книги / Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик

Очистку хвостовых вод от керосина рекомендуется произ­ водить методом сорбции на гидроокиси железа с последующей фильтрацией воды через песчаный или шлаковый фильтры. Эф­ фективно используются для осветления сточных вод синтетические флокулянты: полиакриламид и его производные, сополимеры винилацетата и малеинового ангидрида. Расход синтетических флокулянтов составляет от 2 до 50 мг на 1 м3 суспензии.

В Гинцветмете получены лабораторные образцы эффективных флокулянтов: КОДТ (продукт конденсации кубовых остатков гексаметилендиамина, таллонового масла и дихлорэтана) и ПАНГ (гидролизованный полигакрилонитрил). При введении КОДТа или ПАНГа в пульпу, содержащую 5% глинистых шламов, в ко­ личестве 5—10 г на 1 м3, через 2 мин происходит полное осветле­ ние 60 мм ст. жидкости при общей высоте столба осветляемой жидкости 100 мм. Без добавления флокулянтов полного осветле­ ния пульпы не происходит в течение 48 ч.

Наилучшим способом защиты естественных водоемов от за­ грязнения их хвостовыми водами является возврат осветленных вод на фабрику для повторного их использования в технологи­ ческом процессе обогащения. В ряде случаев при наличии в хво­ стовых водах фенольных реагентов керосина указанное решение является практически единственно возможным. В то же время опыт показывает, что в большинстве случаев использование обо­ ротной воды в технологическом процессе оказывается возможным и целесообразным [101].

Во всех указанных случаях рационально в целях защиты природы устраивать водооборот механически осветленных вод из хвостохранилища даже и в тех случаях, когда это другими обстоятельствами не вызывается (например и тогда, когда суще­ ствующие естественные источники водоснабжения в состоянии удовлетворить нужды предприятия).

Расход для оборотного водоснабжения определяют расчетом баланса вод в хвостохранилище. При этом учитываются:

поступление в хвостохранилище хвостовых вод и вод, стека­ ющих в пруд с площади его водосбросного бассейна в различные времена года, при учете различной степени обеспеченности рас­ ходов паводковых вод (многолетнее регулирование);

потери на испарение и фильтрацию через борта хвосто­ хранилища и через оградительные сооружения (плотины и дамбы);

потери за счет воды, остающейся вместе с хвостами в хвосто­ хранилище в порах отложений последних;

количество воды, идущей на создание осветлитольной емкости хвостохранилища.

В ряде случаев вода в хвостохранилищах содержит вредные для здоровья реагенты, и нельзя допускать фильтрацию ее из хвостохранилищ, так как такая вода, попадая в источники пить­ евого водоснабжения населения (грунтовые колодцы, речки,

261

водохранилища и лр.), загрязняет их, делая воду непригодной к употреблению.

Это сложный вопрос, решение которого возможно при нали­ чии данных о геологическом строении дна и берегов хвостохранилищ и фильтрационных свойств грунтов.

Хвостовые воды, фильтруя сквозь грунты, входят с послед­ ними в химическое взаимодействие, при котором может проис­ ходить естественная их очистка. Породы, через которые филь­ труют хвостовые воды, могут, однако, оказаться нейтральными и в смысле химического взаимодействия. В этих случаях неиз­ бежно проектирование мероприятий по предотвращению фильтра­ ции из хвостохранилищ.

Пути фильтрации и интенсивности фильтрационных потоков могут быть определены теоретическими или, чаще всего, экспери­ ментальными методами. Среди последних наиболее разработан­ ным является метод электрогидродинамических аналогий (ЭГДА) [47], предложенный Н. Н. Павловским.

В качестве защитных мероприятий против фильтрации могут проектироваться:

устройство пластырей, накладываемых на проницаемые пло­ щадки ложа хвостохранилища из маловодопропицаемых гли­ нистых грунтов, в частности кольматаж указанных площадок глинистой пульпой;

устройство водонепроницаемых завес по периметру прудахвостохранилища;

дренаж грунтовых вод с возвратом их в пруд-хвостохранилище. В последнее время все чаще прибегают к покрытиям ложа

прудов (очистных бассейнов) полиэтиленовой пленкой.

На рис. 121 показано решение защитных противофильтрационных мероприятий применительно к устройству хвостохрани­ лища на юге европейской части СССР. Здесь водоупор находится на практически досягаемой глубине от естественной поверхности площадки хвостохранилища. Проектом предусматривается устрой­ ство траншеи по всему периметру хвостохранилища на глубину до водоупора. Для сбора подпирающих противофильтрационную завесу грунтовых вод запроектировано устройство дренажа, собирающего эти воды и отводящего их к пониженным участкам, в которых запроектированы сборные колодцы и насосные станции, при помощи которых фильтрационные воды по трубам возвра­ щаются в хвостохранилище.

Джезказгапское хвостохранилище устроено в балке БоргезСай, расположенной вдоль Кенгирского водохранилища. Отметки горизонтов воды в хвостохранилище в начальный период его эксплуатации были ниже отметки НПГ хвостохранилища. Следо­ вательно, фильтрационные воды из водохранилища могли попасть в хвостохранилище. Возможно, что поэтому поступление вод в хвостохранилище в начальный период его зксплуатации оказа­ лись выше расчетного и систему оборотного водоснабжения

265

П лан

Рис. 121. Схема сооружений для задержания и каптажа вод, фильтрующих из хвостохранилпща:

1 — х в о ст о х р а н и л и щ с (п е р в а я о ч е р е д ь ); г — х в о ст о х р а н и л и щ с (в т о р а я о ч е р е д ь ); з — Н асы п н ая п л о ти н а и з су г л и н к а ; 4 — м а ги ст р а л ь п ы й х в о с т о п р о в о д ; S — р а сп р е д е л и т е л ь ­ н ы й х в о с т о п р о в о д ; в — н а с о с н а я ст а н ц и я о б о р о т н о г о в о д о сн а б ж е н и я ; 7 — в о д о в о д о б о ­ р о т н о г о в о д о сн а б ж е н и я ; 8 — н а со сн а я ст а н ц и я п е р е к а ч к и х в о с т о в ; 9 — о с ь н а сы п н о й п л о ти н ы х в о ст о х р а н и л ш ц а в т о р о й оч е р е д и ; ю — н а с о с н а я ста н ц и я д л я п е р е к а ч к и ф и л ьтр а ­ ц и о н н ы х в о д в х в о ст о х р а н и л и щ с, 11 — н ом ещ еп и е д л я д е ж у р н о г о п е р со н а л а ; 12 — г л и ­ н я н а я з а в е с а ; 13 — д р е н а ж ; 14 — гр а в и й н о -га л е ч н ы й г р у н т ; 15 — за сы п к а м естн ы м г р у н ­ т о м ; 16 — п р и зм а и з гр а в и й н о -га л е ч н ы х г р у н т о в ; 17 — •в о д о у п о р

пришлось реконструировать с увеличением ее производительности.

Вдальнейшем горизонт воды в хвостохранилище стал выше горизонта воды в водохранилище, вода начала фильтровать в об­ ратном направлении. Возникли опасения химического загрязне­ ния вод водохранилища, являющегося источником промышлен­ ного и питьевого (1959 г.) водоснабжения. Были произведены соответствующие исследования.

Всвязи со значительным увеличением производительности фабрики и недостаточной емкостью балки Боргез-Сай принято решение об устройстве нового хвостохранилища в пойме реки Кенгир ниже водохранилища. Существующее хвостохранилище

266

План

Рис. 122. Водобойный колодец и водозабор оборотной воды Джезказганского хвостохранилища:

1 — в о д о с п у с к н о й к о л л е к т о р х в о ст о х р а н и л и щ а ; 2 — в о д о б о й н ы й к о л о д е ц ; 3 — в о д о -

9 — о тв о д я щ и й к а н а л ; 10 — м о ст и к ; 11 — ш а н д о р к о е за гр а ж д е н и е ; 12 — д р е н а ж н ы й К ол л ектор о т п л оти н ы х в о ст о х р а н и л и щ а

в балке Боргез-Сай используется только на период постройки нового хвостохранилища (3—5 лет). Как выяснилось, эксплуата­ ция этого хвостохранилища не приводит к химическому загряз­ нению водохранилища. Необходимо, однако, избегать расположе­ ния хвостохранилищ над водохранилищами, особенно если по­ следние используются как источники питьевого водоснабжения.

Типичным примером системы возврата осветленной воды яв­ ляется схема (см. рис. 122), осуществленная на Джезказганском хвостохранилшце на ручье Боргез-Сай. Освободившаяся в пруде

267

от твердых частиц вода сливается через отверстия шахтных колод­ цев-водоприемников и по водоспускному железобетонному кол­ лектору, проложенному в русле балки Боргез-Сай, отводится

внижний бьеф хвостохранилища.

Вустье водоспускного коллектора устроен гаситель энергии потока осветленных хвостовых вод в виде водобойного железо­ бетонного колодца (см. рис. 122). Для водозабора здесь исполь­ зована водобойная стенка (порог) указанного колодца, имеющая высоту над дном колодца 1,3 м. Наличие порога обуславливает необходимый напор для транспорта воды по самотечным чугунным трубам диаметром 400 мм, один конец которых вставлен в отвер­ стие в боковой стенке водобойного колодца, а другой — в отверстие водосборного колодца насосной станции. Из последнего вода забирается насосами и далее по двум ниткам стальных трубо­ проводов транспортируется в водонапорный бак системы промыш­ ленного водоснабжения предприятия.

переохлаждения запроектировано покрытие водобойного ко­ лодца.

При описанной системе водооборота, так же как и в случаях хвостовых хозяйств без водооборота, необходимо устройство шахтных колодцев-водоприемников и водоспускного коллектора. В некоторых случаях, как, например, нри расширении Джез­ казганского хвостохранилища, водоспускной коллектор должен прокладываться на большой длине с большим числом водоприем­ ников. Большой объем работ обуславливает длительные сроки строительства и большую ого стоимость.

Отрицательной стороной описанной выше схемы оборотного водоснабжения является также неиспользование напора, создава­ емого в результате устройства хвостохранилища, что приводит к излишним затратам энергии на возврат осветленной воды. Этот недостаток может быть обойден путем превращения водо­ спускного коллектора из безнапорного в напорный с заливом водой колодцов-водоприемпиков. Часто принимаются решения об устройстве систем оборотного водоснабжения с наличием ста­ ционарных береговых, передвижных береговых и плавучих насос­ ных станций.

Примером устройства стационарных береговых насосных стан­ ций является решение, разработанное институтом Механобр в проекте реконструкции и расширения Джезказганского хвосто­ хранилища в балке Боргез-Сай (рис. 124). Из рис. 124 видно, что Конструкции зданий и расположение оборудования станций обес­ печивают водоприем с разных отметок горизонта воды в хвосто­ хранилище.

Примером устройства передвижной береговой насосной стан-1 ции является решение, разработанное институтом Механобр

268