Способ создания противофильтрационного экрана и поточная линия для его осуществления

 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано на горнодобывающих предприятиях и в строительстве для защиты водотоков от загрязнения фильтрационными сточными водами и отходами промышленных предприятий. Способ создания противофильтрационного экрана помимо возведения водоудерживающих дамб, обращенных водосливными сооружениями, подачи глинистой гидросмеси хвостов обогащения, осаждения твердой фазы осадка, удаления осветленной воды, нанесения осадка на экранируемую поверхность, дополнительно включает обработку глинистой гидросмеси раствором флокулянта при расходе 2-10 г/м³ с последующим перемешиванием для выделения сформированных хлопьев осадка. Перемешивание глинистой гидросмеси с флокулянтом производят при градиенте скорости 10000 - 40000 с^-1, а перед добавлением флокулянта в глинистую гидросмесь вводят коагулянт, регулирующий рН среды до значений меньше 6,5. В формируемом осадке регулируют соотношение твердой и жидкой фазы Т : Ж = = 70-80 - 30-20, а нанесение осадка на экранируемую поверхность производят под давлением 2-4 атм. Поточная линия для осуществления способа создания противофильтрационного экрана помимо последовательно расположенных водоудерживающих дамб, водосливных сооружений, реагентной станции, смесителя-хлопьеобразователя, направляющего устройства для транспортирования массопотока хлопьев, отстойного сооружения, насосной станции забора осветленной воды, дополнительно содержит регулятор расхода глинистой гидросмеси, установленный перед смесителем-хлопьеобразователем, устройство для подачи коагулянта, соединяющее реагентную станцию со смесителем-хлопьеобразователем, устройство транспортирования и нанесения осадка. Последнее содержит последовательно соединенные узел забора осадка, землесос и гидромонитор, установленный с возможностью кругового вращения, а направляющее устройство для транспортирования массопотока хлопьев снабжено сливным патрубком отвода осветленной воды. Изобретение позволяет повысить надежность противофильтрационного экрана, а также снизить затраты при ведении горных работ. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Заявляемая группа изобретений относится к гидротехнике и может быть использована на горнодобывающих предприятиях и в строительстве для защиты водотоков от загрязнения фильтрационными сточными водами и отходами предприятий.

Известен способ создания противофильтрационного экрана путем формирования из комковатого глинистого грунта слоя заданной толщины и заполнения пустот между комьями предварительно подготовленной глинистой суспензией (см. А.с. N 1252428, кл. E 02 B 3/16, кл. 04.01.84 г.).

Недостатком способа является то, что он не обеспечивает достаточной устойчивости экрана к действию напорной фильтрации, что приводит к выносу илисто-глинистой фракции и загрязнению близлежащих водоемов взвешенными частицами.

Известен также способ создания противофильтрационного экрана путем рыхления поверхностного слоя грунта и одновременной подачей кольматирующего раствора, например из поверхностно-активного вещества (см. А.с. N 1065522, кл. E 2 B 3/16 от 09.07.82 г.).

Недостатком этого способа является то, что он влечет к усложнению производства и высоким трудозатратам на реализацию, обусловленным тем, что все технологические операции способа весьма трудоемки.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ создания противофильтрационного экрана ложа хвостохранилища, заключающийся в возведении водоудерживающих дамб, оснащенных водосливными сооружениями, с последующей подачей глинистого раствора хвостов обогащения, осаждении твердой фазы осадка, удалении осветленной воды, обработке поверхностного слоя раствором ПАВ и естественной сушке нанесенного на грунт слоя (А.с. N 1395739, кл. E 02 B 3/16 от 13.06.86 г.).

Наиболее близким решением для осуществления заявляемого способа является поточная линия, включающая последовательно сообщенные водоудерживающую дамбу, водосливное сооружение, реагентную станцию, смеситель-хлопьеобразователь, отстойное сооружение, насосную станцию забора осветленной воды (см. Мязин В.П. и др. Экологически безопасные методы повышения эффективности кондиционирования сточных и оборотных вод передвижных обогатительных фабрик/ Горный информационно-аналитический бюллетень, вып. 3, МГГУ, М., 1995. - с. 48).

Недостатком известного способа и устройства является то, что они не обеспечивают высокой надежности экрана к действию напорной фильтрации воды и требуют значительных эксплуатационных затрат при ведении горных работ.

Предлагаемые изобретения позволяют повысить надежность экрана за счет повышения силы сцепления между частицами осадка, наносимых на экран, и большей плотности хлопьев в осадке, а также снизить затраты при ведении горных работ.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе создания противофильтрационного экрана, включающего возведение водоудерживающих дамб, оснащенных водосливными сооружениями, подачу глинистой гидросмеси хвостов обогащения, осаждение твердой фазы осадка, удаление осветленной воды, нанесение осадка на экранируемую поверхность, глинистую смесь перед осаждением обрабатывают раствором флокулянта при расходе 2-10 г/см³ с последующим перемешиванием для выделения сформированных хлопьев осадка.

Способ также заключается в том, что перемешивание глинистой гидросмеси с флокулянтом производят при градиенте скорости 10000 - 40000 с^-1. Кроме того, перед добавлением флокулянта в глинистую гидросмесь вводят коагулянт, регулирующий pH смеси до значений, меньших 6,5.

В способе также регулируют соотношение твердой и жидкой фаз осадка, наносимого на экранируемую поверхность, Т : Ж = 70-80 - 30-20 и нанесение осадка производят под давлением 2-4 атм.

Поточная линия для создания противофильтрационного экрана, содержащая последовательно расположенные водоудерживающую дамбу, водосливное сооружение, насосную станцию забора осветленной воды, дополнительно снабжена регулятором расхода глинистой гидросмеси, установленным перед смесителем-хлопьеобразователем, устройством транспортирования и нанесения осадка.

Кроме того, устройство для транспортирования и нанесения осадка содержит последовательно соединенные узел забора осадка, землесос и гидромонитор, причем гидромонитор установлен с возможностью кругового вращения.

В известном способе низкая надежность противофильтрационного экрана обусловлена тем, что намыв слоя осадка на экранируемую поверхность осуществляется только за счет гравитационного осаждения глинистых частиц, а обработку раствором ПАВ производят не по всей толщине осадка, а только его поверхностного слоя, что не обеспечивает высокой прочности связей между глинистыми частицами всего слоя и при напорной фильтрации происходит вынос глинистых частиц в водотоки и разрушение противофильтрационного экрана.

В отличие от известного, в предлагаемом способе повышение надежности противофильтрационного экрана обеспечивается за счет возрастания силы сцепления между частицами осадка по всей толщине наносимого слоя и большей плотности хлопьев осадка.

Данный результат достигается тем, что обработку глинистой гидросмеси раствором флокулянта производят на предварительной стадии, до осаждения в осадок. Добавление флокулянта в глинистую гидросмесь и перемешивание раствора приводит к тому, что происходит полимерное связывание глинистых частиц между собой, формируются прочные хлопья, обладающие большой силой сцепления частиц, причем не только на поверхности, а по всей толщине осадка.

Оптимальный расход флокулянта - 2 - 10 г/м³ создает наиболее благоприятные условия хлопьеобразования, т.е. наибольшую скорость осаждения хлопьев и прозрачность осветленных вод.

Перемешивание гидросмеси с флокулянтом производят при градиенте скорости 10000-40000 с^-1, что, по экспериментальным данным, позволяет получить более прочные и устойчивые хлопья осадка.

Введение в глинистую смесь коагулянта, снижающего pH смеси в слабокислую сторону (меньше 6,5), позволяет регулировать крупность хлопьев - чем меньше размер хлопьев, тем выше их удельная поверхность, а следовательно, прочнее силы сцепления между ними. Кроме того, нанесение осадка на экранируемую поверхность производят под давлением 2-4 атм, а в формируемом осадке регулируют соотношение твердой и жидкой фаз - это позволяет создать более прочный и надежный противофильтрационный экран за счет более глубокого проникновения частиц осадка в поровое пространство грунта, увеличения кольматирующего эффекта в нем.

Таким образом, введение в глинистую смесь коагулянта, флокулянта перемешивание смеси при определенной скорости, регулирование соотношения в осадке твердой и жидкой фаз и нанесение осадка на экранируемую поверхность под давлением позволяет создать более надежный противофильтрационный экран и снизить трудозатраты за счет интенсификации процесса осаждения и связывания хлопьев, т.е. повысить эффективность использования хвостов обогащения.

Поточная линия, реализующая способ, содержит дополнительно регулятор расхода глинистой гидросмеси, что позволяет регулировать градиент скорости перемешивания глиносодержащего раствора с реагентом и подбирать потребный размер крупности выделяемых хлопьев, нагнетаемых в поры грунта, в зависимости от порового пространства.

Устройство для подачи коагулянта, размещенное между реагентной станцией и смесителем-хлопьеобразователем, позволяет регулировать подачу коагулянта, тем самым регулировать удельную поверхность и прочности хлопьев осадка в отстойном сооружении.

Устройство транспортирования и нанесения осадка позволяет осуществить нанесение плотного слоя на экранируемую поверхность грунта под давлением 2-4 атм, причем установка гидромонитора с возможностью кругового вращения позволяет равномерно распределять экранирующий слой по всему периметру гидротехнического сооружения.

Способ создания противофильтрационного экрана осуществляется следующим образом. Глиносодержащую гидросмесь хвостов обогащения через водосливные сооружения подают в смеситель-хлопьеобразователь, где подвергают обработке коагулянтом, для снижения pH смеси до значений, меньших 6,5. В качестве коагулянта можно использовать соли хлористых металлов, например, хлорное железо при расходе 30-40 г/м³. К обработанной таким образом гидросмеси добавляется флокулянт, в качестве которого используют водорастворимые полимеры, например, полиакриламид отечественного или импортного производства при расходе 2 - 10 г/м³. Глиносодержащий раствор с добавками реагентов интенсивно перемешивают при градиенте скорости 10000 - 40000 с^-1. Происходит полимерное связывание глинистых частиц между собой, образуются прочные хлопья, обладающие большой силой сцепления частиц. В результате гравитационного осаждения хлопья выпадают в осадок, который имеет высокие кольматирующие свойства.

Полученный сфлокулированный осадок наносится на экранируемую поверхность гидротехнического сооружения под давлением 2 - 4 атм. При этом в осадке регулируют содержание твердой и жидкой фаз за счет регулирования расхода глиносодержащего раствора хвостов и отведения осветленной воды.

На чертеже представлена поточная линия для осуществления предлагаемого способа.

Поточная линия содержит последовательно сообщенные между собой дамбу 1; водосливные сооружения 2; регулятор расхода глинистой гидросмеси 3; смеситель-хлопьеобразователь 4, соединенный с реагентной станцией 5 через дозаторы 6 и 7, установленные на входе смесителя-хлопьеобразователя, направляющее устройство 8, отстойное сооружение 9 с ограждающей дамбой 10, насосную станцию 11, водосливное сооружение 12, размещенное в теле дамбы и соединенное с узлом забора осадка, землесос 14, технологический трубопровод 15, гидромонитор 16.

Поточная линия работает следующим образом. Глиносодержащий раствор хвостов обогащения подается гидротранспортирующим устройством через водосливное сооружение 2 в смеситель-хлопьеобразователь 4, который соединен на входе с реагентной станцией 5, подающей раствор флокулянта через дозатор 7, а через дозатор 6 осуществляется подача коагулянта.

В смесителе-хлопьеобразователе 4 происходит перемешивание гидросмеси с реагентами и выделение хлопьев осадка. Изменение градиента скорости перемешивания гидросмеси для формирования прочных, устойчивых хлопьев достигается регулированием расхода глиносодержащего раствора хвостов обогащения путем управления регулятором расхода глинистой гидросмеси.

Выделяемые хлопья по направляющему устройству поступают в отстойное сооружение 9 с ограждающей дамбой 10. За счет гравитационного осаждения хлопьев происходит их выпадение в осадок, а осветленная вода насосной станцией 11 подается в оборот. Этим достигается многократное использование технологической воды в обороте. В осадке регулируют соотношение твердой и жидкой фаз путем управления регулятором расхода глинистой гидросмеси, поступающей в смеситель-хлопьеобразователь, и частичного вывода потока осветленной воды из технологического процесса через сливной патрубок направляющего устройства 8.

Землесосом 14 через узел забора осадка сфлокулированные хлопья подаются по технологическому трубопроводу 15 к гидромонитору 16, установленному на шаровой пяте с возможностью кругового вращения. Гидромонитором осадок под давлением 2-4 атм равномерно наносится по всему периметру экранируемого гидротехнического сооружения.

Формула изобретения

1. Способ создания противофильтрационного экрана, включающий возведение водоудерживающих дамб, оснащенных водосливными сооружениями, подачу глинистой гидросмеси хвостов обогащения, осаждение твердой фазы осадка, удаление осветленной воды, нанесение осадка на экранируемую поверхность, отличающийся тем, что глинистую гидросмесь перед осаждением обрабатывают раствором флокулянта при расходе 2 - 10 г/м³ с последующим перемешиванием для выделения сформированных хлопьев осадка.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемешивание глинистой гидросмеси с флокулянтом производят при градиенте скорости 10000 - 40000 с^-1.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед добавлением флокулянта в глинистую гидросмесь вводят коагулянт, регулирующий рН среды до значений меньше 6,5.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в формируемом осадке, наносимом на экранируемую поверхность, регулируют соотношение твердой и жидкой фаз Т : Ж = 70 - 80 - 30 - 20.

5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что нанесение осадка на экранируемую поверхность производят под давлением 2 - 4 атм.

6. Поточная линия для создания противофильтрационного экрана, содержащая последовательно расположенные водоудерживающую дамбу, водосливные сооружения, реагентную станцию, смеситель-хлопьеобразователь, направляющее устройство для транспортирования массопотока хлопьев, отстойное сооружение, насосную станцию забора осветленной воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит регулятор расхода глинистой гидросмеси, установленный перед смесителем-хлопьеобразователем, устройство для подачи коагулянта, соединяющее реагентную станцию со смесителем-хлопьеобразователем, устройство транспортирования и нанесения осадка.

7. Линия по п.6, отличающаяся тем, что устройство для транспортирования и нанесения осадка содержит последовательно соединенные узел забора осадка, землесос и гидромонитор, причем гидромонитор установлен с возможностью кругового вращения.

8. Линия по п.6 или 7, отличающаяся тем, что направляющее устройство для транспортирования массопотока хлопьев снабжено сливным патрубком отвода осветленной воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1