Розрізняють мокрі та сухі хвости. Тверда фаза хвостової пульпи складається з частинок різного розміру, а рідка фаза — з води.

Хвостове господарство збагачувальної фабрики являє собою комплексну систему, призначену для транспортування, укладки хвостів, 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.

Хвостове господарство розрізняють за ознаками:

- за характером матеріалу — для мокрих хвостів, для сухих хвостів;

- за способом компоновки — висотні, глибинні та інші природні і штучні заглиблення;

- за способом транспортування — контейнерні, рейкові, з підвісними канатними дорогами, з автомобільним транспортом, з гідравлічним транспортом;

- за формою штабелів — плоскі, хребтові, конічні, коноїдальні.

При мокрих процесах збагачення корисних копалин утворюється пульпа, яка містить відходи. Основний спосіб транспортування та укладки дрібних мокрих хвостів включає гідравлічний транспорт хвостової пульпи від збагачувальної фабрики та її скидання у хвостосховище. Переваги цього способу: хвости зберігаються та придатні для використання; хвости складуються та створюються сприятливі умови для прояснення стічних вод або використання як оборотної води. Недолік способу — необхідність зведення гідротехнічних споруд (дамб, пристроїв для скидання проясненої води).

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 розташовуватися нижче рівня майданчиків 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.

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 менше 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.

Схеми укладання відходів і оборотного водопостачання

Рис. 1.

Рис. 2.

Принципам укладання відходів і оборотного водопостачання задовольняють наступні схеми (рис. 1), які застосовуються на існуючих і проектованих гірничозбагачувальних підприємствах.

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 застосовується 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 таких 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. , 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. 2), яка передбачає попереднє висококонцентроване згущення відходів флотації в циліндроконічні згущувачі 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.

• Збагачувальна фабрика
• Проектування збагачувальних фабрик
• Водопостачання збагачувальних фабрик
• Водно-шламове господарство

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
• Білецький В. С., Смирнов В. О. Технологія збагачення корисних копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2003. — 272 с.
• Смирнов В. О. Проектування збагачувальних фабрик: навч. посіб. для студ. спец. «Збагачення корисних копалин» вищ. навч. закладів / Смирнов Валерій Олександрович, Білецький Володимир Стефанович. — Донецьк: Сх. вид. дім, 2002. — 296с. : рис. — Бібліогр.: с. 289—290.
• Папушин Ю. Л., Білецький В. С. Основи автоматизації гірничого виробництва. — Донецьк : Східний видавничий дім, 2007. — 168 с. — ISBN 978-966-317-004-6.
• Білецький В.С., Олійник Т.А., Смирнов В.О., Скляр Л.В. Техніка та технологія збагачення корисних копалин. Частина ІІІ. Заключні процеси. – Кривий Ріг: Криворізький національний університет. 2019. –232 с.