Растекание пастообразных хвостов обогатительного передела

Объем отходов обогатительного производства, накапливающихся в процессе эксплуатации рудных месторождений, достигает сотни миллионов кубометров. Площадь отчуждаемых под хвосты земель может достигать сотни гектаров. При таких объемах строительство хвостохра-нилища и его эксплуатация являются весьма дорогостоящими и особо опасными. Кроме того, хвостохранилище наносит вред окружающей среде. В первую очередь речь идет о загрязнении поверхностных и грунтовых вод, а также воздушной среды и почвы. Значителен риск глобального загрязнения в случае разрушения грунтовых плотин. Из-за значительных затрат на изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию хвостохранилищ многие объекты становятся малопривлекательными для инвестиций. Поэтому использование глубокого или пастового сгущения хвостов после обогатительного передела позволит укладывать несегрегирующий материал в отвал вскрышных пород, исключая строительство хвостохранилищ. Другим преимуществом данной технологии является экономия воды, особенно в районах с незначительными её запасами.

Из всех состояний возможных видов хвостов (сухих, влажных, обводненных) пастообразные хвосты характеризуются специфическими свойствами, требуют специальных методов исследований и индивидуальной оценки.

Для обоснования параметров складирования пастообразных хвостов в отвалы вскрыши были проведены лабораторные исследования процесса их растекания.

Все образцы пастообразных хвостов были цилиндрической формы, высотой (h) 4 см, первоначальной площадью (S) 9,6 см2 и массой (m) 70 г.

В процессе исследований отношение твердого к жидкому в пастообразных хвостах изменялось соответственно: 80:20; 75:25; 70:30 (рис. 1). Жидкая фаза пастообразных хвостов со

По всем полученным результатам исследований были построены зависимости, изображенные на рис. 2–6.

Как видно из статистической обработки результатов исследований (рис. 1–3), распределение точек носит полиномиальный характер второй степени. Зависимость растекания пастообразных хвостов от концентрации раствора ПАА и отношения Т:Ж линейная.

Математическая модель распределения массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади в зависимости от времени растекания и концентрации раствора ПАА будет иметь следующий вид:

Рис. 1. Образец пастообразных хвостов в процессе растекания с отношением Т:Ж=70:30 при концентрации

ПАА 1,0 %

Рис. 2. Распределение массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади с течением времени для отношения Т:Ж=80:20

Рис. 3. Распределение массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади с течением времени для отношения Т:Ж=75:25

Рис. 4. Распределение массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади с течением времени для отношения Т:Ж=70:30

– при Т:Ж=80:20:

m IS = [(0,14qпаа + 0,1) • (lg t)2 - (1,32 - 0,43q^ ) • 1g t + 0,29q^ + 5,87] -10-2, т I м2,

– при Т:Ж=75:25:

m IS = [(0,55 - 0,44q паа ) • (1g t )2 — (1,79 - 0,83qnAA ) • lg t +1,27 qnAA + 4,94] • 10-2, т I м 2,

– при Т:Ж=70:30:

mIS = [(1,05 -0,03qnAA) • (lgt)2 -(2,69-0,57qпаа) • lgt + 0,87qnAA + 3,55]-IO-2,тIм2,

Рис. 5. Массовая концентрация пастообразных хвостов от концентрации раствора ПАА

Содержание твердого компонента в пастообразных хвостах, 9о

----0,1% ПАА--0,5% ПАА ......1,0% ПАА

Рис. 6. Массовая концентрация пастообразных хвостов от содержания твердого компонента где qПАА – концентрация раствора ПАА в жидкой фазе, %; t – время растекания пастообразных хвостов, мин.

Уравнение множественной корреляции будет иметь вид m /5 = [((0,04 ■ G - 3,5) ■ qnAA - 0,1 ■ G + 7,69) ■ (lgt)2 -

- ( (0,01 ■ G - 1,66) ■ q ПАА - 0,14 ■ G + 12 ,2 1 ) ■ lg t +                                                        (4)

+ (5,16 - 0,06 ■ G ) ■ q ПАА + 0,23 ■ G - 12,61] ■ 10 - ², т / м ².

Приведенная модель действительна в интервале времени растекания пастообразных хвостов 75 >  t > 30 мин (в данном временном диапазоне образцы пастообразных хвостов при растекании принимали устойчивое состояние) и при постоянной высоте слоя, равной 4 см.

При увеличении высоты слоя пастообразных хвостов в модель вводится поправочный коэффициент использования площади отвала ( К ):

K = 0,05 h + 0,8,                                                                    (5)

где h – высота слоя пастообразных хвостов, м.

Таким образом, полученная модель множественной корреляции распределения массовой концентрации пастообразных хвостов на единицу площади позволит обосновать параметры складирования пастообразных хвостов в отвалы вскрыши.