книги / Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик

2. Сгущение исходной пульпы до Т : Ж -- 1 : о в сгустителях Дорра (расход пульпы 1000 л/с, что соответствует производитель­ ности землесоса 20Р-11); транспорт сгущенной пульпы при содер­ жании в хвостах и крупных частиц хвостов в хвостохранилище (при этом вариапте устраивается одно хвостохранилище); оборот­ ное водоснабжение — из цилиндрических сгустителей и хвостохранилища.

Во втором варианте учитывается, что наличие в хвостах круп­ ных частиц в количестве до 6% при расходе 1000 л/с и Т : Ж =

- - - 1 : 5 не будет сильно сказываться на гидравлических сопро­ тивлениях. Оба описанных варианта должны дать большой эффект в отношении экономии энергии и но капитальным затратам на устройство землесосных станций и хвостонроводов но сравнению с вариантом транспорта нссгущенной пульпы. Получаемая эконо­ мия может перекрыть стоимость затрат на устройство и эксплу­ атацию сгустителей. При этом следует также иметь в виду обес­ печение практической возможности намыва дамб обвалования хвостохранилища, которая при Т : Ж = 1 : 15 является пробле­ матичной.

Принципиальные положения анализа вопроса о предваритель­ ном сгущении пульпы и системах водооборота сохранили свое значение к моменту второго издания книги.

В последние годы вопросу сгущения пульны уделяют большое впимапие проектировщики хвостовых хозяйств обо­ гатительных фабрик цветной и особенно черной метал­ лургии.

Институтом гидромеханики Академии наук Украинской ССР в 1970—1975 гг. проведены серьезные исследования па стендах и в полупромышленных условиях на Южном горно-обогатительном Криворожском комбинате (ЮГОК) по гидротранспорту сгущен­ ных хвостов, режиму работы и конструкциям сгустительных аппа­ ратов.

А. Г. Джеваршейшвили [121] и ряд авторов в последнее время уделяют большое впимапие этому вопросу.

В институте Механобр был разработан проект хвостового хо­ зяйства Норильского и Костомукшского комбинатов, где пред­ усмотрено сгущение хвостов в радиальных сгустителях диаметром 50 м, и проект института Укрводоканалпроект хвостового хозяй­ ства ЮГОК, где предусмотрено сгущение хвостов в конусных вертикальных сгустителях диаметром 10 м.

Предварительное сгущение хвостовой пульпы паходит прак­ тическое применение в отечественной промышленности. Объяс­ няется это широким внедрением оборотного водоснабжения. Несмотря на двукратное увеличение мощности при гидротранс­ порте сгущенных хвостов, в ряде случаев (в зависимости от плот­ ности пульпы) может получиться заметпый выигрыш в мощности, необходимый для оборотного водоснабжения (начиная с Т : Ж =

— 1 : 12 и выше).

151

В заключение анализа вопроса о предварительном сгущении пульпы и системах водооборота можно сделать следующие вы­ воды:

1.В проекте целесообразно рассматривать вариант с предвари­ тельным сгущением пульпы при отношении Т : Ж — 1 : 8 и более.

2.На основании расчетов следует составлять баланс энергии (мощности) для гидротранспорта и водооборота по тому и другому варианту.

8. Необходимо составлять баланс капитальных затрат с учетом увеличения затрат па сгущение пульны и сокращенно затрат в связи с уменьшением диаметров магистральных пульповодов и водоводов оборотной воды, а также типоразмеров насосов, запорной арматуры, мостовых кранов и уменьшением объема зда­ ний насосных станций.

4. В зависимости от технико-экономических показателей реко­ мендуется принимать тот или другой вариант с учетом условий эксплуатации хвостохрапилиЩа.

5. Классификация хвостопроводов, их конструкции и укладка

По характеру работы хвостопроводы подразделяются на напорные и безнапорные.

По назначению хвостопроводы бывают магистральные, распре­ делительные и аварийные.

Магистральными называются хвостопроводы, транспортиру­ ющие пульпу от фабрики до хвостохранилища.

Распределительными называются хвостопроводы, располага­ емые в пределах мест укладки хвостов и служащие для намыва земляных плотин и дамб прудов-хвостохранилищ.

Аварийными называются хвостопроводы, отводящие пульпу в аварийные бассейны в период аварии магистральных хвостопро­ водов или выключения землесосов.

. В качество напорных хвостопроводов применяются металли­ ческие и неметаллические трубы.

Отечественной промышленностью изготовляются чугунные и- стальные трубы. К неметаллическим напорным трубам относятся: железобетонные предварительно-напряженные; асбо-цементные; деревянные (фанерные, клепочные); стеклянные толстостенные; пластмассовые (винипластовыо, полиэтиленовые и др.).

Ч у г у н н ы е т р у б ы имеют толщину от 7,5 до 30 мм и применяются при давлениях до 16 кгс/см2. Звенья труб имеют длину 2—5 м, на одном конце каждого звена имеется раструб для соединения звеньев в плеть.

С т а л ь н ы е т р у б ы имеют толщину от 5 до 20 мм и при­ меняются при любых давлениях, практически имеющих место при устройстве систем гидротранспорта хвостов. Звенья труб

152

имеют унилд 6—01 м и соединяются между собой при помощи сварки или фланцев.

При применении металлических труб па магистральных уча­ стках хвостопроводов следует проектировать укладку стальных труб со сварными соединениями.

При соединении отдельных звеньев в плеть при помощи сварки трубопровод должен быть разбит по длине па участки, соединяемые между собой фланцами (в целях обеспечения периодического поворота труб вокруг оси по мере износа трубопровода). Длины указанных участков назначаются в зависимости от диаметра и тол­ щины стенок трубопровода с учетом обеспечения возможно легкого

ибыстрого поворота труб. Соединение отдельных участков труб при этом рекомендуется производить при помощи вращающихся фланцев.

Длины таких участков на распределительных трубопроводах при условии их периодической перекладки должны быть мини­ мальными, в пределе равными длинам отдельных звеньев.

По длине магистральных стальных сварных хвостопроводов должны устанавливаться температурные компенсаторы, размеща­ емые в соответствии с результатами расчета (глава IV, раздел 6)

ипринятыми конструкциями опор. Типы и основные размеры стальных труб приведены в табл. 28. Размеры, масса и стоимость стальных труб приведены в табл. 29. Размеры фланцев труб приведены в табл. 30.

Вряде работ рекомендуется радиус закругления стальных труб принимать равным (3—6) D.

Исследования показали [121], что при одинаковой толщине степок напряжение от давления внутри трубы в закруглениях больше, чем на прямолинейных участках. Дополнительное напря­

жение, вызванное поворотом, не имеет места при ■— ^ 12. Учи­

тывая, что оптимальное увеличение радиуса поворота не всегда возможно по конструктивным соображениям, можно считать

оптимальным отношение -jy = 6—8, особенно для труб диаметром

менее 500 мм [121].

При необходимости поворота трубопровода на 15° и менее допускается сварка труб путем скоса концов без вставки полу­ колец (косой стык).

Д е р е в я н н ы е т р у б ы , изготовленные из клепок, под­ разделяются иа непрерывные и звеновые.

Непрерывные деревянные трубы применяются при диаметрах 350 мм. Элементы этих труб изготовляются как на специальных заводах, так и на строительствах. Монтаж непрерывных труб производится на месте путем сборки клепок, установки бапдажей, башмаков и нр.

Деревянные клепочные трубы применялись иа хвостовых хозяйствах преимущественно в начальный период развития

153

обогатительной промышленности СССР в довоенные годы и в пер­ вые годы после Отечественной войны, когда металлические сталь­ ные трубы изготовлялись нашей промышленностью в малом ко­ личестве. На хвостовых хозяйствах Балхашской, Джезказганской, Лениногорской и других фабрик институтом Мехапобр были за-

154

проектированы деревянные клепочные трубы диаметрами 600— 800 мм.

Д е р е в я н н ы е ф а н е р н ы е т р у б ы [991 изгото­ вляются двух марок — Ф1 и Ф2 для различных давлений (табл. 31).

Фанерные трубы изготовляются из березовой двухслойной фанеры с послойной проклейкой специальными клеями холодного затвердевания. Они имеют защитные покрытия от химического воздействия и гниения, выполняемые из различных синтетических смол или битуминозных материалов, наносимых на внутреннюю и наружную поверхности труб.

Звенья фанерных труб имеют длину от 5 до 7 м с, коническими концами, соединяются при помощи муфт. Основные размеры фанерных труб и их масса приведены в табл. 32.

155

Основные размеры соединительных муфт для фанерных труб приведены в табл. 33.

Перевозка, хранение и монтаж фанерных труб должны удо­ влетворять специальным требованиям 199], в частности, необхо­ димо обеспечивать устранение неносредственного воздействия на трубы воды, солнечных лучей и др. Высота штабелей при укладке труб не должна превышать 2,5 м, причем звенья труб уклады­ ваются горизонтальными рядами, а муфты — вертикальными. Сбрасывание труб с высоты и удары по ним не допускаются.

Перед укладкой фанерные трубы необходимо тщательно осмо­ треть. Стенки труб не должны иметь трещин, расслоений и других недостатков, которые могут ослабить прочность труб. Концы

156

труб и муфт должны быть обрезаны перпендикулярно к их оси. На наружной и внутренних поверхностях каждого звена трубы должно быть не более одного продольного шва. Кольцевые швы должны быть на расстоянии пе менее 1,2 м один от другого. Звенья труб должны быть прямыми. Кривизна (стрела прогиба труб) должна быть не более 4 мм на 1 м длины трубы. Овальность фа­ нерных труб и муфт допускается по наружному диаметру от + 2 до — 1 мм.

Соединение звеньев фанерных труб производится при помощи муфт. Посадка конусных труб на муфты осуществляется при по­ мощи специального натяжного приспособления, надеваемого на концы труб. Для более надежной герметичности стыковых соеди­ нений фанерные трубы склеивают с муфтами, для чего примепяют специальные клеи марок ВИЛМБ-3 и КБ-3. Состав этих клеев описан в литературе [99]. Там же приведены указания по произ­ водству работ и расходу клеевых материалов.

Перед пуском в эксплуатацию системы гидротранспорта с дере­ вянными клепочными и фанерными трубами последпие должны замачиваться и выдерживаться в течение не менее 24 ч заполнен­ ными водой. Затем трубы должны подвергнуться испытанию с доведением давления до рабочего плюс 1 кгс/см2. Испытание труб производится отдельными участками. При наполнении труб водой воздух из них должен быть удален [99].

Размеры и масса асбоцементных труб приведены в табл. 34. Трубы имеют гладкие отточенные концы. Наружные диаметры асбоцементных труб равны наружным диаметрам чугунных труб. Только трубы диаметром 50, 75 и 100 мм не удовлетворяют ука­ занному условию, и поэтому для этих труб требуются специальные

фасонные части.

Соединение звеньев асбоцементных труб с гладкими концами производится цилиндрическими асбоцементными муфтами с двумя резиновыми кольцами. Внутренние поверхности муфт имеют два круговых выступа — бурта, не допускающих выпирания резино­ вых колец.

Резиновые кольца асбоцементных труб выполняются согласно ГОСТ.

Наличие в муфте двух плотно зажатых резиновых колец обес­ печивает некоторую подвижность соединений звеньев асбоцементпых труб, благодаря чему трубы могут без повреждения выдержи­ вать неравномерные осадки и вибрации.

157

Трубы марки ВНД-10 и ННД-8 на рабочие давления 8 и 10 кгс/сЧс2

При укладке асбоцементных труб на закруглениях исполь­ зуется указанная выше свобода стыков звеньев труб благодаря наличию резиновых колец и тому обстоятельству, что диаметр выступов — буртов несколько выше наружного диаметра трубы.

Соединение звеньев асбоцементных труб осуществляется при помощи натяжных домкратов. Существуют и другие приспособле­

158

строительства заводов сборного железобетона эти трубы все чаще будут применяться при устройстве систем гидротранспорта хвостов.

Согласно временным техническим условиям МСНТЙ— ’ на~

порные железобетонные трубы диаметрами от 300 до 1500 мм и соединительные муфты к ним должпы изготовляться с предвари­ тельно напряженной арматурой при выполнении указаний по их

ТУ—96—50 т,

расчету по —мспти— • ** настоящему времени институтом Водо-

каналпроект разработаны проекты железобетонных труб диа­ метрами 500, 600, 700, 800, 900 мм; стенки труб рассчитаны на рабочее давление до 10 кгс/см2. Указанным проектом предусма­ триваются раструбные соединения звеньев железобетонных труб при помощи соединительных муфт, которые обеспечивают гибкие и жесткие стыки труб. Однако раструбные соединения труб обес­ печивают ускорение монтажа в 2,5—4 раза по сравнению с монта­ жом труб на муфтовых соединениях.

Перспективным является применение непрерывных железо­ бетонных трубопроводов, устраиваемых па месте их прокладки при помощи надувных резиновых муфт, которые изготовляются из толстой прорезиненной материи и представляют собой надув­ ные (давление создается компрессорами) цилиндры, наружный диаметр которых равеп внутреннему диаметру труб. Диаметры таких форм 150—1200 мм, длина 15—30 м. Надувные формы ис­ пользуют повторно. При этом стыковые соединения отсутствуют. Такой способ устройства железобетонных труб применяется в Ита­ лии и США [99J.

Испытания железобетонных и асбоцементных труб произво­ дятся по указаниям утвержденных Госстроем СССР и изданных в 1956 г. «Методических условий на производство и приемку строительных работ (раздел VII)». Давление доводится до вели­ чины рабочего плюс 5 кгс/смг.

Данные о неметаллических трубах и, в частности, пластмассо­ вых их конструкциях, способах их изготовления и соединения приведены в литературе [99].

Выбор типа и материала труб является существенной частью проекта гидравлического транспорта хвостов. Решение этой за­ дачи, как и других, определяется технико-экономическими сообра­ жениями. Одним из главных критериев является износоустойчи­ вость труб. К настоящему времени не накоплено данных соответ­ ствующих исследований, позволяющих с полной объективностью произвести оценку износоустойчивости разных видов труб. Суще­ ствующие мощные системы гидротранспорта хвостов работают па трубах различпых видов: деревянных — клепочных; фанерных; стальных; асбоцементных; чугунных.

Другие виды труб (железобетонные, стеклянные, пластмассо­ вые) до сих пор при гидротранспорте хвостов не применялись.

159

Все указанные выше системы гидротранспорта хвостов эксплуати­ руются в течение многих лет. Однако объективные данные для сравнительной оценки труб, в частности по признаку их износо­ устойчивости, в настоящее время отсутствуют. Проведение соответ­ ствующих исследований является совершенно необходимым. Из всех достоинств и недостатков труб из разных материалов главным критерием является экономичность. Сравнительная же оценка труб по этому критерию невозможна из-за отсутствия данных по износоустойчивости труб. Вполне возможно, что при работе хвостопроводов на режиме заиления фактор износоустойчивости труб при выборе типа труб не будет определяющим. Однако этот во­ прос может быть решен только после проведения специальных исследований.

Наиболее дефицитными являются стальные трубы, и поэтому применение их в системах гидротранспорта хвостов возможно только при специальном обосновании. Необходимо применять, как правило, неметаллические трубы, хотя они имеют ряд отрица­ тельных качеств, а именно: деревянные трубы имеют большую массу по сравнению с металлическими при больших диаметрах *; при резких изломах трассы применение металлических вставок, соединения которых с основными деревянными трубопроводами являются слабыми местами; рассыхание труб в районах с жарким и сухим климатом при прорывной работе хвостопроводов.

Асбоцементные и стеклянные трубы обладают большой хрункостью; небольшой сопротивляемостью внешним ударам. Железо­ бетонные трубы имеют большую массу и вызывают трудности при установке арматуры и фасонных частей.

Важным преимуществом неметаллических труб является отсут­ ствие температурных компенсаторов. Большую будущпость имеет применение в строительстве железобетонных труб. В СССР про­ водится интенсивная разработка рациональных конструкций же­ лезобетонных труб и их соединений, построены заводы для их изготовления. Возможно, в будущем железобетонные трубы за­ менят применяемые в строительство хвостовых хозяйств метал­ лические, деревянные и асбоцементные трубы (главным образом на магистральных участках).

Прогрессивным также является применение стеклянных и пластмассовых труб для гидравлического транспорта концен­ тратов.

На распределительных участках хвостопроводов при памыве плотип и дамб обвалования из хвостов вследствие необходимости в устройстве большого количества отводов и выпусков прихо­ дится в большинстве случаев применять металлические трубы.

Для внутреннего осмотра и контроля напорного хвостолровода последний должен быть снабжен люками соответствующих раз­ меров и формы.

* Относятся только к деревянным клеиочпьш трубам.

160