Водно-шламовое хозяйство

ВОДНО-ШЛАМОВОЕ ХОЗЯЙСТВО (а. water slurry circuit; н. Wassersch lammwirtschaft; ф. circuit des eaux schlammeuses; и. servicio de las aguas у lodos circuito) — технологический комплекс водоснабжения, обработки сточных и оборотных вод, а также шламов и мелких отходов (хвостов) обогащения. Действует на обогатительных фабриках, применяющих мокрые методы обогащения.

На установках водно-шламового хозяйства достигаются осветление и очистка вод, сгущение, обезвоживание и складирование шламов и отходов обогащения, извлечение из шламов ценных компонентов. На фабриках, обогащающих угли для коксования, выделяют три основных типа схем водно-шламового хозяйства: одно- и двухстадиальные, комбинированные. Одностадиальная схема применяется для фабрик, расходующих не более 2 м³ воды на 1 т обогащаемого угля; шламовая вода после удаления из неё частиц угля крупностью более 0,5 мм поступает на флотацию без предварительного сгущения.

При двухстадиальных схемах вся шламовая вода после классификации твёрдой фазы поступает в сгуститель; на флотацию подаётся сгущённый продукт, а слив сгустителя возвращается в технологический цикл гравитационного отделения. Недостатки схемы связаны с размещением аппаратов осветления оборотной воды на значительной площади и при этом не обеспечивается достаточной степени очистки, т.к. применение флокулянтов для ускорения осветления нарушает технологию последующей флотации. Наиболее перспективны комбинированные схемы, в которых перед флотацией сгущается только часть шламовой воды, позволяющая обеспечить оптимальную плотность пульпы. Во всех технологических схемах флотация — обязательное звено водно-шламового хозяйства. Концентрат флотации обезвоживается, суспензия отходов флотации сгущается, отходы уплотняются или обезвоживаются, осветлённая вода возвращается в технологический процесс или сбрасывается в наружные водные объекты, как правило, после предварительной очистки. По такой же схеме обрабатываются шламовые воды фабрик, обогащающих энергетические угли, с непосредственным использованием необогащённого обезвоженного шлама в качестве энергетического топлива.

На фабриках, обогащающих уголь, руды чёрных и цветных металлов, а также горно-химическое сырьё мокрым магнитным или флотационным обогащением, водно-шламовое хозяйство включает также системы водооборота. Средний расход воды на 1 т обогащаемой горной массы для угля и горючих сланцев (включая оборотную воду) 3-4 м³, для железной руды в зависимости от применяемых методов обогащения 6-14 м³, для апатитовой — 5 м³. Сгущение отходов обогащения или необогащённых шламов производится до максимальной концентрации суспензии, при которой возможно её гидравлическое транспортирование в хвостохранилища (шламоотстойники, илонакопители).

На углеобогатительных фабриках отходы обогащения и шламы направляются чаще всего в наружные секционные отстойники. По заполнении очередной секции осадок уплотняется в течение длительного времени и после достижения влажности не более 45% удаляется грейфером для дальнейшего складирования или использования. Слив отстойников осветляют в илонакопителях. Слив последних, так же как и радиальных сгустителей, возвращается в оборот либо после очистки сбрасывается в поверхностные водные объекты. В некоторых случаях суспензию мелких отходов обогащения направляют для хранения в выработанные пространства шахт. Иногда водно-шламовое хозяйство включает упрощённую схему, в которой сгущённые в радиальном сгустителе отходы флотации и шламы спускают непосредственно в илонакопитель (хвостохранилище).

Процессы осветления воды, обезвоживания шламов и мелких отходов обогащения интенсифицируют добавками коагулянтов, высокомолекулярных флокулянтов, поверхностно активных веществ. Вместимость илонакопителей углеобогатительных фабрик обычно рассчитывают на 10 лет; на рудных обогатительных фабриках хвостохранилища рассчитываются на 10-20 лет непрерывной работы. Площадь одного илонакопителя и хвостохранилища, особенно при отсутствии предварительного сгущения, достигает 300-500 га. На углеобогатительных фабриках удельный вес основных фондов, связанных с операциями обработки оборотных и сточных вод, включая обезвоживание продуктов обогащения, 37-55%. Эксплуатационные расходы на водно-шламовое хозяйство и операции обезвоживания (механические и термические) 34-48%. Трудовые затраты на водно-шламовое хозяйство и обезвоживание составляют 16,5-18% общих трудовых затрат обогатительных фабрик. Без учёта классификации трудовые затраты на водно-шламовое хозяйство примерно в 3 раза выше, чем на обогащение.

В схемах водно-шламового хозяйства предусматривается предотвращение загрязнений отходами обогащения грунтовых и поверхностных вод, а земельных угодий, прилегающих к хвостохранилищам, — от заболачивания и засоления. Специальными правилами в CCCP регламентируется содержание минеральных солей, флотационных реагентов и флокулянтов, тяжёлых металлов, цианидов и других примесей в сточных водах обогатительных фабрик, сбрасываемых в водные объекты. Для предотвращения фильтрации (достигает 50%) применяют водонепроницаемую изоляцию ложа хвостохранилищ, дренаж. Предусматривается окончательное обезвоживание сгущённых мелких отходов обогащения в пределах обогатительной фабрики с помощью осадительных центрифуг, дисковых и ленточных фильтров, камерных фильтр-прессов, сгустителей с осадкоуплотнителями. При этом отпадает необходимость в наружных отстойниках и илонакопителях, обезвоженные мелкие отходы обогащения транспортируются в породные отвалы.

Широко используются схемы водно-шламового хозяйства с замкнутыми общефабричными или локальными циклами оборотного водоснабжения. Кроме высоких природоохранных качеств, их отличает незначительный расход свежей воды, относительно небольшой — флотореагентов.