Сгустители и комплексы сгущения для оптимизации производительности и эксплуатационных затрат

Эффективность и безопасность складирования хвостов зависит от уровня содержания в них воды: чем выше содержание воды, тем больше площадь хвостохранилища, и тем важнее значение прочности стен дамбы в обеспечении надежности.

Горно-обогатительные предприятия инвестируют значительные средства в поиск надёжных и экологически безопасных способов складирования хвостов. На некоторых производственных объектах отделяют кислотообразующий материал от массы хвостов. Это позволяет уменьшить объём хвостов и создать более экологически устойчивое хвостохранилище.

В засушливых районах складирование пасты и хвостовые пляжи эффективными способами повышения степени извлечения воды и снижения риска в зоне хвостохранилища. На некоторых производственных объектах пошли дальше и перешли на сухое складирование отфильтрованных хвостов.

Факторы роста эффективности производства

Использование сгустителей признано одним из наиболее экономически эффективных методов извлечения воды из хвостовых потоков. Повышение извлечения воды в непосредственной близости от производства позволяет снизить энергопотребление. Кроме того, благодаря более высокой плотности намывных дамб, возводимых из хвостовых материалов, уменьшается площадь и повышается устойчивость действующего хвостохранилища.

При рассмотрении технологии сгущения хвостов возникает вопрос, должен ли процесс сгущения хвостов находиться в самом сгустителе и реализовываться как часть оборудования, или необходимо комплексное решение для достижения наилучшей производительности.

Обычно компоненты, необходимые для сгущения хвостов, мы рассматриваем изолированно, нежели комплексную установку, включающую сгуститель, насосную установку, систему автоматизации, вспомогательное оборудование и системы, необходимые для эксплуатации (см. Рис. 2).

По мере того как сгуститель достигает высокой степени сепарации, возрастает вязкость нижнего продукта сгустителя. Это в свою очередь, ведёт к высоким потерям на трение, что требует высокого выходного давления для перекачки сгущённых хвостов в конечное место отвала. С ростом извлечения воды с использованием малогабаритного оборудования, с пониженным запасом прочности и крайне упрощёнными сериями испытаний Оптимизация производительности и эксплуатационных затрат комплекса сгущения – будь то автономный комплекс, отделённый от основного производства, или комплекс в составе предприятия – становится сложной задачей, т.к. используется малогабаритное оборудование, с пониженным запасом прочности и крайне упрощёнными сериями испытаний.

Надежная система управления для повышения стабильности работы оборудования

Оптимальная конструкция сгустителя и установка хорошей контрольно-измерительной аппаратуры не всегда позволяют достичь наилучших производственных показателей. Основные причины:

• неудовлетворительный общий проект установки,
• несоответствующая система автоматизации
• низкая концентрация внимания оператора

Сгуститель работает в широком диапазоне рабочих условий в течение всего срока эксплуатации. В процессе работы меняется состав перерабатываемых руд; массовый расход твердого варьируется в зависимости от степени измельчения; концентрация твёрдого в питании варьируется в зависимости от целей эксплуатации; а степень осаждения зависит от минералогии и гранулометрического состава.

Нестабильность технологического процесса может быть нивелирована с помощью систем управления и вспомогательного оборудования. Настройка технологической схемы комплекса позволяет повысить эффективность В то же время значительно снизить энергопотребление можно за счет оптимального расположения комплекса сгущения.

Опыт Metso Outotec показывает, что сгустители могут работать с более плотным нижним продуктом в условиях нестабильного технологического процесса за счет улучшения системы управления и замены классического ПИ- регулятора на управление по нескольким с использованием прогнозных моделей. Подобные улучшения в логке управления позволяют поддерживать более высокую среднюю плотность продукта, что в итоге повышает стабильность работы насосов для перекачки хвостов и повышает качество обезвоживания.

Улучшение показателей работы существующих комплексов

Эффективный проект комплекса сгущения не ограничивается только заменой сгустителя. Например, на существующем хвостовом хозяйстве хвостовые отвалы заполняются быстрее оптимального, а используемая технология складирования хвостов устарела и существенно ограничивает возможности для улучшения показателей работы комплекс. Перед предприятием встает задача повысить производительность комплекса за счёт увеличения извлечения воды или изменения характеристик осаждения сгущённых хвостов. В таком случае модернизация комплекса за счет только лишь новых усовершенствованных узлов и оборудования, не всегда позволит достичь максимального потенциала производительности. И может потребоваться комплексная оценка всей системы, а также изучение реологических свойств, т.к. они влияют на методику сгущения и отведения.

Что снижает производительность оборудования?

Складирование хвостов на предприятиях находится в ведении нескольких служб. Поэтому требуется комплексный анализ работы всего хвостового хозяйства чтобы выявить узкие места, которые ограничивают производительность.

Сгущенный продукт по трубопроводам перекачивают в хвостохранилище. И на этом этапе могут возникнуть определенные проблемы. Например, для перекачки более плотного продукта потребуются более мощные насосы, а это – прямое увеличение энергопотребления.

Квалификация и степень концентрации внимания операторов также могут быть ограничивающим фактором производительности сгустителя. Параметры управления сгустителем могут неверно трактоваться оператором, что может привести к ошибочным действиям.

При определении показателей работы комплекса сгущения часто не придаётся значения качеству воды. Высокая степень извлечения воды повышает рециркуляцию солей и химических реагентов. Низкая степень извлечения воды ведет к длительному контакту хвостов и технологической вод в хвостоотвале. Испарение также увеличивает концентрацию солей, в то время как реагенты могут разлагаться или трансформироваться в отвале. Действие таких условий в отвале может длиться годами и в конце концов привести к техногенной катастрофе.

Заключение

Прогресс в проектировании сгустителей в максимально возможной степени улучшил качество сепарации от хвостовых потоков, однако ограничив при этом критерий выбора в том плане, что сгуститель может сдерживать потенциал работоспособности. Интеграция вспомогательного оборудования, автоматизации и обучение операторов оборудования могут улучшить результаты работы и снизить эксплуатационные затраты. Анализ взаимосвязи между качеством воды и производительностью позволяет выявить факторы для повышения эффективности эксплуатации и безопасности складирования хвостов.