книги / Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик

из пульпы ее твердой составляющей и получению осветленной воды.

Эту задачу решают путем сброса пульны в искусственные водоемы-хвостохранилища, где скорости движения пульпы на­ столько малы, что твердые частицы выпадают из нее на дую водо­ ема и пульпа осветляется (освобождается от твердых частиц).

Искусственные водоемы — хвостохранилища — образуются при помощи ограждения преимущественно пониженных участков земной поверхности земляными дамбами илн путем перегоражива­ ния плотинами оврагов, балок и долин рек.

Для сброса воды, освободившейся от твердых частиц хвостов, а также отвода притекающих к хвостохранилищу дождевых и талых вод в ближайшие естественные водоемы (реки и озера) устраивают специальные водосбросные сооружения: водосливы, водоприемяики и водосбросные коллекторы. Сейчас обычным является возврат осветленных вод на фабрику для повторного ее использования в технологическом процессе обогащения руд.

Комплекс сооружений и оборудования для гидравлического транспорта, гидравлической укладки хвостов и оборотного водо­ снабжения обогатительных фабрик называется хвостовым хозяй­ ством фабрики.

В составе цехов и служб обогатительной фабрики хвостовое хозяйство занимает значительное место. Устройство хвостовых хозяйств часто требует значительных затрат на возведение соору­ жений, особенно гидротехнических.

Эксплуатация хвостовых хозяйств, в свою очередь, требует от обслуживающего персонала специальной квалификации и осо­ бого внимания. Нормальная работа хвостовых хозяйств обеспе­ чивает бесперебойность процессов обогащения руд и максималь­ ную производительность обогатительных фабрик.

Проектирование, строительство и эксплуатация хвостовых хозяйств относятся к области строительной техники — гидро­ механизации земляных работ. При устройстве хвостовых хозяйств используется опыт эксплуатации возведенных методом гидромеха­ низации земляных плотин крупнейших гидроэнергетических узлов страны: Мингечаурской, Волжской им. В. И. Ленина, Волжской им. X X II съезда КПСС, Горьковской, Каховской и других гидро­ электростанций.

Однако гидротранспорт и гидроукладка хвостов имеют свою специфику, вследствие чего опыт строительной гидромеханизации земляных работ не может быть непосредственно полностью пере­ носен в область техники эксплуатации хвостовых хозяйств. Так, к режиму работы системы гидротранспорта хвостов предъявляются более строгие требования, чем к режиму гидротранспорта грунта при гидромеханизации. Объясняется это, например, тем, что в строительной гидромеханизации при намечающемся заилении пульпопроводов полная их забивка может быть предотвращена частичным нриподнятием всасывающей трубы землесоса, иони-

4

ГЛАВА I

СИСТЕМЫ ХВОСТОВЫХ ХОЗЯЙСТВ

1.Системы гидравлического транспорта хвостов

Взависимости от продольного профиля трассы пульпопровода, ео протяженности, отметок мест выхода хвостов и их сброса, свойств хвостов, расхода и консистенции пульпы может быть запроектирована одна из следующих систем гидротранспорта хвостов.

Б е з н а п о р н а я с и с т е м а г и д р о т р а н с п о р т а . Наименование этой системы соответствует понятию безнапорного движения пульпы, когда часть границы потока представляет свободную поверхность, на которой давление равно атмосферному. Остальная часть продольной границы потока представляет собой жосткие стенки пульпопровода. Безнапорное движение потоков осуществляется в открытых каналах, лотках или трубах при неполном заполнении последних.

При безпапорном равномерном движении пульпы гидравли­ ческий уклон потока равен геометрическому уклону дна канала (лотка, трубы), а также геометрическому уклону свободной по­ верхности потока. Следовательно, безнапорными системами ги­ дравлического транспорта называются такие, в которых движение пульпы происходит по безнапорным пульпопроводам, нроложопным с соответствующим уклоном.

Н а п о р н ы е с и с т е м ы г и д р о т р а н с п о р т а . Эти системы подразделяют на напорно-самотечные и напорно-прину­ дительные. Наименование этих систем соответствует понятию напорного движения пульпы, когда границы потока состоят из твердых стенок, внутри которых движется жидкость, оказывая на стенки давление выше атмосферного. Напорное движение пото­ ков осуществляется, как правило, по трубам круглого сечения при полном их заполнении. Гидравлический уклон потока при напор­ ном равномерном движении в общем случае не равен геометри­ ческому уклону дна пульпопровода.

Разница между первой и второй напорными системами гидро­ транспорта состоит в том, что при осуществлении первой системы используется для транспортировки пульпы естественный напор, равный положительной разности отметок мест выхода пульпы из

6

тельна и равна или больше потерь напора. При напорно-принуди­ тельной системе гидротранспорта указанная разность может быть как положительной, так и отрицательной.

Специальные насосные станции с установкой пульповых насо­ сов устраивают при отрицательном значении разности указанных отметок или когда при положительном ее значении естественного напора недостаточно для обеспечения нормальной работы системы гидротранспорта.

Следовательно, напорно-самотечными системами гидротранс­ порта называются такие, в которых движение пульпы происходит по напорным пульпопроводам с использованием естественного напора. Напорно-принудительными системами гидротранспорта называются такие, в которых движение пульпы осуществляется по напорным пульпопроводам за счет напора, создаваемого насо­ сами.

С м е ш а н н а я с и с т е м а г и д р о т р а н с п о р т а . Это такая система, в которой движение пульпы осуществляется на различных участках длины пульпопроводов по безнапорным

инапорным пульпопроводам. Сочетание напорных и безнапорных участков в смешанной системе гидротранспорта может быть различным и зависит от рельефа и протяженности трассы пульпо­ провода, а также от характера состава и свойств транспортиру­ емой пульпы.

Наиболее экономичными с точки зрения капитальных вложений

иэксплуатационных затрат являются безнапорные и напорно­

самотечные системы гидротранспорта.

2. Системы гидравлической укладки хвостов (хвостохранилища)

Гидравлическую укладку хвостов производят в искусственные водоемы — хвостохранилища, образованные путем ограждения земной поверхности дамбами обвалования или путем перегоражи­ вания оврагов, балок, долин рек. В качестве хвостохранилищ могут быть использованы естественные водоемы: огражденные части озер, заливов.

В зависимости от характера рельефа местности, на которой располагается хвостохранилище, а также характера и размера притока к хвостохранилищу дождевых и талых вод могут быть оценены преимущества и недостатки каждого хвостохранилища и произведена классификация хвостохранилищ по следующим пяти типам (рис. 1).

Хвостохранилища равнинного типа устраивают при располо­ жении обогатительных фабрик в районе с мало пересеченным рельефом земной поверхности.

В этих условиях выбирается участок с пониженной естествен­ ной поверхностью, который ограждается с одной или нескольких

7

сторон земляными дамбами. Внутри ограждепия образуется искус­ ственный водоем, в котором происходит осветление пульпы, укладка хвостов и сброс воды. Примерами хвостохранилища рав­ нинного типа могут служить хвостохранилища Джезказганской и Алмалыкской обогатительных фабрик.

Характерной особенностью этого типа хвостохранилищ яв­ ляется малый приток ливпевых и талых вод, обусловленный не­ большой площадью водосбора, вследствие чего размеры и кон­

струкция водосбросных сооружений зависят главным образом от расхода осветленной воды и лишь в незначительной степени от расхода дождевых и талых вод.

Преимуществом хвостохранилищ этого тина является возмож­ ность прекращения их эксплуатации (консервации) без значи­ тельных затрат труда. Отвод ливневых п талых вод может быть решен либо путем устройства но бортам хвостохранилища водоотводящих каналов, либо оставлением в хвостохранилище доста­ точного аккумулирующего объема, вмещающего приток ливневых и талых вод. В последнем случае эти воды в периоды между павод­ ками испаряются в атмосферу, фильтруются в групт и сбрасы­ ваются при помощи существующих водосбросных устройств в ближайшие естественные водоемы или в систему оборотного водоснабжения.

8

Устройство этих хвостохранилищ требует возведения дамб обвалования первой очереди из местных грунтов и устройства распределительных пульпопроводов значительной протяжен­ ности.

Хвостохранилища пойменного типа устраиваются в поймах рек. Их отличие от хвостохранилищ равнинного и косогорного типа заключается в необходимости защиты низового откоса дамб обвалования от воздействия течения реки. Примером такого хво­ стохранилища является первое хвостохранилище Тырныаузской обогатительной фабрики.

Если дамбу обвалования удается запроектировать с расчетом на ограждение хвостохранилища от воздействия течения реки только в периоды высоких паводков малой обеспеченности, при небольших глубинах и скоростях течения воды у низового откоса дамбы, капитальные затраты на устройство хвостохранилища и эксплуатационные затраты оказываются небольшими, прибли­ жающимися к затратам на устройство и эксплуатацию хвосто­ хранилищ равнинного и косогорного типа. При необходимости полного регулирования реки затраты оказываются значитель­ ными, так как дамбы обвалования имеют относительно сложную конструкцию, которая должна обеспечить прочность и неразмываемость низового откоса.

Хвостохранилище косогорного типа устраивается путем отде­ ления части поверхности склона к реке или другому естествен­ ному водоему. Здесь приходится ограждать дамбой (плотиной) часть естественной поверхности с трех сторон. Отвод поверхно­ стных вод производится или водоспускными сооружениями для сброса осветленных вод при возможном аккумулировании есте­ ственного стока или водоотводными каналами. Примером такого хвостохранилища является второе хвостохранилище Тырныауз­ ской обогатительной фабрики. Здесь особенно важной заботой проектировщика является оценка общей устойчивости склона к реке, нагруженного фильтрационными силами фильтрационного потока из отстойного пруда хвостохранилища.

Хвостохранилища овражного (балочного) типа устраивают путем перегораживания оврагов и балок плотинами. Получа­ ющиеся при этом емкости предназначаются не только для укладки' хвостов, по и для приема паводковых вод, так как одной из суще­ ственных особенностей этого типа хвостохранилищ является значительная площадь водосбросного бассейна, обусловливающая иногда большой паводковый расход, намного превышающий рас­ ход сбрасываемых осветленных вод.

При проектировании хвостохранилищ этого типа следует рассмотреть вопрос о целесообразности аккумулирования паводка нутом сравнения стоимостей плотины первой очереди и водосброс­

9

аккумулирован без значительного увеличения высоты плотины и без перерыва в укладке хвостов, водосбросные сооружения проекти­ руются сравнительно простыми по конструкции.

Если уклон дна балки или оврага значителен, решение об аккумулировании паводка потребует довольно большого увели­ чения высоты плотины при конструктивной простоте водосбросных сооружений.

Если, наконец, вне зависимости от уклона дна оврага или балки, отказываются от аккумулирования паводковых вод, проек­ тируется низкая и простая по конструкции плотина первой оче­ реди при больших размерах и более сложной конструкции водо­ сбросных сооружений.

Особенностями этого типа по сравнению с хвостохранилищами равнинного, пойменного и косогорного типов являются:

необходимость продолжения эксплуатации водосбросных со­ оружений после консервации хвостохранилища, так как отвод паводковых вод может осуществляться только через хвостохранилище и его водосбросные сооружения;

малая протяженность плотин, перегораживающих балки или овраги, с небольшой длиной распределительных пульпопроводов, укладываемых вдоль плотины для сброса пульпы и намыва пло­ тины.

Образование хвостохранилищ в балках и оврагах со значи­ тельными площадями водосборных бассейнов и с большим про­ дольным уклоном дна оказывается, как правило, более сложным, дорогим и требующим больших затрат труда в период эксплуата­ ции и после прекращения работы хвостохранилища.

Серьезным вопросом проектирования является разработка мор борьбы с селевыми потоками. Отсутствие достаточных данных о максимальных расходах, частоте и консистенции грязекаменных потоков (вследствие недостаточной изученности) но позволяет экономично решить эту задачу.

Иногда при устройстве хвостохранилищ этого типа раци­ ональным оказывается решение об отводе паводковых вод в сосед­ нюю балку. Примером такого хвостохранилища является хвостохранилище на ручье Дара-Зами Каджаранской обогатительной фабрики.

Хвостохранилища речного типа устраивают в долинах рок путем перегораживания их плотинами. Это самый сложный тип хвостохранилища, и к ого устройству следует прибегать лишь в том случае, если в районе обогатительной фабрики отсутствует возможность устройства хвостохранилищ равнинного, поймен­ ного, овражного и косогорного типов, что часто имеет место в гор­ ных районах. Примером такого решения является хвостохранилище на реке Охчи-Чай Каджаранской обогатительной фабрики.

Следует избегать устройства хвостохранилищ путем перегора­ живания узких долин притоков горных рок, имеющих, как пра­ вило, большие продольные уклоны (0,10—0,20) и поперечноо

10