Вследствие роста дефицита воды повышается ее стоимость, соответственно, ужесточаются и требования к ее использованию. Эти причины являются движущей силой повышения эффективности использования воды при добыче и переработке полезных ископаемых.
В связи со снижением качества доступных ресурсов, некоторые предприятия идут по пути увеличения объемов переработки, а не внедряют экологически рациональные решения для повышения эффективности использования ресурсов, что еще больше усугубляет ситуацию с объемом воды, необходимой для технологического процесса.
Решение проблем складирования хвостов
Риски, которые могут возникнуть при управлении хвостовым хозяйством, противоречат отраслевым трендам по безопасности. Стратегии, в которых основное внимание уделяется размещению отходов, по своей сути лучше стратегий, основанных на накоплении отходов с отсрочкой мероприятий по рекультивации земель.
Если считать, что вероятность разрушения дамб является низкой, и применить при этом дисконтную ставку, такой вариант может показаться хорошей финансовой стратегией, но при этом предприятие может не справиться с выплатой миллиардов долларов на ликвидацию последствий ухудшения состояния окружающей среды. Управление рисками хвостового хозяйства представляет собой сложную задачу. Планы меняются, и на старых сооружениях могут возникать проблемы, которые не были предусмотрены проектировщиками. Около мест добычи могут постепенно возникнуть населенные пункты, которых там не было, когда начиналась работа по проектированию.
Разведываются новые рудные тела, новые технологии значительно увеличивают срок службы рудников, и для этого может потребоваться существенно нарастить экраны существующих хвостохранилищ. Разработаны наилучшие решения, которые доказали свою стабильность и которые могут применяться в будущем, но стратегии по управлению хвостовым хозяйством должны постоянно меняться и адаптироваться с учетом достигнутых производственных показателей, меняющихся технологий и обстоятельств.
Последние достижения в сфере фильтрации хвостов обеспечили существенное увеличение удельной производительности. Для будущих предприятий, на которых необходимо организовать сухое складирование хвостов, есть возможность установки фильтрационных отделений производительностью от 50 до 100 тыс. тонн в день.
Миссия Metso Outotec заключается в соблюдении комплексного подхода к каждому проекту, при этом принципы проектирования должны обеспечивать наилучшее возможное решение и поддержку в плане технологии и комплексного проектирования.
Эффективное разделение твёрдой и жидкой фаз
Осаждение или сгущение представляет собой самое рентабельное решение для отделения и оборота технической воды. Производственные показатели любого оборудования зависят от физических свойств сгущаемой пульпы, но степень разделения определяет проектная организация.
Новшества в конструкции граблин и уклоне днища чана позволяют сгущать пульпу до пастообразного состояния с высоким пределом текучести и ограничивается исключительно возможностью откачки материала. В результате разработок технологий пастового сгущения границы предела текучести уже достигли той точки, в которой откачка уже невозможна.
После осаждения требуется фильтрация для извлечения еще большего количества воды и увеличения содержания твердого в хвостах. Это очевидно при применении обратной закладки, когда необходимо использовать очень плотную пасту, при этом часть потока фильтруется, а затем объединяется со сгущенным продуктом сгустителя для получения пасты с высоким пределом текучести.
Увеличились габариты и надежность пресс-фильтров, при этом они ограничиваются только объемом камер. Пресс-фильтры периодического действия имеют одно большое преимущество при фильтрации хвостов - у них большие габариты.
Ни одна фильтрационная технология не может обеспечить такого масштабного внедрения. Если имеется понимание технологических ограничений, то фильтровальные установки можно модернизировать с учетом требований добывающих предприятий, при этом их производительность может составить 100 тыс. тонн хвостов в день для сухого складирования. При работе с
хвостами даже объем перерабатываемых материалов представляет собой проблему, а если применяется фильтрация хвостов, то необходимо использовать крупномасштабные фильтровальные установки высокой надежности. Несмотря на возможность применения больших пресс-фильтров, это не единственное решение для организации хвостовых хозяйств.
Способы складирования хвостов
Для складирования хвостов можно применять различные способы, от традиционных и намывных хвостохранилищ до пастового сгущения и сухого складирования. Для определения наилучшего решения необходим комплексный анализ требований конкретной площадки. В районах с большим количеством осадков может потребоваться организация дамбы для улавливания поверхностных стоков, при этом требования по обороту воды будут минимальными. Основные факторы, которые необходимо учитывать при разработке любого хвостового хозяйства:
- географическое положение предприятия;
- размер площади для безопасного складирования хвостов.
При этом пастовое складирование и высокие углы откоса, которые оно обеспечивает, является превосходным решением для районов, в которых наблюдается нехватка воды, и в которых необходимо минимизировать площадь хвостового хозяйства.
Основные факторы для определения требований к способу обезвоживания:
- свойства хвостового материала;
- требования площадки от ввода в эксплуатацию и до ее закрытия.
В настоящее время применяются системы поверхностной укладки пасты с высоким пределом текучести (с применением поршневых насосов). С практической точки зрения, на некоторых предприятиях осуществляется переход с таких систем на вариант сгущения, включающий откачку, в результате чего обеспечивается оптимизация всего комплекса сгущения. За счет углов откоса такие системы ограничивают предел напряжения сдвига для возможности применения центробежных насосов.
Для сухого складирования требуется минимальная площадь и самая высокая степень извлечения воды. Благодаря высоте складирования, площадь размещения можно сократить до 1/8-й площади, необходимой для обычных способов складирования. Площадки сухого складирования можно рекультивировать последовательно.
Выбор оптимального способа складирования хвостов
Переход к сухому складированию отфильтрованного материала может обеспечить существенную экономию расходов при проведении мероприятий по закрытию предприятия и рекультивации земель. Для определения наилучшего комплексного решения специалисты Metso Outotec анализируют требования к системе оборота воды и необходимые для этого технологии. Мы можем смоделировать способы складирования хвостов, необходимые для хранения материалов в течение срока службы месторождения, а затем сопоставить эти расходы с эксплуатационными и капитальными затратами при различных способах складирования, чтобы предоставить заказчику информацию для принятия решения по наилучшему способу с учетом необходимых требований.
Традиционные хвостохранилища до сих пор являются наиболее популярным способом складирования хвостов. При этом специалисты каждой области разрабатывают соответствующие проектные решения на основе обобщенной информации, без учета всех аспектов складирования хвостов, позволяющих определить наилучший вариант. В Metso Outotec работают специалисты из различных областей. В результате объединения знаний и компетенций этих специалистов Metso Outotec может существенно улучшить общую систему хвостового хозяйства. После этого можно будет провести анализ плотности сгущенного продукта, которая определяет его свойства для транспортировки и сгущения. Предел текучести при сдвиге и без сдвига оказывает значительное влияние на перекачку пульпы и может существенно повлиять на капитальные расходы, если использовать вместо центробежных поршневые насосы. Такое изменение в капитальных расходах можно учесть при проектировании хвостохранилища.
Основные преимущества комплексного взгляда на систему хвостового хозяйства:
- срок службы;
- вместимость хвостохранилища;
- качество воды;
- снижение расходов на перекачку и повышение надежности насосной системы.
Заключение
В ближайшей перспективе законодательство, регламентирующее вопросы складирования хвостов, будет оказывать значительное влияние на выбор способа складирования хвостов. Для обеспечения эффективности предприятий придется разрабатывать стратегии управления и эксплуатации хвостовыми хозяйствами, которые будут учитывать требованиям местных жителей и акционеров. Уже имеются технологии для достижения этих целей. При этом наилучшие результаты достигаются в том случае, если при определении оптимального решения по складированию хвостов учитываются проектные риски и расходы в течение всего срока службы месторождения.