О некотрых принципах рационализации конструкций модульных промывочных установок

М.И.Лесков, «НБЛзолото»

На протяже нии послед не го полувека в отраслях российской промышленности, добывающих минеральное сырье из россыпных месторождений, сложилась определенная концепция конструирования, изготовления и применения модульных промывочных установок (пром-приборов).

Наиболее широкое распространение такие установки получили на добыче россыпей благородных металлов и драгоценных камней, в несколько меньшей степени - при разработке титан-циркониевых песков и оловосодержащих россыпей. Отечественные конструкции таких установок оставались на протяжении почти трех десятилетий практически неизменными для любых климатических условий и любых видов сырья.

Однако резко изменившиеся условия хозяйствования, нарастающий диспаритет цен на конечную продукцию и материальные ресурсы для ее получения, объективное усложнение условий добычи и переработки природного сырья делают актуальным вопрос пересмотра применяемых поныне принципов конструирования, изготовления и применения современных промприборов.

Наиболее распространенные конструкции отечественных промывочных установок


Наиболее широкое распространение получили в отечественной практике промприборы шлюзового типа, оснащенные, как правило, лишь шлюзами глубокого наполнения. Неотъемлемыми атрибутами большинства из них являются гидромонитор и гидровашгерд, продолжающие считаться большинством производственников оптимальными аппаратами для добычи и первичной подготовки материала к обогащению. В качестве аппарата, подающего пульпу на обогащение, чаще всего используется гидроэлеватор - крайне энергоемкий и неэффективный аппарат, осложняющий процесс обогащения излишним объемом воды. Его применение было целесообразно в то время, когда стоимость электроэнергии и дизтоплива
была чрезвычайно низкой, при этом и вопросам охраны природы не уделялось такого внимания, что позволяло относительно свободно использовать любые площади под илоотстойники и другие гидротехнические сооружения. Реже для подачи пульпы на обогащение применяются землесосы, при этом в подавляющем большинстве случаев устанавливаются неэкономичные отечественные ЗГМ-2М, не обладающие возможностью оперативного регулирования напора и подачи, ненадежные в работе, требующие большого количества времени и средств на замену изнашивающихся деталей (рабочие колеса, бронедиски, улиты). Другие подходящие типоразмеры землесосов в России в настоящее время не производятся. Применение для подачи исходного питания грунтовых насосов ограничивается максимальной крупностью твердого в питании, обусловленной наличием лишь одной стадии грохочения - на гидровашгерде.

До сих пор, несмотря на результаты многочисленных экспериментов и публикации в технической литературе, среди производственников бытует мнение, что этим типом промприборов, особенно оснащенным землесосом, можно эффективно перерабатывать пески с содержанием глины 20-30%, а иногда и более, что совершенно не соответствует действительности.

В практике разработки россыпей некоторое распространение на крупных россыпных объектах России (как правило, на среднепромывистых песках) получили так называемые бочечные приборы (рис. 1), оснащенные скруббер-бутарами и имеющие в схеме обогащения несколько видов шлюзов, иногда дополняемых или заменяемых отсадочными машинами и другими аппаратами. На наиболее передовых приисках загрузка песков производится конвейерами, а иногда и самосвалами.

Конструкции всех промприборов выполняются на жестком каркасе из стального профиля, большинство аппаратов (бункер-обезвоживатель, шлюз и др.) изготавливаются из стальных листов прямого кроя. Перемещение таких установок от забоя к забою производится волочением тракторами, для чего приборы снабжены полозьями.

В отечественной практике отсутствуют приборы, предназначенные для обогащения труднопромывистых высокоглинистых песков, содержащих значительное количество тонкой фракции полезного компонента. Отсутствуют пневмоколесные варианты разведочно-эксплуатационных приборов для переработки небольших объемов песков. Отсутствуют плавучие промприборы с загрузкой с берега. Весьма редко применяются на практике полустационарные установки на быстромонтируемом стальном многоярусном каркасе с развернутой схемой классификации и обогащения.

Надо отметить при этом, что в последние пять лет практически никогда разработке россыпи не предшествуют даже расчетно-аналитические и проектные работы специализированных организаций, не говоря уже об исследованиях по поиску оптимального технологического режима, результатами которых необходимо пользоваться для правильного подбора оборудования промприборов и выбора оптимальных конструктивных параметров. В частности, крайне редко в практике при переходе с одной россыпи на другую добывающей организацией меняются такие параметры используемого оборудования, как перфорация просеивающих поверхностей; наличие и
длина глухого става, а также угол наклона скруббера (дражной бочки); длина и уклон шлюзов, тип улавливающего покрытия; устройства для контрольного улавливания самородков и мелкого золота из хвостов и т.п. В то же время такие изменения зачастую требуется производить даже при работе в пределах одной россыпи, особенно при отработке часто встречающихся в практике последних лет тех-ногенно-целиковых россыпей.

Наиболее распространенные конструкции зарубежных промывочных установок


Целый ряд зарубежных компаний специализируется на выпуске широкого спектра установок для дезинтеграции, классификации и обогащения россыпного минерального сырья.

Наиболее широкий спектр оборудования производят компании IHC Holland (Нидерланды) и ALLUVIAL DREDGES (США): от отдельных видов аппаратов (бутары, скрубберы, отсадочные машины и т.п.) до полустационарных быстромонтируемых наземных комплексов и плавучих установок, работающих как в комплексе с землечерпалками всевозможных типов, так и с загрузкой с берега (рис.2 и 3).

Большое распространение за рубежом имеют установки производства компании GOLDFIELD ENGINEERING (США), выпускающей три основных типа промышленных установок: Yukon - для переработки легкопромывистых песков, Alaskan - для среднепромывистых и SIERRA - для высокоглинистого труднопромывистого сырья. Каждый из этих типов установок выпускается в шкале производительности от 5 до 250 кубических ярдов в час по пескам (1 куб.ярд прибл. равен 0.7 м3), в различном исполнении - как на пневмоколесном, так и на санном ходу - и в различных вариантах оснащения: для россыпей с преобладанием крупных классов ценного компонента и для улавливания мелких и тонких зерен;с доводкой концентрата; с амальгамацией (с учетом требований охраны природы) и т.п. (рис. 4 и 5). Кроме того, этой компанией и целым рядом других производятся различные аппараты для разведочно-эксплуатацион-ных работ на россыпных объектах (рис. 6).



Сходства и различия


Общим принципом создания как российских, так и зарубежных установок для переработки россыпного минерального сырья является максимальная простота и легкость конструкции для обеспечения возможно быстрого изменения ее месторасположения с возобновлением и ведением процесса переработки сырья с минимальными затратами. Как в российских, так и в зарубежных установках широко используются шлюзовые схемы обогащения, однако за рубежом существенно большее внимание уделяется классификации материала перед обогащением на шлюзах и более тщательному подбору режима обогащения на каждом из них. Доводка концентратов обычно производится в отдельном модуле (рис. 7).

Отличием зарубежных установок является заметно большая легкость конструкции, применение различных тросовых и цепных подвесов вместо жестких опорных рам, более широкое использование различных элементов, складывающихся или смещающихся для удобства и легкости транспортирования установки, меньшая энергоемкость производства, организуемого с их использованием. Для зарубежных установок характерна и более высокая гибкость применяемых технологических схем, большее внимание к вопросам рациональной загрузки исходного сырья. Особенностью зарубежных установок является существенно большее внимание, уделяемое разделению поступающего в процесс исходного материала на классы крупности и организации внутреннего водооборота. Даже при использовании чисто шлюзовых схем обогащения на зарубежных установках используется большое количество различных типов трафаретов и улавливающих покрытий в зависимости от форм и размеров улавливаемых зерен, в то время как в российской практике, за редчайшими исключениями, для всех видов исходного сырья применяются одни и те же ступенчатые трафареты и вафельные резиновые коврики.

Пути совершенствования конструкций


Наиболее назревшим и очевидным изменением подавляющего большинства промприборов, которые используют для подъема пульпы гидроэлеватор, является переход, по крайней мере, на землесосную подачу. При этом целесообразно четко рассчитать схему подающего (напорного) трубопровода (напор, подача, количество и угол колен, длина прямых участков и др.), заказать землесос именно под эту схему с учетом качества пульпы (максимальный размер куска в питании, абразивные и механические свойства твердой фракции пульпы, Т:Ж и др.) и стараться минимально менять ее при перестановках. В этих условиях возможна весьма значительная - до десятикратной и более - экономия затрат электроэнергии на перекачку. Весьма целесообразным является применение качественного оборудования повышенной механической стойкости и ремонтопригодности. Этим требованиям соответствует оборудование мировых лидеров в производстве насосов, и в первую очередь землесосы австралийской компании WARMAN (рис. 8), используемые большинством зарубежных компаний, добывающих минеральное сырье из россыпей, ведущих дноуглубительные и другие работы, связанные с перекачкой тяжелых пульп. Разница в начальной цене единицы такого оборудования по сравнению с отечественным значительно нивелируется низкими эксплуатационными расходами, надежностью и высоким коэффициентом машинного времени, что особенно важно для предприятий с сезонным режимом работы.

Дальнейшим развитием этого направления должен стать постепенный переход на сухую загрузку промприборов с применением для этой цели гидравлических экскаваторов, гусеничных и колесных погрузчиков, бульдозеров и конвейеров. При этом  значительное внимание требуется обратить на максимально возможную стабильность подачи материала, исключение пульсаций и колебаний уровня потока пульпы в обогащении. Подаваемый на обогащение материал должен быть свободен от валунов и крупнообломочной фракции, хорошо дезинтегрирован. Для этого могут быть удачно использованы виброколосниковые питатели с размывом, выпускаемые целым рядом зарубежных компаний (рис. 9). Конструкции такого рода могут производиться и отечественными машиностроителями, и непосредственно добывающими предприятиями.

Особое внимание должно уделяться также грохочению и классификации материала с максимально возможным снижением крупности питания обогатительного оборудования и с раздельным обогащением каждого из классов. На практике в целом ряде случаев даже раздельное обогащение на шлюзах классов -60+5 мм, -5+1 мм и -1 мм способно дать весьма существенный прирост извлечения.

Постепенное оснащение участков россыпной добычи рассмотренным оборудованием способно существенно облегчить экономическое положение добывающих предприятий, резко сократив издержки производства и подняв его привлекательность и эффективность.

Выводы


На основании рассмотрения различных типов и видов установок для переработки россыпного минерального сырья, производимых и применяемых как в России, так и за рубежом, логично предложить несколько общих принципов компоновки оборудования при конструировании новых или реконструкции существующих установок:

• Максимальное приближение уровня загрузки установки к уровню земли для минимизации затрат по подъему материала.

• Минимизация объема (и веса) поднимаемого материала. Отсюда следует необходимость скорейшего перехода на перекачку более плотных пульп меньшими затратами - как первый этап, и на сухую загрузку и механический подъем песков на прибор -как конечный результат реализации этого принципа.

• Минимизация времени и других затрат на обслуживание (сполоск, ремонт с остановкой) и перестановку промприбора в драгоценное время промсезона. Результатом реализации этого принципа явилась бы конструкция, максимально оснащенная аппаратами непрерывного действия, легко буксируемая (при небольшой производительности) благодаря колесному или гусеничному ходу либо полустационарная (при средней и большой производительности), меняющая местоположение раз в один-два сезона.

• Минимизация стоимости самой установки и ее эксплуатации. Как следствие она должна иметь минимальный вес, минимум перекачек и транспортировок продуктов между аппаратами установки - все должно быть основано на перепадах высот, на самотеке.

• Максимум эффективности улавливания ценного компонента. Отсюда следует необходимость иметь несколько основных типов приборов: для труднопромывистых, для средне-промывистых, для легкопромывистых при большом количестве вариаций комплектации каждого из типов приборов, раздельное обогащение основных классов материала с оптимизацией условий процесса для каждого из них (где - шлюзы, где - отсадка, где - центробежное обогащение).

Практическая реализация этих принципов позволит даже в сегодняшних условиях хозяйствования и при имеющейся сырьевой базе обеспечить экономически эффективную добычу целого ряда полезных ископаемых из россыпных месторождений в любых

Список литературы:

1. Богданов Е.И. «Оборудование для транспорта и промывки песков россыпей», М, Недра, 1978 г.

2. Замятин О.В., Лопатин А.Г., Санникова Н.П. и др. «Обогащение золотосодержащих песков и конгломератов», М., Недра, 1975 г.

3. Замятин О. В. и др. «Совершенствование базовых технологий обогащения золотосодержащих песков на драгах и промывочных приборах», «Горный журнал», №11, 1994 г.

4. Корзухин И.А. «Механическая обработка (обогащение) полезных ископаемых», С-Петербург, Типография т-ва М.О.Вольф, 1908 г. С 465-496.

5. Лященко П.В. «Гравитационные методы обогащения», М., Гостоптехиздат, 1936 г.

6. Шохин О.Н., Лопатин А.Г. «Гравитационные методы обогащения», М., Недра, 1980 г.

Журнал "Горная Промышленность" №4 1997