Некоторые аспекты утилизации высокоглинистых отходов обогащения

© А.Ю. Облипов, 2013

УДК 622.271 А.Ю. Облицов

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ УТИЛИЗАЦИИ ВЫСОКОГЛИНИСТЫХ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ

Рассмотрены проблемные вопросы решение которых позволит избежать технических трудностей, связанных с утилизацией отходов обогащения, содержащих глинистые минералы, на примере месторождения алмазов им. Ломоносова, Архангельская область, Россия. В настоящее время работа на этом месторождении осложнена рядом факторов, один из которых — необходимость утилизации большого объема хвостов обогащения.

Ключевые слова: утилизация, глина, отходы обогащения, хвосты.

Насколько глинистые минералы отличаются многообразием своего применения, настолько и широк спектр методов утилизации отходов горной промышленности, содержащих глину. Глинистые отходы после обогащения традиционно направляются на хранение в хвостохра-нилище, которое позднее могут:

1) разрабатывать как техногенное месторождение, утилизируя отходы;

2) после подготовительных операций использовать в качестве полигона для захоронения различных видов отходов; 3) подвергнуть рекультивации, приведя состояние верхнего слоя грунта, а также почвы к такому же, как в момент начала строительств хвостохранилища.

В данной статье рассматривается вариант с утилизацией отходов на примере хвостохранилища ГОКа на месторождении алмазов им. М.В. Ломоносова, Архангельская область, Россия. Месторождение разрабатывается компанией ОАО «Севералмаз», являющей дочерней структурой российского алмазного монополиста ОАО «Алроса» и относится к Архангельской алмазоносной провинции (ААП), включающей в себя ряд значи-

тельных месторождений, перспективных для разработки. В ближайшие годы при снижении объемов добычи алмазов в Якутии ожидается наращивание объемов на месторождениях ААП даже, несмотря на снижение спроса на алмазы на мировом рынке ввиду глобального экономического кризиса. Так в конце 2010 г. начата разработка месторождения им. Гриба, ведется подготовка к соединению трубок Архангельская и Карпинского-1 месторождения им. Ломоносова [1].

Работа на месторождения им. Ломоносова, особенно процессы обогащения отличаются своей спецификой, заключающейся в накопление большого объема хвостов, а также технологических сложностях обогащения высокоглинизированной породы. Дело в том, что отличительной особенностью месторождения является высокое содержание глинистых минералов (от 30 до 70%) в кимбер-литовой породе, что, несомненно, сказывается на производственных процессах.

Насущная необходимость утилизации отходов обогащения вызвана тем, что на практике глинистая порода в процессе обогащения на обогати-

тельной фабрике ОФ-1 подвергается водонасыщению в тяжелой среде, увеличивая свой объем в несколько раз, и в виде пульпы поступает на хвостохранилище. Годовой объем хвостов обогащения составляет около 1,1 млн т/год. Ежегодное накопление большого объема хвостов, связанное с повышенным водонасыщением глинистой породы, приводит к увеличению размеров хвостохранилища, выражающемуся как в наращивании дамбы, так и к занятию новых площадей, влекущих дополнительные траты. В хвостохранилище основная масса пульпы содержится в виде тяжело осаждаемой, дисперсной взвеси, в то время как тяжелые фракции оседают на пляжах хвостохранилища [2].

Технические сложности обогащения глинизированной породы заключаются в следующем. Содержание глинистых минералов в породе поступающей в приемный бункер ОФ-1 колеблется и зависит от места добычи в карьере, в среднем составляя 30% исходной породы. Из приемного бункера порода попадает в мельницу мокрого самоизмельчения (ММС). Данный процесс требует постоянного расхода воды. При среднем содержании глины расход воды составляет от 60 до 100 м3/час. При сильно глинизированной породе расход воды может составлять 200 м3/час и более. Но повышение расхода воды при большом количестве глины не всегда позволяет проводить процесс измельчения, частицы слипаются, работа мельницы может быть остановлены. При остановке мельницы вода, содержащая частицы породы, а также потенциальные алмазы, сливается в зумпф хвостовых насосов, и направляются на хвостохранилище. Таким образом, при высокой глинистости

породы с большой частотой могут возникать непрогнозируемые аварии с потенциальной потерей алмазов.

Серьезной технической проблемой является осветление оборотной воды на хвостохранилище, то есть процесс сгущения и осаждения твердых частиц взвеси с получением очищенной от них воды. Так, например, потребность обогатительной фабрики в оборотной воде составляет 450 м3/час с содержанием твердых частиц не более 5 г/л. Осветление оборотной воды на хвостохранилище происходит с добавлением флокулянта (расход 135 г/т). Среднее содержание твердых частиц в хвостовой пульпе колеблется от 18 до 25 % при оптимальных для осветления 15—18 % с содержанием твердых частиц 229 г/л (20 %). Как уже было сказано минералогический состав твердых частиц на 70 % представлен глинистыми минералами (монтмориллонит и сапонит), самопроизвольно диспергирующими в водной среде (точно не установлено при каких параметрах и какой крупности материала это происходит) с образованием гелеобразных коллоидно-дисперсных трудносгу-щяемых частиц твердого. Флокулянт блокирует самопроизвольную дис-пергацию. С повышением температуры происходило улучшение процесса сгущения хвостов. В зимнее время с понижением температуры повышается вязкость пульпы, и процесс сгущения происходит медленнее. Вследствие этого не всегда получается обеспечить необходимый объем качественно осветленной оборотной воды в 450 м3/час. В свою очередь это вызывает либо забор плохо осветленной воды на фабрику (содержание твердых частиц > 5 г/л), что ведет к ухудшению работы фабрики и негативно

влияет на тот же процесс самоизмельчения в ММС, либо влечет остановку фабрики из-за нехватки оборотной воды при слишком плохом ее качестве.

Оценивая вышеприведенные факты необходимо еще раз подчеркнуть то, что именно высокая степень наличия глины создает технологические сложности в процессе обогащения, а также ставит вопрос об утилизации отходов обогащения, размещаемых на хвостохранилище. Представляющийся насущным этот вопрос на практике затруднен подготовкой хвостов к использованию, так как уже было сказано выше, они находятся в состоянии дисперсно-коллоидной глинистой гелеобразной трудноосаждающейся взвеси. Для того, чтобы разрабатывать хвосты необходимо осуществить сгущение и осаждение твердых частиц, чему способствует применение флокулянтов. Однако, если использование флокулянтов в самом хвосто-хранилище позволяет достигать ос-

ветления воды и ее использования в качестве оборотной, то для осаждения твердой фазы хвостов и их последующей разработки необходима транспортировка пульпы с хвосто-хранилища в специальный отстойник и ее дальнейшая обработка в нем. С определенным успехом данная задача решается путем естественного вымораживания пульпы в зимний период, после которого происходит осаждение твердых фракций в процессе таяния в теплый период года. Так, например, на Ломоносовском ГОКе действует опытный трехсекци-онный отстойник объемом 1,8 млн м3. Однако, хотелось бы отметить тот факт, что применение известных методов обработки отходов обогащения, таких как установка сгустителей пульпы, ее магнитная, ультразвуковая обработка потенциально бы могло предотвращать возникновение повышенного водонасыщения хвостов, а не просто решать последствия данной проблемы [3].

1. Богатиков O.A., Гаранин В.К., Кононова В.А. Архангельская алмазоносная провинция. М.: Изд-во МГУ, 1999, 522 с.: ил.

2. Вержак Д.В., Гаранин К.В. Алмазные

месторождения Архангельской области и

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

экологические проблемы их освоения // Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология. 2005. С. 1827.

3. Классен В.И. Вода и магнит — М.:

Издательство «Наука», 1973, 107 е.: ил. ИДИ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Облицов А.Ю. — аспирант кафедры Геоэкологии, e-mail: antonoblitsov@mail.ru Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».