Как спроектировать систему сброса хвостов при предварительной обогатительной сортировке золота? Комплексное решение для производственной линии по обогащению золота

Предварительное обогащение золота — это подход, который в последние годы все чаще применяется в золотодобывающих проектах: перед тем как перейти к дорогостоящим процессам измельчения и выщелачивания, с помощью гравитационной сепарации, флотации и других методов заранее удаляют пустую породу и обогащают золотосодержащие минералы, что позволяет значительно снизить объем последующей переработки.Снижение объема переработки ведет к сокращению капиталовложений в оборудование, энергопотребления и расхода реагентов, что позволяет обеспечить рентабельность обогатительной фабрики.

Однако предварительная обогащение влечет за собой одну неизбежную сопутствующую проблему:как спроектировать систему сброса хвостов? Хвосты, отбраковываемые на этапе предварительного обогащения, отличаются большим объемом, крупной фракцией и содержанием влаги, отличающимся от обычных цианидных хвостов. Если система сброса хвостов спроектирована ненадлежащим образом, в лучшем случае это приведет к нарушению циркуляции рециркулирующей воды и росту эксплуатационных затрат, а в худшем — к несоблюдению экологических норм и остановке проекта.В данной статье, исходя из проектирования системы сброса хвостов, систематически рассматриваются схемы сброса хвостов, образующихся на этапе предварительного обогащения золота, и приводится логика конфигурации комплексной технологической линии золотообогатительной фабрики.

I. Прежде всего необходимо выяснить: чем отличаются хвосты предварительного обогащения от обычных хвостов

Первым шагом при проектировании сброса хвостов является не выбор оборудования, а выяснение свойств хвостов. По сравнению с обычными цианидными хвостами хвосты после предварительного обогащения имеют несколько очевидных отличий:

1. Большой объем и низкое содержание. Основная логика предварительного обогащения заключается в «максимальном и раннем отходе», при этом доля отбракованных хвостов в исходной руде может быть очень высокой. Большой объем хвостов означает, что масштабы их транспортировки, сгущения и складирования должны быть соответственно увеличены, а пропускная способность системы сброса должна соответствовать объему отходов, образующихся на этапе предварительного обогащения.

2. Крупнозернистость и относительно хорошая осаждаемость. Предварительное обогащение обычно происходит до или после измельчения; фрегат, отбрасываемый на этом этапе, имеет более крупную фракцию, чем цианидный фрегат, и осаждается быстрее, поэтому выбор модели сгустителя и конфигурация фильтр-пресса отличаются от тех, которые используются для мелкозернистого фрегата.Однако следует учитывать, что если перед предварительным обогащением проводится промывка руды или мокрое просеивание, содержание ила в хвостах может быть повышенным, что требует отдельной оценки.

3. Практически не содержат цианидов, поэтому экологические требования относительно легко контролируемы. Хвосты предварительного обогащения отбраковываются ещё до поступления в цианидный процесс и, как правило, не представляют риска выщелачивания цианидов и тяжёлых металлов, что создаёт относительно благоприятные условия для сухого сброса, сухого складирования или вторичного использования хвостов. Тем не менее, в соответствии с местными экологическими требованиями необходимо проводить испытания на токсичность при выщелачивании, чтобы подтвердить, относятся ли они к категории обычных промышленных твёрдых отходов.

4. Качество рециркулирующей воды влияет на возможности повторного использования. Осажденная вода из хвостов предварительного обогащения может повторно использоваться для промывки руды, доливания воды при гравитационной сепарации и т. д. Качество рециркулирующей воды (содержание взвешенных веществ) напрямую определяет долю повторного использования и необходимость дальнейшей очистки.

Уточнив эти четыре момента, можно в общих чертах определить направление схемы сброса хвостов: выбрать ли влажный сброс (хвостохранилище) или сухой сброс (сухой отвал), до какой степени проводить обогащение и обезвоживание, а также как организовать рециркуляцию сточных вод — для всего этого появятся основания для принятия решения.

II. Три основных варианта проектирования систем сброса хвостов

Вариант 1: Мокрый сброс хвостов (традиционный хвостохранилище). После сгущения в сгустителе хвосты перекачиваются дном потока в хвостохранилище для складирования, а очищенная вода повторно используется.Преимущества: простота технологического процесса, относительно низкие инвестиции, хорошая приспособляемость к мелкозернистым хвостам; недостатки: большая занимаемая площадь, ограничения, связанные с рельефом местности и экологическим разрешением, а также высокие затраты на обеспечение безопасности хвостохранилища и его закрытие. Подходит для проектов, где позволяют условия рельефа, возможно получение разрешения на строительство хвостохранилища, а фракция хвостов относительно мелкая.

Вариант 2: Сухой сброс хвостов (сухой отвал). После сгущения в сгустителе хвосты прессуются в фильтрационный кек с низким содержанием влаги, который транспортируется на сухой отвал для складирования или вывозится для комплексного использования.Преимущества: высокий коэффициент рекуперации воды (до 90% и более), небольшая занимаемая площадь, низкие экологические риски, удобство закрытия хвостохранилища и вторичного использования ресурсов; недостатки: высокие инвестиции в фильтровальное оборудование и эксплуатационные расходы, необходимость проверки эффективности фильтрации хвостов с крупной фракцией.Для хвостов предварительного обогащения, которые имеют относительно крупную фракцию и не содержат цианидов, сухой сброс зачастую является более предпочтительным вариантом — он позволяет как сэкономить воду, так и снизить экологические риски.

Вариант 3: Комбинация мокрого и сухого сброса. Крупнозернистые хвосты в первую очередь подвергаются сухому сбросу или реализуются в качестве заполнителя для строительных материалов, а мелкозернистые хвосты направляются в хвостохранилище для мокрого сброса. Такой комбинированный вариант подходит для проектов с широким распределением фракций хвостов или имеющих каналы вторичного использования ресурсов, позволяя сбалансировать инвестиции и экологические требования.

Конкретный выбор зависит от свойств хвостов, местных экологических требований, рельефа местности, стоимости водных ресурсов и масштабов проекта. Универсального ответа нет, необходимо провести технико-экономическое сравнение с учетом конкретных условий проекта.

III. Конфигурация ключевого оборудования системы сухого отвода хвостов

На примере сухого отвода хвостов с предварительным обогащением типичная конфигурация системы переработки хвостов выглядит следующим образом:

Транспортировка хвостов: шламовый насос подает хвостовую суспензию из участка предварительного обогащения и сортировки на участок сгущения хвостов. Тип насоса должен подбираться с учетом максимальной производительности и концентрации шлама, с запасом на будущее.

Секция сгущения: сгуститель (сгуститель с центральным приводом/высокоэффективный сгуститель) осуществляет предварительное осаждение и обезвоживание шламовой суспензии; после повышения концентрации дна шлама он направляется на фильтр-пресс, а осветлённая вода из перелива поступает в резервуар для возврата.Высокоэффективный сгуститель позволяет значительно сократить занимаемую площадь, что подходит для проектов с ограниченной площадкой. Если содержание глины в хвостах высокое, а скорость осаждения низкая, можно рассмотреть возможность добавления флокулянта для ускорения осаждения.

Участок фильтрации: Пластинчато-рамный фильтр-пресс (или камерный фильтр-пресс) прессовает сгущенную хвостовую суспензию в фильтрационный кек с низким содержанием влаги, который напрямую соответствует требованиям к транспортировке и складированию. Фильтр-пресс является ключевым оборудованием для сухого сброса хвостов; его выбор должен определяться в зависимости от размера частиц хвостов, производительности и целевого содержания влаги.Эффективность фильтрации крупнозернистых хвостов высока, для мелкозернистых хвостов необходимо оценить цикл фильтрации и выбрать подходящую фильтрующую ткань.

Система рециркуляции воды: перелив из сгустителя и фильтрат из фильтр-пресса поступают в резервуар для рециркуляции воды, откуда с помощью рециркуляционного насоса возвращаются на этапы, требующие воды, такие как промывка руды, гравитационная сепарация и измельчение.Коэффициент рециркуляции воды является ключевым показателем экономической эффективности схемы сухого отхода хвостов; при проектировании необходимо рассчитать водный баланс, определить долю рециркулируемой воды и источники пополнения. Вода с превышением допустимых норм содержания взвешенных веществ должна проходить очистку путем осветления или фильтрации перед повторным использованием.

Сухие отвалы и защита от просачивания: дно сухих отвалов должно быть защищено от просачивания, необходимо установить дренажные канавы и систему сбора фильтрата, а также разработать проект закрытия и рекультивации в соответствии с местными экологическими требованиями. В проекте также необходимо определить способ транспортировки фильтрационного осадка и уклон отвала.

Мониторинг и чрезвычайные ситуации: Система сброса хвостов должна быть оснащена средствами контроля расхода, концентрации и уровня жидкости; на сухом складе должны быть установлены точки мониторинга смещения и утечек; необходимо разработать план действий в чрезвычайных ситуациях.

IV. Комплексный проект производственной линии обогатительной фабрики: от предварительного обогащения до сухого сброса хвостов

Рассматривая проект сброса хвостов в контексте всей производственной линии, схема работы золотообогатительной фабрики обычно подразделяется на следующие этапы:

Первый этап: дробление и сортировка. Грубое дробление в щековой дробилке + средне-мелкое дробление в конусной дробилке, классификация на кругловибрационном грохоте. На этапе дробления соблюдается принцип «больше дробления, меньше измельчения», что обеспечивает подходящую фракцию для предварительного обогащения и последующего измельчения.

Второй этап: промывка и сортировка руды (при высоком содержании глины). Цилиндрическая промывочная машина/спиральная промывочная машина + барабанный грохот, которые удаляют глину, предотвращая засорение последующего оборудования, и одновременно создают условия для сортировки на этапе предварительного обогащения.

Третья стадия: сортировка при предварительном обогащении. Способ предварительного обогащения выбирается в зависимости от характеристик руды: гравитационная сепарация (клатч-сепаратор, центробежный сепаратор, спиральные желоба) для предварительного удаления пустой породы и извлечения крупнозернистого золота; флотация (флотационные аппараты типов SF, XCF, KYF) для обогащения золотосодержащих сульфидов.Цель предварительного обогащения — удалить как можно больше пустой породы с минимальными затратами и повысить содержание золота в сырье для последующей переработки.

Четвёртый этап: переработка концентрата. Концентрат предварительного обогащения поступает на измельчение (шаровая мельница + классификатор в замкнутом цикле) и последующие этапы сортировки/выщелачивания (флотационный концентрат отправляется на плавку или цианирование, концентрат гравитационной сортировки после дообогащения на вибрационных столах отправляется на плавку), в зависимости от типа руды.

Пятый этап: переработка хвостов. Хвосты предварительного обогащения поступают в систему сухого сброса, состоящую из сгустителя и фильтр-пресса; очищенная вода и фильтрат повторно используются, а фильтрационный осадок складируется в сухом виде или вывозится.

Вспомогательные системы: питатели, ленточные конвейеры, шламовые насосы, насосы для возврата воды, смесительные чаны, система электрического управления и т. д.

Основная логика данной производственной линии заключается в следующем: на участке предварительного обогащения с помощью недорогих методов осуществляется «максимальное и раннее отбраковывание», что позволяет снизить объём переработки; на участке сухого сброса хвостов отбракованные хвосты надлежащим образом утилизируются, а вода рекуперируется. Только при согласованной работе этих двух участков можно снизить инвестиционные и эксплуатационные затраты обогатительной фабрики, а также контролировать экологические риски.

V. Ключевые моменты проектирования и распространённые ошибки

Заблуждение № 1: проектировать только секцию обогащения, а секцию хвостоотходов дорабатывать позже. В секции предварительного обогащения объем отбракованных хвостов велик, поэтому масштаб и инвестиции в систему обработки хвостов должны проектироваться одновременно с секцией обогащения. Если секция обогащения рассчитана на 100 тонн/сутки, а секция хвостоотходов — на 50 тонн/сутки, то после ввода в эксплуатацию неизбежно возникнут заторы на этапе обработки хвостов.

Заблуждение 2: игнорирование анализа свойств хвостов. Гранулометрический состав хвостов, содержание глины, скорость осаждения и токсичность при выщелачивании напрямую определяют выбор оборудования для сгущения и фильтрации, а также схему сброса. Выбор оборудования без проведения анализов равносилен тому, как если бы слепой нащупывал слона.

Заблуждение № 3: Неточный расчёт коэффициента возврата воды. Экономическая эффективность сухого сброса хвостов в значительной степени зависит от коэффициента возврата воды; если водный баланс рассчитан неточно, то после ввода в эксплуатацию либо затраты на доливание воды превысят ожидаемые, либо избыток возвращаемой воды приведёт к незаконному сбросу.

Заблуждение № 4: Отсутствие в проекте мер по гидроизоляции и закрытию сухого отвала. Сухой отвал — это не просто пустырь, где складывают фильтрационный осадок. Вопросы гидроизоляции, отвода воды, сбора фильтрата, закрытия отвала и рекультивации должны быть четко определены на этапе проектирования, иначе проект не пройдет экологическую приемку.

VI. Границы ответственности по контракту EPC и гибкие услуги

При строительстве завода по обогащению золота компания GoldProcessingPlant может предоставить услуги EPC «под ключ», координируя технологическое проектирование, изготовление оборудования, руководство монтажом, комплексную наладку и обучение персонала, а также неся ответственность за достижение конечных показателей при вводе в эксплуатацию.Границы поставки четко определены: GoldProcessingPlant отвечает за технологии, оборудование и пуско-наладку, а заказчик — за строительные работы, местных монтажников, подготовку площадки («три подключения и выравнивание») и оформление документов в соответствии с местным законодательством. Это позволяет не только гарантировать качество проекта, но и помочь заказчику значительно сократить затраты на рабочую силу.

При этом нет обязательной привязки: можно заказать только испытания по обогащению руды и проверку технологического процесса, только расчетную документацию по технологическому проектированию и подбору оборудования, только инженерные чертежи, только отдельное оборудование или комплект оборудования, а также только услуги инженера для наладки на месте.Расходы на испытания по обогащению руды и проектирование, оплаченные на начальном этапе, могут быть полностью зачтены в счет стоимости оборудования при последующем заключении контракта на поставку оборудования или EPC-контракта.

Что касается сроков реализации проекта, то для обычных проектов по добыче золота период от начала разработки технологического проекта до ввода в эксплуатацию составляет примерно 8–15 месяцев; изготовление и наладка оборудования для системы сухого сброса хвостов должны быть включены в общий график, а для зарубежных проектов следует предусмотреть резерв времени на таможенное оформление и логистику.

Проектирование сброса хвостов после предварительного обогащения и сортировки на золоторудных рудниках основывается на трёх ключевых аспектах: точном определении свойств хвостов, выборе подходящего способа сброса (мокрый сброс/сухой сброс/комбинированный) и правильном подборе оборудования для сгущения, фильтрации под давлением и рециркуляции воды.Хвостовой участок — это не «приложение» к обогатительной фабрике, а ключевой элемент, определяющий соответствие проекта экологическим нормам и эксплуатационные затраты. Только при грамотном совместном проектировании двух аспектов — «максимального и раннего отбрасывания» на этапе предварительного обогащения и «экономии воды и соблюдения нормативных требований» при сухой отгрузке хвостов — можно добиться сбалансированности общей сметы золотообогатительной фабрики.