Обогатительная фабрика расходует большие объемы воды. Она нужна при измельчении руды, классификации, флотации, сгущении, гидротранспорте и промывке оборудования. Если после каждого цикла сбрасывать использованную воду и брать свежую, предприятие сталкивается с лишними затратами, ростом нагрузки на очистные сооружения и зависимостью от внешних источников водоснабжения. По этой причине на современных фабриках все чаще применяют замкнутый водооборот.
Под этим понимают схему, при которой вода после технологических операций собирается, очищается до нужного уровня и снова возвращается в процесс. Полного отсутствия подпитки обычно не бывает: часть влаги уходит с хвостами, концентратом, испарением, фильтрационными потерями. Поэтому система работает как циркуляционный контур с регулярным возвратом основной массы воды и добавлением недостающего объема.
Такая организация водооборота полезна там, где есть ограничения по водозабору, высокие платежи за сброс сточных вод или жесткие природоохранные нормы. Для фабрики это еще и способ стабилизировать работу. Когда состав оборотной воды контролируется, технологам проще удерживать заданные параметры по плотности пульпы, расходу реагентов и режимам разделения минералов.
Как устроена система на фабрике
В основе замкнутого водооборота лежит последовательная цепочка узлов. Вода после технологических операций уходит вместе с пульпой в аппараты разделения, затем ее осветляют и снова подают в производство. Конкретная схема зависит от типа сырья, набора операций и климатических условий, однако общий принцип у большинства фабрик похожий.
Обычно в систему входят:
- зумпфы и сборные емкости для приема стоков;
- насосные станции;
- сгустители для осаждения твердой фазы;
- отстойники или накопители осветленной воды;
- трубопроводы оборотной воды;
- узлы дозирования реагентов для коррекции состава;
- приборы контроля расхода, мутности, pH и плотности.
На многих предприятиях в контур включают хвостохранилище. Осветленная вода из его пруда-отстойника возвращается насосами обратно на фабрику. Так снижается расход свежей воды, хотя предъявляются более жесткие условия к контролю качества оборотной среды. Если в ней накапливаются тонкие шламы, растворенные соли или остатки реагентов, это отражается на флотации, сгущении и фильтрации.
Как движется вода по контуру
После использования в технологических операциях вода смешивается с твердыми частицами разной крупности. Сначала из потока отделяют основную массу твердой фазы. Для этого применяют сгустители, гидроциклоны, отстойники, иногда фильтры и пресс-фильтры. Осветленный слой направляют в резервуары оборотной воды, а сгущенный продукт идет дальше по схеме – в хвосты, на обезвоживание или на повторную переработку.
Далее воду возвращают потребителям с учетом качества, которое нужно на конкретном участке. На одних операциях допустима более мутная среда, на других нужен стабильный химический состав. Поэтому на фабрике часто создают несколько линий возврата, чтобы не смешивать потоки. Это снижает риск сбоев и упрощает процедуру отслеживания качества жидкости.
Обычно при эксплуатации контролируют:
- объем подпитки свежей водой;
- содержание взвешенных веществ;
- кислотность или щелочность среды;
- концентрацию растворенных солей;
- остатки флотационных реагентов;
- температуру;
- скорость осаждения твердой фазы;
- потери воды с хвостами и концентратом.
Чем тоньше измельчение руды, тем сложнее осветление. Мелкие частицы дольше держатся во взвешенном состоянии и хуже оседают без флокулянтов. В северных районах на работу контура влияет температура, в засушливых – испарение и сезонный дефицит подпитки. Поэтому схему подбирают с учетом сырья, водного баланса и режима работы фабрики в течение года.
Преимущества замкнутой схемы
Главное достоинство такой системы связано с сокращением забора воды из внешних источников. Для предприятий, удаленных от крупных рек и водохранилищ, это вопрос устойчивой работы. Чем выше доля возврата, тем меньше зависимость от сезона, уровня воды и ограничений по водопользованию.
Есть и другие плюсы:
- ниже объем сточных вод, уходящих за пределы площадки;
- проще соблюдать природоохранные нормативы;
- уменьшаются расходы на подачу свежей воды;
- снижается нагрузка на очистные сооружения;
- повышается стабильность технологических режимов.
Для фабрики это дает и основной производственный эффект. При стабильном водном режиме проще держать плотность пульпы в заданных пределах, точнее дозировать реагенты, ровнее вести флотацию и сгущение. При этом оборотная вода не всегда лучше свежей: если ее качество не контролировать, она начинает мешать процессу. По этой причине преимущества проявляются там, где система грамотно рассчитана и регулярно обслуживается.
Особенности эксплуатации и ограничения
Замкнутый водооборот нельзя рассматривать как универсальное решение для всех предприятий. В контуре постепенно накапливаются растворенные компоненты, тонкодисперсные частицы и остатки реагентов. Из-за этого меняются свойства воды, а вместе с ними – поведение пульпы и эффективность обогащения. Иногда приходится выводить часть потока на дополнительную очистку или частично сбрасывать после обработки.
Повышенное внимание уделяют нескольким моментам:
- водному балансу по всей фабрике;
- герметичности трубопроводов и емкостей;
- состоянию насосного оборудования;
- работе сгустителей и дозированию флокулянтов;
- контролю качества воды по участкам;
- безопасности хвостохранилища.
Отдельная тема – сезонные колебания уровня. Во время паводка растет приток поверхностных вод, зимой меняется вязкость среды и режим работы отстойных сооружений, летом усиливается испарение. Поэтому эффективная схема строится на точном расчете, регулярном анализе проб и согласованной работе технологов, гидротехников и службы водоснабжения. В таком виде благодаря замкнутому водообороту снижается расход природной воды, поддерживается устойчивость фабрики, и производственные процессы протекают без остановки.