Развитие хвостового хозяйства ЕВРАЗ КГОК

Я.В. Чудаев, руководитель проекта в ЕВРАЗ КГОК

С.В. Сухих, руководитель направления (ответственный за технологию) в ЕВРАЗ КГОК

О.В. Лытин, начальник хозяйства (гидротехнические сооружения) в ЕВРАЗ КГОК

А.В. Костромин, главный гидротехник в ЕВРАЗ КГОК

Гидротехнические сооружения и их проблемы

Хвостохранилище расположено в долине р. Выя и ее правобережного притока – р. Рогалевки. Построено по проекту института «Союзводоканалпроект» (г. Москва) и эксплуатируется с 1963 г. За это время в хвостохранилище уложено 1,6 млн м3 хвостов мокрой магнитной сепарации. Большая часть (~66%) хвостов складируется в промежуточный отсек хвостохранилища и 34% – в Рогалевский.

Учитывая масштабы производства и рекомендуемую для климатических условий Качканара интенсивность складирования хвостов, руководством принято решение по организации нового поля для складирования хвостов ММС с применением современной технологии сгущения и классификации с помощью технически инновационного оборудования.

При выполнении работы использованы данные ранее подготовленных проектов по реконструкции системы гидротранспортирования хвостов при условии предварительного сгущения хвостовой пульпы, технического обоснования расположения пульпонасосной станции классификации пульпы и нового отсека КГОКа с учетом изменения технологии складирования песков и возврата оборотной воды, опыт эксплуатации зарубежных предприятий, научные разработки.

Генеральный проектировщик – АО «Механобр Инжиниринг», г. Санкт-Петербург. На первоначальной стадии к проектированию были подключены компаниипроизводители оборудования: Outotec, FLSmidth Russia/CIS, Caroline Ingeneering, Engineering Dobersek, Metso, Thrane Teknikk и другие. Экспертное заключение по представленным концепциям и проектным решениям выполнено компанией SRK Сonsulting совместно с Paterson&Cooke.

С учетом относительно небольших линейных размеров проектируемого участка и имеющихся ограничений обязательное техническое условие организации нового поля хвостохранилища – возможность продолжения работоспособности хвостохранилища в период с 2025 до 2038 г., а именно:

• увеличение площади складирования хвостов мокрой магнитной сепарации за счет присоединения площадей нового отсека хвостохранилища к существующим;

• строительство системы замкнутого цикла оборотного водоснабжения КГОКа (возврат воды из хвостохранилища) за счет максимального обезвоживания пульпы в комплексах сгущения и комплексе классификации.

Это позволит решить технологические и экологические задачи ЕВРАЗ КГОК.

Технологические задачи:

• сократить объём перекачиваемой пульпы в хвостохранилище почти в 4 раза (476 vs 132 млн м3/год);

• сократить объем оборотной воды хвостохранилища в 3 раза (402 vs 120 млн м3/год);

• уменьшить число работающих пульповодов и грунтовых насосов, материалоемкость производства;

• снизить энергетические затраты на перекачку пульпы;

• значительно снизить затраты на замену труб пульповодов за счет применения футеровки труб полиуретаном;

• обеспечить снижение интенсивности наращивания существующих отсеков хвостохранилища с увеличением коэффициента устойчивости и безопасной эксплуатации.

Экологические задачи:

• осуществить полный перехват фильтрационных вод хвостохранилища в объёме 27,2 млн м3/год и сократить потребление свежей воды на 98%;

• уменьшить пыление хвостохранилища на 87% путём строительства системы орошения пляжей хвостохранилища;

• снизить экологическую нагрузку на окружающую среду;

• исключить из состава сооружений постоянный отстойный пруд и потенциальную опасность возможного развития гидродинамической аварии.

Этапы реализации проекта

В октябре 2024 г. планируется запуск первого пускового комплекса (комплексы сгущения, ГТС дамб №3 и №4, законтурный дренаж дамбы №1, техперевооружение действующих пульпонасосных станций).

Пусковой комплекс №1. Технология

Объекты строительства:

• Комплексы сгущения №1 и 2

• Техническое перевооружение существующих пульпонасосных станций

Эффект:

• сгущение текущей пульпы с содержанием твердого 9% до – содержания песка в пульпе 40% с возвратом в оборотное водоснабжение 185 млн м3/год, минуя отстойные пруды хвостохранилища;

• сокращение объёма транспортировки пульпы в хвостохранилище в 4 раза;

• снижение риска прорывов дамб за счет снижения подачи воды на хвостохранилище;

• автоматизация технологических процессов сгущения и транспортировки пульпы с повышением управляемости.

Пусковой комплекс №1 Экология

Объекты строительства:

• Гидротехнические сооружения дамб №3 и 4

• Устройство законтурного дренажа дамбы №1 Эффект:

• полный перехват фильтрационных вод хвостохранилища в объёме 27,2 млн м3/год;

• обеспечение полного возврата воды из хвостохранилища в производство за счет системы замкнутого цикла оборотного водоснабжения.

В июле 2025 г. планируется запуск второго пускового комплекса (комплекс классификации и сооружения Нового отсека)

Пусковой комплекс №2

Объекты строительства:

• Комплекс классификации

• Сооружения Нового отсека

Эффект:

• увеличение срока службы действующих отсеков хвостохранилища за счёт снижения интенсивности наращивания, применения технологии классификации пульпы и перераспределения части объёмов крупнозернистых хвостов в новый отсек;

• автоматизация технологических процессов классификации, транспортировки пульпы и возврата оборотной воды с повышением управляемости.

Пусковой комплекс №3

Объекты строительства:

• Система обеспыливания хвостохранилища Эффект:

• Снижение пыления хвостохранилища на 87%. На протяжении всего периода строительства объектов ИП «Развитие ЦХХ. 2 очередь» будет приостановлен прирост существующего отвала скального грунта за счет вторичного использования вскрыши в качестве строительного материала.

Технология складирования хвостов

Существующее хвостохранилище предназначено для складирования хвостов мокрой магнитной сепарации обогатительной фабрики. С начала эксплуатации (1963 г.) в него уложено около 1,6 млрд т хвостов.

Существующая технология приводит к ежегодному росту высоты действующего хвостохранилища. После достижения отметки выше 363,5 м высока вероятность потери устойчивости дамб, что создает риск прорыва дамбы, долговременной остановки КГОКа, негативных экологических последствий.Схема сооружений существующего хвостохранилища ЕВРАЗ КГОК

Новый отсек хвостохранилищаСхема работоспособности существующего хвостохранилища до 2038 г.

Внедряемая схема транспортировки и складирования хвостов с технологией сгущения, классификации позволяет:

• продлить работоспособность хвостохранилища до 2038 г.;

• повысить устойчивость дамб и снизить/исключить риск возникновения аварии (прорыв дамб) в 50 раз.

Схема технологических потоков исходной и сгущённой пульпы по итогам реализации проекта

Цифровизация параметров мониторинга ГТС

Текущее состояние мониторинга ГТС

В настоящее время мониторинг параметров безопасности ГТС – «ручной»

На ЕВРАЗ КГОК ежегодно проводится более 11 тыс. ручных замеров с занесением в рукописный журнал.

Эффективной аналитики состояния ГТС нет. Большая протяженность планового маршрута специалиста для замера одного из параметров – уровней воды в пьезометрах, большая разнесенность измерительных точек в плане и по высоте, наличие высоких и низких температур, осложняют мониторинг пьезометрических наблюдений.

Реализация проекта «Автоматизированная система диагностического контроля» (АСДК) на гидротехнических сооружениях АО «ЕВРАЗ КГОК»

• Преимущество АСДК – это скорость и передача данных в онлайн режиме.

• Система АСДК ГТС позволяет сравнивать основные параметры контроля ГТС, оперативно диагностировать и формировать предупреждающие сообщения о нарушениях параметров контроля, повышает достоверность полученных данных, производит автоматизированный мониторинг и оперативную диагностику состояния ГТС, а также автоматически создает долговременные архивы данных опросов КИА (контрольно-измерительная аппаратура). Это необходимо для анализа и прогнозирования развивающихся на сооружениях процессов с передачей данных на пункты операторов, персональные компьютеры и мобильные устройства по средствам связи GSM для безопасной эксплуатации ГТС.

На территории ЕВРАЗ КГОК в Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору зарегистрированы два ГТС:

– Комплекс гидротехнических сооружений обогатительной фабрики хвостового хозяйства (I класс);

– Гидротехничесие сооружения Нижне-Выйского (Нижне-Качканарского) водохранилища (II класс).

Данная система АСДК необходима на ГТС ЕВРАЗ КГОК.

Предлагаемая к реализации структурная схема системы АСДК

Предлагаемые решения:

• Утвердить бюджет для реализации в 2023–2024 гг. проекта АСДК на площадке ЕВРАЗ КГОК, для ГТС – I класса (Комплекс ГТС ОФ ХХ) и II класса (ГТС Нижне-Выйского (Нижне-Качканарского) водохранилища).

• Этапы реализации по годам:

– 2023 – единое проектирование АСДК;

– 2023 – разработка ПО Евраз-Техника;

– 2024 – СМР.

Управляющей компанией ЕВРАЗ принято решение о реализации проекта со статусом высокого приоритета как на существующем хвостохранилище, так и на вновь проектируемом ИП «Развитие хвостового хозяйства – 2 очередь». Сформирована рабочая группа для создания единой автоматизированной системы мониторинга состояния ГТС, разрабатываются типовые технические решения, проектная документация, проводятся изыскания для проектирования. По завершении необходимых этапов проектирования комбинат приступит к реализации проекта «Автоматизированная система диагностического контроля» (АСДК) на гидротехнических сооружениях АО ЕВРАЗ КГОК.

Cхема расположения элементов АСДК хвостохранилища КГОК