Тема 16. Система орошения
Система орошения складывается из следующих элементов: оросительных устройств, размещаемых в штабеле, схемы орошения, режимов орошения и видов оросителей. Размещение оросительных устройств в соответствии с геометрическими параметрами штабеля охватывает большое разнообразие вариантов, зависящих от схем подачи, распределения и режимов орошения, величины и формы отсыпанной рудной массы, размеров кусков руды и других показателей.
Открытую укладку оросителей (трубопроводов, шлангов и емкостей) на верхнем основании штабеля применяют чаще в тех случаях, когда растворы выщелачивания, например при испарении, не оказывают отрицательного влияния на окружающую среду, работающий персонал и технику.
Закрытая укладка оросителей (рис.Рисунок 57) более эффективна и безопасна при выщелачивании открытых штабелей, особенно большой высоты (более 4 м), а также при наращивании штабеля и последующей отработке второго и других этажей (ярусов). Особенно важна закрытая укладка при использовании цианидов.
Рисунок 57 - Рудник Рефугио. Трубопровод капельного орошения засыпан 1,2м руды, что предотвращает его замерзание в зимний период
При закрытом размещении систем орошения коллекторы стремятся изолировать инертным материалом (песком, грунтом, рудной массой), воздухо- и водонепроницаемой пленкой. Здесь исключается испарение растворителя и происходит более равномерное его распределение по всему объему штабеля. Геометрическое и пространственное расположение труб коллектора-оросителя может быть самым разнообразным (ярусное, рассредоточенное, горизонтальное, вертикальное).
Горизонтальное ярусное расположение труб коллектора-оросителя осуществляют, когда штабель отрабатывают и строят последовательными ярусами высотой по 3—5 м. В этом случае при последующей отработке второго яруса данная оросительная система может не демонтироваться и служить в качестве дренажного коллектора второго яруса. Рассредоточенная система оросителя может быть и вертикальной, и горизонтальной. Эта система формируется одновременно с отсыпкой всего объема штабеля. Вертикальные оросительные коллекторы в основном являются закачными (а при дренаже - откачными) скважинами. При большой высоте штабеля эти скважины удобнее сооружать с верхнего основания штабеля.
Режимы орошения:
1) одновременное насыщение штабеля раствором (заводнение). Выполняют только в первый момент отработки горной массы для сокращения расхода растворителя и интенсификации выщелачивания. Замачивание можно осуществлять как через систему орошения, так и поливом сверху через отдельные трубопроводы.
2) непрерывное орошение. Заключается в равномерной (во времени и по объему) подаче растворителя на рудную массу.
3) цикличное орошение - процесс подачи растворителя с периодическими остановками. В период остановок подачи растворителя горная масса или отстаивается, или осуществляется подача другого раствора или воздуха (окислителя, нейтрализатора и т.д.).
16.1 Схемы орошения
Схемы орошения (подачи растворов) при выщелачивании - точечная подача, капельное орошение, равномерное разбрызгивание и прудковое смачивание.
1) Точечную подачу растворов осуществляют через отверстия в трубах, уложенных на расчетном расстоянии друг от друга, или через вертикально установленные патрубки, расположенные в шахматном порядке по площади орошаемой рудной массы. Недостатком такой схемы подачи является неравномерность проработки во времени отдельных участков штабеля, что требует пространственного смещения точек излива по мере эксплуатации штабеля. При точечном орошении производительность излива из каждой точки различная в связи с ее уменьшением по мере удаления точки от места нагнетания раствора - насосной станции (рис.Рисунок 58).
Рисунок 58 - Точечная схема орошения с применением труб: 1 - верхняя площадка штабеля; 2 - трубопровод; 3 - перфорированные полиэтиленовые шланги; 4 - штуцер
2) Равномерность расходов подачи раствора в каждую точку достигается применением капельного орошения (рис.Рисунок 59). Сущность этого способа состоит в применении капельных устройств, установленных по длине раствороподающих шлангов. При капельном орошении излив раствора осуществляется с минимальным расходом.
Рисунок 59 – Капельная система орошения
3) Орошение разбрызгиванием через форсунки (рис.Рисунок 60 а) при открытой системе размещения оросительных систем позволяет более полно охватить всю площадь штабеля. Форсунки устанавливают в трубопроводах порядно или в шахматном порядке. Работа форсунок требует избыточного давления в трубопроводе. Чем больше давление, тем больше площадь разбрызгивания и тем меньше плотность размещения форсунок.
4) Прудковое орошение (рис.Рисунок 60 б, рис.Рисунок 61) при кучном выщелачивании осуществляют через оросительные полости (канавы, траншеи и прудки), сооруженные на верхнем основании штабеля или на его боковой поверхности. Оросительные полости периодически заполняются раствором, который дренирует по всей массе рудного штабеля. При оценке возможности применения прудкового орошения помимо испарения следует учитывать свойства руды, его можно использовать лишь при наличии довольно низкой проницаемости штабеля, ограничивающей фильтрацию. Прудковое орошение противопоказано для очень пористой руды из-за быстрой фильтрации и связанного с этим подъема уровня растворов в пределах штабеля, что может привести к его неустойчивости.
Рисунок 60 - Схемы орошения посредством разбрызгивания выщелачивающих растворов (а) и с применением прудка-накопителя (б): 1 - рудная масса; 2 - трубопровод; 3 - форсунка; 4 - выщелачивающий раствор; 5 - песчаный слой.
Рисунок 61 - Прудковое орошение
На практике за рубежом для большинства руд благородных металлов интенсивности орошения поддерживают в пределах 1-6 мл/с·м2.
Распределение раствора на штабеле осуществляется с помощью следующих устройств: вращающихся импульсных разбрызгивателей, распылителей Вобблера, виглеров, погружных эмиттеров, работающих под давлением (рис.Рисунок 62).
Рисунок 62 - Конструкции оросителей:
(а - вращающийся импульсный; б - распылитель Вобблера; в - нагнетательный погружной эмиттер (сверху вниз: оболочка, сердечник, эмиттер в сборе)
Разбрызгиватели обычно устанавливают по пятиточечной системе с расстоянием от 7 до 10 м таким образом, чтобы потоки перекрывали друг друга в пределах орошаемой окружности, причем это перекрытие может отсутствовать (раздельный поток) или быть чрезмерным, как это показано на рис.Рисунок 63.
Рисунок 63 - Неравномерное орошение раствором с помощью импульсных разбрызгивателей:
а — без перекрытия; б — излишнее (чрезмерное) перекрытие; в — оптимальное перекрытие.
Вобблеры представляют собой эксцентричные разбрызгиватели вращательного типа, они нашли широкое применение в практике KB, их поставляет компания "Сенингер Ирригейшн" (штат Флорида, США). Вобблеры производят орошение крупными каплями, вследствие этого уменьшается испарение, легко монтируются на стальных стояках не более 1,2 м над поверхностью. Вобблеры устанавливают в зависимости от требуемой плотности орошения при заданном давлении. Равномерность распределения выщелачивающих растворов достигается вобблерами с индивидуальными регуляторами давления.
При установке виглеров - трубок, вставляемых в отверстия системы оросительных труб, — равномерное распределение растворов достигается благодаря хаотическому раскачиванию ("вихлянию") этих трубок.
Типичная система распределения растворов с помощью эмиттеров показана на рис.Рисунок 64. На большинстве рудных штабелей эмиттеры и трубопроводы устанавливают таким образом, чтобы каждый эмиттер охватывал площадь около 1 м2. Распределительная магистральная линия и погружной эмиттер, размещенные под небольшим слоем руды, показаны на рис.Рисунок 65. В этом случае можно осуществлять отработку и в течение зимнего периода, что является достоинством метода.
Погружные эмиттеры позволяют поддерживать более широкие пределы скоростей орошения по сравнению с другими оросителями, это также является важным преимуществом. Необычно низкие интенсивности орошения могут быть получены посредством обратного дросселирования (сдавливания) линии распределения потока, которое уменьшает падение давления в каждом погружном эмиттере. Эта операция особенно полезна, когда цикл выщелачивания завершается и скорость извлечения золота из штабеля существенно уменьшается. Снижение скорости потока препятствует падению содержания золота
Обычно эмиттеры погружают в руду на глубину 20-25 см, однако практикуется также установка их на верхнем основании штабеля. Основное преимущество использования эмиттеров, помимо приведенных ранее, заключается в том, что система обеспечивает непрерывное капание раствора с минимальной силой падения и тем самым препятствует перемещению зерен и каналообразованию. В результате такого орошения штабель смачивается по горизонтали и вертикали вследствие капиллярного эффекта.
Таким образом, к преимуществам применения эмиттеров можно отнести следующие:
- возможность проведения работ в зимнее время;
- уменьшение потерь растворов на испарение;
- исключение разрушения поверхности;
- равномерность орошения;
- отсутствие каналообразования.
Рисунок 64 - Установка поверхностного орошения:
1 — магистральный поливинилхлоридный трубопровод; 2 — эмиттер; 3 — рудный слой; 4 — линия орошения
Рисунок 65 - Неглубоко захороненные погружные эмиттеры.
Главный недостаток использования эмиттеров состоит в возможности образования кальцита на путях фильтрации, по которым просачиваются растворы до выхода из штабеля. Таким образом, крайне важно предусмотреть качественную обработку растворов и очистку системы при эксплуатации.