Сгущение: процесс и оборудование. Обзор

Технологические схемы многих современных рудников включают стадию сгущения с получением двух продуктов — уплотненного твердого материала с низким содержанием влаги и отработанной воды, возвращаемой в производственный цикл.

При сгущении используется специальное оборудование — сгустители. На производстве их применяют: для рециркуляции отработанной воды или химических реагентов; для повышения концентрации твердого в хвостах, идущих на хранение; для сокращения вероятности загрязнения окружающей среды; получения материалов обратной закладки; контроля расхода воды на различных этапах процесса переработки и обогащения руды.

Надежность и эффективность сгустителей в значительной степени зависит от опыта компании-производителя. Хотя оборудование данного типа проектируют относительно расчетного значения концентрации твердого, колебания данного показателя, а также скорости питания — явление неизбежное и может быть обусловлено изменчивостью характера рудного тела, недостаточно качественным проектированием процесса, недостатками конструкции или монтажа сгустителя и т.п.

Существует три основных типа сгустителей, используемых на горнодобывающих предприятиях: высокопроизводительные сгустители; сгустители высокой плотности сжатия; и пастовые сгустители. Выбор конкретной разновидности зависит от поставленных задач и прогнозируемого характера материала на выходе, в частности концентрации в нем твердых частиц.

Высокопроизводительные сгустители применяются для получения суспензии со сравнительно низкой концентрацией твердых частиц. Такой продукт перекачивается на хранилище и распределяется по большой площади без дополнительных усилий. Эксплуатация высокопроизводительных сгустителей, в частности рециркуляция воды и перемещение сгущенного материала, обходится сравнительно недорого.

Без сгустителей высокой плотности сжатия не обойтись тогда, когда имеется необходимость повышения концентрации твердого; такие установки рассчитаны на долгое время пребывания материала, что обуславливает определенные отличия в проектировании приводов граблин и несущих конструкций.

Наконец, отличительной особенностью пастовых сгустителей является их способность производить материал с наиболее высокими показателями концентрации твердого в продукте сгущения. Для повышения эффективности процесса уплотнения граблины зачастую оснащают специальными приспособлениями, которые прорезают в суспензии канавки для высвобождения захваченной воды.

Наиболее обширная область применения сгустителей на добыче — хвостовое хозяйство: оборудование сгущения не только сокращает идущие на хранение объемы материала, но и позволяет незамедлительно возвратить определенную часть технологической воды на фабрику. Вообще, надлежащее хранение хвостов является важнейшим фактором деятельности любой горнодобывающей компании: как сделать хвостохранилище устойчивым и прочным, как максимально повысить объемы рециркуляции воды, как сократить площадь участка под хранение хвостов — эти и связанные с ними вопросы непременно беспокоят специалистов предприятий. В зависимости от конкретной задачи, под подготовку хвостов выбирается определенный тип сгустителей: например, высокопроизводительный сгуститель на типичном руднике по добыче железной руды сгущает поток хвостового материала до 45–50% содержания твердого, соответствующие показатели пастового сгустителя в этом случае могут достигать 65–70%.

Оборудование, технологические компоненты и проекты процессов сгущения

Несколько лет назад компания «Outotec» выпустила первые высокопроизводительные сгустители, оснащенные низкопрофильными граблинами треугольного сечения, обеспечивающими более низкий крутящий момент; системами направленного разбавления «Outotec Directional Autodil» и принудительного разбавления «Outotec Turbodil», в которых впервые реализованы технологии, позволяющие автоматически разбавлять питание сгустителя, оптимизировать его производительность и потребление флокулянта; с аэратором «Outotec FrothBuster», уменьшающим пенообразование на поверхности сгустителя; новым питающим колодцем «Outotec Vane Feedwell».

Питающий колодец «Outotec Vane Feedwell» в компании позиционируют как первую с 1990-х годов существенную инновацию в области производства оборудования сгущения и осветления. Одной из основных особенностей колодца является соединение нижней и верхней зоны. В верхней зоне, куда подается питание, разбавляющая вода и флокулянт, обеспечивается высокая эффективность смешивания и рассеивания энергии, что улучшает адсорбцию флокулянта, предотвращает расслоение на крупные и мелкие частицы и обеспечивает агрегацию всех частиц флокулянтом. В нижней зоне происходит медленное перемешивание и дальнейшая агрегация с возможностью повторного добавления флокулянта, а также равномерное распределение агрегата в условиях малого сдвигового усилия.

Предлагает «Outotec» и другие типы сгустителей. Сгуститель высокой степени сжатия обеспечивает повышенную плотность нижнего продукта, занимает меньшую площадь, позволяет поддерживать содержание твердого на постоянном уровне; сгуститель оптимален для процессов с относительно неизменными условиями. В свою очередь пастовый сгуститель «Outotec» предназначен для процессов, где требуется высокая степень обезвоживания, с возможностью быстро адаптироваться к изменениям параметров технологического процесса.

В октябре 2017 г. «Outotec» получила контракт стоимостью 10 млн евро в рамках проекта разработки богатого золото-медного месторождения Fruta Del Norte, принадлежащего компании «Lundin Gold», работа над которым полным ходом идет в Эквадоре. По соглашению, «Outotec» возьмет на себя технологическое проектирование и поставку горно-обогатительного оборудования, в том числе сгущения и фильтрации.

В качестве оборудования, способного внести качественные изменения в процессы сгущения и осветления, рассматривается двухэтапный питающий колодец EvenFlo компании «WesTech Engineering». Характеристики этой машины были отмечены специалистами из различных организаций, в том числе Австралийской горнодобывающей научно-исследовательской ассоциации (англ. Australian Minerals Industries Research Association, AMIRA), которые, проанализировав конструкцию, сделали выводы, что питающий колодец EvenFlo:

• - реализует инновационный способ преобразования энергии вращения питания в практически полноценный радиальный поток;
• - обеспечивает эффективный крутящий момент и рассеивание энергии;
• - производит равномерный выходной поток в непрерывном режиме и различном диапазоне скоростей, создает эффективные области рециркуляции и флокуляции;
• - обеспечивает эффективное разбавление и флокуляцию материала, оптимальный расход флокулянта.

EvenFlo — один из основных компонентов так называемого комплекса оптимизации процессов сгущения (англ. Thickener Optimisation Package, TOP) от «WesTech Engineering». Кроме питающего колодца, в него входит система получения расчетной степени разбавления с контролируемой точностью и без нарушения условий спокойного осаждения AirLift Feedwell Dilution; привод сгустителей, состоящий из высокоэффективного редуктора, надежного прецизионного подшипника, приспособления для подъема граблин и т.д.; система контроля плотности сгущенного продукта Vortex и пр.

Несколько лет назад «WesTech Engineering» принимала участие в проектировании процесса сгущения на южноафриканском предприятии по добыче железной руды «Khumani». Специалистами компании была разработана схема двухэтапной обработки: первый этап с высокопроизводительными сгустителями диаметром 90 м был запущен вместе с самим рудником в 2008 году, второй — с двумя пастовыми сгустителями диаметром 18 м в 2012 году.

Такой подход позволил максимально возможным образом (до ≈90%) повысить объемы рециркуляции воды. Общая производительность процесса по гидравлическому потоку составила 15–18 тыс. м³/ч. Высокопроизводительные сгустители были установлены непосредственно на фабрике, пастовые — на удалении приблизительно 5 км на месте хранения отходов добычи.

Еще один свежий проект «WesTech Engineering» — строительство инновационной системы сухого размещения хвостов, не требующей использования фильтров. Она была создана на руднике, располагающемся в регионе с месячным уровнем дождевых осадков более 300 мм. Суспензия с пастового сгустителя производства размещается и в течение нескольких дней высушивается на воздухе, далее хвосты перемещаются с использованием передвижного оборудования. Анализ показал, что сгущенные хвосты можно выгодно сушить и транспортировать на погрузочно-разгрузочных машинах, — данный подход отличается низкими капитальными и эксплуатационными расходами в сравнении с фильтрацией.

Компания «FLSmidth» занималась проектом снижения расхода флокулянта и повышения эффективности сгустителя для одного из западноавстралийских рудников, где произошел ряд инцидентов, связанных с потерей качества продукта и эффективности на сгустителе питания выщелачивания.

Специалистами «FLSmidth» было установлено, что устаревшая и зависимая от плотности материала система не могла обеспечить надлежащую степень разбавления питания, что обусловило повышение расхода флокулянта, получение слива низкого качества и недостаточной плотности. После проведения анализа эффективности осаждения, технологического процесса в целом, механических компонентов и т.д. было выработано решение в виде комбинированного использования технологии разбавления E-Duc, действие которой основано на использовании момента потока питания для получения большого объема разбавленного слива, оптимизации расхода и смешивания и питающего колодца E-Volute Feedwell, характеризующегося рассеиванием питания, оптимальной энергией смешивания и сдвигом скоростей, а также равномерным распределением подаваемого материала в сгустительный резервуар.

Предложенное «FLSmidth» решение позволило решить производственные проблемы: на 34% сократить расход флокулянта; на 2% увеличить выход продукта сгущения; снизить затраты на реализацию проекта за счет того, что он был реализован непосредственно на месте, а все необходимые компоненты были произведены на предприятии компании в пригороде Перта. Если учитывать только экономию на флокулянте, срок окупаемости всего проекта модернизации оценивается примерно в 12 месяцев.

Среди прочего оборудования и компонентов систем сгущения можно выделить продукты «Delkor» («Tenova Takraf»), в частности приводы сгустителей; автоматическую систему разбавления, способную снизить содержание твердого до 40% (по данным с одного из предприятий); систему принудительного разбавления для подачи дополнительного объема слива в питание сгустителя; систему снижения вязкости, позволяющую максимально повысить плотность сгущенного продукта и снизить вероятность подачи материала с высоким пределом текучести.

Осенью 2016 года африканское подразделение «Tenova Takraf» привлекли к реализации проекта модернизации на золотодобывающем руднике в Танзании. Ранее компания уже поставила предприятию три сгустителя: два — диаметром 39 м на сгущение хвостов, один — на 10 м для сгущения концентрата. В проект входила техническая экспертиза всех установок и анализ возможностей повышения их производительности и эффективности.

Кроме того, за последние несколько лет «Tenova Takraf» поставила оборудование высокопроизводительного сгущения на рудник по добыче золота «Wassa» в Гане, принадлежащего компании «Golden Star», а также для проекта по разработке никеля и кобальта «Ambatovy» (компания «Dynatec Madagascar SA») на Мадагаскаре.

Высокопроизводительные сгустители от «Tenova Takraf», как отметили в компании, отличаются низкими капитальными расходами, занимают мало места, эффективны по использованию флокулянта, могут быть оснащены современными средствами автоматизации. На данный момент в мире работает более тысячи сгустителей производства «Tenova Takraf», в том числе высокопроизводительных и пастовых.

Использованные источники

- Australian Mining. Case Study: Paste thickening optimises tailings disposal and water recovery at iron ore mine. https://www.australianmining.com.au/features/case-study-paste-thickening-optimises-tailings-disposal-and-water-recovery-at-iron-ore-mine/

- FLSmidth. http://www.flsmidth.com/ 

- Mining Weekly. Thickener upgrade under way in Tanzania, demand growing in Africa. http://www.miningweekly.com/article/growth-in-demand-for-mining-processing-equipment-in-tanzania-2016-10-07

- Moore, P. Solidifying solutions. International Mining, October 2017. https://im-mining.com/

- Outotec. https://www.outotec.ru/

- Pirouz, B., Javadi, S., Seddon, K. Thickener performance variability: underflow solids concentration. Paste 2017, Beijing, China. https://papers.acg.uwa.edu.au/d/1752_04.../04_Pirouz.pdf

- Tenova. http://www.tenova.com/

- Water Technology Magazine. Paste thickening optimizes tailings disposal and water recovery. https://www.watertechonline.com/paste-thickening-optimizes-tailings-disposal-and-water-recovery/

- WesTech Engineering. http://www.westech-inc.com/

-4+4

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница